17.4. Джерела живлення змiнного струму для аргоно-дугового зварювання
Зварювальнi установки типу УДГ-301, УДГ-501 призначенi для ручного дугового зварювання змiнним струмом виробiв з алюмiнiю та його сплавiв неплавким електродом у середовищi аргону. Змiнний струм потрiбен для руйнування тугоплавкої оксидної плiвки, яка утворюється на поверхнi деталей i перешкоджає нормальному плавленню металу.
Функцiональна схема установок наведена на рис.17.12.
У цих установках функцiї понижуючого силового трансформатора та регулятора струму виконує трансформатор Т з пiдвищеним магнiтним розсiянням, який має нерухомий пiдмагнiчувальний шунт. Магнiтний пiдсилювач А із самопiдмагнiчуванням призначено для керування струмом шунта. Пристрій заварювання кратера ПЗК зiбраний на транзисторних елементах i працює в колi обмотки керування магнiтного пiдсилювача. Зварювальний струм спадає по експоненцiальнiй кривiй, час заварювання кратера регулюється вiд 0 до 30 с. Збуджувач дуги G, що здiйснює її первинне запалювання, та iмпульсний стабiлiзатор горiння дуги змiнного струму конструктивно об’єднано i виконано у виглядi самостiйного блока. Спадні зовнiшнi характеристики формуються силовим трансформатором з пiдвищеними iндуктивностями розсiяння обмоток.
172
Магнiтопровiд трансформатора складається з двох взаємоперпендикулярних стрижнiв, які вставлено один в інший. Внутрiшнiй стрижень являє собою магнiтний шунт із обмоткою, яка створює магнiтно рухомi сили, що не змiнюються в часi. Первинна та вторинна обмотки трансформатора розташованi симетрично на обох вертикальних стрижнях магнiтопровода. Трансформатор виконано з частковим рознесенням обмоток, причому вторинна обмотка складається з двох послiдовних котушок (основної та додаткової).Основну обмотку з бiльшим числом виткiв розташовано по один бiк шунта, а додаткову - по другий, там, де знаходиться первинна обмотка. Регулювання струму комбiноване. Ступiнчасте (грубе) регулювання здiйснюється шляхом послiдовного чи паралельного з’єднання котушок трансформатора, а плавне - пiдмагнiчуванням шунта за рахунок змiни величини постiйного струму в його обмотцi керування. Зварювальний струм має несинусоїдну форму, його крива несиметрична вiдносно осi часу i мiстить постійну складову. Для її компенсацiї передбачено конденсаторну батарею С. Змiнна складова, яка iндуктується в колi керування шунта, також порушує синусоїдальнiсть зварювального струму. Для придушення змiнної складової в колi обмотки керування шунта передбачено допомiжнi магнiтопроводи з повiтряними зазорами, якi називаються пакетами розсiяння.
Рис. 17.12. Функціональна схема джерел УДГ-301, УДГ-501
173
Унiверсальна установка УДГУ-301 призначена для ручного аргоно-дугового зварювання неплавким електродом нержавiючих сталей, титанових, мiдно-нiкелевих сплавiв на постiйному струмi, а також алюмiнiю та його сплавiв на змiнному струмi. На вiдмiну вiд установки УДГ-501-1 в нiй передбачено вентильний блок А1 та блок пiдживлення А2 (рис.17.13).
Рис. 17.13. Спрощена електрична схема силової частини установки УДГУ-301
Живлення дуги змiнним струмом здiйснюється шляхом почергового вмикання силових тиристорiв VS2 i VS3. Для живлення дуги постiйним струмом вмикаються тиристори VS1 i VS2, якi разом з дiодами VD1 i VD2 створюють однофазну мостову схему випрямлення. Для пiдвищення стiйкостi горiння дуги провали в кривiй випрямленого струму заповнюються струмом пiдживлення вiд блоку, який складається з трансформатора Т, баластового реостата R2 i дiодiв VD3, VD4. Вентильний блок VS2-VS3 також може використовуватись i для компенсацiї постiйної складової струму. У цьому випадку тиристор VS2 в колi дуги прямої полярностi вiдкривається із запiзнюванням на кут «a», а баластовий реостат R1, який вмикається контактором К, забезпечує необхiдний для стiйкого горiння дуги струм пiдживлення.
