книги из ГПНТБ / Глебов Л.В. Установка и эксплуатация машин контактной сварки

Сети для питания контактных машин должны иметь минимальное индуктивное сопротивление и быть достаточно механически проч­ ными, чтобы выдерживать большие электродинамические нагрузки, возникающие при включении контактных машин.

Не рекомендуется при выполнении сетей для питания контакт­ ных машин применять свободную прокладку проводов в коробах или газовых трубах. Толчкообразный характер нагрузки сети при такой прокладке приводит к перемещению проводов, перетиранию изоляции и авариям. Поэтому лучше использовать провода в общей оплетке или кабели. Для питания контактных машин могут быть рекомендованы провода АПРТО или кабели АСБГ, АВРБГ, АНРБГ и ААБГ. Магистральные сети на большие токи следует выполнять шинопроводами.

Силовые трансформаторы, служащие для питания машин кон­ тактной сварки, лучше выбирать с малым внутренним падением напряжения UK. Это обеспечивает меньшие колебания напряжения при пиковых нагрузках. Целесообразно также несколько недогру­ жать трансформатор по мощности. Необходимо, чтобы крепление обмоток трансформаторов было усиленным. Ряд зарубежных фирм приступили к выпуску специальных трансформаторов для питания машин контактной сварки. У них напряжение короткого замыка­ ния UK = 1,3 1,6% вместо принятых в Советском Союзе для трансформаторов общего назначения 4,5—7,5%.

Для снижения реактивного сопротивления трансформаторы вклю­ чают на параллельную работу. Однако включение на параллельную работу более двух трансформаторов и увеличение числа подстанций может оказаться экономически невыгодным. Выбор трансформатора производится по его тепловой мощности. При этом тепловая мощ­

Трансформатор должен быть проверен на пиковую нагрузку. Необходимо, чтобы перегрузка силовых трансформаторов общего применения пиковыми токами не была больше 1,5-кратной. Отдель­ ные максимальные пики тока не должны быть больше 3 / н т, и их длительность не должна превышать время, установленное техниче­ ским паспортом трансформатора.

После выбора трансформатора по мощности производится его проверка на потерю напряжения при пиковой нагрузке.

Потеря напряжения в трансформаторе может быть рассчитана

где А£/2 — потеря напряжения, %; / 2 — ток нагрузки трансфор­ матора; а; / 2Н— номинальный ток трансформатора, а; Рк — потери

60

мощности в условиях короткого замыкания при номинальном токе, вт; S T — номинальная мощность трансформатора, кв-а; ек — напря­ жение короткого замыкания, %; cos ф2 — коэффициент мощности вторичной цепи.

На рис. 3-10 представлена зависимость потерь напряжения для трансформаторов мощностью 320, 560, 750 и 1000 кв-а от коэф­ фициента мощности при коэффициенте загрузки К 3 = / 2/ / 2„ = 1. Как видно из рисунка, потеря напряжения при номинальной на­ грузке мало зависит от мощности трансформатора. Значительно

такое же падение напряжения, как трехфазная нагрузка мощностью

где S пих — пиковая мощность однофазной контактной машины, кв-а] /ѵПИк — коэффициент пика (ориентировочно при асинхронном вклю­ чении машины его можно принять равным 2); S H к — номинальная

61

где ек — напряжение короткого замыкания, %; / н х — номиналь­ ный первичный ток трансформатора, а. Для трансформаторов с ек = = 5 6% допустимая однофазная нагрузка по условиям несимметрии примерно равна 150% от номинальной.

Для компенсации вредного влияния колебаний напряжения при работе контактных машин в последнее время начали применять в сетях, питающих машины контактной сварки, продольно-емкостную компенсацию падения напря­ жения. Установка продольной компенсации (УПК) является эффективным сред­ ством стабилизации напряжения при работе контактных машин и позволяет значительно повысить загрузку трансформаторов.

Непосредственно с расчетом сетей, питающих машины контактной сварки, связано определение сечения заземляющих проводов, необходимого по условиям техники безопасности. Промышленные цехи, как правило, имеют сеть для за­ земления, к которой присоединяются и сварочные машины. При выборе сечения заземляющих проводов для сварочных машин необходимо руководствоваться следующими нормами, регламентированными ПУЭ для установок до 1000 е.

