книги из ГПНТБ / Лебедев, Н. Н. Электротехника и электрооборудование учеб. пособие [для монтаж. и строит. спец. техникумов]

ГЛАВА ЧЕТЫРНАДЦАТАЯ

СВАРОЧНОЕ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ НА СТРОИТЕЛЬСТВЕ

§ 14.1. Общие сведения

Из многочисленных видов сварочного электрооборудования, при­ меняемого в промышленности, на строительных площадках исполь­ зуется небольшое количество видов, главным образом оборудование для дуговой электросварки, а именно: сварки на переменном токе — сварочные трансформаторы, сварки на постоянном токе — генераторы постоянного тока (вращающиеся преобра:ователи тока^ и сварочные

ния сварочной дуги четырех типов: 1 — крутопадающая; 2 — поло­ гопадающая, 3 — жесткая и 4 — пологовозрастающая.

При ручной сварке наиболее приемлемыми являются источники питания с крутопадающей характеристикой типа 1. Они обеспечивают устойчивое горение при различной длине дуги. При падающих внешних характеристиках напряжение холостого хода источника питания выше рабочего напряжения дуги, что облегчает ее зажигание.

При автоматической и полуавтоматической сварке плавящимся электродом более приемлемы источники питания с пологопадающими характеристиками типа 2. При сварке на постоянном токе в защитных газах более подходит жесткая, типа 3 или пологовозрастающая ти­ па 4 внешняя характеристика.

251

§ 14.2. Сварочные трансформаторы

На строительстве преимущественно применяются сварочные транс­ форматоры для ручной сварки. Они подразделяются на две основные группы: г р у п п а I — трансформаторы с дроссельными катушками и г р у п п а II — трансформаторы с увеличенным магнитным рас­

сеянием.

Дроссели — индуктивные катушки со стальным сердечником у трансформаторов первой группы включаются в сварочную цепь для регулирования сварочного тока.

Магнитным потоком рассеяния у трансформаторов называется часть магнитного потока, создаваемого первичной обмоткой, которая замыкается не через стальной магнитопровод (сердечник) трансформа­ тора, а через окружающее воздушное пространство. У силовых транс­ форматоров, рассмотренных в гл. 9 в силу их конструкции (см. рис. 9.2), поток рассеивания мал; не велик он и у сварочных трансформаторов группы I, у II же группы сварочных трансформаторов — особая кон­ струкция, поток рассеяния у них специально увеличен и его измене­ нием регулируется сварочный ток.

Трансформаторы группы II являются более современным оборудо­ ванием. Сюда относятся типы ТС, ТСК и СТШ.

Трансформаторы типа ТС и ТСК—однотипны: оба с подвижными (раздвижными) обмотками. Трансформатор типа ТСК представлен на

252

рис. 14.2; он отличается от типа ТС только наличием встроенного кон­ денсатора для повышения коэффициента мощности (cos tp) [см. § 4.81.

Регулирование сварочного тока у трансформаторов ТСК и ТС достигается перемещением вверх и вниз катушек 5 вторичной обмотки, которые выполнены подвижными. Перемещение катушек производится с помощью вертикального винта с ленточной резьбой, имеющего рукоятку 4. Гайка винта скреплена с катушками 5 вторичной обмотки и перемещается вместе с нею при вращении винта рукояткой 4. При сближении катушек 5 и 6 магнитное рассеяние и вызываемое им индук­ тивное сопротивление обмоток уменьшаются, а сварочный ток увели­ чивается. При удалении катушек друг от друга большая часть магнит­ ного потока рассеивается, т. е. проходит неполностью по стальному сердечнику 3 магнитопровода, 'а частично идет по окружающему их воздушному пространству. Это увеличивает индуктивное сопротивле­ ние обмоток, что приводит к уменьшению напряжения, индуктируе­ мого во вторичной обмотке, и уменьшению сварочного тока.

На крышке корпуса 1 около рукоятки 2 расположена шкала, пока­ зывающая приближенную величину тока при соответственном положе­ нии рукоятки.

