06.09.2023. Урок №2 Підготовка до роботи джерел живлення зварювальної дуги.
Джерела живлення зварювальної дуги класифікують:
- за родом струму – змінного і постійного струму;
- за типами – трансформатори, випрямлячі, перетворювачі, генератори, агрегати, установки;
- за видом – для дугового зварювання, для плазмового зварювання;
- за способом зварювання – для ручного, під флюсом, у захисних газах, універсальні, без захисту дуги, під флюсом і в захисних газах;
- за кількістю постів – однопостові і багатопостові;
- за номінальним струмом – на 125,160, 200, 250, 310, 400, 500, 630, 1000, 1250, 1600, 2000, 2400, 3150, 5000 А;
- за кліматичним виконанням – для помірного клімату, для помірного і холодного клімату, для тропічного клімату;
- за категорією розміщення – для роботи на свіжому повітрі; для приміщень, де коливання вологості й температури мало відрізняються від свіжого повітря; для закритих приміщень, де коливання вологості й температури, вплив пилу менші, ніж на свіжому повітрі; для приміщень із штучним кліматом; для приміщень з великою вологістю.
Для електродугового зварювання використовують джерела живлення змінного струму (одно- й трифазні зварювальні трансформатори) і постійного струму (зварювальні випрямлячі, генератори, перетворювачі).
Вибираючи джерело живлення, керуються їх основними параметрами. Головним з них є номінальний струм. Джерела живлення для ручного зварювання розраховані на струм від 125 до 500 А, для напівавтоматичного – від 200 до 1000 А, для автоматичного – від1000 до 5000 А.
2. Зварювальні трансформатори
Зварювальний трансформатор – електричний прилад, призначений для зниження напруги з 220 або 380 В до безпечної напруги, але достатньої для легкого запалення та стійкого горіння електричної дуги (не більше 80 В) і регулювання сили зварювального струму залежно від діаметра електричного дроту й товщини зварювального металу.
Трансформатори широко використовують для ручного дугового зварювання покритими електродами, на автоматах для зварювання під флюсом, для зварювання неплавкими електродами в інертних газах (для алюмінію та його сплавів), у спеціальних установках і при електрошлаковому зварюванні. Джерела змінного струму порівняно дешеві та надійні в роботі.
Принцип дії зварювального трансформатора (рис. 3) ґрунтується на явищі електромагнітної індукції. Він складається з корпусу, усередині якого міститься магнітопровід (осердя), зібраний з тонких (0,5 мм) лакованих пластин електротехнічної сталі й на якому розміщені первинна та вторинна обмотки.
|
Рис. 3. Зварювальний трансформатор:
1 — отвори охолодження; 2 — корпус; 3 — затискач для приєднання проводів зварювального кола; 4 — ручка; 5 — замкнутий магнітопровід (осердя); 6 — рукоятка; 7 — рим-болт; 8 — кришка корпусу; 9 — вертикальний гвинт із стрічковою різьбою; 10 — ходова гайка гвинта; 11, 12— вторинна й первинна обмотки трансформатора
Котушки первинної обмотки вмикають у мережу змінного струму, а від котушок вторинної обмотки зварювальний струм подається на електрод і виріб. У момент підключення первинної обмотки до електромережі (вторинна обмотка розімкнута) установлюється режим холостого (неробочого) ходу трансформатора. Напруга вторинної обмотки під час холостого ходу є максимальною, її називають напругою холостого ходу. Відношення напруги первинної обмотки до напруги вторинної на холостому ходу називають коефіцієнтом трансформації. Він дорівнює відношенню кількості витків первинної обмотки до кількості витків вторинної. Отже, у трансформаторах знижується напруга з 220 або 380 В до 60-90 В, тому їх називають знижувальними. Коли під час запалювання дуги коло вторинної обмотки замикається, установлюється режим навантаження.
Силу зварювального струму регулюють зміною напруги холостого ходу й опором трансформатора.
Плавне регулювання сили струму можна забезпечити пересуванням рухомих обмоток за допомогою гвинтового механізму і рукоятки, збільшуючи або зменшуючи відстань між первинною і вторинною обмотками. Зі збільшенням відстані магнітний зв’язок між обмотками зменшується (збільшується індуктивний опір) і, відповідно, зменшується зварювальний струм, а зі зменшенням відстані між обмотками зварювальний струм збільшується.
Регулювання струму можна здійснювати введенням магнітного шунта між обмотками, що збільшить магнітний потік розсіювання і зменшить струм. Змінюючи розташування шунта, забезпечують плавне регулювання зварювального струму. Використовують також і нерухомий магнітний шунт, який підмагнічується обмоткою керування постійного струму. Якщо в цій обмотці струм збільшити, то магнітний опір шунта зросте, магнітний потік розсіювання зменшиться, а зварювальний струм збільшиться.
