Я предлагаю провести исследования в вопросе целесообразности применения источников питания сварочной дуги переменного тока и определиться, нужны ли они вообще для сварочного производства.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Тема: электродуговая ручная сварка.

Тема урока: источники питания сварочной дуги переменного тока.Цель урока:

На уроках производственного обучения вы подошли к практическому изучению раздела "Технология ручной дуговой сварки".

          Дуговая сварка занимает ведущее место в сварочном производстве. Повышения качества и производительности при изготовлении сварных конструкций можно достичь как путём совершенствования и разработки новых технологических процессов дуговой сварки, так и в результате роста уровня механизации и автоматизации сварочных работ.              Главная роль в этом принадлежит разработке и освоению в сварочном производстве оборудования, отвечающего современным требованиям.

Поэтому на лабораторно-практическом уроке по теме "Источники питания сварочной дуги переменного тока" мы рассмотрим принципы работы этого вида оборудования, его эксплуатации и получим рекомендации по его использованию.

     2.Вопрос: чем отличается силовой трансформатор от сварочного?

Ответ:

источники тока для обычных целей имеют внешнюю характеристику, приближенную к прямой, т.к. обычные потребители требуют постоянства напряжения питающей сети независимо от изменения нагрузки.

В сварочных трансформаторах напряжение должно снижаться с увеличением нагрузки и наоборот. Это возможно при падающих вольтамперных характеристиках.

3.Информация преподавателя: сварочная дуга может питаться постоянным и переменным током. Долгое время считалось, что качественная сварка может быть выполнена лишь дугой постоянного тока и что переменный ток для сварки является неполноценным его заменителем.

Вопрос: какой источник питания сварочной дуги установлен в нашей сварочной мастерской?

Я предлагаю провести исследования в вопросе целесообразности применения источников питания сварочной дуги переменного тока и определиться, нужны ли они вообще для сварочного производства.

На многочисленных заводах, в лабораториях и отдельными исследователями доказано, что переменный ток наряду с постоянным пригоден для питания сварочной дуги с плавящимся электродом. Одним из таких является институт им. Е.О. Патона.

 

4. Информация учащегося:

ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОСВАРКИ имени Е.О.ПАТОНА

НАЦИОНАЛЬНОЙ АКАДЕМИИ НАУК УКРАИНЫ

ИЭС им.Е.О.Патона —многопрофильный научно-исследовательский институт, который осуществляет фундаментальные и прикладные научные исследования; разрабатывает технологии, материалы, оборудование и системы управления, рациональные сварные конструкции и изделия, методы и средства диагностики и неразрушающего контроля качества.

 

ИЭС им. Е. О. Патона — это коллектив высококвалифицированных научных сотрудников, в числе которых 70 докторов, 250 кандидатов наук. Отделы и лаборатории института оснащены современной исследовательской и измерительно-аналитической аппаратурой.

Возглавляет институт всемирно известный ученый академик Борис Евгеньевич Патон.

Из истории института.

1934 - Институт электросварки был основан по инициативе академика Евгения Оскаровича Патона, возглавлявшего Институт до 1953 г.

1942 – первый в мире цельносварной танк изготовлен методом автоматической сварки под флюсом Благодаря разработанной высокоскоростной автоматической сварке СССР произвел за время второй мировой войны больше танков, чем все остальные воевавшие страны вместе взятые. После войны годы институт работал на мирные цели.

1947- 1949 - разработана технология многодуговой скоростной сварки труб большого диаметра.

1949 – выполнена автоматическая сварка вертикальных и горизонтальных швов кожуха доменной печи по технологии, разработанной в 1948 г.

1952 –начало электрошлаковых технологий. Также разработана установка для контактной сварки с кольцевым трансформатором.

1953 – введен в строй самый большой в Европе цельносварной мост им.Е.О.Патона через реку Днепр в г.Киеве. 98% всех швов, включая вертикальные, были выполнены автоматической сваркой под флюсом. С середины 60-х годов институт занимается проблемами использования взрыва для сварки и родственных технологий.

С 1963 года институт проводит исследования по сварке в космическом пространстве.
   1969 год - Разработанный способ «мокрой» механизированной подводной сварки былприменен для сварки трубопровода высокого давления на глубине 10 м (дно реки Днепр, г. Днепропетровск).

В 1980–1990 - Разработаны сварные трансформируемые конструкции, разворачиваемые в открытом космосе.