Установка УДГУ-302 УХЛ4 (рис. 17.14 а) містить автоматичний вимикач QF, контактор К, силовий трансформатор Т1 зі збільшеним розсіянням, вентильний
174
блок VD1 - VS6, блок підживлення VD3, VD4, R, імпульсний стабілізатор ІС і збуджувач дуги G.
Рис. 17.14. Спрощена схема (а) і осцилограма змінного (б) і постійного струму
установки УДГУ-302 УХЛ4
При зварюванні на змінному струмі працюють діод VD1, тиристор VS3, що вмикається повнофазно і регульовані тиристори VS5, VS6. Так в півперіоді прямої полярності струм йде по колу Т1-VS5-дуга-VD1-T1, а в півперіоді зворотної полярності по колу Т1-VS3-дуга-VS6-T1. За допомогою тиристорів VS5, VS6 регулюється струм, формується спадна ВАХ і придушується постійна складова. При зварюванні на постійному струмі працюють діод VD1 і тиристори VS2, VS4, VS5 утворюючи несиметричну однофазну мостову схему випрямлення, в якій почергово працюють то пара вентилів VD1, VS5 то пара VS2, VS4. При зварюванні на постійному і змінному струмі використовується блок підживлення. При зварюванні на постійному струмі підживлення при вказаному на схемі положенні контакта S утворено діодами VD3, VD4 і баластовим реостатом R. При зварюванні на змінному струмі контакт S перемикається і підживлення йде від трансформатора Т1 через баластовий реостат
R. Осцилограма змінного струму показана на рис.17.14 б, а постійного струму - на рис. 17.14 в.
Початкове запалювання дуги виконують за допомогою збуджувача G і трансформатора Т2 вмиканням тиристора VS1. Імпульс збуджувача має початкову
175
високовольтну складову, що забезпечує пробій міжелектродного проміжка, і низьковольтну потужну складову, що сприяє розвитку розряда. Конденсатор С1 захищає основне джерело від високої напруги збуджувача. При зварюванні на змінному струмі діє також стабілізатор ІС. В півперіоди прямої полярності за допомогою діода VD2 заряджається конденсатор С2, а на початку півперіода зворотної полярності він розряджається на дугу при вмиканні тиристора VS7. Установка може використовуватися для зварювання пульсуючою дугою, де струми імпульса і паузи налаштовуються роздільно і плавно. Тривалість імпульса і паузи регулюються дискретно в інтервалі 0,1-9,9 с.
Для зварювання на змiнному струмi випускається також iмпульсне джерело живлення типу ИСВУ-315-1 з покращеною формою кривої струм, яке містить трансформатор Т з нормальним розсіянням (рис. 17.15 а). Тиристорний блок
VS1-VS4 використовується для формування спадної характеристики та регулювання зварювального струму. При вмиканні тиристорів VS1, VS3 по колу T-VS1-L-VS3- дуга-Т проходить струм прямої полярності, при вмиканні тиристорів VS2, VS4 - струм зворотної полярності і в дузі утворюється змінний струм. Дросель L, що встановлений в діагоналі випрямного блока, він нагромаджує енергію при амплітудному значенні струму, що по ньому проходить, а на початку і в кінці півперіода повертає її. Тому крива зварювального струму має приблизно прямокутну форму, що підтримує стійке горіння дуги (рис.17.15 б). Дросель також перерозподіляє енергію між двома півперіодами, що усуває необхідність у пристрої придушення постійної складової. До складу джерела входять імпульсний стабілізатор ІС і осцилятор послідовного вмикання G.
-а- -б-
Рис.17.15. спрощена схема (а) і осцилограма струму (б) джерела ИСВУ-315-1
Система програмного керування забезпечує плавне наростання та спад струму, а при необхідності й зварювання пульсуючою дугою.
