Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Источники питания сварочной дуги. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 78 / 128 9 10 11 12 > Следующая >>>

топадающих характеристик через управляющий блок УБ (рис. 3.13, а) вводится отрицательная обратная связь по току, при которой с увеличением сварочного тока частота инвертирования снижается, что приводит к резкому уменьшению напряжения (линия 2 на рис. 3.16, а).

В выпрямителе с инвертором сравнительно легко получить комбинированную внешнюю характеристику (рис. 3.16, б), сформированную из нескольких участков. Крутопадающий участок 1 необходим для задания сравнительно высокого напряжения холостого хода, что полезно при зажигании дуги. Поло- гопадающий основной участок 2 обеспечивает эффективное саморегулирование дуги при механизированной сварке в углекислом газе. Вертикальный участок 3 ограничивает сварочный ток, что предотвратит прожог при сварке тонкого металла. Последний участок 4 задает величину тока короткого замыкания. Положение каждого участка настраивается с помощью отдельных регуляторов. Например, при сварке в углекислом газе перемещением по вертикали участка 2 регулируется сварочное напряжение (пунктирные линии), а при сварке покрытыми электродами перемещением участка 3 по горизонтали устанавливается сила тока.

3.3.3. Достоинства и недостатки инверторных источников питания

В настоящее время основным направлением развития источников является их качественное совершенствование. В силу ряда достоинств инверторных источников по сравнению с обычными сварочными выпрямителями их доля в общем выпуске сварочных выпрямителей ежегодно растет. Ниже приведены основные достоинства инверторных источников.

1. Высокая эффективность энергопотребления. Хотя в инверторных

источниках энергия претерпевает по крайней мере четыре ступени преобразования (выпрямление трехфазного тока, инвертирование в высокую частоту, прохождение через высокочастотный понижающий трансформатор, выпрямление и преобразование энергии в периодические импульсы), такой источник экономичен и весьма перспективен. Его коэффициент мощности близок к еди- нице, КПД не ниже 0,7, а в новейших источниках достигает 0,9.

2. Высокое быстродействие. Если у неинверторного однофазного вы-

прямителя длительность переходного процесса составляет не менее полупериода переменного тока стандартной частоты (т.е. около 0,01 с), то у выпрямителя с инвертором быстродействие характеризуется значениями 0,0005 с и меньше. Это позволяет при механизированной сварке в углекислом газе задавать сложный алгоритм изменения тока, управлять переносом электродного металла в различных пространственных положениях, уменьшать его разбрызгивание, управлять формированием шва с помощью пульсирующей дуги, управлять термическим циклом при сварке сталей, чувствительных к термическим циклам и др.

3. Малая материалоемкость. Питание понижающего трансформатора

m 

3 (рис. 3.13) напряжением высокой частоты позволяет существенно снизить массу и объем активных материалов (трансформаторное железо сердечника, медные провода обмоток), идущих на изготовление трансформатора. Масса

сердечника трансформатора связана с частотой соотношением

, поэто-

му сердечник высокочастотного трансформатора весит в десятки раз меньше сердечника трансформатора на 50 Гц. Так, при частоте питающего напряжения 10 кГц масса и габариты трансформатора, по сравнению с частотой 50 Гц, уменьшаются примерно в 3 раза, а при частоте 50 кГц – уже в 15-17 раз. Например, расчетная масса трансформатора мощностью 20 кВА при питании напряжением с частотой 50 Гц составляет 120 кг, а при частоте 50 Гц – 7 кг. Такое уменьшение активных материалов в инверторных источниках обусловливает существенное (в 25 раз) снижение потерь мощности и получение высоких массо-энергетических характеристик: 0,3 – 1 кг на 1 кВт потребляемой мощности для инверторного источника и 6-7 кг/кВт для обычных выпрямителей. Такие характеристики позволяют эффективно использовать инверторные источники там, где определяющее значение имеют малая масса и габариты источника, например, при сварке на монтаже, в быту, на ремонтных работах.

