ТА ЇХ ВОЛЬТАМПЕРНЇ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Однією із важливих характеристик джерела зварювального струму е його вольтамперна характеристика. Вона визначає стабільність горіння дуги, де струм і напруга на дузі повинні дорівнювати струму і напрузі джерела. Правильний вибір вольтамперної характеристики джерела живлення багато в чому визначає стабільне горіння зварювальної дуги за малих відхилень напруги на дузі. Можна виділити два основні типи вольтамперних характеристик джерел зварювального струму:

з жорсткими зовнішніми характеристиками;

з крутоспадаючими зовнішніми характеристиками.

Рисунок 11.1. – Графіки, які характеризують сталість горіння зварювальних дуг при зварюванні плавким електродом:

а – вручну, б – автоматично

Промисловістю випускаються зварювальні джерела обох типів. Джерела з жорсткими вольтамперними характеристиками застосовуються під час автоматичного зварювання плавким електродом з постійною швидкістю подачі електродного дроту.

Відомо, що стійке горіння зварювальної дуги проходить за напруги на дузі і зварювального струму, які відповідають точці А перетину вольтамперної характеристики зварювальної дуги /крива І-І на рис .6.1/ з вольтамперною характеристикою джерела живлення. У разі випадкової зміни довжини дугового проміжку відбувається зміна напруги на дузі, що відповідає зміні положення вольтамперної характеристики дуги /рис .6.1/, у випадку збільшення довжини дуги характеристика зміщується вліво /крива ІІ-ІІ, а в разі зменшення - вправо /крива ІІІ-ІІІ/.

У разі постійної швидкості подачі електродного дроту зменшення струму в дузі викличе зменшення швидкості плавки дроту і до встановлення довжини дугового проміжку, тобто до встановлення заданого режиму зварювання. Аналогічна картина виникає в разі випадкового зменшення довжини дугового проміжку /зменшення напруги і збільшення струму/, коли збільшення струму в дузі викликає збільшення швидкості плавки дроту і встановлення довжини дугового проміжку. Тобто проходить процес саморегулювання довжини дуги.

Очевидно, що під час ручного дугового зварювання, коли скорочення довжини електрода внаслідок його плавки компенсується рухом руки зварника, важко за жорсткої вольтамперної характеристики джерела підтримувати сталу довжину дугового проміжку, а також стабільність процесу зварювання. Тому для ручного зварювання плавким електродом і дугового зварювання з неплавким електродом застосовують джерела зварювального струму з крутопадаючою зовнішньою вольтамперною характеристикою. У такому разі випадкова незначна зміна довжини дугового проміжку не спричинює значної зміни величини зварювального струну /рис.11.І.а/. Цим і досягається стабільність горіння дуги.

Усі джерела струму класифікуються за такими основними ознаками:

струм: змінний, постійний;

зовнішня характеристика: джерела з крутоспадними характеристиками, жорсткими, зростаючими і змішаними;

характер подачі струму на дугу: джерела для зварювання імпульсною дугою або дугою, яка неперервно горить;

особливості горіння дуги: джерела для зварювання стиснутою дугою і такою, що вільно горить;

кількість одночасного живлення постів: джерела однопостові та багатопостові.

Найбільший розвиток у будівництві дістали однопостові джерела живлення зварювальних дуг постійного або змінного струму. Зупинимось на найбільш поширених джерелах живлення, а саме: механічному перетворювачі ПСО-300 і зварювальному трансформаторі ТДМ-ЗІ7.

Рисунок 11.2. – Вольтамперні характеристики

джерел зварювального струму:

1 – жорстка; 2 – крутоспадна

Механічний перетворювач ПСО-300 відноситься до однопостового колекторного генератора /рис .11.3/ з крутоспадною вольтамперною характеристикою /див. рис .11.2/.

Генератор має намагнічуючу обмотку з великою кількістю витків /ω_н= 500/ із тонкого проводу, яка живиться від якоря а окремої щітки С /рис.11.3/ і розташована на окремих башмаках корпусу. Намагнічуючий струм І_м у цих обмотках невеликий 2...20 А. Під час протікання струму намагнічуючою обмоткою ω_н у генераторі наводиться магнітний потік, напрямлений по вектору Ф_н . Сила струму в намагнічуючій обмотці регулюється реостатом R . При холостому ході магнітний потік Ф_н визначав ЕРС і напругу генератора. Зміна струму намагнічування здійснює плавне регулювання напруги холостого ходу, а отже, і режиму його роботи під час навантаження.

Крім обмотки збудження ω_н е і послідовна обмотка збудження ω_р , внаслідок включення якої магнітний потік Ф_р може збігатись із магнітним потоком Ф_н і бути спрямованим йому назустріч /як у даному випадку/. Чим більше розмагнічуючий магнітний потік Ф_р , тим менша напруга на затискачах, у результаті чого формується крутопадаюча вольтамперна характеристика /див. рис .11.2/.

Рисунок 11.3 - Електрична схема однопостового зварювального генератора

ПСО-300: R - реостат; ω_н і ω_р - обмотки намагнічування та розмагнічування; Ф_н і Ф_p -потоки намагнічування та розмагнічування

Рисунок 11.4. – Схеми трансформаторів із збільшеним магнітнім розсіюванням типу ТДМ-ЗІ7: а - електромагнітна; б - розподілу магнітних потоків

Трансформатор ТДМ-ЗІ7М відноситься до джерел змінного струму із збільшеним магнітним розсіюванням /рис 11.4/. Магнітопровід трансформатора відноситься до стержньового типу. Первинна ω₁ і вторинна ω₁ обмотки рознесені по висоті магнітопроводу. Під час проходження струму по обмотках виникають магнітні потоки. Основна частина магнітних потоків замикається по стержню магнітопроводу Ф_m частина - по повітрю, створюючи потоки розсіювання Ф_p1 і Ф_p2. Потоки розсіювання наводять у трансформаторі реактивну ЕРС, яку і визначає індуктивний опір X_L

Трансформатори із збільшеним магнітним розсіюванням мають крутопадаючу зовнішню вольтамперну характеристику /див. рис. 11.2/. Крутизна падіння визначається індуктивним опором X_L .

У зварювальному трансформаторі ТДМ-ДІ7М для дугового зварювання, що регулюється в основному зміною шляху потоків розсіювання, це досягається розсуванням котушки по висоті магнітопроводу l . Типову функціональну структурну схему зварювального апарату типу ТДМ-ЗІ7M показано на рис. 11.5.

Джерела зварювального струму працюють у режимах: холостого ходу, короткого замкнення і навантаження.

11.3. Запитання для самоперевірки

1. Які зовнішні вольтамперні характеристики мають промислові джерела живлення?

2. Галузь застосування джерел живлення з жорсткими та спадними зовнішніми вольтамперними характеристиками.

3. Вимірювальна апаратура, будова і принцип дії вимірювальної апаратури.

4. За якими основними параметрами класифікуються джерела зварювального струму?

5. Як здійснюється регулювання сили зварювального струму в перетворювачі ПСО-300?

6. Для чого потрібна додаткова щітка иа якорі генератора?

7. Призначення котушки намагнічування.

8. Для чого необхідне секціонування котушки розмагнічування?

9. Що собою являють трансформатори а підвищеним розсіюванням?

10. Цр таке Х_L та від чого воно залежить?

11. Як здійснюється регулювання сили струму в трансформаторах а підвищеним розсіюванням?