176
ЛЕКЦІЯ 18
18.1. Основнi процеси плазмово-дугової обробки металiв i вимоги до
джерел живлення
Стиснута дуга використовується при плазмовому зварюваннi, рiзаннi, наплавленнi та напиленнi, а також плазмово-механiчнiй обробцi металiв. Плазмове зварювання має багато спiльного з аргоно-дуговим зварюванням вольфрамовим електродом, але є бiльш досконалим способом отримання зварних з’єднань. Стовп плазмової дуги, який має температуру до 20000 К, жорстко стабiлiзований по осi електрода. Висока концентрацiя його теплового потоку на виробi дозволяє отримувати зварнi з’єднання з глибоким проплавленням i вiдносно невеликої ширини при пiдвищеннi швидкостi зварювання. При цьому значно зменшується зона термiчного впливу, внаслiдок чого пiдвищується якiсть з’єднань із спецiальних сплавiв, а при зварюваннi тонколистових конструкцiй - знижується їх деформацiя. Пiдвищення глибини проплавлення в 1,5-2 рази в порiвняннi зі зварюванням дугою, яка вiльно горить, дозволяє за один прохiд з’єднувати метали товщиною до 30 мм. Невеликi розмiри та висока стабiльнiсть горiння стиснутої дуги дає можливiсть застосовувати її i для зварювання тонких металiв вiд 0,1 мм i вище на струмах до 25 А без пропалів i непроварiв. Цей вид зварювання називається мiкроплазмовим.
При плазмовому зварюваннi дуга горить поетапно (рис.18.1).
Спочатку запалюється чергова дуга -1, яка горить мiж електродом та соплом. Плазмовий струмiнь, який видувається з сопла торкається виробу, внаслiдок чого мiж електродом та виробом утворюється основна дуга-2. Пiсля цього чергова дуга гасне. У разi рiзкого зростання струму, недостатніх витрат газу та iнших порушень режиму зварювання основна дуга може перекинутись на сопло i викликати так зване «подвiйне дугоутворювання» (дуга-3), що призводить до руйнування сопла та порушення технологiчного процесу. Початкове запалювання дуги виконується осцилятором або збуджувачем G послiдовної дiї. Для підтримування горіння чергової дуги використовується слабомiцний випрямляч UD1 із струмом до 20 А, який має крутоспадну зовнiшню характеристику. Основне джерело постiйного струму UD2, яке створює крутоспадну ВАХ для забезпечення стiйкості дуги i стабiльності проплавлення, використовується при зварюванні бiльшостi металiв на струмi прямої полярностi.
177
Рис. 18.1. Схеми плазмових процесів: зварювання на постійному струмі (а), зварювання на змінному струмі (б), різання (в), напилення (г)
Зварювання алюмiнiєво-магнiєвих сплавiв, титану та цирконiю здiйснюється на постiйному струмi зворотної полярностi або змiнному струмі. Зварювання на змiнному струмi через низьку стiйкiсть вольфрамового електроду застосовується обмежено. Один iз способiв зварювання тонколистового алюмiнiю (рис. 18.1 б) полягає в тому, що основна дуга-2 прямої полярностi, яка горить мiж електродом i виробом, живиться вiд трансформатора Т через тиристор VS1. Вiд того ж трансформатора через тиристор VS2 живиться дуга зворотної полярностi-3, яка горить уже мiж соплом i виробом. Висока стiйкiсть електрода забезпечується в даному випадку при зварюваннi в пiвперiодi прямої полярностi. Надiйному повторному запалюванню сприяє чергова дуга-1, яка горить безперервно.
Одним iз способiв пiдвищення концентрацiї теплового потоку, а, вiдповiдно, i продуктивностi процесу, є використання при плазмовому зварюваннi iмпульсного або пульсуючого струму. Iмпульсне введення тепла в метал розширює зону регулювання теплового режиму зварювання. Протягом пауз для стабiльностi процесу горить малоамперна чергова дуга.
