Во многих случаях для выполнения сварочных работ применяют установки, основным узлов которых является понижающий трансформатор, но существуют и другие виды сварочного оборудования. О том, что такое сварочный преобразователь, знают в основном только профессионалы, но существует множество процессов, в которых их применение является единственно возможным вариантом.
Конструктивное устройство
Сварочный преобразователь это электрическая машина, состоящая из приводного электродвигателя и генератора, который обеспечивает выработку тока, необходимого для выполнения работ. В связи с тем, что устройство сварочного генератора включает в себя вращающиеся детали, его КПД и надежность несколько ниже, чем у традиционных выпрямителей и трансформаторов.
Но преимущество преобразователя заключается в том, что он вырабатывает сварочный ток, который практически не зависит от перепадов питающего напряжения. Поэтому его применение целесообразно для выполнения сварочных работ, к которым предъявляются высокие требования по качеству.
Все рабочие узлы сварочного преобразователя, в том числе и пускорегулирующая аппаратура, монтируются в одном едином корпусе. При этом существуют передвижные сварочные преобразователи и агрегаты, а так же стационарные посты. Первые, в основном применяют при выполнении монтажно-строительных работ, вторые, в заводских условиях.
Установки данного типа могут вырабатывать значительный сварочный ток (до 500 А и более), но стоит помнить о том, что эксплуатация в режимах, превышающих нормативный показатель по этому параметру, не допускается. Работа в критичных режимах может привести к выходу установки из строя.
ПреобразовательПСО 500
Принцип работы сварочного преобразователя позволяет вырабатывать постоянный и переменный сварочный ток. Очень часто на производстве можно увидеть преобразователь ПСО 500, который отличается высокой надежностью и производительностью.
К его особенностям можно отнести следующие моменты:
Сварочный преобразователь ПСО 500 установлен на колесную базу, которая обеспечивает ему хорошую мобильность. Благодаря этому агрегат может эксплуатироваться в условиях строительной или монтажной площадки.
При эксплуатации сварочных преобразователей необходимо соблюдать правила безопасной эксплуатации электрооборудования:
- Корпус агрегата должен быть в обязательном порядке заземлен, все работы по подключению установки к питающей сети должны выполняться квалифицированным электриком.
- Учитывая то, что преобразователь должен подключаться к сети 220/380В, клеммная коробка двигателя должна быть надежно изолирована и закрыта.
Несмотря на то, что сварочный преобразователь потребляет больше энергии для выполнения работ (в связи с наличием механических связей и невысоким КПД), он обеспечивает стабильный сварочный ток, независящий от перепадов питающего напряжения, что позволяет повысить качество сварного шва.
В зависимости от технологического процесса, а именно марки свариваемого металла и типа покрытия электрода для сварки, работы выполняются или при переменном, или при постоянном токе. Постоянный ток от переменного выгодно отличается тем, что дуга горит намного стабильней. Это означает, что процесс сварки вести легче, причём можно проводить процесс сварки даже на маленьких токах. Для стабилизации тока используется преобразователь для сварки, трансформатор.
Размещение источников для проведения сварочных работ может быть индивидуальным или централизованным. При групповом размещении оборудование размещают на расстоянии около 30 - 40 метров от поста, а сами источники питания ставят на минимальном расстоянии от сварщика.
Понятие сварочного преобразователя.
Преобразователь для сваркиявляется комбинацией электродвигателя с переменным током и специального сварочного агрегата с постоянным током. В преобразователе электрическая энергия из сети переменного тока переходит в механическую энергию электродвигателя устройства, вал генератора вращается, в результате чего образуется постоянный электрический ток. КПД преобразователя не очень велик, а также в них есть вращающиеся части, в результате чего они менее надежны в своем использовании и не так удобны.
Однако, отметим, что при строительно-монтажных работах использование преобразователей более приоритетно, так как они менее чувствительны к колебаниям напряжения в сети. Для питания сварочной дуги постоянным током используется как передвижные, так и стационарные преобразователи.
Сварочный преобразователь имеет в себе две части - приводной электродвигатель и сварочный генератор, что объединены под одним корпусом.
Якорь преобразователя и его ротор располагаются на общем валу, подшипники которого закрепляются на корпусе крышки преобразователя. Также, на валу между электродвигателем и генератором располагается вентилятор, что охлаждает всю систему и защищает ее от перегрева. Работа преобразователя основана на электромагнитной индукции.
Стационарные и передвижные преобразователи.
Итак, сварочные преобразователи могут быть стационарными или передвижными. Посты для сварки изделий стационарного вида располагают в небольших сварочных кабинах. Как правило, стационарные посты располагают для сварки небольших изделий.
Передвижные посты применяют для сварки достаточно больших конструкций: водо- и нефтепроводов, металлоконструкций и т.д. При этом для защиты рабочих от негативного воздействия ультрафиолетовых лучей, распространяющихся от сварочной дуги, устанавливают щиты высотой около полутора метров, их выполняют из несгораемых материалов.
Сварочные преобразователи рационально использовать при больших объемах сварочных работ.
Сварочный преобразователь создает постоянный ток для сварки, а сама величина постоянного тока регулируется при помощи балластных реостатов. Передвижные сварочные посты используются обычно при монтаже и проведении ремонтных работ. При этом сварочный преобразователь устанавливается в прицепы или закрытые автомобили, они снабжены рубильниками, которые потом подключаются к оборудованию.
Правила безопасности при работе с преобразователями.
При эксплуатации преобразователя нужно знать следующие правила работы с этими устройствами:
- На клеммах устройства напряжение составляет 380/220 вольт, поэтому ни при каких условиях клеммы не должны быть закрыты. Заметим, что все подключения со стороны высокого напряжения в преобразователе должны осуществляться электриком, имеющим право на проведение этого типа работ.