Змінюючи способи з’єднання обмоток, можна змінювати опір трансформатора ступінчасто. При послідовному з’єднанні первинних обмоток і послідовному з’єднанні вторинних опір трансформатора збільшується, а при паралельному з’єднанні первинних обмоток і паралельному з’єднанні вторинних загальний опір трансформатора зменшується. Коли використовується одна первинна й одна вторинна обмотки, то опір трансформатора дорівнює індуктивному опору. Отже, змінюючи з’єднання обмоток, отримують три ступені регулювання, тобто чотирикратну зміну струму.
Для ручного дугового зварювання використовують трансформатори типу ТД, ТД П, ТСП з рухомими котушками; СТШ, ТДМ — з рухомими магнітними шунтами; ТСМ — з намотуванням кабелю безпосередньо на кожух трансформатора для регулювання струму. Деякі типи трансформаторів оснащують пристроями для зниження напруги холостого ходу із збудником-стабілізатором ВСД і конденсаторами для підвищення коефіцієнта потужності.
Для механізованого зварювання використовують трансформатори типу ТДФ, ТДФЖ з тиристорним регулюванням; для електрошлакового — трансформатори типу ТСШ, ТРМК.
3. Зварювальні випрямлячі та перетворювачі
Зварювальний випрямляч – прилад призначений для перетворення змінного струму на постійний і живлення ним зварювальної дуги.
Випрямлячі класифікують:
- за кількістю обслуговуваних постів – однопостові, багато постові;
- за кількістю фаз живлення – одно- й трифазні;
- за типом вентилів – діодні, тиристорні, інверторні;
- за призначенням – для ручного дугового зварювання, для механізованого зварювання під флюсом, для механізованого зварювання у вуглекислому газі, універсальні.
Основними елементами випрямляча (див. рис. 4) є трансформатор, регулюючий пристрій і напівпровідникові вентилі (селенові, кремнієві або германієві), які проводять струм тільки в одному напрямку.
|
Рис. 4. Зварювальний випрямляч:
1 — блок випрямляча; 2 — висувні ручки; З — запобіжники; 4 — блок апаратури; 5 — вентилятор; 6 — теплове реле; 7 — силовий трансформатор; 8 — вторинна обмотка; 9 — первинна обмотка; 10 — амперметр; 11 — лампа; 12 — кнопки вимикача; 73 — скоби; 14 — рукоятка регулювання струму; 15 — перемикач діапазонів струму; 16 — шини заземлення зворотного проводу; 17 — струмові роз’єми; 18 — болт заземлення; 19 — штепсельний роз’єм для підключення до електромережі
Розрізняють нерегульовані і регульовані випрямлячі. Блок нерегульованого випрямляча складається з силових діодів, а регульованого випрямляча – з тиристорів.
Тиристор – керований кремнієвий вентиль.
Зварювальний перетворювач перетворює механічну енергію електродвигуна на електричну з необхідним для зварювання діапазоном струмів і напруг. Він складається з генератора постійного струму ГСГ-500-1 і привідного трифазного асинхронного електродвигуна типу АВ2-71-2С, розміщених на одному валу й змонтованих на одному загальному корпусі.
|
Генератор складається з корпусу із закріпленими на ньому магнітними полюсами та якоря, що набраний із лакованих пластин електротехнічної сталі. У пазах якоря розміщені витки обмотки. Обидва кінці кожної групи витків якоря припаяні до мідних пластин колектора. У розподільному пристрої розміщені пакетний вимикач, регулювальний реостат, вольтметр, затискачі та інша апаратура. Магнітне поле в генераторі створюється магнітними полюсами обмоток збудження, які живляться постійним струмом від щіток генератора.
З увімкненням електродвигуна якір починає обертатися в магнітному полі. У його витках виникає змінний струм, який за допомогою колектора перетворюється на постійний. Вугільні щітки генератора знімають з колектора постійний струм, що підводиться до затискачів, до яких приєднуються і зварювальні проводи. Для охолодження перетворювача на валу є вентилятор. Зварювальний струм регулюється зміною струму в колі обмоток збудження за допомогою маховика реостата, при обертанні якого за годинниковою стрілкою збільшується струм в обмотках збудження, магнітний потік зростає і зварювальний струм збільшується. Якщо ж крутити маховик проти руху годинникової стрілки, зварювальний струм зменшується. Для переміщення перетворювача передбачені колеса з тягою.
4. Зварювальні генератори та апарати
Зварювальний генератор – це апарат, призначений для перетворення механічної енергії привідного двигуна на електричну.
Зварювальний генератор (рис. 5.) є складовою частиною зварювальних перетворювачів і зварювальних агрегатів. Принцип дії генератора ґрунтується на законі електромагнітної індукції.
