Тема 4. Источники питания сварочной дуги.

Вопросы темы:

Источники постоянного и переменного тока, их особенности. Общее строение источников питания сварочной дуги. Требования, предъявляемые к источникам. Технико-экономические показатели источников. Практическое оборудование, которое используется на строительных площадках.

К источникам сварочного тока предъявляются следующие требования:

- внешняя характеристика источника питания должна обеспечивать наилучшие условия для устойчивого протекания сварочного процесса – напряжение холостого хода при этом не должно превышать безопасных для человека значений;

- ток короткого замыкания не должен превышать установленных пределов во избежание чрезмерного перегрева обмоток;

- динамические свойства источников должны обеспечивать быстрое нарастание напряжения после короткого замыкания сварочной цепи;

- источник должен иметь устройство для регулирования сварочного режима в установленных пределах и обладать необходимой электрической мощностью.

Для дуговой и электрошлаковой сварки используются источники питания со следующими внешними характеристиками:

- крутопадающей – с быстрым уменьшением напряжения при увеличении тока;

- пологопадающей – с медленным уменьшением напряжения при увеличении сварочного тока;

- жесткой – с неизменным напряжением при изменениях тока;

- возрастающей – с возрастанием напряжения при увеличении тока.

Дуговую сварку можно выполнять постоянными или переменным током.

Постоянный ток обеспечивает высокое качество сварки. Сварка переменным током экономична и удобна.

При сварке постоянным током ток от сети 4 переменного тока напряжением 220, 380 В поступает к сварочному преобразователю, который состоит из асинхронного электродвигателя и генератора постоянного тока, которые могут быть собраны в одном корпусе (однокорпусные) или раздельно. Ротор электродвигателя и якорь генератора однокорпусного преобразователя находятся на одном валу. Преобразователь устанавливается на раме или на колесах. Постоянный ток от генераторов используется при ручной сварке на малых токах (более устойчивая дуга) и для автоматической сварки цветных металлов и сплавов толщиной до 4 мм под флюсом и в среде защитных газов.

Однопостовой преобразователь ПСО широко применяется при строительно-монтажных работах. Для сварки в среде защитных газов и для полуавтоматической и автоматической сварки применяют преобразователь ПСГ-350, состоящий из сварочного генератора постоянного тока ГСГ-350 и трехфазного асинхронного электродвигателя АВ-61-2 мощностью 15 кВт. Генератор и двигатель размещены в общем корпусе и смонтированы на тележке.

Сварочные выпрямители применяют для сварки постоянным током наравне со сварочными преобразователями. Выпрямительные сварочные установки собирают из селеновых и кремниевых полупроводниковых элементов, которые обладают свойством проводить электрический ток только в одном направлении. Выпрямительные сварочные установки более надежны, чем сварочные преобразователи.

Сварочный выпрямитель представляет собой аппарат, преобразующий переменный ток в постоянный (пульсирующий) с помощью полупроводниковых вентилей. Он состоит из двух основных частей: трансформатора с устройством для регулирования сварочного тока или напряжения и выпрямительного блока, собранного по трехфазной мостовой схеме. Выпрямители рассчитаны на работу в закрытых помещениях при температуре воздуха от –40 до 40⁰ С.

Для санитарно-технических монтажных сварочных работ Институт электросварки имени Е.О. Патона разработал переносный сварочный выпрямитель ВЖ-2М, предназначенный для питания автоматов и полуавтоматов при сварке открытой дугой и в среде защитного газа стыков труб диаметром 20 – 100 мм. Масса 50 кг.

При наличии на строительно-монтажной площадке электросиловой сети применяют передвижные сварочные преобразователи, аппараты переменного тока или сварочные выпрямители в зависимости от вида работ. Более широкое распространение получили сварочные трансформаторы переменного тока благодаря простоте конструкции, меньшему расходу электроэнергии, высокому КПД и другим показателям. Сварочные выпрямители не имеют вращающихся частей, поэтому работают более устойчиво, чем генераторы постоянного тока.