Для открытой прокладки заземлителей сечение медного провода должно быть не менее 4 мм2, алюминиевого — не менее 6 мм2, диаметр стального провода — не менее 5 мм. Для скрытой прокладки диаметр стального провода должен быть не менее 5 мм, сечение стальной полосы — не менее 48 мм2 при толщине не менее 4 мм. Проводимость заземляющих проводов не должна быть менее 50%

от проводимости фазного провода.

3-7. Расчет воздушных и водяных сетей (магистралей)

Расчет воздушной сети. Общая потребность сжатого воздуха для привода контактных машин определяется по их паспортным данным. Если расход воздуха различных машин дан при разных давлениях, то суммарный расход свободно засасываемого воздуха определяется по формуле

(3-34)

1

где QCB— объемный расход свободно засасываемого воздуха, м3/сек; Qicx. — объемный расход сжатого воздуха при давлении ріу м31сек; Pi — избыточное давление, кгс/см2.

Коэффициент одновременности работы машин принимают рав­ ным: до трех машин — 1; свыше трех — 0,6—0,8 в зависимости от количества машин и их загрузки.

По расходу свободно засасываемого воздуха и номинальному (избыточному) давлению воздушной сети выбирается компрессорная установка. Производительность компрессорной установки опреде­

где К п — коэффициент, учитывающий потери воздуха в пневматиче­ ских сетях машин в результате наличйя различных неплотностей аппаратуры, клапанов, шлангов и т. д. {К„ = 1,1,-т- 1,2); К с — коэффициент, учитывающий утечки воздуха в сетях, подводящих воздух к машине (К с = 1,2-т- 1,3).

62

Диаметр трубопровода может быть рассчитан по формуле [18]

<М6>

где dp — расчетный внутренний диаметр трубопровода, м; G — мас­ совый расход воздуха через трубопровод при рабочем давлении,

кг/сек; q = 2gjlgK — средний удельный объем воздуха (grH—

?н'Г?к

удельный объем воздуха в начале трубопровода; qK— то же в конце трубопровода), м 3/кг; ѵ — скорость движения воздуха в трубопро­ воде, м/сек (принимается в пределах 10—20 м/сек, меньшие значе­

ния берутся для коротких трубопроводов).

Для коротких трубопроводов внутренний диаметр трубопровода

По найденному расчетному (внутреннему) диаметру трубопровода выбирают ближайший по сортаменту.

Для обеспечения нормальной работы машины необходимо, чтобы потери напора в трубопроводе были минимальными. Обыкновенно принимают потери напора Ар = 0,1рраб.

Проверять потери напора следует в длинных трубопроводах, так как при больших потерях напора невозможно получить необхо­ димых усилий на электродах и производительности. При наличии в трубопроводе большого количества изгибов, поворотов, тройников и других местных сопротивлений их также следует учитывать при проверке потерь напора.

Так как воздух, засасываемый компрессором из атмосферы, содер­ жит примеси водяных паров, надо в воздушных сетях предусмотреть установку влагоотделителей и монтаж воздушной сети проводить с уклонами, обеспечивающими сток конденсата. Монтаж и обслужи­ вание воздушных сетей необходимо выполнять в соответствии с пра­ вилами, утвержденными постановлением ВЦСПС от 2 апреля 1935 г.

Подключение контактных машин к воздушной сети производится резинотканевыми рукавами (шлангами). Необходимый размер шланга может быть выбран по следующим данным:

При выборе сечений трубопровода всегда следует учитывать импульсный характер работы пневмосистем контактных машин. Если производительность машины (число ходов в минуту, скорость опускания и подъема поршня и т. д.) ниже паспортной, следует увеличить сечения участков воздушной сети, где имеют место боль­ шие местные сопротивления.

63

Расчет водяной сети. Общая потребность воды для охлаждения контактных машин определяется по их паспортным данным:

Так как водяное охлаждение, как правило, работает постоянно — во время сварки и во время паузы, то коэффициент одновременности следует принимать равным: до трех машин — 1; для большего коли­ чества машин — 0,8—0,9.