Рис. 5. Зварювальний генератор:
1 — колектор із струмознімачем; 2 — якір; 3 — полюс з обмоткою збудження; 4 — пристрій керування; 5 — вентилятор; 6 — корпус з підшипниковими щитками
Зварювальні генератори бувають одно- та багатопостові. Їх виготовляють із спадними або жорсткими зовнішніми характеристиками.
Розрізняють генератори з незалежним збудженням, та із самозбудженням.
За способом виконання зварювальні генератори бувають однокорпусні (генератор і двигун розміщені на одному валу в одному корпусі) і роздільні (генератор і двигун — на загальній рамі, а їх вали з’єднані через спеціальні муфти).
Універсальні зварювальні генератори марки ГД-304 і ГД-502 випускають без двигунів для ручного зварювання, напівавтоматичного зварювання у вуглекислому газі та зварювання під флюсом.
Зварювальний агрегат – це апарат, призначений для зварювання постійним струмом джерелами живлення дуги.
Зварювальний агрегат (див. рис.6.) перетворює механічну енергію двигуна внутрішнього згоряння на електричну з необхідним для зварювання діапазоном струмів і напруг.
Рис.6. Зварювальний агрегат АДБ-311:
1 – генератор; 2 – бак з паливом; 3 – регулятор швидкості обертання; 4 – двигун
Зварювальні агрегати використовують у польових умовах та в разі значного коливання напруги електромережі.
Електромашинні джерела живлення, основними вузлами яких є генератори постійного струму і привідні двигуни, класифікують:
• за типом приводу – з бензиновим, дизельним або електричним двигуном;
• за конструктивним виконанням генератора – колекторні, вентильні й асинхронні;
• за способом установлення – стаціонарні та пересувні.
5. Інверторні джерела живлення
Інвертор – це пристрій силової електроніки, який працює на високих струмах, високих частотах і напругах.
|
Рис.7. Інвертор
В інверторах (див. рис.7.) вхідна напруга перетворюється двічі: зі змінного (220 В) на постійний струм і на високочастотну напругу зі змінним струмом і частотою 200 кГц. Перетворення частоти здійснюється імпульсним модулятором, основою якого є високочастотні перетворювачі — модулі (біполярний транзистор з ізольованим затвором або полярний транзистор на основі переходу метал-оксид-напівпровідник). Пройшовши трансформатор, високочастотна змінна напруга знову випрямляється і подається на зварювальну дугу. Координування роботи всіх елементів, контроль параметрів і зворотний зв’язок зі зварювальною дугою здійснюються цифровими процесорами на програмованих мікросхемах.
Переваги інверторів:
- споживання електричної енергії майже вдвічі менше, ніж у звичайних зварювальних трансформаторів чи випрямлячів;
- маса в 5-10 разів менша від маси інших джерел живлення;
- стабільний постійний струм на виході, який не залежить від перепадів вхідної напруги;
- вихідний струм плавно й точно регулюється;
- дуже незначне розбризкування металу;
- не перевантажують мережу, світло не миготить;
- інвертори працюють у мережах з недостатньою напругою, не реагують на перепади напруги в мережі, можуть працювати від бензинового генератора.
Сфера застосування зварювальних інверторів – усі види електродугового та плазмового зварювання і різання:
• ручне дугове зварювання штучними електродами (ММА – metal manual arc);
• аргонодугове зварювання (TIG – tungsten inert gas) на змінному та постійному струмах;
• напівавтоматичне зварювання (MIG/ MAG – metal inert/active gas);
• плазмово-дугове різання (РАС – plasma arc cutting).
Питання для самоконтролю
1. Як класифікують джерела живлення?
2. Які види джерел постійного струму?
3. Які види джерел змінного струму?
4. Який принцип дії трансформатора?
5. Для чого призначений зварювальний випрямляч?
6. Що називають зварювальним генератором?
7. Які є види зварювальних генераторів?
8. Що називають зварювальним перетворювачем?
9. Яка будова зварювального перетворювача?
10. Що таке зварювальний апарат та де його використовують?
11. Що називають інвертором та які його переваги?
Джерела живлення зварювальної дуги.
