Тема 4. «Иcследование сварочного трансформатора со снижением напряжения холостого хода»
Цель работы: Ознакомиться с источниками питания переменного тока для ручной сварки и основными требованиями к ним. Провести исследование и получить экспериментальные вольт-амперные характеристики сварочного трансформатора и дуги со снижением напряжения холостого хода.
Порядок выполнения работы: Самостоятельно подготовиться по теоретическому материалу к занятию, при необходимости воспользоваться рекомендуемой литературой. На занятии получить допуск для выполнения работы. Для получения допуска необходимо ответить на вопросы о теоретической части работы, четко понимать ход выполнения работы, а также иметь представление о содержании отчета. Затем индивидуально или в группе (на усмотрение преподавателя) выполнить работу. К следующему занятию подготовить отчет в письменном или печатном виде. Работа считается сделанной, если при сдаче отчета студент может ответить на контрольные вопросы и дать комментарии о работе.
Теоретические положения
1.1. Источники питания для сварки
Источники питания сварочной дуги различают:
а) по роду тока:
– источники переменного тока;
– источники постоянного тока.
б) по виду внешних характеристик:
– падающие;
– жёсткие;
– пологовозрастающие.
в) по способу получения энергии:
– зависимые, т.е. получающие энергию от стационарной электрической сети;
– независимые, т.е. источник их энергии - двигатель внутреннего сгорания.
г) по количеству обслуживаемых постов:
– однопостовые;
– многопостовые.
д) по применению:
– общепромышленные;
– специализированные.
В промышленности наиболее широко применяются источники переменного тока, к которым относятся сварочные трансформаторы и преобразователи повышенной частоты. Остальную часть источников сварочного тока составляют генераторы постоянного тока и выпрямители.
К так называемым общепромышленным относятся источники питания для ручной дуговой сварки, механизированной сварки под флюсом. Эти источники предназначены для сварки низкоуглеродистых сталей толщиной более 1 мм и, как правило, имеют достаточно простую конструкцию и электрическую схему.
К специализированным относятся источники, предназначенные для сварки лёгких металлов и их сплавов, тонкой и особо тонкой стали всех марок, а также для особо качественных соединений.
Основные требования к источникам питания ручной дуговой сварки
Электрическая сварочная дуга представляет собой такой вид нагрузки, который отличается от других потребителей электроэнергии тем, что для зажигания дуги требуется напряжение значительно выше, чем для поддерживания её горения; дуга горит с перерывами, во время которых электрическая цепь либо разрывается, либо происходит короткое замыкание. Во время горения дуги напряжение её меняется с изменением длины дуги, следовательно, меняется и сила сварочного тока. При коротком замыкании (в момент зажигания дуги и перехода капли расплавленного металла на изделие) напряжение между электродом и изделием падает до нуля.
Эти особенности дуги обусловливают следующие требования, предъявляемые к источникам питания для ручной дуговой сварки.
Напряжение холостого хода должно быть в 2-3 раза выше напряжения дуги. Это необходимо для лёгкого зажигания дуги, в то же время оно должно быть безопасным для сварщика при условии выполнения им необходимых правил. Напряжение холостого хода обычно равно 50-70 В. ГОСТ 12.3.003-86 устанавливает максимальное напряжение холостого хода не более 80 В для источников питания переменного тока и 90 В – для постоянного тока.
Сила тока при коротком замыкании должна быть ограничена. Нормальный процесс дуговой сварки обеспечивается, если:
,
где Iкз – сила тока короткого замыкания; Iсв – сила сварочного тока.
В некоторых случаях это отношение может достигать 2.
Изменение напряжения дуги, происходящее вследствие изменения её длины, не должно вызывать существенного изменения силы вторичного тока, а следовательно, изменения теплового режима сварки.
Время восстановления напряжения от 0 до 25 В после короткого замыкания не должно превышать 0,05 с, что обеспечивает устойчивость дуги.
Источник питания должен иметь устройство для регулирования силы сварочного тока. Пределы регулирования силы сварочного тока должны быть (приблизительно) от 30 до 130 % к номинальному сварочному току. Это необходимо для того, чтобы от одного источника питания производить сварку электродами разных диаметров.
Требования к источникам, предназначенным для питания других видов дуговой сварки, отличаются от приведённых. Например, в источниках питания для полуавтоматической сварки в защитном газе напряжение холостого хода должно практически равняться напряжению дуги.