Недостатки инверторных источников.

1. Высокая стоимость.

2. Более низкие надежность и ремонтопригодность (из-за сложности кон-

струкции).

3. Повышенный шум, издаваемый высокочастотным трансформатором,

выходным фильтром и дугой. Для борьбы с этим шумом рекомендуется использовать частоту инвертирования более 20 кГц, что выводит акустический эффект за пределы слышимости звука.

3.4. МНОГОПОСТОВЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ

Многопостовые источники служат для одновременного снабжения энергией нескольких сварочных постов при наличии большого их количества в цехе. Многопостовые сварочные трансформаторы в настоящее время серийно не выпускаются, а имеющиеся в эксплуатации постепенно заменяются многопостовыми выпрямителями.

Многопостовые выпрямительные системы изготавливают на токи 630, 800, 1000, 1250, 1600, 3150, 4000 и 5000 А для питания от 4 до 30 сварочных постов. По назначению различают системы для ручной сварки, для механизированной сварки в защитном газе и универсальные.

Система имеет общий источник 1, питающий от 4 до 30 сварочных постов. С помощью шинопровода 2 (рис. 3.17) напряжение Uо от источника подводится к постам, на каждом из которых имеются постовые регулирующие устройства 3. С целью уменьшения затрат на кабель шинопровод, как правило,

выполняется общим для всего цеха в виде голых медных шин прямоугольного

U95,0

F

L 2 3

сечения, проложенных по стене. Сечение F шинопровода рассчитывается так, чтобы у самого отдаленного потребителя напряжение от источника Uо не снизилось более чем на 5 %:

, (3.4)

где Uо - напряжение холостого хода на клеммах многопостового источника; Iд – величина сварочного тока на отдельном посту;  - удельное электросопротивление материала шинопровода; L – расстояние самого дальнего поста от источника.

Рис. 3.17. Схема многопостовой выпрямительной системы:

1 – сварочный выпрямитель; 2 – шинопровод; 3 – постовые регулирующие

устройства

3.4.1. Преимущества многопостовой системы питания

перед однопостовой

В основном они определяются экономическими показателями:

1) стоимостью многопостового выпрямителя, которая существенно

меньше суммарной стоимости заменяемых им однопостовых выпрямителей;

2) более эффективным использованием производственных площадей;

3) меньшей стоимостью затрат на ремонт и обслуживание;

4) более высокой надежностью и лучшими условиями промышленной

безопасности, лучшими экологическими условиями.

При однопостовой системе на каждом сварочном посту размещен свароч-

ный выпрямитель – источник шума. Многопостовой же выпрямитель можно установить в отдельном звукоизолированном помещении.

Число постов n, которое можно подключить к многопостовому выпрями-

дo

n 

бдoп

RIUU 

телю, зависит от мощности выпрямителя, которая пропорциональна номинальному току выпрямителя IН, от величины тока Iд, потребляемого одним постом, и от коэффициента, учитывающего вероятность одновременной сварки на нескольких постах ko (коэффициент одновременности):

. (3.5)

Коэффициент одновременности зависит от способа сварки. Например, для ручной сварки штучными электродами или для автоматической сварки, когда время сварки и время перерывов, затрачиваемое на смену израсходованных электродов, очистку швов от шлака и т.п., примерно равны ko = 0,5- 0,7. Для механизированной сварки в защитных газах ko = 0,7- 0,9.

К недостаткам многопостовой системы следует отнести ее низкий КПД, который из-за потерь в балластных реостатах находится на уровне 0,4-0,75. Кроме того, в случае выхода из строя многопостового выпрямителя существует

опасность массового простоя.