- Корпус преобразователя всегда должен быть надежно заземлен.
- Напряжение на клеммах генератора в 40 В на холостом ходу может повысится до 85 В. При наличии токопроводящего пола, работе при высокой температуре воздуха, высокой степени влажности, пыли, напряжение выше 12 В может быть опасно для жизни работников.
- При повышенной влажности помещения, наличия токопроводящего тока и других факторов, повышающих вероятность поражения током, необходимо использовать резиновые перчатки, ботинки с резиновой подошвой.
- Лицо и глаза рабочих должны быть всегда защищены с помощи шлемов и щитков.
Делая заключение, можно сказать, что преобразователь используется для превращения переменного тока в постоянный посредством перехода энергии из одного состояния в другое. Нужно учитывать опасность преобразователей и принимать необходимые меры по защите рабочих от опасности поражения рабочих электрическим током.
Начать стоит с того, что выбор переменного или постоянного тока для проведения сварочных работ зависит от покрытия самого электрода, а также от марки металла, с которым приходится работать. Другими словами, использовать сварочный преобразователь, чтобы получить постоянный ток, а значит, и более стабильную дугу для работы не всегда возможно.
Что собой представляет преобразователь?
Преобразователь для проведения сварочных работ - нескольких устройств. Здесь используется связка электрического двигателя переменного тока и специальный сварочный аппарат с постоянным током. Процесс выглядит следующим образом. Электрическая энергия, поступающая от сети переменного тока, воздействует на электродвигатель, заставляя вал вращаться, создавая механическую энергию за счет электрической. Это первая часть преобразования. Вторая часть работы сварочного преобразователя заключается в том, что во время вращения вала генератора, вырабатываемая механическая энергия будет создавать постоянный электрический ток.
Однако сразу стоит отметить, что использование таких устройств не слишком популярно, так как коэффициент полезного действия их невелик. К тому же, в двигателе имеются вращающиеся части, что делает его использование не очень удобным.
Принцип действия устройства
Можно отметить, что сварочный преобразователь - это специфическая разновидность обыкновенного Если коротко сказать о конструкции этого оборудования, то оно примерно следующее. Имеется две основных части - это электродвигатель, который чаще всего является асинхронным, а также генератор постоянного тока. Особенностью является то, что оба эти устройства объединены в один корпус. Также важно обратить внимание на то, что в схеме имеется коллектор. Так как работа генератора основана на электромагнитной индукции, то он будет производить переменный ток, который и будет преобразовываться в постоянный при помощи коллектора.
Если говорить о то не стоит путать его с такими приборами, как выпрямитель или инвертор. Конечный результат у всех трех устройств одинаковый, но вот суть их работы сильно отличается. Наибольшее отличие заключается в том, что в преобразователе осуществляется более длинная цепочка преобразования. Так как переменный ток сначала преобразуется в механическую энергию и лишь потом в постоянный ток.
Устройство сварочного преобразователя
Рассмотреть устройство этого прибора можно на примере однопостового преобразователя. Такие модели состоят из обычного приводного асинхронного двигателя и объединенных в одном корпусе.
Тут стоит отметить, что такое оборудование предназначается для работы на открытом воздухе. Однако там их необходимо размещать либо в специально отведенных местах - машинных залах, либо под навесами. Это необходимо для защиты электрического оборудования от осадков.
Внутреннее устройство агрегата
Если вдаваться в подробности устройства и конструкции, а также принципов работы сварочного преобразователя, то все это выглядит следующим образом.
Так как во время работы устройства оно нагревается, на валу между генератором и электродвигателем, крепится вентилятор, чтобы охлаждать преобразователь. Электромагнитные части генератора, то есть его полюса и якорь выполняются из тонких листов стали электротехнической марки. На магнитах полюсов располагаются такие элементы, как катушки с обмотками. Якорь же, в свою очередь, имеет продольные пазы, в которые укладывается изолированная обмотка. Концы данной обмотки припаиваются к пластинам коллектора. Также у данного устройства имеется пускорегулирующая аппаратура и амперметр. Оба прибора располагаются в коробке.
Используемые модели
В настоящее время используются сварочные преобразователи с номинальным сварочным током 315 А. Основное предназначение этих агрегатов - это питание постоянным током одного сварочного поста. Также он может использоваться для питания ручной дуговой сварки, наплавки и резки металлов штучными электродами. В преобразователях такого рода используются генераторы типа ГСО-300М и ГСО-300. Их устройство - это четырехполюсная коллекторная машина постоянного тока с самовозбуждением. Отличие этих двух моделей друг от друга заключается лишь в том, что у них разная частота вращения вала генератора. Это, что касается сварочного преобразователя 315. 500 А - это второй номинальный ток, который также используется для работы. Однако здесь уже необходимо подключать в работу более мощный преобразователь, к примеру, модель ПД-502. Существенное отличие такой модели преобразователя от ГСО заключается в том, что у него имеется независимое возбуждение. Дело здесь в том, что для питания ПД-502 используется переменный трехфазный ток, который сначала проходит через индуктивно-емкостный преобразователь напряжения. Одновременно с функцией питания он выполняет и роль стабилизатора для этой модели агрегата.
Однако важно понимать, что основное назначение сварочного преобразователя заключается в преобразовании энергии электрического типа переменного характера, в электрическую энергию постоянного характера.
Виды преобразователей
Существует два основных типа преобразователя - это стационарные и передвижные. Если говорить о стационарных типах, то чаще всего это небольшие сварочные кабины или посты, предназначенные для работы с небольшими объемами изделий. Сварочные преобразователи, установленные здесь, не отличаются высокой мощностью.
Передвижные же, в свою очередь, рассчитаны в основном на работу с большими объемами. ИХ часто используют для того, чтобы сваривать водопроводы, нефтепроводы, металлические конструкции и т. д.
