38. Укажите схему преобразования энергии инверторных источников питания и связанные с ней технологические и эксплуатационные преимущества для сварочных источников питания.

Инвертирование в преобразовательной технике – это преобразование постоянного напряжения в переменное.

В настоящее время основную часть инверторного оборудования составляют ИП с высокочастотными трансформаторами, поскольку требования электробезопасности при ручной сварке и сварке шланговыми полуавтоматами, а также плазменная резка требует гальванической развязки вторичной цепи от силовой сети.

М - модулятор (происходит инвертирование);

ВЧТ – высокочастотный трансформатор;

В – выпрямитель;

Ф – фильтр.

Наиболее важным элементом является сам модулятор, его делают на силовых транзисторных сборках.

ВЧТ делается с сердечником из феррита, чтобы обеспечит высокий КПД.

Преимущества этой схемы:

1. масса;

2. динамические характеристики: способность быстро менять выходные параметры.

У традиционных сетевых ИП максимально возможная скорость регулирования определяется частотой сети.

У инверторных ИП скорость регулирования определяется частотой преобразования.

Динамические характеристики минимум на 2 порядка лучше, чем у традиционных. Это позволяет реализовать новые технологические возможности.

Динамические характеристики позволяют эффективно реализовать режим горячего старта при сварке плавящимся электродом, снизить напряжение ХХ в 2 и более раз, это позволяет получит более высокий КПД, позволяет полно использовать сеть и повысить качество подключаемого оборудования.

При сварке в защитных газах это позволяет реализовать процесс без разбрызгивания электродного металла, за счет регулирования тока обратной связи.

В итоге по технологическим возможностям инверторные ИП существенно превосходят традиционные в монтажных условиях, безусловно, в промышленных – во многих случаях тоже, т.к. КПД больше.

3. по надежности инверторные ИП пока уступают, большинство производителей дает гарантию 1 год.

39. Укажите, какие различия имеются в конструкции и принципе работы сварочных коллекторных генераторов с самовозбуждением и независимым возбуждением.

Все сварочные генераторы имеют намагничивающие обмотки возбуждения, которые питают либо от независимого источника через стабилизатор напряжения и выпрямитель, либо от самого генератора. В первом случае генераторы называют генераторами с независимым возбуждением, во втором – генераторами с самовозбуждением. Для питания намагничивающей обмотки возбуждения требуется постоянное, не зависящее от работы генератора напряжение. В генераторах с независимым возбуждением это достигается путем применения автономного источника, например стабилизатора напряжения и полупроводникового выпрямителя,если в качестве электропривода генератора использован электродвигатель переменного тока.

К – коллектор; А,В-основные щетки; С-доп.щетка; R-резистор;1,2,3,4-выводные клеммы генератора.

а)независимое возб.;

б)с самовозб.

Генераторы с независимым возбуждением

Принципиальная схема такого генератора изображена на рис. 4.2. Отли­чительной особенностью его является то, что на магнитных полюсах располо­жены две обмотки возбуждения. Одна (намагничивающая) питается от посто­роннего источника тока, а по другой (размагничивающей) протекает сварочный ток. Если название первой обмотки традиционное, то вторая - размагничиваю­щая, названа так потому, что ее магнитный поток направлен встречно намагни­чивающему и ослабляет его. В связи с тем, что намагничивающая обмотка пи­тается от индивидуального источника тока, такой генератор еще называется «с независимым возбуждением».

Рис. 4.2. Схема сварочного генератора с размагничивающей обмоткой и независимым возбуждением

Размагничивающая обмотка, играя роль сопротивления, включенного последовательно с дугой, обеспечивает падающую характеристику генератора, а благодаря секционированию регули­рует величину тока.

Рис.4.3.Падающие характеристики генератора с размагничивающей обмоткой

Генераторы с самовозбуждением

Главное отличие этого типа генераторов в том, что намагничивающая обмотка возбуждения питается не от постороннего источника, а от самого гене­ратора. Поэтому и название генераторов - с самовозбуждением. Принципиаль­ная схема генератора изображена на рис. 4.5. Для их нормальной работы необ­ходимо, чтобы напряжение, подаваемое на намагничивающую обмотку, не из­менялось в процессе сварки, т.е. не зависело бы от режима сварки. С этой целью в генераторе установлена третья дополнительная щетка с, которая распо­лагается между двумя основными а и в. При анализе работы данного генератора необходимо учитывать магнитный поток Фя, создаваемый сварочным током, протекающим по виткам якорной обмотки, так называемый поток реакции якоря,

Рис. 4.5, Схема генератора с самовозбуждением

Из рис. 4.5 видно, что под одной половиной полюсов силовые линии поля якоря усиливают намагничивающий поток Ф_н, а под другой - ослабляют его.

В целом подмагничивающее действие потока реакции якоря компенсируется его размагничивающим действием. Поэтому при анализе работы генераторов с независимым возбуждением влияние потока реакции яко­ря не учитывалось. Но в генераторах с самовозбуждением поток реакции якоря играет важную роль. Параметры обмотки якоря и размагничивающей обмотки в этих генераторах подобраны так, что под одной половиной полюсов (между щетками а-с) магнитный поток размагничивающей обмотки компенсируется потоком реакции якоря. В результате напряжение на щетках а-с будет опреде­ляться только половиной магнитного потока намагничивающей обмотки.