178
Плазмове рiзання забезпечує розплавлення металу стисненою дугою i виведення його з порожнини рiзу за рахунок кiнетичної енергiї плазмового струменя-2 (рис. 18.1 в). Плазмоутворюючими газами обирають водень або азот, якi мають велику теплоємнiсть. Якщо в якостi електродiв використовуються стiйкi до окислювального середовища цирконiєвi або гафнiєвi термокатоди, то рiзання виконується в середовищi стисненого повiтря. Знаходить застосування i рiзання в середовищi аргону. Порiвнянно з кисневим рiзанням, плазмове забезпечуючи якість різа, може застосовуватись для різання кольорових металів та їх сплавів, нержавiючих та інших спецiальних сталей, чавунів i т.п. При рiзаннi застосовується плазмова дуга прямої дiї, яка вiдрiзняється вiд зварювальної бiльш високим ступенем стиснення стовпа i, отже, бiльшою концентрацiєю теплового потоку та швидкiстю потоку плазмового струменя. Завдяки термiчному i механiчному впливу стовп дуги проникає i заглиблюється в середину металу, виплавляючи i видуваючи метал з порожнини рiза. На вiдмiну вiд кисневого факела, для врiзання якого потрiбно витратити деякий час на мiсцевий пiдiгрiв металу до температури його розплавлення, плазмова дуга завдяки власній високiй температурi врiзається в метал миттєво. Довжина дуги з урахуванням великої внутрiшньосоплової складової може сягати до 200 мм. Градiєнт потенцiалу в стовпi дуги також великий i всерединi сопла може складати до 20 В/мм. Тому напруга рiзальної дуги значно вища, нiж при зварюваннi i, може сягати до 300 В. Напруга неробочого ходу джерела може перевищувати 350 В. Зовнiшня характеристика джерела повинна бути «штиковою»,
тобто майже вертикальною спадною з величиною диференцiйного опору r не
ДЖР
нижчою за 5 В/А.
Процес плазмово-механiчної обробки металiв (стругання, токарна обробка) подiбний до процесу плазмового рiзання. Плазмова дуга розiгрiває поверхню виробу, що приводить до значного пiдвищення продуктивностi чорнового зняття твердого поверхневого шару матерiалу, який важко піддається обробці. Вимоги до джерела живлення аналогiчнi вимогам до джерел для плазмового рiзання.
Плазмове наплавлення та напилення широко застосовуються при вiдновленнi зношених поверхонь. З метою зниження вартості виготовлення деталi робочу поверхню покривають бiльш дорогим жаромiцним, зносостiйким сплавом. Використовуючи в якостi захисних покрить рiзнi за складом металевi i неметалевi матерiали, можна надати деталям в цiлому потрiбнi механiчнi, тепловi, дiелектричнi та інші властивостi. Матерiал покриття, який спецiально виготовлений у виглядi дрiбногранульованого порошку чи дроту-1, подається в потiк плазмового струменя-
179
2 i, розплавляючись переноситься на вирiб (рис.18.1 г). Не дивлячись на ряд загальних властивостей, процеси плазмового наплавлення та плазмового напилення iстотно вiдрiзняються один вiд одного. Для плазмового наплавлення найбiльш широко застосовується плазмотрон комбiнованої дiї. При горiннi незалежної дуги мiж вольфрамовим електродом та соплом плазмотрону вiдбувається розплавлення присаджувального металiчного порошку, а при горiннi дуги мiж електродом i виробом поверхня останнього нагрiвається i забезпечується сплавлення основного та присаджувального металів. При плазмовому наплавленнi в якостi плазмоутворюючого та захисного газiв використовується аргон.