Важно еще кое-что добавить о принципе работы этого устройства. Как говорилось ранее - он преобразовывает переменный ток в постоянный, используя переход к механической энергии. Однако есть некоторые устройства, позволяющие регулировать величину выходного постоянного тока. Процесс регулировки осуществляется при помощи таких устройств, как балластные реостаты. Принцип работы достаточно прост - чем выше выставленное значение сопротивление, тем ниже сила выходного постоянного тока и наоборот.
Правила эксплуатации
Используя сварочный преобразователь, необходимо придерживаться некоторых правил. К примеру, клеммы устройства ни при каких обстоятельствах не должны быть закрыты, так как напряжение на них составляет 380/220 В. Еще одно важное правило - корпус преобразователя всегда должен быть надежно заземлен. Люди, работающие непосредственно с таким оборудованием, должны быть защищены перчатками и масками.
Сварочный преобразователь представляет собой комбинацию электродвигателя переменного тока и сварочного генераторапостоянного тока. Электрическая энергия сети переменного тока преобразуется в механическую энергию электродвигателя, вращает вал генератора и преобразуется в электрическую энергию постоянного сварочного тока. Поэтому КПД преобразователя невелик: из-за наличия вращающихся частей они менее надежны и удобны в эксплуатации по сравнению с выпрямителями. Однако для строительно-монтажных работ использование генераторов имеет преимущество по сравнению с другими источниками благодаря их меньшей чувствительности к колебаниям сетевого напряжения.
Для питания электрической дуги постоянным током выпускаются передвижные и стационарные сварочные преобразователи. На рис. 11 показано устройство одно-постового сварочного преобразователя ПСО-500, выпускаемого серийно нашей промышленностью.
Рис.1 Схема сварочного преобразователя ПСО-500
2-Электродвигатель
3-Вентелятор
4-Катушки полюсов
5-Якорь полюсов
6-Коллектор
7-Токо съемники
8- Маховичок для регулирования тока
9-сварочные клеммы
10-Амперметр
11-Пакетный выключатель
12-Коропка пускарегулирующей и контрольной аппаратуры преобразователя
Однопостовой сварочный преобразователь состоит из двух машин: из приводного электродвигателя 2 и сварочного генератора постоянного тока, расположенных в общем корпусе 1. Якорь 5 генератора и ротор электродвигателя расположены на общем валу, подшипники которого установлены в крышках корпуса преобразователя. На валу между электродвигателем и генератором находится вентилятор 3, предназначенный для охлаждения агрегата во время его работы. Якорь генератора набран из тонких пластин электротехнической стали толщиной до 1 мм и снабжен продольными пазами, в которых уложены изолированные витки обмотки якоря. Концы обмотки якоря припаяны к соответствующим пластинам коллектора 6. На полюсах магнитов насажены катушки 4 с обмотками из изолированной проволоки, которые включаются в электрическую цепь генератора.
Генератор работает по принципу электромагнитной индукции. При вращении якоря 5 его обмотка пересекает магнитные силовые линии магнитов, в результате чего в обмотках якоря наводится переменный электрический ток, который при помощи коллектора 6 преобразуется в постоянный; с щеток токосъемника 7, при нагрузке в сварочной цепи, ток течет с коллектора к зажимам 9.
Пускорегулирующая и контрольная аппаратура преобразователя смонтирована на корпусе 1 в общей коробке 12.
Преобразователь включается пакетным выключателем 11. Плавное регулирование величины тока возбуждения и регулирование режима работы сварочного генератора производят реостатом в цепи независимого возбуждения маховичком8. С помощью перемычки, соединяющей дополнительный зажим с одним из положительных выводов от последовательной обмотки, можно устанавливать сварочный ток для работы до 300 и до 500 А. Работа генератора на токах, превышающих верхние пределы (300 и 500 А), не 2эекомендуется, так как возможен перегрев машины и нарушится система коммутации.
Величина сварочного тока определяется амперметром 10, шунт которого включен в цепь якоря генератора, смонтированного внутри корпуса преобразователя.
Обмотки генератора выполняют из меди или алюминия. Алюминиевые шины армируют медными пластинками. Для защиты от радиопомех, возникающих при работе генератора, применен емкостный фильтр из двух конденсаторов.
Перед пуском преобразователя в работу необходимо проверить заземление корпуса; состояние щеток коллектора; надежность контактов во внутренней и внешней цепи; штурвал реостата повернуть против часовой стрелки до упора; проверить, не касаются ли концы сварочных проводов друг друга; установить перемычку на доске зажимов соответственно требуемой величине сварочного тока (300 или 500 А).
Пуск преобразозателя осуществляется включением двигателя в сеть (пакетным выключателем 11). После подсоединения к сети необходимо проверить направление вращения генератора (если смотреть со стороны коллектора, ротор должен вращаться против часовой стрелки) и в случае необходимости поменять местами провода в месте их подключения к питающей сети.
Для пояснения принципа работы сварочного преобразователя рассмотрим упрощенную электрическую схему преобразователя ПСО-500 (рис. 2). Асинхронный электродвигатель 1 с коротко-замкнутым ротором имеет три обмотки статора, включенные по схеме «звезда» (380 в). Пакетный выключатель 2 служит для включения электродвигателя в сеть трехфазного переменного тока напряжением 380 в. Четырех полюсный сварочный генератор 8 имеет обмотку 5 независимого возбуждения и последовательную размагничивающую обмотку 7, обеспечивающую падающую внешнюю характеристику генератора. Обмотки 5 и 7 расположены на разных полюсах. Независимая обмотка возбуждения 5 питается постоянным током от селенового выпрямителя 4, включенного в сеть питания обмоток электродвигателя через стабилизатор напряжения (однофазный трансформатор) 3 и включается одновременно с пуском электродвигателя.