Условный диаметр водяной магистрали может быть также рас­ считан по формуле (3-36) или (3-37). В этом случае скорость движе­ ния воды принимается в пределах 2—3 м/сек, средний удельный объем q = 0,001 м3/кг. Для коротких трубопроводов длиной до 200— 300 м диаметр трубопровода может быть выбран по табл. 3-4.

Практически при свободном сливе диаметр сливной трубы следует брать в 3 раза больше, чем у подводящих труб. Еще лучше для слива прокладывать в полу каналы. Последние более удобны в эксплуатации, меньше подвержены засоре­ нию и не требуют частой очистки.

При длинных магистралях выбранные диаметры трубопроводов проверяют

где Др — потеря напора, м вод. cm..; X — коэффициент гидравлического трения,

зависящий от характера трубопровода и определяемый по эмпирической фор­ муле: X = 0,01 (K/d)?'31, К — 1,5 -к 5 и выбирается по таблицам; I — длина

64

іг особенно игнитронов, не должна иметь температуру ниже 5—10° С. При более низкой температуре воды будет наблюдаться нестабильность работы игнитронов, вызываемая пропусками поджигания. Температура воды на выходе должна быть

охлаждения будет выделяться много солей, которые, оседая на стенках каналов, ухудшают условия теплоотдачи и приводят к их засорению. Необходимо также обращать внимание на очистку воды от посторонних примесей.

В ряде случаев для экономии входящей воды и поддержания постоянной во все времена года ее температуры устраивают замкнутую систему охлаждения. Существует ряд конструкций охлаждающих систем [4]. Каждая из них имеет достоинства и недостатки. Наиболее простая — замкнутая циркуляционная система, она позволяет при незначительных затратах воды из водопровода обес­ печить достаточно надежное охлаждение.

При применении различных терморегуляторов для поддержания постоянной температуры выходящей охлаждающей воды также снижается расход воды и обеспечивается более надежная работа машины в целом.

Подключение машины контактной сварки к водопроводной сети произ­ водится резиновыми или діоритовыми шлангами. Последние более предпочти­ тельны, так как обладают большей механической прочностью. Диаметр шланга выбирается по приведенным выше формулам или по следующим данным:

Диаметр шланга для свободного слива воды берется в 3 раза больше диа­ метра подводящего шланга.

Г Л А В А Ч Е Т В Е Р Т А Я

АППАРАТУРА ДЛЯ НАЛАДКИ И КОНТРОЛЯ МАШИН

4-1. Особенности измерения параметров процесса

Процессы контактной сварки являются быстропротекающими, поэтому измерения и контроль отдельных параметров машин пред­ ставляют известные трудности и в большинстве случаев не могут быть выполнены с использованием стандартных методов и аппара­ туры.

Как уже указывалось, основным параметром контактной сварки является ток, величина которого может колебаться от 1 до 100 ка я более. В сварочных машинах используется большое число разных

Рнс. 4-1. Два тока различной формы с одинаковым действующим значением

импульсов тока, частота которых изменяется от одного-двух герц (при сварке стали большой толщины на машине постоянного тока) до сотен герц (при сварке деталей малой толщины на конденсаторных машинах).

В машинах переменного тока для плавного изменения тока при­ меняется фазовое регулирование (регулятор «нагрев» прерывателя), существенно изменяющее синусоидальную форму сварочного тока.

При контактной сварке металл расплавляется за счет теплового действия тока, протекающего через детали в зоне сварки. Поэтому ток измеряется по его тепловому действию, которое характеризуется действующим значением / д, определяемым выражением

о

В качестве интервала времени Т для машин переменного тока удобно принять половину периода сети. Если считать, что синусо­ идальный ток и несинусоидальный ток і 2 имеют одни и те же дей­ ствующие значения / д (рис. 4-1), то при сварке будет (при прочих равных условиях) одинаковое тепловыделение, а следовательно, и литые зоны соединений получатся равных размеров.

