Зварювальні генератори і перетворювачі
Джерела живлення постійного підрозділяються на дві основні групи: зварювальні перетворювачі обертального типу (зварювальні генератори), і зварювальні випрямні установки (зварювальні випрямлячі).
Генератори постійного струму підрозділяються: по кількості живлених – на однопостові і багатопостові, за способом установки — на стаціонарні і пересувні, по роду приводу — на генератори з електричним приводом і двигунами внутрішнього згорання, по конструктивному виконанню — на однокорпусні і двокорпусні.
За формою зовнішніх характеристик зварювальні генератори можуть бути з падаючими, жорсткими, пологопадаючими характеристиками і комбінованого типу .
Найбільшого поширення набули генератори з падаючими зовнішніми характеристиками, що працюють по наступним трьом основним схемам:
з незалежним збудженням і розмагнічуючою послідовною обмоткою;
з паралельною намагнічуючою і розмагнічуючою послідовною обмотками збудження;
з розщепленими полюсами.
Жоден з трьох видів генераторів з падаючими зовнішніми характеристиками не виділяється істотними перевагами як по технологічних, так і по енергетичних і ваговим показникам.
Генератори з незалежним збудженням і послідовною розмагнічуючою обмоткою
Генератор Г має дві обмотки збудження (мал. 1, а): обмотку незалежного збудження, живлену від окремого джерела через мережу змінного струму і напівпровідниковий випрямляч, і послідовну розмагнічуючу обмотку, включену послідовно з обмоткою якоря… Струм в ланцюзі незалежного збудження регулюється реостатом Р. Магнітний струм Фн, що створюється обмоткою незалежного збудження, протилежний по своєму напряму магнітному потоку Фррозмагнічуючої обмотки. При холостому ході, тобто коли зварювальний ланцюг розімкнений, ерс| генератора визначається, по формулі
Е=СФн,
де E — ерс (електрорушійна сила); С — постійна складова генератора; Фн— магнітний потік обмотки незалежного збудження.
При замкнутому ланцюзі зварювальний струм проходить через послідовну обмотку РО, створюючи магнітний потік Фр, протилежно направлений магнітному потоку Фн. Результуючий потік Фрезпредставляє різниця потоків:
Фрез=Фн| — Фр.
Із збільшенням струму в зварювальному ланцюзі Фрзбільшуватиметься, а Фрез, ерс і, напруга на затисках генератора — падати, створюючи падаючу зовнішню характеристику генератора.
/>
Мал. 1. Принципова електрична схема зварювального генератора:
а — з незалежним збудженням і розмагнічуючою послідовною обмоткою, б — з паралельною і розмагнічуючою послідовною обмоткою, що намагнічує
Зварювальний струм в генераторах цієї системи регулюється реостатами P і секціонуванням послідовної обмотки, тобто зміною числа ампер-витків.
Вітчизняною промисловістю випущені зварювальні перетворювачі ПСО-120, ПСО-500, ПСО-315М ГД-502, укомплектовані генераторами з незалежним збудженням і послідовною розмагнічуючою обмоткою ГСО-120, ГСО-500, ГСО-800 і ГC-1000-11.
Основні технічні дані перетворювачів з генераторами що працюють за даною схемою, приведені в табл. 1.
1. Технічні характеристики перетворювачів ПСО-120, ГД-502, ПСО-500, ПСО-315М
Параметри
Тип перетворювача
ПСО-120
ГД-502
ПСО-500
ПСО-315М
Тип генератора
ГСО-120
ГСО-500
Номінальна напруга, В
25
40
40
32
Напруга холостого ходу, В
48—65
90
55—90
80
Номінальна величина зварювального струму (при ПР = 60%), А
120
500
500
315
Межі регулюванняструму, А
30— 120
15—500
1 20—600
115—315
Потужністьелектродвигуна, кВт
4
—
28
17
Напруга живлячої мережі, В
220/380
220/380
220/380
220/380
ККД перетворювача, %
46
62
59
—
Коефіцієнт потужності (косинус «фі»)
0,88
—
0,9
—
Виконання
Однокорпусний на колесах
Однокор-пусний
Однокорпусний на колесах
Маса, кг
155
400
540
310
Для отримання жорсткої зовнішньої характеристики послідовні розмагнічуючі обмотки перемикаються так, щоб вони діяли згідно з обмоткою незалежного збудження. За такою схемою працюють зварювальні перетворювачі ПСГ-350, ПСГ-500 з генераторами ГСГ-350 і ГСГ-500 відповідно.