Сварочный ток регулируется реостатом 6, включенным в цепь независимой обмотки возбуждения 5. Величина тока измеряется амперметром 9. Сварочная цепь подключается к зажимам доски 10, на которой имеется перемычка, переключающая секции последовательной обмотки 7 на два диапазона сварочного тока: до 300 а и до 500 а. Конденсаторы 11 устраняют радиопомехи, возникающие при работе преобразователя.
(Рис.2) Принципиальная электрическая схема сварочного преобразователя ПСО-500
1- Асинхронный электродвигатель
2- Пакетный выключатель
3- Стабилизатор напряжения
4- Селеновый выпрямитель
5-обмотка независимым возбуждением
6- Регулируемый реостат
7- Последовательная размагничивающая обмотка
8- Четырех полюсный сварочный генератор
9-Амперметр
10- зажимы доски
11- Конденсаторы
Принципиальная электрическая схема сварочного генератора с независимым возбуждением и размагничивающей последовательной обмоткой.
На рис.3 Дана схема генератора ГСО-500 с независимым возбуждением и размагничивающей последовательной обмоткой. Намагничивающая обмотка независимого возбуждения питается током от отдельного источника (сети переменного тока через полупроводниковый селеновый выпрямитель), а размагничивающая включена последовательно с обмоткой якоря так, что создаваемый ею магнитный поток Ф р направлен навстречу магнитному потоку Ф нв обмотки возбуждения. Ток I нв в обмотке возбуждения, а следовательно, и величину магнитного потока Ф нв в ней можно плавно изменять с помощью реостата R. Последовательная размагничивающая обмотка обычно секционирована, что позволяет применять ступенчатое регулирование сварочного тока изменением числа действующих ампер-витков в обмотке. Напряжение холостого хода генератора определяется током в обмотке независимого возбуждения. При увеличении сварочного тока I св возрастает магнитный поток Ф р в размагничивающей обмотке, который, действуя встречно потоку Ф нв обмотки независимого возбуждения, уменьшает напряжение в сварочной цепи, создавая падающую внешнюю характеристику генератора (рис. 146).
Изменяют внешние характеристики регулированием тока в обмотке независимого возбуждения и переключением числа витков размагничивающей обмотки. По этой схеме работают сварочные генераторы преобразователей ПСО-120, ПСО-800. Для получения жесткой внешней характеристики последовательные размагничивающие обмотки переключаются так, чтобы они действовали согласованно с обмоткой независимого возбуждения. По такой схеме работают генераторы преобразователей ПСГ-350 и ПСГ-500.
(Рис.3)схема Генератора с независимым возбуждением и размагничивающей последовательной обмоткой.
Введение:
Виды сварки.
Электросварка.
Схема металлической сварочной дуги.
Специальная часть:
Сварочный преобразователь.
Схема сварочного преобразователя ПСО-500.
Принципиальная электрическая схема сварочного преобразователя ПСО-500.
Схема генератор с независимым возбуждением и размагничивающей последовательной обмоткой.
Сварочный выпрямитель.
Принцип работы сварочного выпрямителя.
Понятие об устройстве сварочноготрансформатора и регулятора.
Электрическая Схема (а) и магнитная система (б) трансформатора СТН в однокорпусном
Включение, регулирования и выключение сварочного преобразователя.
Эксплуатация:
Правила безопасности при эксплуатации сварочных преобразователей.
Мероприятия по технике безопасности противопожарной технике во время эксплуатации трансформаторов.
Заключение.
Литература.
Технологический процесс получения неразъёмного соединения посредством установления межатомных и межмолекулярных связей между свариваемыми частями изделия при их нагреве (местном или общем), и/или пластическом деформировании.
Сварка применяется для соединения металлов и их сплавов, термопластовво всех областях производства и в медицине.
При сварке используются различные источники энергии: электрическая дуга, электрический ток, газовое пламя, лазерное излучение, электронный луч, трение,ультразвук. Развитие технологий позволяет в настоящее время проводить сварку не только в условиях промышленных предприятиях, но в полевых и монтажных условиях (в степи, в поле, в открытом море и т. п.), под водой и даже в космосе. Процесс сварки сопряжен с опасностью возгораний; поражений электрическим током; отравлений вредными газами; поражением глаз и других частей тела тепловым, ультрафиолетовым, инфракрасным излучением и брызгами расплавленного металла.
Виды сварки
Сварка трением.
Сварка трением, образование сварного соединения при такой разновидности сварки давлением происходит при взаимном перемещении свариваемых изделий относительно друг друга при действии на них давления.
Точечная сварка.
Точечная сварка - это один из видов контактной электросварки металлов. При точечной сварке, детали нагреваются электрическим током в месте контакта и сдавливаются (не во всех случаях). А основной тип соединения - нахлесточное сварное соединение, поэтому точечная сварка получила широкое распространение в автомобильной промышленности, при ремонте автомобилей, для изготовления штампованных конструкций.
Контактная сварка.
Контактная сварка - это один из термомеханических классов сварки, при котором сварное соединение образуется в результате нагрева свариваемых изделий и последующей пластической деформации места соединения под действием сжимающего усилия.
Лазерная сварка.
Лазерная сварка - это один из самых технологичных методов сварки, по плотности мощности он не уступает электронно-лучевой сварке, но при этом не требует построения вакуумной камеры. Лазерную сварку проводят в среде защищенных газов или на воздухе. В отличие от электрической дуги и электронного луча, на лазерный луч не влияют магнитные поля - это обеспечивает более стабильное формирование сварочного шва.
Электродуговая сварка.
Дуговая сварка - источником теплоты для нагрева и плавления металла в таком виде сварки является электрическая дуга, которая возникает между свариваемым металлом и электродом. Теплота электрической воздействует на кромки свариваемых деталей, электродный металл плавится - образуется сварочная ванна. При затвердении металла в сварочной ванне создается сварное соединение. Для создания электрической дуги используются специальные источники постоянного или переменного тока
Электросварка.