5. Преподаватель предлагает учащимся создать 2 группы из 3 человек. Одна из групп – сторонники использования сварочных трансформаторов, а другая – противников. Они на интерактивной доске записывают доводы "за" и "против".

   6. Взаимные вопросы учащихся, лучшие отбирают в "копилку знаний".

  Оформление части классной доски:

Сварочные трансформаторы:

     +                                                                                  -       

Простота устройства.                             Низкий cos Y(0,4-0,5) при

Малые размеры и вес.                            нормальном 0,8.

Расход эл.энергии в 2 раза меньше, чем Более низкая устойчивость

у ИП постоянного тока.                         горения дуги.

Высокой кпд (85-90)%.                            Невозможно регулировать

Отсутствие магнитного дутья.                   распределение тепла.

  

 Учащийся демонстрирует на интерактивной доске эффект магнитного дутья и комментирует это явление.

Ученик: при дуговой сварке происходит отклонение дуги от оси электрода и её блуждание по изделию, что ухудшает качество сварных швов, увеличивает разбрызгивание и затрудняет процесс сварки, Это явление вызывается действием электромагнитных сил, возникающих при прохождении электрического тока по элементам сварочной цепи, при этом основной металл и металл электрода ферромагнитны, что способствует возникновению магнитного поля. Это явление называется магнитным дутьём.

7. Преподаватель предлагает учащимся внести свои предложения в устранение имеющихся недостатков, касающихся сварочных трансформаторов:

- низкий cos v - включение в сеть конденсатора, встроенного в кожух;

- более низкая устойчивость горения дуги – повысить за счёт некоторого увеличения напряжения холостого хода сварочного трансформатора; создание падающих вольтамперных характеристик в конструкциях сварочных трансформаторов; соответствующая электродная обмазка;

- невозможно регулировать распределение тепла – в большинстве случаев распределение тепла в сварочной дуге переменного тока вполне удовлетворяет требованиям сварочной техники и позволяет получать безупречные результаты сварки.

8.Задание учащимся: выбрать из предложенных типов сварочных трансформаторов видеофайла типы трансформаторов, выпускаемые серийно.

Предложено: СТЭ, СТН, ТД, ТДМ, СТШ, ТСК, ТС, ТСП-2.

9. После выбора современных типов сварочных трансформаторов учащимся предлагается дать характеристику трансформаторов серии ТД, объяснить их электрическую схемы, продемонстрированные на интерактивной доске, назвать область применения.

 Данные о трансформаторах серии ТД:

Это однофазные сварочные трансформаторы с увеличенным магнитным рассеянием и подвижными обмотками. Они снабжены механическими регуляторами ходового винта, пропущенного через верхнее ярмо стержневого магнитопровода и ходовую гайку обоймы подвижной обмотки. Ходовой винт вращается вручную рукояткой и, ввинчиваясь в гайку, передвигает обмотку. Стержневой магнитопровод состоит из набора листовой стали толщиной 0,5 мм высокой магнитной проницаемости (Э-320). Дисковые первичные и вторичные обмотки расположены вдоль стержней. Увеличенное магнитное рассеяние достигается за счёт взаимного расположения обмоток. Одна из обмоток подвижная, другая неподвижная. При перемещении обмоток изменяется магнитное поле рассеяния. При увеличении расстояния увеличивается индуктивное сопротивление рассеяния, и ток уменьшается и наоборот. При этом вторичное напряжение холостого хода практически остаётся неизменным.

Ученик демонстрирует рисунок электрической схемы ТД-300 и ТД-500 на интерактивной доске и объясняет устройство и принцип работы.

В передвижных сварочных трансформаторах ТД-300 и ТД-500 с номинальными токами соответственно 315 и 500 А подвижными являются вторичные обмотки, а первичные неподвижно закреплены у верхнего ярма магнитопровода. Для работы на больших токах витки первичной, а также вторичной обмоток соединяются параллельно (положение 1); для перехода на малые токи витки обмоток соединяются последовательно (положение2), при этом часть витков первичной обмотки отключается, что приводит к некоторому повышению напряжению холостого хода и, как следствие, улучшению стабильности дуги на малых токах.

10.Вопрос: особенности конструкции трансформатора ТД-502?

Ответ: они снабжены встроенными конденсаторами мощности, улучшающими cos Y

 Вопрос преподавателя: чем особенна конструкция трансформатора ТД-504?

