Цель и содержание работы
Цель работы: ознакомится с устройством сварочных источников питания, принципом их работы, установить требования, предъявляемые к источникам питания электрической сварочной дуги.
Содержание работы: практически ознакомиться с конструкцией и принципом работы источников питания, снять внешнюю статическую характеристику с источника питания и определить область его применения по виду сварки.
Основные сведения
Классификация источников питания
Общепринятой классификации источников питания нет.
Источники питания (ИП) делятся:
По роду тока: переменного ( ~ ) и постоянного ( = ) тока;
По виду используемой энергии и ее преобразования: трансформаторы ( ~ ), выпрямители ( = ), преобразователи (~ и =), т.е. генераторы и привод – электродвигатель в однокорпусном исполнении; сварочные агрегаты, т.е. генераторы и привод – двигатель внутреннего сгорания АБС (бензиновый) и АДС (дизельный); инверторные (кГц =); транзисторные (любое преобразование).
По мощности и номинальной силе сварочного тока в соответствии со стандартным рядом значений;
По количеству постов питаемых от одного источника питания- однопостовые и многопостовые;
По внешним характеристикам:
По исполнению:
передвижные (АБС, АДС и т.п.)
переносные (массой не более 36 кг)
стационарные (Ig ≥ 1000 А)
По назначению (виду сварки):
РДС: механизированной сварки под слоем флюса или в среде защитных газов; контактной, электрошлаковой, точечной, плазменной сварки или резки и т.п.
По режиму работы:
повторно – кратковременный (ПВ) для механизированных процессов
100%
перемежающийся (ПР) для ручной дуговой сварки РДС
100%
продолжительный (ПН) для специализированных установок
100%
При переходе на другой уровень загрузки по току (I раб) следует выполнить следующие условия:
I раб < I ном
Iраб
= Iном
ПВраб > ПВ паспорт
2.2. Требования к источникам питания для дуговой сварки\
Мощность ИП для сварочного процесса W, кВт
Сила тока, обеспечивающая горение дуги, плавлением основного и присадочного металла (образование сварочной ванны). Ig, А
Обеспечить силу короткого замыкания времени выдержки под нагрузкой
Iкз ≥1,5 Ig и время выдержки под нагрузкой τкз=5…10 сек
Напряжение на дуге Ug ≈ 25 ± 10 В
Обеспечить устойчивое горение дуги, т.е. условие статической устойчивости системы
Дуга + ИП → Ку > 0
Исходя из технологических требований различных видов сварки согласовать ВАХ Дуга и ИП, с целью получения необходимой интенсивности процесса саморегулирования длины дуги.
Определенные динамические характеристики:
скорость нарастания силы тока при коротком замыкании ∆ I = 10-15 кА/с
скорость изменения напряжения ∆ U = 500 В/с
Регулировка силы тока дуги в диапазоне от 0,3 до 1,3 I ном
Для расширения области применения ИП.
2.3. Однопостовые источники питания для ручной дуговой сварки
Источник питания для ручной дуговой сварки (РДС) должен удовлетворять изложенными требованиями к ИП. Особенности ручной сварки в том, что длина дуги (lg) поддерживается индивидуально сварщиком и возможны колебания руки, т.е. длины дуги. Стабильность (качество) формируемого соединения принципиально зависит от силы сварочного тока (Ig). Источник должен обеспечить незначительное колебание силы тока Ig ± 10% при значительном колебании длины дуги lg ± 30%.
Например:
диаметр электрода 4,0 мм, длина дуги ~ 4,0
мм практически колебания длины дуги
составляют ± 1,0 мм (~30%) сила тока по
паспортным требованиям составляет 130
÷ 170 А, что и должно обеспечивать ИП.
Кроме того для устойчивого повторного
возбуждения дуги, без короткого замыкания,
необходимо иметь повышенное напряжение
на источнике питания, т.е. напряжение
холостого хода (Uхх),
которое должно быть Uхх
≈ 2∙Ug.
Все перечисленные требования удовлетворяет
ИП с крутопадающей внешней статистической
вольт – амперной характеристикой
.
Крутопадающую характеристику можно обеспечить различными способами:
- за счет рассеивания магнитного потока при трансформации энергии простой надежный вариант, но обладает низким к.п.д. преобразования
(до 50% ) и большой массой ИП;
- введение обратной связи по току и напряжению, управляющей открытием тиристора, универсальные ИП – к.п.д. преобразования повышается, но на минимальных режимах устойчивость повторного возбуждения дуги ухудшается, массовый показатель остается на том же уровне.
- за счет эффективного многократного преобразования потребляемой энергии (изменение частоты и рода тока, напряжения, времени открытия и закрытия силовых управляемых элементов и т.п.) – это инверторные и транзисторные источники. Они обладают всеми преимуществами: к.п.д. преобразования более 90% , весовой показатель улучшается в 10 раз, но имеют высокую стоимость и техническое обслуживание производится на предприятии изготовителя.
Существуют и другие способы получения требуемой характеристики ИП.