При дуговой электросварке источником тепла является электрическая дуга. Сварочная дуга представляет собой электрический разряд между двумя электродами в газообразной среде, который сопровождается выделением большого количества теплоты и света.
При сварке по способу Бенардоса одним электродом является уголь, другим - свариваемый металл. При сварке по способу Славянова одним электродом является металлический расплавляющийся пруток, другим - свариваемый металл. Электроды присоединяют проводами к источникам питания - сварочной машине.
Возбуждение - зажигание дуги - производится мгновенным соприкосновением электродов с последующим их разведением. В момент короткого замыкания возникший в цепи ток быстро разогревает электроды в местах их контакта. При отодвигании одного из электродов они расплавляются в месте контакта и пространство между ними заполняется парами металла. Действием дуги свариваемый металл расплавляется на ту или иную глубину, называемую глубиной провара. Металл электрода, расплавляемый в дуге, переносится в ванну основного металла в виде капель различной величины. При высокой температуре паров металла ионизация пространства между электродами получается настолько значительной, что небольшого напряжения между электродами (порядка 50 В) достаточно для образования электрического разряда.
Для поддержания устойчивого разряда - дуги - необходима беспрерывная ионизация дугового промежутка. Эта ионизация обеспечивается электронами, вылетающими с поверхности отрицательного электрода (катода). Свободные электроны, находящиеся на поверхности отрицательного электрода в беспорядочном движении, при высоких температурах под действием электрического поля вылетают за пределы катода. Движущиеся от катода электроны сталкиваются в дуговом промежутке с молекулами паров и газов и расщепляют их на положительные и отрицательные - ионы и электроны.
Число вырывающихся из катода электронов увеличивается и сообщаемая им кинетическая энергия возрастает с увеличением напряжения на электродах. При достаточном напряжении на дуге взаимная бомбардировка катода положительными ионами и анода отрицательными ионами и электронами переводит кинетическую энергию этих частиц в тепловую. Выделение тепловой и световой энергии электродами в сварочной дуге происходит неравномерно. В связи с этим температура анода выше температуры катода. Температура в осевой части столба дуги достигает 6000°С.
Рис.1. Схема металлической сварочной дуги: 1 - электрод; 2 - наплавленный металл; 3 - основной металл; 4 - кратер; 5 - глубина проплавления
При прохождении тока через дуговой промежуток (при установившейся дуге) напряжение горения дуги (15-35 В) будет ниже напряжения зажигания (55-60 В). Величина напряжения дуги зависит от теплового состояния дугового промежутка, от степени его ионизации и, главным образом, от длины дуги. Чем короче дуга, тем меньше напряжение. Сварочную дугу можно питать постоянным и переменным током. Дуга, питаемая переменным током, менее устойчива вследствие того, что ток в ней при нормальной частоте 50 периодов 100 раз в секунду меняет свое направление, и в эти моменты при малой ионизации дугового промежутка дуга может обрываться. Для повышения устойчивости дуги, питаемой переменным током, применяют ионизирующие покрытия на электродах и наложение токов высокой частоты на дугу.
При сварке металлическим электродом по способу Н. Г. Славянова расплавляемый дуговой металл электрода в виде капель переходит в ванну расплавленного основного металла, перемешивается и кристаллизуется в ней после остывания, образуя сварной шов. Сварку по Славянову можно производить на постоянном токе при прямой и обратной полярности и на переменном токе. Схема металлической сварочной дуги представлена на рис. 1.
studfiles.net
Сварочный преобразователь.
Сварочный преобразователь представляет собой комбинацию электродвигателя переменного тока и сварочного генераторапостоянного тока. Электрическая энергия сети переменного тока преобразуется в механическую энергию электродвигателя, вращает вал генератора и преобразуется в электрическую энергию постоянного сварочного тока. Поэтому КПД преобразователя невелик: из-за наличия вращающихся частей они менее надежны и удобны в эксплуатации по сравнению с выпрямителями. Однако для строительно-монтажных работ использование генераторов имеет преимущество по сравнению с другими источниками благодаря их меньшей чувствительности к колебаниям сетевого напряжения.
Для питания электрической дуги постоянным током выпускаются передвижные и стационарные сварочные преобразователи. На рис. 11 показано устройство одно-постового сварочного преобразователя ПСО-500, выпускаемого серийно нашей промышленностью.
Рис.1 Схема сварочного преобразователя ПСО-500
2-Электродвигатель
3-Вентелятор
4-Катушки полюсов
5-Якорь полюсов
6-Коллектор
7-Токо съемники
8- Маховичок для регулирования тока
9-сварочные клеммы
10-Амперметр
11-Пакетный выключатель
12-Коропка пускарегулирующей и контрольной аппаратуры преобразователя
Однопостовой сварочный преобразователь состоит из двух машин: из приводного электродвигателя 2 и сварочного генератора постоянного тока, расположенных в общем корпусе 1. Якорь 5 генератора и ротор электродвигателя расположены на общем валу, подшипники которого установлены в крышках корпуса преобразователя. На валу между электродвигателем и генератором находится вентилятор 3, предназначенный для охлаждения агрегата во время его работы. Якорь генератора набран из тонких пластин электротехнической стали толщиной до 1 мм и снабжен продольными пазами, в которых уложены изолированные витки обмотки якоря. Концы обмотки якоря припаяны к соответствующим пластинам коллектора 6. На полюсах магнитов насажены катушки 4 с обмотками из изолированной проволоки, которые включаются в электрическую цепь генератора.
