Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Омский государственный технический университет»

Е. Н. Еремин

ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ ДЛЯ СВАРКИ

Учебное пособие

Допущено УМО вузов по университетскому политехническому образованию в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки дипломированных специалистов 150200 (ранее 651400) «Машиностроительные технологии и оборудование» по специальности 150202 «Оборудование и технология сварочного производства»

Омск, 2006

УДК 621.791.011:669.14 (075)

ББК 34.64 я73

Е70

Рецензенты:

Б. А. Калачевский, д-р техн. наук, проф. СибАДИ;

В. В. Ткачев, зам. директора НИИ «Омскгазтехнология»

Еремин Е. Н.

Е70 Источники питания для сварки: Учеб. пособие. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2009. 294 с.

Описаны свойства и характеристики основных источников нагрева при сварке плавлением. Даны основы теории типовых источников. Рассмотрены электрические схемы и устройство конструкций серийно выпускаемых источников питания. Приведены их справочные данные.

Учебное пособие предназначено для студентов вузов и техникумов специальности «Оборудование и технология сварочного производства» и работников сварочного производства.

УДК 621.791.011:669.14 (075)

ББК 34.64 я73

Печатается по решению редакционно-издательского совета Омского государственного технического университета

© Е. Н. Еремин, 2006

© Омский государственный технический университет, 2006

1. Свойства и характеристики элементов электрической системы источник питания – потребитель

1.1. Роль источника питания при дуговой и электрошлаковой сварке

Нагрев металла при электрической сварке плавлением происходит за счет тепловой энергии электрической дуги или шлаковой ванны. Для получения сварного соединения с надлежащими прочностными и иными характеристиками необходимо правильно выбрать энергетические параметры источника нагрева – дуги или шлаковой ванны – и добиться стабильности протекания процесса. Стабильность как дугового, так и электрошлакового процесса зависит от большого числа факторов и в том числе – от параметров электрической сварочной цепи.

В общем случае сварочная цепь содержит три элемента: преобразователь энергии (ПЭ), регулятор режима сварки (РРС) и потребитель (R_н), в котором происходит дозируемое регулятором преобразование электрической энергии в тепловую (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Структурная схема сварочной цепи

Источником энергии (ИЭ) может служить электрическая сеть либо механический двигатель.

Конструктивно преобразователь энергии и регулятор режима могут быть выполнены весьма разнообразно. В простейшем случае источником энергии может быть механический двигатель М, преобразователем – генератор постоянного тока G, регулятором режима – балластный реостат R_б (рис. 1.2, а). В другом примере (рис. 1.2, б) источник энергии – электрическая сеть переменного тока, преобразователь - понижающий трансформатор Т, регулятор режима – дроссель с регулируемой индуктивностью L. Потребителями энергии R_н в обоих примерах могут быть как электрическая сварочная дуга, так и шлаковая ванна. Устройство, к которому подключаются зажимы потребителя, принято называть источником питания (ИП).

а) б)

Рис. 1.2. Схемы сварочных цепей с электромашинным генератором (а) и сварочным трансформатором (б)

Роль преобразователя в первом примере очевидна – это преобразование механической энергии двигателя в необходимую для сварочного процесса электрическую энергию. Во втором случае род энергии в процессе преобразования не изменяется, и трансформатор в принципе не является необходимым элементом. Однако, по соображениям безопасности работы, использовать непосредственно энергию электрической сети для сварки не представляется возможным. Поэтому трансформатор необходим, прежде всего, для снижения напряжения до приемлемой величины. Кроме того, сварочные трансформаторы целесообразно конструировать так, чтобы они одновременно выполняли и функцию регулирования режима. Такое совмещение функций преобразования энергии и регулирования режима характерно для большинства современных источников, предназначенных для питания одного потребителя. В источниках, от которых одновременно могут питаться несколько потребителей объединение регулятора и преобразователя в одной конструкции, как правило, нецелесообразно.

Преобразователь и регулятор являются основными, но не единственными элементами источника питания. Современные источники, кроме них, содержат ряд устройств и систем, обеспечивающих надлежащее ведение технологического процесса и нормальное функционирование самого источника питания. К таковым можно отнести:

– пусковую аппаратуру (реле, магнитные пускатели, электропневматические клапаны);

– контрольно-измерительную аппаратуру и сигнальные приборы;

– устройства для возбуждения дуги и стабилизации режима сверки;

– устройства для обеспечения необходимой последовательности прохождения элементов сварочного цикла;

– системы защиты элементов источника питания от коротких замыканий, перегрузок и перенапряжений;

– систему охлаждения силовых элементов источника.

Таким образом, источник питания для электрической сварки представляет собой достаточно сложный электрический агрегат, осуществляющий помимо основных (преобразование и дозирование поступающей к потребителю энергии) целый ряд вспомогательных функций.