Трансформатор типа СТШ (рис. 14.3) — это сварочный трансфор­ матор с магнитным шунтом. Обе обмотки у него—первичная 3 и вторич­ ная 2 — неподвижны, а в окне магнитопровода 1 помещены два под­ вижных, набранных из листовой трансформаторной стали пакета 4. Они и носят название магнитных шунтов. При их повороте изменяется соотношение между основным магнитным потоком, пронизывающим вторичную обмотку, и потоком рассеяния, что в свою очередь вызывает изменение величины сварочного тока. Поворот шунтов осуществляется винтовым механизмом.

Трансформаторы типа ТС и ТСК выпускаются на сварочные токи 300 и 500 А, мощностью соответственно 20 и 32 кВА. Трансформаторы СТШ — на токи 250 и 500 А, мощностью 16,5 и 33 кВА. Кроме того, промышленность выпускает облегченные сварочные трансформаторы, выполняемые по той же схеме, как ТС, типа ТСП на токи 160

и300 А, мощностью 11,4 и 19,4 кВА.

Кгруппе ,1 относятся сварочные трансформаторы типа СТН, СТЭ и ТСД (последний для автоматической сварки). Трансформаторы типа СТН и СТЭ (особенно последний) в течение ряда лет широко применя­ лись на строительно-монтажных работах. В настоящее время оба типа трансформаторов сняты с производства, но так как на стройках нахо­ дится еще много таких трансформаторов, приведем краткое описание их конструкции,

Утрансформатора типа СТН дроссель, регулирующий сварочный ток, имеет с трансформатором общий магнитопровод. Упрощенная электрическая схема трансформатора СТН показана на рис. 14.4, а. В верхней части магнитопровода трансформатора размещена реактив­ ная обмотка дросселя, включенная в сварочную сеть последовательно

сдугой и встречно вторичной обмотке трансформатора. Реактивная обмотка создает индуктивное сопротивление, необходимое для получе­ ния падающей внешней характеристики в цепи трансформатор —

253

дроссель — дуга — изделие. Часть верхнего магнитопровода выпол­ нена в виде подвижного пакета. Изменение сварочного тока достигается изменением зазора между неподвижной и подвижной частью магнито­ провода с помощью винтового механизма, вращаемого рукояткой. При увеличении зазора магнитный поток в этой части сердечника умень­ шается, а также уменьшается индуктивное сопротивление, вызывае­ мое обмоткой регулятора, вследствие чего сварочный ток увеличи­ вается. Для уменьшения сва­ рочного тока необходимо соот­ ветственно уменьшить зазор.

Трансформаторы типа СТЭ ил.еют отдельный регулятор-дроссель. Регулятор включается последовательно с вторичной обмоткой транс­ форматора в сварочную цепь (рис. 14.4, б).

Регулирование сварочного тока производится посредством изме­ нения величины воздушного зазора в подвижной части магнитопровода дросселя (см. рис. 14.4, б) с помощью винтового механизма. Изме­ нение воздушного зазора меняет индуктивное сопротивление дросселя

дуги, особенно при сварке током малой величины, применяется прибор, называемый осциллятором, который преобразует ток частоты 50 гц и напряжения 380/220 В в ток напряжением до 2500 В и частотой по­ рядка 250 000 Гц. Осциллятор включается параллельно сварочному

254

трансформатору. Ввиду малой своей мощности 130—150 Вт он не опасен для человека. Осциллятор находит применение для улучшения процессов зажигания и горения дуги при сварке в среде аргона неллавящимся электродом (постоянным током).

§ 14.3. Сварочные генераторы

Сварочные генераторы применяются для сварки постоянным током

ипредставляют собой машины постоянного тока преимущественно со следующими системами возбуждения: а) независимым возбуждением

иразмагничивающей последовательной обмоткой; б) самовозбужде­ нием, параллельной намагничива­

увеличении сварочного тока /св возрастает размагничивающий поток Фр, который, действуя встречно потоку Фнв обмотки возбуждения, уменьшает напряжение в сварочной цепи, создавая падающую внеш­ нюю характеристику генераторов.