Генератор работает по принципу электромагнитной индукции. При вращении якоря 5 его обмотка пересекает магнитные силовые линии магнитов, в результате чего в обмотках якоря наводится переменный электрический ток, который при помощи коллектора 6 преобразуется в постоянный; с щеток токосъемника 7, при нагрузке в сварочной цепи, ток течет с коллектора к зажимам 9.
Пускорегулирующая и контрольная аппаратура преобразователя смонтирована на корпусе 1 в общей коробке 12.
Преобразователь включается пакетным выключателем 11. Плавное регулирование величины тока возбуждения и регулирование режима работы сварочного генератора производят реостатом в цепи независимого возбуждения маховичком8. С помощью перемычки, соединяющей дополнительный зажим с одним из положительных выводов от последовательной обмотки, можно устанавливать сварочный ток для работы до 300 и до 500 А. Работа генератора на токах, превышающих верхние пределы (300 и 500 А), не 2эекомендуется, так как возможен перегрев машины и нарушится система коммутации.
Величина сварочного тока определяется амперметром 10, шунт которого включен в цепь якоря генератора, смонтированного внутри корпуса преобразователя.
Обмотки генератора выполняют из меди или алюминия. Алюминиевые шины армируют медными пластинками. Для защиты от радиопомех, возникающих при работе генератора, применен емкостный фильтр из двух конденсаторов.
Перед пуском преобразователя в работу необходимо проверить заземление корпуса; состояние щеток коллектора; надежность контактов во внутренней и внешней цепи; штурвал реостата повернуть против часовой стрелки до упора; проверить, не касаются ли концы сварочных проводов друг друга; установить перемычку на доске зажимов соответственно требуемой величине сварочного тока (300 или 500 А).
Пуск преобразозателя осуществляется включением двигателя в сеть (пакетным выключателем 11). После подсоединения к сети необходимо проверить направление вращения генератора (если смотреть со стороны коллектора, ротор должен вращаться против часовой стрелки) и в случае необходимости поменять местами провода в месте их подключения к питающей сети.
Для пояснения принципа работы сварочного преобразователя рассмотрим упрощенную электрическую схему преобразователя ПСО-500 (рис. 2). Асинхронный электродвигатель 1 с коротко-замкнутым ротором имеет три обмотки статора, включенные по схеме «звезда» (380 в). Пакетный выключатель 2 служит для включения электродвигателя в сеть трехфазного переменного тока напряжением 380 в. Четырех полюсный сварочный генератор 8 имеет обмотку 5 независимого возбуждения и последовательную размагничивающую обмотку 7, обеспечивающую падающую внешнюю характеристику генератора. Обмотки 5 и 7 расположены на разных полюсах. Независимая обмотка возбуждения 5 питается постоянным током от селенового выпрямителя 4, включенного в сеть питания обмоток электродвигателя через стабилизатор напряжения (однофазный трансформатор) 3 и включается одновременно с пуском электродвигателя.
Сварочный ток регулируется реостатом 6, включенным в цепь независимой обмотки возбуждения 5. Величина тока измеряется амперметром 9. Сварочная цепь подключается к зажимам доски 10, на которой имеется перемычка, переключающая секции последовательной обмотки 7 на два диапазона сварочного тока: до 300 а и до 500 а. Конденсаторы 11 устраняют радиопомехи, возникающие при работе преобразователя.
(Рис.2) Принципиальная электрическая схема сварочного преобразователя ПСО-500
1- Асинхронный электродвигатель
2- Пакетный выключатель
3- Стабилизатор напряжения
4- Селеновый выпрямитель
5-обмотка независимым возбуждением
6- Регулируемый реостат
7- Последовательная размагничивающая обмотка
8- Четырех полюсный сварочный генератор
9-Амперметр
10- зажимы доски
11- Конденсаторы
Принципиальная электрическая схема сварочного генератора с независимым возбуждением и размагничивающей последовательной обмоткой.
На рис.3 Дана схема генератора ГСО-500 с независимым возбуждением и размагничивающей последовательной обмоткой. Намагничивающая обмотка независимого возбуждения питается током от отдельного источника (сети переменного тока через полупроводниковый селеновый выпрямитель), а размагничивающая включена последовательно с обмоткой якоря так, что создаваемый ею магнитный поток Фр направлен навстречу магнитному потоку Фнв обмотки возбуждения. Ток Iнв в обмотке возбуждения, а следовательно, и величину магнитного потока Фнв в ней можно плавно изменять с помощью реостата R. Последовательная размагничивающая обмотка обычно секционирована, что позволяет применять ступенчатое регулирование сварочного тока изменением числа действующих ампер-витков в обмотке. Напряжение холостого хода генератора определяется током в обмотке независимого возбуждения. При увеличении сварочного тока Iсв возрастает магнитный поток Фр в размагничивающей обмотке, который, действуя встречно потоку Фнв обмотки независимого возбуждения, уменьшает напряжение в сварочной цепи, создавая падающую внешнюю характеристику генератора (рис. 146).
Изменяют внешние характеристики регулированием тока в обмотке независимого возбуждения и переключением числа витков размагничивающей обмотки. По этой схеме работают сварочные генераторы преобразователей ПСО-120, ПСО-800. Для получения жесткой внешней характеристики последовательные размагничивающие обмотки переключаются так, чтобы они действовали согласованно с обмоткой независимого возбуждения. По такой схеме работают генераторы преобразователей ПСГ-350 и ПСГ-500.
(Рис.3)схема Генератора с независимым возбуждением и размагничивающей последовательной обмоткой.
studfiles.net
Изучаем сварочный преобразователь
Сварочный электрический преобразователь представляет собой совокупность генератора постоянного тока и электрического двигателя постоянного тока. В процессе работы происходит преобразование сетевой электроэнергии переменного тока в механическую энергию электрического двигателя. В результате вращения генераторного вала она преобразуется в электрическую энергию постоянного тока, используемого для сварки. Преобразователь имеет относительно небольшой КПД, а из-за присутствия вращающихся элементов в сравнении с выпрямителем он считается менее надежным. Но для строительно-монтажных работ применение генераторов имеет свои преимущества. Например, если сравнивать с прочими источниками, они менее чувствительны к сетевым колебаниям напряжения.