Ответ: они дополнительно снабжены устройством для снижения напряжения холостого хода с 80 до 12 В, что значительно уменьшает возможность поражения электрическим током при смене электродов.

11.Вопрос: какие трансформаторы пришли на смену серии ТД?

Ответ: ТДМ более совершенной конструкции. В них применена холоднокатаная специальная сталь толщиной до 0,35 мм, обеспечивающая более высокие электромагнитные свойства сердечников. Кроме того, использованы новые, более эффективные изоляционные и обмоточные материалы (стеклолента для изоляции, пропитка обмоток теплостойким и влагостойким лаком). Усовершенствованы переключатели диапазонов сварочного тока и подключение проводов за счёт переключателей ножевого типа и штыревых разъёмов, улучшены внешний вид и эксплуатационные характеристики трансформаторов, в частности, устранена вибрация. Серия ТДМ включает базовые трансформаторы, рассчитанные на различные токи, одним из которых является трансформатор ТД-317, с работой которого можно поближе познакомиться на этом уроке, который продолжится в сварочной мастерской.

12. Преподаватель:

Вопрос: Объясните понятие "низкий cos v".

Это часть мощности от активной, т.е. та часть электроэнергии, которая может быть преобразована в тепловую.

Преподаватель:

Низкий cos v" нежелателен для электростанций, производящих электроэнергию. За снижение cos v" против нормы (0,8) потребители могут быть оштрафованы.

Вывод: современные заводы, как правило, снабжаются переменным трёхфазным током. Поэтому целесообразно проводить сварку непосредственно переменным током, не преобразуя его предварительно в постоянный ток. Тем более, что в настоящее время есть усовершенствование источники питания сварочной дуги переменного тока.                               

13.Преподаватель обращает внимание учащихся на то, что при работе с любым сварочным оборудованием, в том числе и со сварочными трансформаторами, необходимо соблюдать определённые правила эксплуатации, а также знать их основные неисправности, причины, их вызывающие, и способы устранения неисправностей.

14 Преподаватель:

Что такое инвертор?

Ответ: это сварочный выпрямитель с частотным преобразованием.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Ход урока.

I. Организационная часть – 10 мин.

1. Проверить по журналу явку учащихся.

2. Проверить внешний вид учащихся (спецодежду).

II. Вводный инструктаж – 35 мин.

1. Сообщить тему программы.

2. Сообщить тему урока.

3. Сообщить учебную цель урока. 

4. Провести беседу по материалу, пройденному на предыдущих уроках

(указать вопросы и фамилии учащихся):

1) Какие необходимы условия для зажигания дуги?

Ответ: необходим источник питания сварочной дуги с падающей вольт - амперной характеристикой

2) Почему именно с такой характеристикой?

Ответ: именно при таком исполнении трансформатора с магнитной индукцией можно достичь стабильного горения сварочной дуги, в обратном случае будет разбрызгивается электродный металл.

Чтобы горела дуга необходимо, чтобы процесс замыкания сопровождался ионизацией промежутка между катодом и анодом.

Информация мастера: Теперь на практике мы удостоверимся, что это именно так и происходит. У вас на планшетах расчерчен график, где по горизонтали -напряжение, по вертикали- сила тока.

1)Демонстрация ассистентом вольт - амперной характеристики сварочной дуги при холостом ходе, её построение на классной доске и на листе задания, в разных пределах регулирования.

2)Демонстрация ассистентом вольт -амперной характеристики сварочной дуги при нагрузке, её построение на классной доске и на листе задания, в разных пределах регулирования.

Подведения итога построения графика: Давайте сделаем вывод, что мы выяснили, построив характеристику сварочной дуги?

Ответ: что вольт – амперная характеристика жёсткая, что обеспечивает стабильное горение дуги.

Информация мастера производственного обучения: при большом раздвижении обмоток для получения малых токов надо увеличивать длину и массу магнитопровода. Для расширения возможности регулирования тока без увеличения массы магнитопровода применяют плавно-ступенчатое регулирование.

 

Демонстрация на действующем стенде: показать оба способа регулирования.

Уточнить понятие «плавно-ступенчатое регулирование».

 

Домашнее задание: заполнить таблицу неисправностей в работе трансформаторов.

И способы их устранения

Неисправность	Возможная причина	Способ устранения

Трансформатор

Сильно нагревается