3.4.2. Регулирование режимов сварки на отдельном посту

Многопостовая система питания должна обеспечивать независимость работы отдельных постов друг от друга. Поэтому внешняя характеристика мно- гопостового сварочного источника должна быть жесткой. При падающей характеристике короткое замыкание (напряжение на дуге падает до нуля) или горение дуги (обычно Uд = 15-30 В) вызвали бы снижение напряжения на клеммах источника и погасание дуги на других постах. Кроме того, для надежного зажигания дуги напряжение в момент зажигания должно быть не ниже 80 В. В то же время для предохранения оборудования от перегрузок при контактном возбуждении дуги ток короткого замыкания должен быть ограничен.

Существует два варианта многопостовых систем:

1) многопостовой выпрямитель, состоящий из трансформатора Т и си-

лового выпрямительного блока V (рис. 3.18, а). С помощью балластных реостатов R1, R2 или полупроводникового постового регулятора формируется падающая характеристика на посту и осуществляется автономное регулирование режимов сварки;

2) многопостовой трансформатор Т с постовыми управляемыми вы-

прямительными блоками (рис. 3.18, б), которые позволяют автономно формировать на посту падающую, жесткую, возрастающую и комбинированную, подобно показанной на рис. 3.16, б, вольтамперные характеристики.

Наибольшее распространение получил более простой первый вариант – с

балластными реостатами. Уравнение вольтамперной характеристики на отдельном посту (рис. 3.19):

. (3.6)

Uд

шинопровод

земля

Uл L Vп

Uд

Rб1

Rб2

IдRб

Uo=Uд

Рис. 3.18. Принципиальные схемы многопостовых выпрямительных

систем: а – с постовыми регуляторами; б – с постовыми выпрямительными

блоками; Т – трансформатор; V – многопостовой выпрямительный блок;

R1, R2 – балластные реостаты; L – дроссели; VT – транзистор; VD – диод;

Vп – постовой выпрямитель с тиристорными вентилями

Рис. 3.19. Внешняя характеристика поста с балластным реостатом

С ростом сварочного тока Iд увеличиваются потери напряжения на бал-

80А

ластном реостате IдRб и снижается напряжение поста. При малом сопротивлении реостата Rб1 получают пологопадающие характеристики, необходимые при сварке в защитном газе, при большом сопротивлении - крутопадающие характеристики, используемые при ручной сварке.

Балластный реостат представляет собой набор параллельно соединенных

резисторов, подключаемых к нагрузке с помощью рубильников S1-S7 (рис.

3.20).

Рис. 3.20. Балластный реостат РБ-306

При различных комбинациях включенных рубильников реостат меняет сопротивление от 0,1 до 5 Ом. Вблизи каждого рубильника указана сила тока (6, 10, 20 и т.д.), получаемая на посту при его включении. Другие значения токов в интервале от 6 до 316 А получаются суммированием величин, соответствующих одновременно включенным рубильникам. Например, если требуется установить величину сварочного тока 126 А, то необходимо включить рубильники S1, S4 и S5.

ГЛАВА 4

3 4 5

 380 В

СВАРОЧНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ

4.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ГЕНЕРАТОРАХ, ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯХ, АГРЕГАТАХ

Для сварки постоянным током в качестве источников питания используют также сварочные преобразователи и сварочные агрегаты. Эти установки состоят из приводного двигателя и сварочного генератора. В зависимости от типа приводного двигателя установки со сварочными генераторами подразделяются на сварочные преобразователи и сварочные агрегаты. Сварочные преобразователи – это установки, в которых переменный трехфазный ток промышленной частоты с напряжением 380 В преобразуется в однофазный постоянный ток с напряжением 70-90 В, подаваемый в сварочную цепь. Сварочный преобразователь (рис. 4.1) состоит из приводного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором 1 и магнитных полюсов 2 с трехфазными обмотками. На одном валу с электродвигателем в общем корпусе 3 установлен ротор сварочного генератора 5 с обмотками. Обмотки возбуждения на магнитных полюсах генератора 4 создают постоянное магнитное поле, в котором вращается ротор генератора.

