4.2.6Низкочастотные машины

Индуктивное сопротивление вторичного контура X_k машины зависит от частоты переменного тока , . Если уменьшать частоту, то, не увеличивая X_k, можно увеличить вылет электродов . В низкочастотных машинах частота импульсов сварочного тока уменьшена до 5 Гц, что дает возможность увеличить вылет электродов до 2000 мм.

На таких машинах можно сваривать крупногабаритные конструкции шириной до 4000 мм, в том числе узлы и агрегаты летательных аппаратов. Схема низкочастотной машины с трехфазным питанием показана на рис. 12.10.

Рис. 12.10. Блок-схема низкочастотной машины: 1 – сварочный трансформатор Т; 2 – переключатель ступеней мощности ПС; 3 – коммутатор полярности КП; 4 – трехфазной силовой выпрямитель В; 5 – трехфазный тиристорный контактор; 6 – блок управления БУ

В таких машинах на первичную обмотку сварочного трансформатора T с трехфазного выпрямителя В через коммутатор полярности КП подаются короткие одиночные разнополярные импульсы постоянного тока. КП меняет полярность импульсов тока после сварки каждой точки, чтобы избежать намагничивания сердечника трансформатора.

Низкочастотные машины обладают высокой мощностью (W=400...1000 ВА), имеют длинные консоли ( =1500-2000 м), ступенчатое изменение сварочного и ковочного усилия сжатия электродов, большой набор режимов сварки. Такие машины предназначены главным образом для сварки алюминиевых и магниевых сплавов, широко применяются при производстве летательных аппаратов.

Машины постоянного тока

Машины постоянного тока (рис. 12.11) имеют различную мощность (W=120...675 кВА), они предназначены для сварки большинства конструкционных материалов. По сравнению с низкочастотными эти машины имеют меньшую массу и большие технологические возможности.

Рис. 12.11. Блок-схема машины постоянного тока: 1 – сварочный трансформатор Т; 2 – переключатель ступеней мощности ПС; 4 – трехфазный силовой выпрямитель В; 5 – трехфазный тиристорный контактор К; 6 – блок управления

В таких машинах на электрод подается постоянный ток с трехфазного выпрямителя В. Преимущество машин постоянного тока: равномерная загрузка фаз; по сравнению с однофазными машинами значительно меньшая потребляемая мощность, особенно при длинных консолях сварочной машины; отсутствие влияния вносимых в сварочный контур ферромагнитных масс на величину сварочного тока.

Рациональная область применения: сварка изделий с размерами, требующими больших вылетов и растворов.

На некоторых машинах постоянного тока узел с электродами и приводом сжатия имеет вид переносных подвесных клещей, на которые сварочный ток с выпрямителя подается по толстым гибким кабелям. Такие машины можно применять для точечной сварки крупногабаритных изделий в разных пространственных положениях, в сборочно-сварочных приспособлениях.

4.2.7Конденсаторные машины для точечной сварки

В конденсаторных машинах (рис. 12.12) происходит медленное накопление энергии на батареи конденсаторов с потреблением небольшой мощности из сети и образование мощного кратковременного импульса сварочного тока при разряде конденсаторов через первичную обмотку сварочного трансформатора.

1

Рис. 12.12.Блок-схема конденсаторной машины: 1 – сварочный трансформатор Т; 2 – переключатель ступеней мощности ПС; 3 – коммутатор полярности КП; 4 – трехфазный выпрямитель В; 5 – контактор К; 6 – батарея конденсаторов С; 7 – блок управления БУ

67

76

55

43

32

21

1P

В паузах между сваркой точек от выпрямителя В через зарядное сопротивление R_з заряжается батарея конденсаторов С, где происходит накопление энергии. Для сварки контактор К через коммутатор полярности КП подключает батарею конденсаторов к первичной обмотке сварочного трансформатора Т. При разряде конденсаторов формируется кратковременный импульс сварочного тока. Чтобы избежать намагничивания сердечника трансформатора, полярность разрядного тока чередуется путем переключения КП.

Время заряда конденсаторов t_з=3R_зС, где С – емкость батареи конденсаторов. Энергия, накапливаемая на конденсаторах , где U_с – напряжение на конденсаторах. Разряд конденсаторов происходит на активно-индуктивную нагрузку (первичную обмотку трансформатора), во вторичном контуре трансформатора формируется короткий импульс сварочного тока с быстро затухающими колебаниями. Величину тока, форму импульса регулируют, меняя зарядное напряжение U_с, емкость батареи конденсаторов С, коэффициент трансформации , где W₁ – число витков первичной обмотки, W₂=1 – виток вторичного контура трансформатора.

Соотношение электрических мощностей заряда и разряда конденсаторов определяется отношением времени заряда t_з к времени разряда t_р и находится в пределах от 3:1 до 10:1, что обеспечивает не более 30 сварок в минуту. Такой темп сварки можно обеспечить, если применяются электролитические конденсаторы. С целью повышение производительности до 80 сварок в минуту в современных машинах применяют высоковольтные бумажно-маслянные конденсаторы, допускающие большее число циклов заряда и разряда без опасности перегрева.

Конденсаторные машины не перегружают электрическую сеть, имеют стабильную величину сварочного тока (не влияет колебания напряжения сети). Из всех рассмотренных типов машин для точечной сварки конденсаторные машины самые дорогие.

Конденсаторные машины широко используются в самолетостроении для сварки алюминиевых и магниевых сплавов. Примером эффективного применения таких машин могут быть следующие данные: для сварки деталей из алюминиевых сплавов толщиной 2.5+2.5 мм (сварочный ток до 80 кА) конденсаторная машина потребляет из электрической сети 75кВА, низкочастотная машина – 400 кВА, машина переменного тока – 1500 кВА.