На вiдмiну вiд наплавлення процес напилення характеризується бiльшою концентрацiєю теплового потоку i високою швидкiстю витiкання плазмового струменя. Це пов’язано з тим, що при плазмовому напиленнi застосовуються тугоплавкi метали (вольфрам, молiбден, тантал та iншi) або окисли металiв, силiциди, карбiди, бориди та ін. неметалеві матерiали, якi мають високу температуру плавлення. Цi матерiали у виглядi дрібногранульованого порошку, проходячи крiзь плазмовий струмінь, встигають нагрiтись в основному тiльки до стану пластичності. Однак, завдяки високiй швидкостi плазмового струменя, частинки порошку набувають значної кiнетичної енергiї i при зіткненні з поверхнею, розплющуються i заповнюють нерiвностi. При цьому кiнетична енергiя частинок видiляється у виглядi тепла, що i забезпечує мiцне зчеплення частинок мiж собою та з поверхнею виробу. Для напилення використовується плазмова дуга непрямої дiї, яка горить мiж вольфрамовим катодом та охолоджуваним водою мiдним соплом (анодом) i видувається через сопло у виглядi плазмового факела. Окреме джерело чергової дуги при плазмовому напиленнi не потрiбне. Інші вимоги до джерел для плазмового наплавлення або напилення подiбнi вимогам до джерел для плазмового зварювання.
18.2. Джерела живлення для плазмового зварювання
Для плазмового зварювання неплавким електродом постiйним струмом прямої i зворотної полярностi широко застосовуються установки серiї УПС. На прямiй полярностi ними виконується зварювання виробiв з мiдi та її сплавiв i корозiйно- стiйких сталей, на зворотнiй полярностi-виробiв iз алюмінiю та його сплавiв.
Установка типу УПС-301 застосовується для ручного дугового зварювання в неперевному та iмпульсному режимах i може бути використана для зварювання як
180
стисненою, так i вiльною дугою.
Установка типу УПС-501 призначена для механiзованого зварювання в неперервному режимi.
До складу установок входить джерело живлення тиристорного типу, плазмотрони. До установки для механiзованого зварювання додається також самохiдна зварювальна головка, блок приводiв механiзмiв перемiщення головки i подачi електродного дроту, блок апаратури для подачi плазмоутворюючих та захисних газiв. Установки типу УПС забезпечують збудження чергової дуги мiж електродом i соплом, збудження зварювальної дуги мiж електродом плазмотрону та виробом, плавне нарощування струму пiсля збудження основної дуги i плавне зниження його в кiнцi зварювання, роботу газового клапану за заданим циклом.
Спрощена принципова електрична схема силової частини УПС-301 наведена на рис.18.2.
Рис. 18.2. Спрощена електрична схема силової частини установки плазмового
зварювання УПС-301
Джерело пiключається до напруги мережi автоматичним вимикачем QF та магнiтним пускачем (на схемi не показаний). Трифазний зварювальний трансформатор з нормальним магнiтним розсiянням подає напругу на тиристорний випрямний блок VS, який зiбрано за шестифазною мостовою схемою випрямлення зі зрівнювальним реактором L1. Крутоспадна зовнiшня характеристика формується за рахунок зворотного зв’язку за струмом. Згладжування пульсацiй випрямленого струму здiйснюється дроселем L2. Для ступінчастого регулювання зварювального струму в джерелi передбачено два роз’єми, якi вiдповiдають дiапазонам на 20 та 315 А. При пiдключеннi до роз’єму на 20 А струм обмежують баластові опори R1 i R2 з вентилем
181
VD2. Пiдживлення дуги для усунення провалiв струму забезпечується допомiжним випрямним блоком VD1 через баластовi резистори R2 i R3, один з яких може бути увімкнений за допомогою контактора К2. Високовольтний розряд вiд пристрою пiдпалювання дуги G замикається через конденсатори С1-С2 i «землю» на промiжок «електрод-сопло» при плазмовому зварюваннi стисненою дугою i на промiжок «електрод-вирiб» при аргоно-дуговому зварюваннi вiльною дугою. Для живлення чергової дуги в переносному блоцi міститься баластовий реостат R4, який за допомогою К3 пiдключається до основного джерела. В установцi передбачено блок iмпульсного зварювання, який забезпечує незалежне регулювання тривалостi iмпульсу i паузи вiд 0,08 до 1,0 с. В УПС-301 передбачено також перемикання зварювання на неперервний, iмпульсний чи точковий режим. Регулювання тривалостi iмпульсу i паузи - дводіапазонне із ступiнчастим регулюванням у кожному з дiапазонiв. Перший дiапазон забезпечує тривалість iмпульсу та паузи в межах вiд 0,08 до 0,3 с з рiвномiрною розбивкою його на 10 значень, інший дiапазон - в межах вiд 0,3 до 1 с. Точкове дугове зварювання із заданим часом постановки точки виконується при короткотривалому натисканнi на педальну кнопу установки. Подiбну конструкцiю має i установка для механiзованого наплавлення типу УПН-303.