Устройство
Устройство сварочного электрического преобразователя: электрический приводной двигатель, генератор, вырабатывающий сварочный ток. Из-за того, что конструкция генератора для сварки включает вращающиеся элементы, надежность и КПД устройства ниже, чем у стандартных трансформаторов, выпрямителей.
Рабочие узлы преобразователя сварочного оборудования, пускорегулирующая аппаратура в том числе, размещены в одном корпусе. Отличают передвижные агрегаты и преобразователи (для осуществления строительно-монтажных работ), стационарные посты (используются на производствах). Они имеют немного разные характеристики.
Принцип работы
Принцип работы механизма ПСО-500 предоставляет возможность вырабатывать постоянный, переменный ток. Достаточно часто в производственных цехах используются именно преобразователи марки ПСО-500, так как они характеризуются высокой технической производительностью, надежностью.
Особенности установки
- В основе устройства используется генератор марки ГСО-500, назначение которого – вырабатывать постоянный электрический ток.
- Два рабочих режима: до 300 А и 500 А.
- Ротор электромотора, якорь генератора оборудованы на одном валу. Между ними размещена крыльчатка вентилятора, обеспечивающая эффективное охлаждение механизма.
- Пакетник, выполняющий функцию запуска устройства, и реостат, регулирующий рабочий процесс, размещены в едином блоке, закрепленном на корпусе установки.
- Для регулировки сварочного тока используется реостат, который подключен к цепи обмотки возбуждения.
Преобразователь сварочный модели ПСО-500 смонтирован на колесном шасси, имеет небольшой вес. Благодаря этим характеристикам установка является достаточно мобильной и может использоваться на строительных площадках.
Техника безопасности
При использовании преобразователей нужно соблюдать требования по технике безопасности для электроустановок:
- корпус обязательно должен быть заземлен; работы, связанные с подключением агрегата к электросети, должен производить исключительно профессиональный электрик;
- учитывая, что оборудование подключается к источнику питания с напряжением 220/380 В, двигательная клеммная коробка должна быть закрыта и надежно изолирована.
Несмотря на то что сварочные преобразователи расходуют больше электрической энергии из-за низкого КПД, наличия механических связей, сварочный ток всегда стабильный независимо от перепадов сетевого напряжения. Это предоставляет возможность выполнять сварные швы высокого качества.
Также необходимо соблюдать в процессе работы со сварочным преобразователем следующие требования:
- обязательное заземление корпуса установки;
- на клеммах двигателя напряжение в 380/220 В считается опасным, они обязательно должны быть надежно изолированы, прикрыты. Соединительные работы осуществляются опытным электриком, у которого есть допуск к работам с высоким напряжением;
- на клеммах генератора при нагрузке напряжение составляет 40 В, на холостом ходу напряжение генератора марки ГСО-500 может увеличиваться до 85 В. В процессе эксплуатации оборудования в закрытых помещениях с повышенной влажностью, при наличии пыли, на открытом воздухе, при повышенных температурах окружающей среды (более 30 градусов), токопроводящем половом основании, выполнении сварки материалов на конструкциях, сделанных из металла, напряжение более 12 В представляет опасность для человеческой жизни.
Сергей Одинцов
electrod.biz
Pereosnastka.ru
Сварка металлов
Устройство некоторых сварочных преобразователей
Преобразователь ПСО-500. Предназначен для однопостовой ручной сварки и резки, а также механизированной сварки под слоем флюса. Преобразователь состоит из сварочного генератора постоянного тока и трехфазного асинхронного электродвигателя. Нормальная работа преобразователя возможна только при направлении вращения, указанном стрелкой на щите генератора.
Генератор работает по схеме независимого возбуждения с последовательной размагничивающей обмоткой. Имеет четыре основных магнитных полюса. На двух полюсах размещены катушки независимой обмотки возбуждения (нама!ничивающей), выполненные большим числом витков из тонкого провода. На двух других основных полюсах размещены катушки последовательной обмотки возбуждения (размагничивающей), выполненные малым числом витков из толстого провода (шины). Для обеспечения нормальной коммутации генератор имеет два добавочных магнитных полюса.
В коробке, смонтированной на корпусе преобразователя, помещен блок питания независимой обмотки возбуждения, регулировочный реостат, амперметр, пакетный выключатель для запуска и остановки электродвигателя преобразователя. Блок питания независимой обмотки возбуждения состоит из однофазного понижающего трансформатора 220/80 В и селенового выпрямителя, включенного по однофазной мостовой (двухполупериодной) схеме.
Преобразователь имеет два диапазона сварочного тока - до 300 А, до 500 А. Доска выходных зажимов имеет четыре зажима. К зажимам минус (-) и плюс (+) присоединяют сварочные провода. Плюсовой зажим соединяется перемычкой с зажимом 300 А или с зажимом 500 А - так получают два диапазона токов. Плавная регулировка тока в обоих пределах осуществляется регулировочным реостатом.
Аналогичное устройство имеет сварочный преобразователь ПД-501.
Нельзя путать преобразователи ПСО-500, ПД-501 с преобразователем ПСГ-500, предназначенным для механизированной сварки плавящимся электродом в среде углекислого газа. Все эти преобразователи выполнены в одном базовом корпусе и внешне похожи друг на друга. Преобразователь ПСГ-500 имеет жесткую внешнюю характеристику, поэтому использование его для ручной сварки покрытыми электродами невозможно. Различать преобразователи очень просто по доске выходных зажимов. Преобразователь ПСГ-500 имеет всего два выходных зажима: минусовый (-) и плюсовый (+).