Основні технічні дані перетворювачів з генераторами, що працюють за даною схемою, приведені в табл. 2.
Технічні характеристики перетворювачів ПСГ-350, ПСГ-500
Параметри
Тип перетворювача
ПСГ-350
ПСГ- 500
Тип генератора
ГСГ-350
ГСГ-500
Номінальна напруга, В
30
35
Напруга холостого ходу, В
15—35
15—40
Номінальний зварювальний струм (при ПР=65%), А
350
500
Межі регулювання струму, А
50—350
50—500
Тип електродвигуна
АВ-61/2
АВ-71/2
Потужність електродвигуна, кВт
14
28
Напруга живлячої мережі, В
220/380
220/380
ККД перетворювача, %
63
65
Коефіцієнт потужності (косинус «фі»)
0,88
0,86
Исполнение
Однокорпусний на колесах
Маса, кг
400
500--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
Падаюча
жорстка
падаюча
жорстка
Номінальний зварювальний струм, А
200
300
350
500
Межі регулювання зварювального струму, А
40—200
50—300
50—300
100—500
Межі регулювання напруги, В
—
17—35
25—40
15—40
Коефіциєнт потужності (косинус «фі»)
0,62
0,72
0,63
0,75
Напруга живлячої мережі, В
380/220
380/220
Маса, кг
315
540
Обслуговування зварювальних перетворювачів
При експлуатації перетворювачів на відкритих|відчинених| будівельних і монтажних майданчиках необхідно захищати їх від атмосферних опадів, для чого слід робити навіси або спеціальні будки. Перед пуском перетворювачів, що тривалий час знаходилися на незахищених від атмосферних опадів майданчиках, потрібно перевірити опір ізоляції обмоток.
Особливо ретельного догляду вимагають колектор генератора, щітки і підшипники. Колектор потрібно утримувати в чистоті і періодично очищати від пилу чистою ганчіркою, змоченою в бензині. При нормальному стані колектор не повинен мати слідів нагару. При появі нагару необхідно з'ясувати причину його виникнення і усунути її, а колектор прошліфувати. Пошкоджені або зношені щітки слід замінити новими і притерти їх до колектора, а пил, що утворюється, видалити за допомогою струменя стислого повітря, після чого генератор включити на холосту роботу для остаточної прошліфовки щіток.
Мастило в шарикопідшипниках рекомендується замінювати 1—2 рази на рік. Після видалення мастила підшипники ретельно промити бензином, протерти, просушити і знову заповнити мастилом. Необхідно стежити за тим, щоб в підшипники не попадав пил і пісок. При роботі шум шарикопідшипників повинен бути глухим, рівним, без різких звуків.
При роботі перетворювача необхідно стежити за його температурою, яка не повинна перевищувати 90°С. Потрібно уникати перевантажень генератора перетворювача, оскільки від цього скорочується термін його експлуатації.
Зварювальні агрегати з двигунами внутрішнього згорання
При роботі в польових і монтажних умовах для живлення зварювальних постів використовують зварювальні агрегати, що складаються з двох основних агрегатів (незалежно від їх типу ): зварювального генератора і двигуна внутрішнього згорання (дизельного або бензинового).
За останні роки набули широкого поширення зварювальні агрегати АСБ, АДБ з бензиновими двигунами і АСД, АДД з дизельними двигунами.
Зварювальний агрегат АСБ-300 використовується при ручній дуговій зварці постійним струмом. Він складається з двигуна внутрішнього згорання ГАЗ-МК (можлива комплектація і іншим двигуном) і зварювального генератора ТСО-300, сполучених між собою еластичною муфтою. Двигун і генератор змонтовані на металевій зварній рамі, яка встановлюється на причепі або в кузові автомашини. Агрегат по конструкції може бути пересувним або стаціонарним. Під час роботи агрегат встановлюють в горизонтальне положення, бічні штори знімають, а корпус генератора заземляють.