Установка УПС-804 призначена для механiзованого плазмового зварювання у середовищі вуглекислого газу постiйним струмом на прямiй полярностi маловуглецевих i низьколегованих сталей товщиною вiд 6 до 12 мм. Вона складається із самохiдної пiдвiсної головки з направляючою балкою, тиристорного випрямляча, зiбранного за шестифазною кiльцевою схемою, блока керування i блока апаратури. Збудження зварювальної дуги здiйснюється при подачi напруги неробочого ходу вiд джерела живлення. При цьому за допомогою збуджувача мiж електродом i соплом плазмотрону запалюється допомiжна дуга. При торканнi факелом поверхнi виробу збуджується основна дуга мiж електродом i виробом. Схема керування виконана на напiвпроводникових елементах i забезпечує роботу установки в автоматичному, ручному i налагоджувальному режимах. Робота схеми установки подiбна до роботи УПС-501.
18.3. Джерела живлення для плазмового рiзання
Установка для автоматичного повiтряно-плазмового рiзання типу АПР-404 призначена для комплектувння стацiонарних рiзальних машин. Спрощена принципова електрична схема силової частини апарата наведена на рис.18.3.
182
Рис. 18.3. Спрощена електрична схема установки для плазмового різання
АПР-404
Напруга мережi через автоматичний вимикач QF та магнiтний пускач К1 (на схемі не наведено) подається на силовий трансформатор Т з нормальним магнiтним розсiянням. Тиристорний блок VS застосовується для випрямлення та плавного регулювання струму рiзальної дуги, а також для формування крутоспадної зовнiшньої характеристики за рахунок зворотного зв’язку за струмом. Живлення допомiжної дуги здiйснюється вiд основного джерела через баластовий опiр R i контактор К2. Для запалювання допомiжної дуги використовується iмпульсний збуджувач G типу ВИР-101, який вмикається послiдовно в коло джерела чергової дуги. Дросель L призначений для згладжування пульсацiй випрямленого струму. При замиканнi К2 спрацьовує G i його високовольтний розряд замикається по колу “G-сопло-електрод-С-земля-G”. При цьому запалюється чергова дуга мiж соплом i електродом плазмотрона, i її струм iде по колу “VS-R-К2-G-сопло-електрод- VS”. Пiсля торкання плазмовим струменем виробу запалюється рiзальна дуга вiд основного джерела. При цьому чергова дуга гаситься розмиканням контакту К2, а струм рiзальної дуги плавно збiльшується до заданого значення.
Деякi джерела живлення можуть бути джерелами стабiлiзованого струму, тобто струм на виходi не залежить вiд опору навантаження. Зовнiшнi характеристики таких джерел наведенi на рис.18.4.
Бiльшiсть джерел живлення є джерелами напруги. Джерела напруги можна використовувати i для навантажень, якi споживають стабiлiзований струм, якщо застосовувати спецiальнi промiжнi пристрої-перетворювачi джерел напруги в джерела струму або параметричнi джерела струму. Такими перетворювачами можуть бути пристрої за схемами Бушеро i Штейнметца. Простiшу з них - Г-подібну зображено на рис.18.5.
