6.050503. 1221. 04. 03

Кучкаев

Мартыненко

у

Лабораторна робота №3

Джерела живлення для дугового зварювання

Лабораторна робота- №3

Тема: Джерела живлення для дугового зварювання

Мета роботи: 1. Вивчити принципову будову типових джерел живлення дуг постійного та змінного струму.

1. Вивчити способи формування зовнішніх вольт-амперних характеристик і регулювання вихідних параметрів джерел живлення,

2. Експериментально зняти зовнішні характеристики трансформатора ТДМ-ЗГ7 і инверторного джерела постійного струму Р8-5000.

1. Теоретична частина 1.1. Загальна характеристика джерел живлення

Джерела живлення зварювальної дуги - електричні машини й апарати, що забезпечують живлення дуги струмом, підтримку стійкого дугового розряду. Конструкція і параметри джерела живлення залежать від його технологічного призначення: ручного зварювання покритим електродом, механізованого зварювання плавким електродом чи під флюсом. Джерело, призначене для живлення струмом однієї дуги, називається одногіостовим. У цехах з великим числом зварювальних постів доцільно використовувати багатопостові джерела.

У якості джерел змінного струму в суднобудуванні використовують зварюваиьні трансформатори і спеціалізовані установки на їхній основі для зварювання методом ТЮ і для електрошлакового зварювання; як джерела постійного струму - зварювальні випрямлячі і машини перетворювачі, а також спеціалізовані джерела на базі випрямлячів для плазмового зварювання і різання. Особливу групу складають інверторні (високочастотні) джерела живлення.

Зварювальний трансформатор - апарат, що перетворює змінну напругу мережі в знижену, необхідну для зварювання, без зміни частоти. Це найбільш прості дешеві джерела, тому їх широко використовують при ручному зварюванні покритими електродами (ММА) та автоматичному зварюванні під флюсом.

Зварювальний машинний перетворювач - являє собою комбінацію електродвигуна змінного струму і зварювального генератора постійного струму. Електрична енергія мережі змінного, що перетворюється в механічну енергію електродвигуна, обертає вал генератора і перетворюється в електричну енергію постійного струму. Перетворювачі застосовують як для зварювання методом ММА так і для механізованого зварювання захищеною дугою (під флюсом та МІО/МАО).

Зварювальний випрямляч - апарат, що пертворює змінну напругу мережі у постійну знижену, необхідну для зварювання, шляхом випрямлення її за допомогою напівпропровідникових вентилів. Це найбільш досконалі джерела живлення, що одержали широке застосування для різних способів зварювання і різання. '

Інверторне джерело живлення - перетворює напругу мержі промислової частоти в змінну чи постійну, що використовується для зварювання, за допомогою спеціального електронного перетворювача - інвертора.

Джерело живлення, зварювальна дуга і з'єднуючи їх провідники утворюють єдини енергетичну систему, стійка робота якої визначається відповідністю вольт-амперних характеристик її нелінійних елементів: джерела живлення і дуги.

Г

6.050503. 1221. 04. 03

2

рафічне зображення залежності напруги в дузі від сили струму в ній при незмінній довжині дуги називається статичною характеристикою дуги (СХД), а напруга на затисках (клемах) джерела живлення і силоюструму, що діє на зварювальне коло при навантаженні - зовнішньою характеристикою джерела живлення (ЗХДЖ) (рис. 1.1.).

Рис. 1.1 зовнішня характеристика джерела живлення(1) та статична характеристика дуги (2) U0-напруга холостого ходу джерела живлення; Iкз- струм короткого замикання, Up и Ip-робоче значення напруги та струму при зварюванні, А0-точка збудження дуги, Аі-робоча точка

Вольт-амперні характеристики дуги і джерела живлення можуть мати три різновиди:

1. Спадна - зі збільшенням сили струму напруга знижується;

2. Жорстка (полого спадна) - зі збільшенням сили струму напруга практично не змінюється;

3. Зростаюча - зі збільшенням сили- струму напруга також збільшується. Умови стійкої роботи системи "джерело живлення - дуга" звичайно записують в наступному

виді:Uд=Uдж=Uр;

Iд=Iдж=Iр;

kст=(δUд/δI-δUдж/δI)р>10

де Uд-Uдж напруга дуги і джерела в сталому режимі; І_д , і_дж - струм дуги і джерела в сталому режимі; k_ст - загальний динамічний опір дуги і джерела.

Цими умовами визначається вибір зовнішньої характеристики джерела живлення в залежності від виду статичної характеристики дуги:

1. Якщо СХД спадна (Ді_д/ І <0), то для стійкого горіння дуги потрібно джерело живлення тільки зі спадними ЗХДЖ (ІІ^М <0), причому крутість спадання ЗХДЖ в робочій точці повинна бути більшою за характеристику дуги.

2. При наявності жорсткої СХД (Uд/I =0) джерело живлення повинне мати спадну ЗХДЖ (1і_дж/1 <0), однак крутість її спадання може бути будь-якою.

3. Для стійкого горіння дути зі зростаючою СХД (^и_дМ >0) принципово можуть бути використані джерела живлення з будь-якою ЗХДЖ, крім тих, у яких власна зростаюча характеристика має крутість підйому більше, ніж СХД.

Практично для зварювання ММА та ТЮ застосовують джерела з круто спадними зовнішніми характеристиками; для зварювання МЮ / МАС, а також під флюсом товстим електродним дротом - джерела з полого спадною зовнішньою характеристикою; для зварювання порошковим дротом - джерела з полого спадними вольт-амперними характеристиками.

Усі зварювальні джерела живлення забезпечуються пристроями регулювання вихідних параметрів: напруга на клемах і струму зварювання. При ручному зварюванні регулювання зводиться до зміни напруги холостого ходу ІІ₀ і повного опору джерела ї (рис. 1.2.); при механізованому зварюванні джерелом регулюють напругу дуги, сила струму в цьому випадкузадається швидкістю подачі електродного дроту.

Діапазон регулювання струму зварювання показує технологічні можливості джерела живлення й оцінюється коефіцієнтом кратності регулювання струму к₁ =І_тах / І_тіп при У = 1і_р. Для джерел живлення, що працюють на струмах до 630 А, робоча напруга визначається наступною залежністю: Ц, = 20 + 0,04 І_р.

6.050503. 1221. 04. 03

3

Рис.1.2. Характеристика джерела живлення і дуги при зміні напруги холостого ходу (а) та опору джерела(б)