Зварювальні агрегати найчастіше комплектуються генераторами з самозбудженням і розмагнічуючою послідовною обмоткою і з розщепленими полюсами. Характеристики деяких типів агрегатів з генераторами, виконаними по вказаних схемах, приведені в табл. 7.
Зварювальний агрегат типу АДД-304 призначений для ручної дугової зварки, різкі і наплавлення металів. Агрегат забезпечений дистанційним регулятором зварювального струму, що дозволяє регулювати струм на відстані до 20 м від джерела живлення. Нижня межа регулювання зварювального струму —15 А, завдяки чому можна виконувати зварку тонколистового металу. За допомогою пускового підігрівача забезпечується легкий запуск дизеля при низькій температурі (—50°С).
Технічні характеристики зварювальних агрегатів з двигунами внутрішнього згорання
Тип агрегата
Генератор
Двигатель
Агрегат
Тип
Нормальна напруга, В
Нормальний струм, А
Межі регулювання зварювального струму, А
Конструкція генератора
Тип
Потужнысть, к.с.
Швидкість обертання, об/хв
Виконання
Маса, кг
АСБ-300-2
ГСО-300
30
300
75—320
З самозбудженням і розмагнічуючою послідовною обмоткою
ГАЗ-МК
30
1500
Двомашиний на рамі
850
АСД-300-2
ГСО-300
30
300
75—320
Те саме
5Д4-4-8,5/11
20
1500
Те саме
950
АСДП-500
СГП-3-VІІІ
40
500
120—600
»
ЯАЗМ-204г
60
1500
Двомашиний на прицепі
5000
АДБ-306
30
300
75—320
»
—-
2000
На рамі
724
АДД-305
гд-310
32,6
315
60—350
Д-37Е
40
1600
Те саме
950
САМ-300
гсо-300м
30
300
75—300
П-62М
16кВт
1500
»
635
АДБ-309
ГД-303
32
315
15—350
320-01
40
2000
На рамі
750
ПАС-400
СГА-3-IV
40
500
120—500
ЗИЛ- 164
65
1600
Те саме
1800
АДБ-818
ГД-312
32
315
60—350
320-01
40
2000
»
720
Паралельне включення приєднання зварювальних генераторів
Зварювальні генератори включають на паралельну роботу, коли потрібний зварювальний струм, що перевищує номінальний струм одного генератора. Для паралельної роботи зварювальних генераторів сполучають їх однойменні полюси, тобто плюс з плюсом, а мінус з мінусом.
При включенні генераторів на паралельну роботу необхідне дотримання наступних правил: генератори повинні бути однієї і тієї ж системи з однаковими номінальними даними і з аналогічними зовнішніми характеристиками; напруга холостого ходу повинна бути однаковою; зварювальний струм повинен бути відрегульований на одну і ту ж величину; контроль здійснюється за допомогою амперметрів. продолжение
--PAGE_BREAK--
Схема включення зварювальних генераторів різних систем на паралельну роботу показана на мал. 7.
При паралельній роботі генераторів змішаного збудження, у яких послідовна обмотка діє погоджено з паралельною обмоткою збудження, затиски генераторів повинні бути сполучені зрівняльним дротом. При паралельному з'єднанні двох генераторів з незалежним збудженням і послідовною розмагнічуючою обмоткою їх включають без зрівняльного дроту. Генератори з тією, що паралельною намагнічує і послідовною розмагнічує обмотками, а також з розщепленими полюсами включають по схемі перехресного живлення обмоток|, що намагнічують.
/>
Мал. 7. Схема включення зварювальних генераторів на паралельну роботу: а — багатопостових, б — однопостових з незалежним збудженням і що послідовною розмагнічує обмотками, в — однопостових з паралельною намагнічуючою і послідовною розмагнічуючою обмотками|, г — однопостових з розщепленими полюсами; ШО — шунтова обмотка, ПН| — що послідовна намагнічує, НО — намагнічуюча обмотка, НП| — намагнічуюча поперечних полюсів, ПР— послідовна розмагнічуюча, НГ| — намагнічуюча головних полюсів, P — реостат, ГР — груповий рубильник, V — вольтметр, А — амперметр. ІН1, ІН2— струми навантаження окремих генераторів ІНП— струм навантаження при паралельному включенні, Uн| — напруга холостого ходу при паралельному включенні
Зварювальні генератори підвищеної частоти
При дуговій зварці металів невеликої товщини на малих струмах, а також при зварці неплавким електродом в захисних газах стабільність горіння дуги змінного струму невисока. Її можна підвищити збільшенням частоти струму або підвищенням напруги холостого ходу, що, проте, обмежено правилами безпеки праці і зниженням косинуса «фі».