Следует отметить, что при сварке деталей малой толщины, и осо­ бенно из металлов с высокой тепло- и электропроводностью, в случае равенства действующих значений токов разной формы может не быть одинакового тепловыделения в зоне сварки. Поэтому литые зоны соеди-

.66

нений будут иметь разные размеры, а именно при использовании тока і2 литая зона будет меньше, чем при і х. Это объясняется боль­ шим влиянием теплоотвода в электроды и детали при сварке током і2 за счет значительных интервалов времени, когда ток равен нулю. В таких случаях оценка тока по действующему значению не имеет смысла.

Так как в большинстве случаев точечной, рельефной и роликовой сварки ісв имеет нарастающий характер, его действующее значение измеряют в наибольшем полупериоде. Измерение действующего значения / св д в наибольшем полупериоде при сварке на машинах переменного тока и амплитудного значения / св м на машинах дру­ гих типов позволяет установить при необходимости одинаковый режим по току на различных машинах.

Определенные трудности возникают при измерении длительности протекания тока, особенно когда ее величина исчисляется тысяч­ ными долями секунды.

При наладке и контроле машин часто бывает недостаточно изме­ рить статическое усилие электродов Рэл, которое в процессе сварки может существенно изменяться от действия сил инерции, тока и теплового расширения металла, а также из-за нарушений работы пневмогидроаппаратуры. Измерение быстро меняющихся усилий при сварке затруднено наличием магнитного поля, создаваемого гсв, а также невозможностью использования приборов, измеряющих статические усилия.

Кратковременность и непериодичность действия отдельных пара­ метров машин требуют необходимости запоминания одиночных электрических сигналов для их измерения или наблюдения.

4-2. Стандартные электроизмерительные приборы и осциллографы

Наладка и эксплуатация машин контактной сварки связаны с электрическими измерениями отдельных параметров. Ниже рас­ смотрены основные характеристики стандартных электроизмери­ тельных приборов, применяемых в электросварочной технике. Для измерений наибольшее распространение получили приборы непо­ средственной оценки.

При выполнении измерений получают приближенное значение измеряемой величины, так как любая величина всегда определяется с некоторой погрешностью. Различают абсолютную, относительную и приведенную погрешности измерительных приборов.

Абсолютная погрешность измерения определяется разностью между показаниями прибора и действительным значением измеряе­ мой величины.

Относительная погрешность выражается отношением абсолютной погрешности к действительному значению измеряемой величины.

Приведенная погрешность, характеризующая класс точности электроизмерительных приборов, определяется выраженным в про­ центах отношением абсолютной погрешности к предельной величине, на которую рассчитан прибор.

67

Все погрешности разделяются на основную погрешность, обусло­ вленную конструкцией самого прибора при нормальных условиях его работы, и дополнительную, вызываемую воздействием различных внешних факторов (магнитными полями, температурой и т. п.).

По основной погрешности приборы подразделяются на семь клас­ сов: 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0. Число, определяющее класс при­ бора, выражает максимальную величину основной приведенной погрешности, которая может быть внесена прибором. Так, например, прибор класса 2,5, измеряющий напряжение от нуля до 100 в, имеет приведенную погрешность ±2,5% . Это значит, что при измерении любого напряжения в этих пределах максимальная абсолютная по­ грешность прибора составит ±2,5 в. Поэтому, чем меньше значение измеряемого напряжения, тем больше относительная погрешность измерения. Например, если таким прибором измеряется напряжение 50 в, то ± 2 в составит погрешность +5% , а если измеряется напря­ жение 25 в, то погрешность измерений достигнет ±10% . Поэтому для повышения точности измерений следует пользоваться прибором с пределом измерения, близким к значению измеряемой величины.

При наладке и эксплуатации электросварочных машин наиболь­ шее распространение имеют магнитоэлектрические, электромагнит­ ные и электродинамические приборы.