Преобразователь ПСО-300. Предназначен для однопостовой ручной сварки и резки. Нормальная работа преобразователя возможна только при направлении вращения, указанном стрелкой на щите генератора.
Генератор преобразователя работает по схеме параллельного возбуждения с последовательной размагничивающей обмоткой. Имеет четыре основных магнитных полюса. На двух полюсах размещены катушки параллельной обмотки возбуждения (намагничивающей), выполненные большим числом витков из тонкого провода. На двух других основных полюсах размещены катушки последовательной обмотки возбуждения (размагничивающей), выполненные малым числом витков из толстого провода (шины). Для обеспечения нормальной коммутации генератор имеет два добавочных магнитных полюса.
Рис. 1. Доска выходных зажимов ттагобразователя ПСО-500
В коробке, смонтированной на корпусе преобразователя, помещен регулировочный реостат, амперметр, пакетный выключатель для запуска и остановки электродвигателя преобразователя.
Преобразователь имеет два диапазона сварочного тока - до 180 А, до 300 А. Доска зажимов имеет четыре зажима. Ступенчатая и плавная регулировка тска осуществляются аналогично преобразователю ПСО-500.
Преобразователь 11Д-305. Предназначен для однопостовой ручной сварки и резки. Нормальная работа преобразователя возможна только при направлении вращения, указанном на торце преобразователя. Преобразователь состоит из вентильного генератора постоянного тока, трехфазного асинхронного электродвигателя, аппаратуры управления.
Вентильный генератор представляет собой индукторный генератор повышенной частоты со встроенным выпрямительным блоком. В пазах статора индукторного генератора размещена силовая трехфазная обмотка якоря. Обмотка возбуждения крепится к корпусу генератора и размещается между двумя зубчатыми пакетами ротора (индуктора) генератора. Выпрямительный блок генератора собран из кремниевых вентилей по трехфазной мостовой схеме.
В коробке управления преобразователя помещена пускорегули-рующая аппаратура: переключатель для запуска и остановки электродвигателя, переключатель диапазонов сварочного тока, блок питания обмотки возбуждения генератора (трансформатор напряжения, трансформатор тока, выпрямитель).
Преобразователь имеет два диапазона сварочного тока - до 150 А, до 350 А, которые обеспечиваются переключением трехфазной обмотки якоря генератора. Плавная регулировка тока внутри диапазонов осуществляется дистанционно при помощи регулировочного реостата, подключаемого к коробке управления.
Преобразователь ПСМ-1000-4. Предназначен для одновременного питания нескольких постов ручной сварки, которые подключаются к преобразователю параллельно через балластные реостаты. Нормальная работа преобразователя возможна только при направлении вращения, указанном на щите генератора.
Генератор преобразователя работает по схеме смешанного возбуждения. Имеет четыре основных магнитных полюса. Катушки параллельной и последовательной обмоток возбуждения размещены на всех полюсах. Катушки параллельной обмотки имеют большое число витков из тонкого провода, катушки последовательной обмотки- малое число витков из толстого провода (шины). Для обеспечения нормальной коммутации генератор имеет четыре дополнительных полюса.
Для плавного регулирования напряжения генератора служит регулировочный реостат, включенный в цепь параллельной обмотки возбуждения генератора.
Регулировка сварочного тока на каждом сварочном посту осуществляется ступенчато при помощи балластного реостата. Все ступени реостата при помощи рубильников могут соединяться между собой параллельно. С увеличением числа включаемых ступеней уменьшается общее сопротивление балластного реостата, а сварочный ток увеличивается, и наоборот.
Балластный реостат. Является регулируемым омическим сопротивлением состоит из нескольких ступеней. В сварочную цепь балластный реостат включается последовательно с дугой в рассечку провода, идущего на электрод. Каждая ступень балластного реостата включается в сварочную цепь при помощи рубильника, расположенного на передней стенке реостата. Здесь же на табличке приведена ориентировочная величина сварочного тока в зависимости от числа включенных ступеней.
Элементы ступеней сопротивлений реостата изготовляют из жаростойкой фехралевой проволоки прямоугольного или круглого сечения и выполняют в виде спирали.
Балластные реостаты выпускаются на номинальные токи 200, 315, 500 А. Некоторые марки балластных реостатов: РБ-200, РБ-201, РБ-300, РБ-301, РБ-302, РБ-500, РБ-501. Принципиальная схема балластного реостата изображена на рис. 31.
Если требуется величина тока большая, чем та, на которую рассчитан реостат, то два балластных реостата можно включать параллельно.
Преобразователь ПСУ-500. Конструктивно выполнен аналогично преобразователю ПСО-500. Является универсальным. Предназначен для однопостовой ручной сварки и резки, для механизированной сварки под слоем флюса, для механизированной сварки в среде углекислого газа.
Генератор преобразователя имеет как падающие, так и жесткие внешние характеристики. Возбуждение генератора независимое с последовательной размагничивающей обмоткой.
Генератор имеет четыре основных магнитных полюса и два дополнительных. На двух основных полюсах размещены катушки независимой (намагничивающей) обмотки возбуждения, выполненные большим числом витков тонкого провода. На двух других основных полюсах размещены катушки последовательной (размагничивающей) обмотки возбуждения.
Для получения падающей внешней характеристики преобразователя используются независимая (намагничивающая) и последовательная (размагничивающая) обмотки возбуждения, а также часть витков обмотки дополнительных полюсов генератора.
Для получения жесткой внешней характеристики преобразователя часть витков последовательной (размагничивающей) обмотки возбуждения отключаются, но включается полное число витков обмотки дополнительных полюсов.
Переключение внешних характеристик осуществляется пакетным переключателем и присоединением сварочных кабелей к двум соответствующим зажимам на клеммной доске.