183
Рис. 18.4. Зовнішні характеристики джерела з індуктивно-ємнімним
перетворювачем
Рис. 18.5. Схема простішого джерела з ІЄП
Якщо схема живиться вiд джерела синусоїдної напруги, то комплекс струму в навантаженнi визначається наступним виразом:
I Н
Z 1 Z Н (
U 1
Z 1 Z 2 ) / Z2
З наведеного виразу видно, що якщо iндуктивний опiр дроселя Z1=jwL i ємнiсний опiр конденсатора Z2=-1/jwC обрати з умов резонансу на частотi напруги живлення, то струм в навантаженнi не буде залежати вiд опору ZН. Практично умови Z1+Z2=0 можна створити лише приблизно через наявнiсть активних опорiв
184
та втрат в елементах схеми. Фiзичний зміст пiдтримки незмiнностi струму в такiй схемi полягає в наступному. При короткому замиканнi (ZН=0) струм визначається прикладеною напругою та опором дроселя. По мiрi збiльшення опору навантаження воно чинить все меншу шунтуючу дiю на конденсатор, i режим роботи схеми все бiльше наближається до резонансного, при цьому напруга на конденсаторi i в навантаженнi збiльшується. Зростання напруги на навантаженнi при збiльшеннi його опору i визначає те, що струм навантаження IН залишається незмiнним. Перетворювачi такого типу, якi мiстять дроселi та конденсатори, мають назву iндуктивно-ємнiсних перетворювачiв (IЄП). Вони мають на виходi узгоджуючий трансформатор, який забезпечує узгодження IЄП i навантаження з метою отримання високих технiко-економiчних показникiв. Для отримання стабiльного струму в навантаженнях постiйного струму на виходi IЄП вмикають випрямляч з трифазною схемою випрямлення. Принцип формування вертикальної (штикової) спадної зовнiшньої характеристики за допомогою IЄП реалізовано в апаратi «Киев-4М», який призначений для повiтряно-плазмового рiзання сталей, кольорових металiв та їх сплавiв.
Унiфiкованi джерела типу БЕП-40, БЕП-80 можуть використовуватись для плазмового зварювання, рiзання, напилення та наплавлення. Спрощена принципова електрична схема силової частини джерела БЕП-40 подана на рис.18.6.
Рис. 18.6. Спрощена електрична схема силової частини джерела БЕП-40
185
Джерело складається з двох основних блокiв - трансформаторного та випрямного. До трансформаторного блоку входять автоматичний вимикач QF, електромагнiтний контактор К1, силовий понижуючий трифазний трансформатор Т i дросель L. До складу випрямного блоку входить блок тиристорiв VS зі зворотним дiодом VD4, блок вентилів VD1, VD2, VD3, контактори К2, К3 та баластові реостати R1, R2, R3. Джерело має також електронний блок керування i пристрій пiдпалювання дуги G.
БЕП-40 може працювати в одному з чотирьох режимiв.
При роботi в режимi плазмового рiзання для створення високої напруги вториннi обмотки трансформатора Т2, Т3 з’єднуються в «зiрку». Для досягнення максимальної iндуктивностi обмотки дроселя L з’єднуються послiдовно. Для запуску на режим рiзання контакти К2, К3 замикаються, при цьому спрацьовує пристрій запалювання G i джерело чергової дуги, яке створено обмотками трансформатора Т4, блоками VD1, VD3, а також баластовими реостатами R1, R2, R3. Рiзальна дуга живиться спочатку допомiжним джерелом T4, VD1,VD2, R1, R2 а потiм i основним джерелом T2, T3, VS, VD4 з плавним регулюванням струму навантаження.
Для плазмового напилення джерело використовується при дещо зниженiй напрузi, тому фази вторинних обмоток трансформатора T2, T3 з’єднуються в «трикутник». Iндуктивнiсть знижують за рахунок паралельного вмикання обмоток дроселя L. Джерело можна також використовувати для плазмового напилення при бiльш низькiй напрузi. Для зниження напруги основного джерела вториннi обмотки трансформатора T2, T3 вмикаються паралельно. Фази обмоток з’єднуються в положення «зiрка».
Для роботи в режимi плазмового зварювання та наплавлення напругу чергової дуги знижують за рахунок секцiонування обмоток трансформатора Т4, а паралельно з’єданi вториннi обмотки силових трансформаторів T2, T3 повиннi вмикаться в положення «трикутник».