В магнитоэлектрических приборах ток, пропорциональный из­ меряемой величине, подводится к обмотке, размещенной на рамке, которая может перемещаться в магнитном поле. Перемещение рамки под действием электромагнитных сил тока пропорционально изме­ ряемому току или напряжению. Этим объясняется равномерность шкалы магнитоэлектрических приборов. Магнитоэлектрические ам­ перметры и вольтметры измеряют только постоянные токи и напря­ жения, поэтому при включении этих приборов в цепи пульсирующих периодических токов (например, напряжение на выходе однополупериодного выпрямителя) они показывают средние значения соот­ ветствующих величин.

Магнитоэлектрические приборы в сочетании с полупроводнико­ выми выпрямителями могут использоваться для измерения пере­ менного тока (напряжения). Такие комбинированные многопредель­ ные приборы, так называемые тестеры и авометры, имеют высокое входное сопротивление (5—10 ком!в) и широко применяются при наладке аппаратуры управления контактных машин.

В электромагнитных приборах под действием магнитного поля катушки перемещается ферромагнитный сердечник, связанный с по­ движной стрелкой. Электромагнитные амперметры и вольтметры пригодны для измерений в цепях постоянного и переменного тока. При измерении переменного тока они показывают действующее зна­ чение. Показания этих приборов практически не зависят от формы кривой переменного тока (напряжения) в случае его фазового регу­ лирования. Поэтому при измерении первичного тока сварочных машин, работающих с прерывателями, пользуются электромагнит­ ными приборами (при времени включения тока, достаточном для от­ счета показаний).

6 8

Электродинамические приборы основаны на взаимодействии маг­ нитных полей токов двух катушек, одна из которых неподвижная, а другая подвижна и связана со стрелкой-указателем. Электродина­ мические приборы используются в качестве амперметров, вольт­ метров и ваттметров.

Для устранения влияния внешних магнитных полей электромаг­ нитные и электродинамические приборы изготовляются с экранами или специальной конструкции (астатические).

Включение электроизмерительных приборов не должно заметно изменять режима работы исследуемой цепи. Для этого амперметры и последовательные катушки ваттметров изготовляются с малым электрическим сопротивлением, которое практически не изменяет величины измеряемого тока, а вольтметры и параллельные катушки ваттметров, включаемые параллельно с участком измеряемой цепи, — с возможно большим электрическим сопротивлением.

Перед включением электроизмерительного прибора следует убе­ диться, что измеряемая величина не превысит предельного значения, на которое рассчитан прибор. При использовании многопредельного прибора переключатель пределов вначале необходимо установить в положение, соответствующее наибольшему пределу измерений.

Для измерения мощности, потребляемой какой-либо нагрузкой (цепью), используются ваттметры. В цепях переменного тока ватт­ метры измеряют активную мощность. Ваттметр имеет две обмотки: последовательную и параллельную. Последовательная обмотка вклю­ чается в цепь подобно амперметру (последовательно с нагрузкой, мощность которой измеряется), а параллельная обмотка — подобно вольтметру (параллельно нагрузке). Для правильной работы ватт­ метра зажимы последовательной и параллельной обмоток, помечен­ ные знаком *, следует подключить к одному проводу.

Пределы измерений магнитоэлектрических амперметров расши­ ряют при помощи шунтов, включаемых параллельно прибору, и че­ рез них проходит большая часть измеряемого тока. Для расширения пределов измерений магнитоэлектрических вольтметров последова­ тельно с ними включают добавочные сопротивления. Пределы изме­ рений амперметров переменного тока (с пределом 5 а) расширяют с помощью измерительных трансформаторов тока. Основные стан­ дартные электроизмерительные приборы, используемые при наладке и эксплуатации машин контактной сварки, приведены в табл. 4-1.

Для наблюдения и регистрации мгновенных значений быстро изменяющихся электрических величин используются электронные и магнитоэлектрические осциллографы. При этом изменение во вре­ мени исследуемой величины изображается в виде кривой, которая наблюдается на экране или записывается (регистрируется) на фото­ пленку или бумагу.

В электронном осциллографе кривые изменения исследуемых электрических параметров наблюдаются на экране электроннолу­ чевой трубки. При наладке и контроле контактных сварочных машин часто бывает необходимо наблюдать кратковременные, периодиче­ ски не повторяющиеся импульсы тока или напряжения (например,

69