Джерело
живлення Призначення |
Будова |
Зварювальний трансформатор перетворює змінний струм однієї напруги в змінний струм іншої напруги тієї самої частоти та служить для живлення зварювальної дуги. |
1 – корпус, 2
– котушки первинного обмотування (підключене
до мережі), 3 – котушки
вторинного обмотування (підключене до
електродотримача та зварювального виробу ), 4
– осердя (магнітопровід), 5
– клеми для зварювального дроту,
6 – рукоятка регулювання
струму. |
Зварювальний перетворювач перетворює
механічну енергію електродвигуна в електричну напругою і діапазоном струмів,
необхідним для зварювання. Конструктивно складається із трифазного двигуна і зварювального генератора із незалежним збудженням. |
1 – колектор, 2 – щіткотримачі
зі щітками, 3 – маховик
реостату, 4 – кожух, 5 – затискачі
зварювальних проводів, 6 – амперметр, 7 – генератор, 8 –
електродвигун, 9 – пересувний
пристрій, 10 – магнітні
полюси, 11 – якір, 12 – статор.
|
Зварювальний випрямляч перетворює змінний струм в постійний напругою та величиною , необхідною для зварювання. Конструктивно складається із трансформатора та випрямляючого блоку. |
1 – вентилятор, 2
– рукоятка регулювання зварювального струму, 3 – блок селенових
випрямлячів, 4 – нерухома
котушка вторинного обмотування, 5 – рухома
котушка первинного обмотування, 6 – осердя (
магнітопровід). |
|
Інверторні джерела живлення перетворюють
змінну напругу мережі в напругу та струм для зварювання. |
Додаткове
обладнання
Баластний реостат сходинково
регулює режим зварювання. Компенсує постійну складову струму при зварюванні від трансформатора. |
1 – корпус, 2 – тумблери
діапазонів регулювання, 3 – рубильники
секцій опору, 4 – клеми для
зварювального дроту, 5 – секції
ніхромового дроту або стрічки.
|
ПИТАННЯ
ДО ОПИТУВАННЯ.
1.
Яке призначення має
зварювальний трансформатор?
2.
Джерелом якого струму
є зварювальний трансформатор?
3.
З яких основних
вузлів складається зварювальний трансформатор?
4.
Чому дорівнює напруга
на первинній обмотці?
5.
Що називається
холостим ходом трансформатора?
6.
Чому дорівнює напруга
холостого ходу?
7.
Яке призначення
магнітопроводу?
8.
На якому явищі
оснований принцип дії зварювального трансформатора?
9.
Які показники
відносяться до режимів кисневого різання?
10.
В якій обмотці більша
кількість витків?
11.
З якою метою вторинну
обмотку трансформатора виконують рухомою?
12.
Як здійснюється
плавне регулювання зварювального струму?
13.
Як здійснюється
ступінчасте регулювання зварювального струму?
14.
Що перетворює
зварювальний випрямляч?
15.
З яких основних вузлів складається
зварювальний випрямляч?
16.
Що є елементом
випрямляча, який випрямляє змінний струм
в постійний?
17.
Що представляють
собою напівпровідникові вентилі?
18.
З якого матеріалу
виготовляють напівпровідникові вентилі?
19.
Що значить зварювання
на прямій полярності?
20.
Як регулюють
зварювальний струм у випрямлячах?
ТЕСТОВЕ
ЗАВДАННЯ
1.
Зварювальний
трансформатор – це джерело:
а) змінного струму; б) постійного
струму; в) змінного і постійного.
2.
Зварювальний трансформатор перетворює:
а) струм; б) напругу; в) потужність.
3. Магнітопровід трансформатора служить
для:
а) регулювання
струму; б) утворення напруги
холостого ходу;
в) замикання магнітного потоку.
4. Зварювальний випрямляч перетворює:
а)
змінну напругу на постійну; б) постійний струм на змінний;
в) змінний струм на постійний.
5. При зварюванні на прямій полярності:
а) катод –
«+», анод – «-»; б) катод – «-»,
анод – «+»;
в) катод – «+», анод – заземлення.
6.
Елементом випрямляча, який
випрямляє змінний струм в постійний є:
а) знижуючий
трансформатор; б) стабілізуючий
дросель;
в) блок
напівпровідникових вентилів
7. Напруга холостого ходу джерела живлення складає:
а) 220-380
В; б) 60-70 В; в) 12-36 В.
8. Плавне регулювання струму в
трансформаторах здійснюється:
а) перемиканням
обмоток; б) зміною відстані
між обмотками;
в) зміною напруги
х.х.
9. Виключити лишній елемент
зварювального трансформатора:
а)
магнітопровід; б) первинна
обмотка; в) реостат;
г) пристрій для
регулювання струму.
10. Блок напівпровідникових вентилів
служить для:
а) зменшення
пульсацій випрямленого струму; б) керування
випрямлячем; в) випрямлення
змінного струму.
11. Матеріалом напівпровідникових
вентилів є:
а) мідь; б) кремній, в) сталь
12.Принцип дії трансформатора оснований
на явищі:
а)
термоелектронної емісії; б)
електромагнітної індукції;
в)
електростатичної індукції.
Форма відповіді.
Питання |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
Відповідь |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Комментариев нет:
Отправить комментарий