Переходные процессы и сварочные свойства

Сварочные свойства вентильного сварочного генератора, как и коллекторного, зависят от статических характеристик переходных процессов, происходящих в электрической машине во время сварки.

Рис.10 Схемные соединения двух трехфазных обмоток на статоре сварочного генератора: а - диапазон малых токов; б - диапазон средних токов; в - диапазон больших токов;

При сварке от вентильного генератора характер протекания переходных процессов, обусловленных изменением длины дугового промежутка между электродом и деталью, зависит в первую очередь от частоты тока якоря и от внутренних параметров генератора. Установлено, что в случае применения трехфазных обмоток якоря хорошие сварочные свойства получаются при частотах тока якоря вентильного сварочного генератора f = 150... 400 Гц. Выпрямленный ток короткого замыкания достигает своего пикового значения I _к.пик приблизительно через полпериода, т. е. через время t = 1/(2 f) от начала короткого замыкания. Поэтому увеличение частоты тока якоря вентильного генератора как бы ускоряет переходный процесс и приводит к тому, что при сварке капля расплавленного электродного металла обрывается уже при работе генератора на спадающей части кривой выпрямленного тока короткого замыкания. Ток I _обр в момент обрыва капли становится значительно меньше своего максимального значения I _{к. пик}. Это обстоятельство позволяет существенно уменьшить разбрызгивание электродного металла при сварке от вентильного генератора.

Важное значение для качества сварки и стабильности горения дуги имеет процесс восстановления напряжения холостого хода после обрыва короткого замыкания. Процесс восстановления напряжения зависит от инерционности цепи возбуждения и поэтому в индукторных одноименнополюсных генераторах длится сравнительно долго (0,25-1,5 с). В этом случае скорость нарастания напряжения после обрыва короткого замыкания мала по сравнению со скоростями процессов, происходящих в сварочной цепи.. Поэтому для вентильных генераторов рассматриваемого типа стабильность повторного возбуждения дуги характеризуется значением напряжения, которое появляется на зажимах генератора в момент обрыва короткого замыкания.

Поскольку обрыв капли при сварке, как правило, происходит при значениях тока, больших рабочего, значение напряжения, при сварке от вентильного генератора всегда удовлетворяет условию U _{r min} = 20 + 0,04 I (в вольтах) и процесс горения дуги отличается высокой стабильностью.

Вследствие благоприятных переходных процессов вентильные сварочные генераторы отличаются хорошими сварочными свойствами, в том числе небольшими потерями электродного металла (небольшим разбрызгиванием), стабильным горением и эластичностью дуги. Благодаря этим особенностям от этих генераторов легко может вести сварку и сварщик, не имеющий большого опыта.

Следует отметить, что начальное зажигание дуги при сварке от вентильных генераторов несколько иное, нежели при сварке от других источников. Как было сказано раньше, при повышенной частоте уменьшается время существования ударного тока при коротка замыкании. Вследствие этого в момент зажигания дуги электродом небольшой ударный ток выделяет и не столь значительное количество тепловой энергии. Поэтому дуга от короткого замыкания сварочной цепи касанием электродом детали загорается трудно,, Для того чтобы легко зажечь дугу, необходимо концом электрода провести по детали, как при зажигании спички. В этом случае дуга легко зажигается, не выбрызгивая электродный металл и не выплавляя кратера в детали.

 

Преобразователи сварочные

Сварочный преобразователь представляет собой комбинацию электродвигателя переменного тока и сварочного генератора постоянного 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.

Однопостовой сварочный преобразователь ПСО-500 состоит из двух машин: из приводного электродвигателя 2 и сварочного генератора ГСО-500 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 в. 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 клеммам 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 маховичком S. С помощью перемычки, соединяющей дополнительную клемму 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 500А), не рекомендуется, 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 ГСО-500 выполняются 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 преобразователя 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.