На рис. 14.5, б приведена схема генератора с самовозбуждением, у которого обмотка, включенная параллельно, создает намагничиваю­ щий поток Ф,„ а размагничивающий поток Фр создается последова­ тельно включенной обмоткой. Ток / в намагничивающей обмотки соз­ дается якорем самого генератора, для чего служит третья щетка с, расположенная на коллекторе посредине между щетками а и Ь.

§ 14.4. Сварочные агрегаты

Для привода сварочных генераторов применяются слектродвигатели, если на месте работ обеспечивают их питание электроэнергией. В местах, удаленных от источников питания, применяются двигатели внутреннего сгорания — карбюраторные или дизельные.

В целом сварочный генератор вместе с приводным двигателем на­ зывается сварочным агрегатом. Агрегат, состоящий из генератора и приводного электродвигателя, обычно называют сварочным преобра-

255

г

зователем, так как его назначение заключается в том, чтобы электро­ энергию переменного тока, полученную из электрической сети, преоб­ разовать в энергию постоянного тока в сварочном генераторе.

При производстве строительно-монтажных работ преимущественно применяются сварочные преобразователи типа ПСО (рис. 14.6) на токи 300, 500 и 800 А, мощностью (электродвигателя) соответственно 14,28 и 55 кВт. При отсутствии электроэнергии (например, в полевых усло­ виях) используются сварочные агрегаты с двигателями внутреннего сгорания типов АСБ, АСД, АСДП, ПАС и др. на сварочные токи от

300 до 500 А.

§14.5. Сварочные выпрямители

Впоследние годы для электросварки на постоянном токе вместо преобразователей все шире применяются полупроводниковые выпря­ мители (кремниевые и селеновые). По сравнению с вращающимися преобразователями постоянного тока полупроводниковые выпрямите­ ли имеют следующие преимущества: меньший вес и габариты, более высокий к. п. д., меньший удельный расход энергии; они требуют бо­ лее простого обслуживания, а также обеспечивают устойчивое горение дуги при сварке на малых токах. В силу этих положительных свойств выпрямители постепенно вытесняют сварочные преобразователи.

Сварочный выпрямитель состоит ' из специального, понижающего трансформатор, выпрямительного блока, а также пускорегулирующей

изащитной аппаратуры, заключенных в общий металлический кожух. Трансформаторы для данной цели применяют с увеличенным магнит­ ным рассеянием, с подвижными катушками (сходные по принципу дей­ ствия с ранее описанными сварочными трансформаторами типа ТС). Ёыпрямительный блок собирается из кремниевых или селеновых вентилей по трехфазной мостовой схеме (см. § 11.7). При этой схе­ ме выпрямитель обеспечивает большую устойчивость сварочной

256

ГЛАВА ПЯТНАДЦАТАЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОСВЕЩЕНИЕ НА СТРОИТЕЛЬНЫХ ПЛОЩАДКАХ

§ 15.1. Общие сведения

Правильная организация электрического освещения на строитель­ ной площадке имеет существенное значение для успешного выполнения строительно-монтажных работ, особенно в осенне-зимний период при сокращении светлого времени суток. Недостаточная освещенность рабочего места снижает производительность труда, ухудшает качество работы и, кроме того, во многих случаях является причиной травма­ тизма (несчастных случаев).

Достаточность освещения и его качество оцениваются показателя­ ми, для определения которых служат с в е т о в ы е в е л и ч и н ы и их единицы измерения. В Международной системе единиц (СИ) ос­ новной световой величиной является к а н д е л а (обозначаемая кд)*.

люмен (сокращенно — лм)**. И свеча и люмен —единицы небольшие. Для того чтобы представить себе их величину, можно указать, что лампа накаливания мощностью 100 Вт, напряжением 220 В дает све­ товой ноток примерно в 1100 лм, а ее средняя сила света равна пример­ но 100 св.