Таким образом, напряжение, питающее намагничивающую обмотку, ока­зывается независящим от сварочного тока. Падающая же характеристика гене­ратора обеспечивается за счет размагничивающего действия размагничиваю­щей обмотки, проявляющегося под второй половиной полюсов (между щетка­ми в-с). Регулировка режима в генераторах с самовозбуждением такая же, как и в генераторах с независимым возбуждением.

Особенность генераторов с самовозбуждением состоит в том, что их нормальная работа возможна только при вращении якоря в одном постоянном направлении, указанном стрелкой на торцевой крышке статора. Это связано с тем, что первоначальное возбуждение генератора при его запуске происходит благодаря остаточному намагничиванию полюсов. При вращении якоря в про­тивоположную сторону в обмотке возбуждения потечет ток обратного направ­ления, который своим нарастающим магнитным полем в какой-то момент вре­мени компенсирует остаточное намагничивание полюсов, т.е. суммарный маг­нитный поток под полюсами станет равным нулю. В этом случае для возбуж­дения генератора необходимо намагничивающую обмотку временно подсоеди­нить к независимому источнику постоянного тока.

40. Укажите, каким образом обеспечивают независимое регулирование режима при сварке в среде защитных газов от источника питания для многопостовой сварки и в чем отличие этого оборудования от оборудования многопостовой ручной дуговой сварки.

Многопостовые выпрямительные системы из­готовляют на токи 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000, 4000 и 5000 А. По назначению различают системы для ручной сварки, для механизирован­ной сварки в углекислом газе и универсальные.

Любая из систем должна иметь развязку постов, т.е. обеспечивать независимость работы постов друг от друга. Поэтому внешняя характе­ристика общего источника должна быть жесткой.

Уравнение внешней характеристики на отдельном посту

На рис. видно, что с ростом сварочного тока 1_д увеличиваются потери напряжения на балластном реостате и снижается напряже­ние поста U_п:

При малом сопротивлении реостата получают пологопадающие ха­рактеристики, необходимые для сварки в углекислом газе, при большом сопротивлении — крутопадающие характеристики, используемые при ручной сварке.

При жесткой характеристике общего источника внешняя ха­рактеристика поста получается падающей благодаря наличию бал­ластного реостата.

Из уравнения, учитывая, что напряжение после балластного реостата подается на дугу (Uп = Uд) получаем уравнение для анализа способов регулирования режима:

Основной способ регулирования тока при ручной сварке — измене­нием сопротивления балластного реостата.

При механизированной сварке в углекислом газе балластным рео­статом регулируют напряжение дуги, иногда для этой же цели меняют и напряжение основного источника Uв. При сварке в углекислом газе могут также использоваться дроссели для регулирования скорости нара­стания тока короткого замыкания с целью снижения разбрызгивания.

В многопостовых системах регулирование режима выполняет­ся в основном изменением сопротивления балластного реостата.

Многопостовые выпрямительные системы обладают следующими достоинствами. Стоимость их меньше суммарной стоимости заменяе­мых ими однопостовых выпрямителей, они занимают меньше места, упрощается их обслуживание. Но КПД многопостовой системы с уче­том потерь в балластных реостатах низок — 0,4 — 0,75. Кроме этого главного недостатка следует отметить также повышенный расход сва­рочных проводов (при отсутствии общего шинопровода) и опасность массового простоя при выходе из строя общего источника.

Многопостовые выпрямители для ручной дуговой сварки обычно изготовляют по схеме рис. 4.42,<я. Для обеспечения жесткой характеристики трехфазный понижающий трансформатор должен иметь минимальное рассеяние, иногда его первичные обмотки секционируют для регулирования вы­прямленного напряжения в небольших пределах. В мощных выпрями­телях используют все разновидности шестифазной схемы выпрямления, обеспечивающей экономию на вентилях. Применяют как штыревые, так и таблеточные вентили на ток 200, 320, 400, 500 А с воздушным, реже водяным охлаждением. Крутизна внешней характеристики не превыша­ет 0,01 В/А. Сварочные свойства выпрямительных систем с балластны­ми реостатами близки к аналогичным характеристикам однопостовых выпрямителей, но из-за значительных потерь в реостатах удельный рас­ход электроэнергии здесь составляет 6—8 кВт-ч/кг. Например ВДМ-1201.

Выпрямители для сварки в углекислом газе должны удовлетворять несколько более жестким требованиям. Во-первых, поскольку по техно­логическим соображениям не допускаются колебания рабочего напряже­ния более чем на ±1,5 В, напряжение выпрямителя должно быть стабили­зировано с точностью не ниже ±5 %, а внешняя характеристика должна иметь наклон не более 0,002 В/А. Второе отличие заключается в необхо­димости регулирования напряжения с кратностью около 2. В-третьих, постовое устройство должно ограничивать разбрызгивание металла.

В качестве многопостовых могут применяться универсальные вы­прямители типов ВДУ-1201, ВДУ-1202, ВДУ-1604 (раздел 4.3), при этом используют жесткие характеристики с плавной регулировкой на­пряжения.