Рис. 4.1. Конструктивная схема однопостового сварочного преобразователя:

1 – короткозамкнутый ротор электродвигателя; 2 – магнитные полюса и

обмотки статора; 3 – корпус преобразователя; 4 – магнитные полюса и

обмотки возбуждения сварочного генератора; 5 – ротор и обмотки

сварочного генератора; 6 – выпрямительный блок; R – реостат

В обмотках ротора генерируется переменная электродвижущая сила, ко-

2 3 4 5 6

торая подается на выпрямительный блок, а оттуда, после выпрямления, - в сварочную цепь. В настоящее время сварочные преобразователи вытесняются сварочными выпрямителями и промышленностью не выпускаются. Электромашинные сварочные генераторы выпускаются в комплекте с приводными двигателями внутреннего сгорания (ДВС). Такие сварочные установки называются сварочными агрегатами. Сварочные агрегаты употребляются там, где отсутствует электрическая сеть. В основном их применяют для работы в полевых условиях – прокладка нефте- и газопроводов, линий электропередач, железнодорожных путей, монтаж мостовых переходов и т.п. В качестве приводного двигателя в сварочных агрегатах используют бензиновые или дизельные двигатели внутреннего сгорания 1 (рис. 4.2), монтируемые на общей раме 5, которая устанавливается на колеса или катки, в кузов автомобиля или на тракторный прицеп. Двигатель внутреннего сгорания через соединительную муфту 2 вращает ротор сварочного генератора 3.

Рис. 4.2. Сварочный агрегат:

1 – двигатель внутреннего сгорания; 2 – соединительная муфта;

3 – сварочный генератор; 4 – выпрямительный блок;

5 – рама; 6 – аккумуляторная батарея

На рис. 4.3 представлены компоновка и электромагнитная схема свароч-

ного генератора агрегата АДД-303, выпускаемого заводом «Дагэлектромаш» (г. Махачкала).

2 3 4

5 6 7

315

100

а)

б)

Рис. 4.3. Агрегат АДД-303 (а) и электромагнитная схема его генератора (б):

1 – генератор; 2 – топливный бак; 3 – защитный металлический кожух;

4 – пульт управления; 5 – дизельный двигатель;

6 – аккумуляторные батареи – 2 шт.; 7 – металлическая рама

4.2. СВАРОЧНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ

Сварочный генератор преобразует механическую энергию вращения яко-

ря (ротора) в электрическую энергию постоянного тока, необходимую для сварки. Принцип преобразования механической энергии вращения в электрическую основан на явлении электромагнитной индукции, в соответствии с которым при движении в магнитном поле с индукцией В проводника длиной l со скоростью V в нем возникает ЭДС (рис. 4.4):

e = BlV (4.1)

Величина ЭДС или тока в проводнике зависит от направления его движе-

ния относительно направления силовых линий магнитного поля, которые показаны на рис. 4.4 стрелками. Максимальная ЭДС и ток индуцируются в момент

движения проводника перпендикулярно силовым линиям. Когда проводник

N S б)

В S N

t

а)

в)

Электроны в проводнике удаляются от наблюдателя

Электроны приближаются к наблюдателю

Электрический ток в проводнике отсутствует (I=0)

движется по касательной к силовым линиям, ток и ЭДС равны нулю (рис. 4.4, б).

За один полный оборот в рамке-проводнике, вращающейся в постоянном

магнитном поле, возникает переменный по величине и направлению электрический ток (рис. 4.4., в). Для получения постоянного тока в состав сварочного генератора входит выпрямительный блок (рис. 4.1. и 4.2.).

Рис. 4.4. Схема преобразования механической энергии вращения в

электрическую (а, б) и осциллограмма тока в проводнике (в):

1 – проводник; 2 – контактные кольца; 3 – щетки угольные;

N и S – магнитные полюса; В – индукция магнитного поля

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 78 / 128 9 10 11 12 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]