Достаточность освещения на плоскости или в точке определяется величиной о с в е щ е н н о с т и . Освещенность обозначается латин­ ской буквой Е и измеряется в люксах (лк), численно равна световому потоку в лм, приходящемуся на единицу площади освещенной по­ верхности в м2. Освещенность в 1 лк, при которой на 1 м2 поверхности приходится световой поток в 1 лм, — величина малая. Для представ­ ления о ней можно указать, что для выполнения точных работ в меха­ нических мастерских по нормам требуется освещенность в 100— 150 лк, а для чтения — порядка 75 лк. Величина освещенности в дан­ ной точке может быть определена специальным измерительным при­ бором — люксометром.

Строительными нормами и правилами (СНиП) установлены мини­ мальные величины освещенности, необходимые для тех или иных про­ изводственных, служебных и бытовых помещений. На их основе раз­ работаны и утверждены Госстроем СССР нормы электрического осве­ щения строительных и монтажных работ. Выдержки из этих норм приведены в § 15.4.

*Кандела равна 1/60 силы света, излучаемой одним квадратным сантимет­ ром абсолютно черного тела при температуре затвердевания платины — 1773° С.

**Размерность люмена — (1 кд) • (1 стер), где стер — (стерадиан) телесный угол, который, имея вершину в центре сферы, вырезает из ее поверхности

участок, равный квадрату радиуса; всего в сфере содержится 4я стерадианов.

258

Освещение может быть общим, местным и комбинированным. При этом общее освещение подразделяется на равномерное и локализо­ ванное.

При общем равномерном освещении освещается все помещение или наружная площадка в целом (без выделения рабочих поверхностей); светильники устанавливаются на равных расстояниях один от другого. При общем локализованном освещении на отдельных участках поме­ щения или наружной территории создается большая освещенность. На таких участках устанавливаются дополнительные светильники или они размещаются более часто. При местном освещении освещаются только рабочие поверхности. При комбинированном —применяются и общее и местное освещение.

(последнее в ремонтных заводах, мастерских и других подобных поме­ щениях). Кроме обычного, рабочего, освещения, на тех участках строительства (внутри строящихся зданий или на территории стройки), где выход (или спуск с высоты) людей в темноте грозит для них опас­ ностью, устраивается аварийное освещение, обеспечивающее мини­ мальную освещенность в случае погасания основного освещения. Для аварийного освещения устраивается отдельное надежное питание.

§ 15.2. Источники света и осветительная арматура

Источники света

Основными показателями, характеризующими источник света, являются: излучаемый ими световой поток в люменах, электрическая мощность в ваттах и с в е т о о т д а ч а — величина светового пото­ ка, приходящаяся на 1 Вт мощности источника света. Последний по­ казатель имеет большое значение в народном хозяйстве: при все воз­ растающем потреблении электроэнергии на нужды освещения эконо­ мичность источников света особенно важна.

В качестве источников света на строительстве и в промышленности применяют лампы накаливания и газоразрядные лампы, которые в свою очередь подразделяют на ртутные лампы низкого давления — люминесцентные и ртутные лампы высокого давления — лампы ДРЛ. Из этих типов источников света лампы накаливания являются наи­ менее экономичными — обладают наименьшей светоотдачей и поэто­ му постепенно вытесняются более экономичными газоразрядными лампами.

В лампах накаливания световая энергия получается за счет нагре­ вания тонкой вольфрамовой нити проходящим по ней электрическим током. Нить помещена в стеклянную колбу, заполненную инертным газом; имеются также конструкции ламп накаливания, в которых нить помещена в вакууме — из колбы откачан воздух. Раскаленная (при температуре порядка 3000° С) нить ярко светится. Колба лампы укреплена на металлическом резьбовом цоколе, с помощью которого лампа ввинчивается в патрон, служащий для ее подсоединения к про­