При сварке переменным током ток от сети 4 переменного тока напряжением 220, 380 В подается к сварочному трансформатору 8, который понижает напряжение до величины, необходимой для возбуждения и устойчивого горения дуги (напряжением 60…80 В), и по сварочным проводам 9 через зажим 10 и электродержатель 12 подводится к свариваемой детали 11.

Сварочные аппараты (трансформаторы) переменного тока, применяемые на заводах и строительно-монтажных площадках, состоят из понижающего трансформатора и регулирующего устройства – дросселя, подвижного магнитного шунта, подвижной обмотки – для создания падающей внешней характеристики и регулирования сварочного тока. Сварочный трансформатор состоит из сердечника 3, на вертикальных стрежнях которого размещаются катушки первичной 1 и вторичной 2 обмоток. Подвижные катушки вторичных обмоток соединены с регулировочным винтом 5, при вращении которого рукояткой 4 катушки вторичной обмотки сближаются с катушками первичной обмотки. При этом сварочный ток будет увеличиваться. Трансформаторы обеспечивают питание дуги переменным током напряжением 60 – 70 В.

Трансформаторы типа СТЭ широко применяют при ручной дуговой сварке. Трансформатор и дроссель могут быть заключены в отдельные кожухи или встроены в один кожух. Они снабжены колесиками для перемещения.

Сварочные аппараты типа СТШ имеют магнитный шунт, состоящий из двух половин, которые могут сдвигаться и раздвигаться. При сдвинутых половинах шунта ток минимальный. Аппарат СТШ-500-80 имеет два диапазона сварочного тока. Для монтажных работа предпочтительно использовать аппараты легкого типа СТШ-250 массой 44 кг.

Сварочные агрегаты состоят из генератора постоянного тока и двигателя внутреннего сгорания, валы которых соединены эластичной муфтой. Генератор и двигатель установлены на общую раму. Сварочные агрегаты применяют при отсутствии электрической сети (на новостройках и в полевых условиях), а также в тех случаях, когда напряжение в электрической сети колеблется в больших пределах. Агрегат может быть установлен в кузове автомашины, на автомобильном или тракторном прицепе или в другом конструктивном исполнении.

Для получения токов высокой частоты и высокого напряжения применяют осцилляторы параллельного и последовательного включения. Осцилляторы используют при необходимости использования переменного тока. Осцилляторы – аппараты, преобразующие переменный ток промышленной частоты в ток высокого напряжения и высокой частоты. Их применяют при сварке тонкостенных изделий дугой малой мощности и при сварочном токе 20 – 40 А, а также при сварке в среде защитных газов, сварке специальных сталей и некоторых цветных металлов. Осцилляторы последовательного включения (М-3, ОС-1) используют в установках для дуговой сварки в среде защитных газов.

Институтом электросварки им. Е.О. Патона разработан импульсный генератор ГИ-1, подающий ток напряжением 200 – 300 В импульсами, когда напряжение в сварочной цепи переходит через нулевое значение. Он более надежен в работе и более экономичен, чем осцилляторы, требует меньше энергии.

Сварочные провода (медные или дюралюминиевые) выбирают в зависимости от наибольшего допустимого сварочного тока.

Вопросы для самоконтроля:

1. Назовите требования, предъявляемые к источникам питания сварочной дуги.

2. Назовите источники питания постоянного тока. Объясните их принцип действия.

3. Назовите источники питания переменного тока. Объясните их устройство и принцип действия.

Литература:

Л 1 стр. 63 – 85 (§21 – §26)

Л2 «Справочник мастера – сантехника» под редакцией Журавлева.

стр. 471 – 475 (§316 – §317)

Д/з Эксплуатационные особенности и возможные неисправности источников сварочного тока.

Л1 §26 стр. 80 – 82