18.4. Охорона праці при експлуатацiї джерел живлення
Експлуатацiя зварювального устаткування, в тому числi i джерел живлення, вимагає органiзацiї i суворого дотримання заходів безпеки. Зварювальне обладнання, яке розмiщене в цехах, повинне вiдповiдати «Правилам улаштування електроустановок» (ПУЕ), а правила i заходи безпеки
186
регламентованi системою стандартiв безпеки працi. При настроюванні, ремонтi i обслуговуваннi джерел живлення повиннi бути дотримані всi заходи, передбаченi законами про охорону працi, дiючими правилами i iнструкцiями.
Характернi види ураження при дуговому зварюваннi:
- ураження електричним струмом при контактi з струмоведучими частинами зварювального обладнання. З метою запобiгання цього необхiдно, щоб iзоляцiя обладнання, пiдвідних лiнiй, електродотримачiв не була пошкодженою, витримувала необхiдну випробувальну напругу, яка обумовлюється в нормативно-технiчнiй документацiї, i пiдлягала перiодичним перевiркам. Зварник повинен бути одягнений в сухий спецодяг i чоботи на гумовій пiдошвi, користуватись гумовими килимками. Йому забороняється виконувати перемикання на панелях проводiв, виконувати ремонтні роботи;
- опiки, що спричинені краплями розплавленого металу i шлаку, якi розбризкуються при зварюваннi. Для захисту тiла вiд опiкiв треба застосовувати спецодяг з брезенту або спецiальної теплостiйкої тканини. Руки зварника повиннi бути захищенi рукавицями. Взуття повинне мати гладкий верх i прикрите брюками з метою запобiгання попадання бризок гарячого металу або шлаку на ноги;
- отруєння газами, якi видiляються при зварювннi, а також пилом i випаровуваннями металiв, флюсiв, обмазок i т.д. Засобами захисту вiд потрапляння в органи дихання цих речовин необхiдно передбачити загальну i мiсцеву приточно- витяжну вентиляцiю, а також iндивiдуальнi засоби захисту (маски, респiратори);
- променевi ураження очей i шкiри вiд дiї променiв зварювальної вiдкритої дуги. Захисними засобами в такому випадку є спецодяг, захисне скло для очей, вмонтоване в щитки, маски рiзної конструкцiї. Для захисту навколишнiх осiб, не пов’язаних з процесом зварювання, повиннi застосовуватись спецiальнi ширми, щитки i загородження;
- травмування, пов’язане з пiдготовчими операцiями (транспортування зварювальних деталей, кантовка їх в процесi зварювання i т.д.). Для захисту вiд травм необхiдно мати справні транспортнi засоби (тельфери, крани, талi), набори такелажних пристроїв i iнструментiв, спецодяг i засоби захисту очей при операцiях зачистки зварного шва.
Примiщення, в яких проводяться зварювальнi роботи i розмiщене зварювальне обладнання, в бiльшостi випадкiв належить до категорiї примiщень з пiдвищеною небезпекою. Необхідно забезпечувати надiйнiсть роботи i обслуговування устаткування, виключати можливiсть випадкового зiткнення з частинами, якi
187
перебувають пiд напругою, вищою за припустиму для зварювального кола джерела живлення, гарантувати протипожежну безпеку.
Вмикання i відмикання вiд високої напруги джерела живлення, а також спостерiгання за їх справним станом у процесi експлуатацiї, має здiйснюватись висококвалiфiкованими спецiалiстами-електриками пiсля повного відключення джерела вiд мережi магнiтними пускачами або автоматичним вимикачем мережi. При цьому слiд пам’ятати, що при вимиканнi тiльки вимикача, який вбудований у джерело, вхiднi затискачі джерела живлення залишаються пiд напругою. Частини електродотримача, якi перебувають пiд напругою, повиннi бути надiйно захищенi вiд можливостi випадкового до них торкання. Ручка електродотримача повинна виготовлятись з iзолюючого вогнетривкого матерiалу.
При виконанні зварювальнихних робiт у закритих приміщеннях або в примiщеннях з пiдвищеною вологiстю слiд застосовувати пристрої для обмеження напруги неробочого ходу або вимикання джерела пiсля закiнчення зварювання.