Принцип підвищення стабільності дуги використаний в однокорпусному пересувному зварювальному перетворювачі ПС-100-1|, який призначений для живлення дуги змінним струмом підвищеної частоти при зварці металу товщиною до 3 мм. Перетворювач складається з генератора з незалежним збудженням і приводного асинхронного короткозамкнутого двигуна. Для регулювання зварювального струму і отримання падаючої зовнішньої характеристики в зварювальний ланцюг включається дросель РТ-100|. Струм плавно регулюють гвинтовим механізмом і зміною повітряного зазору в сердечнику магнітопровода. Перетворювач ПС-100-1| має наступну технічну характеристику:
Межі регулювання зварювального струму, А… 20—115
Потужність при ПР| = 100%., кВт|… 2
Частота зварювального струму, Гц… 480
Осцилятори, імпульсні збудники дуги, баластні реостати
Осцилятор — це пристрій, що перетворює струм промислової частоти низької напруги в струм високої частоти (150—500 кГц|) і високої напруги (2000—6000 В), накладення якого на зварювальний ланцюг полегшує збудження і стабілізує дугу при зварці .
Основне застосування осцилятори знайшли при аргонодуговій зварці змінним струмом неплавким електродом металів малої товщини і при зварці електродами з низькими іонізуючими властивостями покриття.
/>
Мал. 8. Принципова електрична схема осцилятора ОСПЗ-2М|:
СТ — зварювальний трансформатор, Пр1, Пр2 — запобіжники, Др1|, Др2 — дроселі, С1— С6— конденсатори, ПТ — трансформатор, що підвищує, ВЧТ — високочастотний трансформатор, P — розрядник
Принципова електрична схема осцилятора ОСПЗ-2М показана на мал. 8. Осцилятор складається з коливального контура (конденсатора С5, як індукційна котушка використовується рухома обмотка трансформатора ВЧТ і розрядника Р) і двох індуктивних дросельних котушок Др1 і Др2, трансформатора ПТ, що підвищує, високочастотного трансформатора ВЧТ.
Коливальний контур генерує струм високої частоти і пов'язаний із зварювальним ланцюгом індуктивно через високочастотний трансформатор, виводи вторинних якого приєднуються: один до заземленого затиску вивідної панелі, інший — через конденсатор С6 і запобіжник Пр2 до другого затиску. Для захисту зварювача від ураженняелектричним струмом в ланцюг включений конденсатор С6, опірякого перешкоджає проходженню струму високої напруги і низької частоти в зварювальний ланцюг. На випадок пробою конденсатора С6 вланцюг включений плавкий запобіжник Пр2.
Осцилятор ОСПЗ-2М розрахований на підключення безпосередньо в двофазну або однофазну мережу напругою 220 В.
При нормальній роботі осцилятор рівномірно потріскує, за рахунок високої напруги відбувається пробій зазору іскрового розрядника, величина іскрового зазору повинна бути 1,5—2 мм, яка регулюється стисненням електродів регулювальним гвинтом. Напруга на елементах схеми осцилятора досягає декількох тисяч вольт, тому регулювання необхідно виконувати при відключеному осциляторі.
Осцилятор необхідно зареєструвати в місцевих органах інспекції електрозв'язку. При експлуатації стежити за його правильним приєднанням до силового і зварювального ланцюга, а також за справним станом контактів; працювати при надітому кожусі, кожух знімати тільки при огляді або ремонті і при від'єднаній мережі; стежити за справним станом робочих поверхонь розрядника, а при появі нагару — зачистити їх наждачним папером.
Осцилятори, у яких первинна напруга 65 В, підключати до вторинних затисків зварювальних трансформаторів типу ТС, СТН, ТСД, СТАН не рекомендується, оскільки в цьому випадку напруга в ланцюзі при зварці знижується.