Тема 6.6. Електрообладнання установок електричного зварювання.

1. Фізико-технічні основи електричного зварювання. Загальні вимоги

                            до електричного зварювання.

Електричним зварюванням називається спосіб отримання нероз’ємного з’єднання металевих деталей шляхом їх місцевого нагріву до рідкого або пластичного стану з використанням для нагріву електричної енергії. Найбільш розповсюджені види електричного зварювання – дугове та контактне.

При дуговому електричному зварюванні деталі звичайно нагріваються разом з присадним матеріалом за допомогою електричної дуги, температура в який перевищує 5000° С. В зоні зварювання створюється ванночка розплав- леного металу, яка при охолодженні твердіє і створює зварний шов, який міцно з’єднає деталі.

При контактному електричному зварюванні деталі в місці з’єднання нагрівають до оплавлення (інколи – до пластичного стану) і стикають з виз - наченим зусиллям. Нагрів здійснюється теплом, яке виділяється в точках контактів між деталями при проходженні через них електричного струму. Присадний матеріал не додається.

На підприємствах електромашинобудівництва установки електричного зварювання використовують для зварювання остовів генераторів і двигунів постійного струму, приварки до остовів лап, виготовлення зварних кожухів електричних машин, зварювання хрестовин і т. д. Електричне зварювання широко використовується при монтажних и ремонтних роботах.

 

2. Загальні відомості про електричне зварювання.

Дугове зварювання має декілька різновидів. По особливостям використання електричної дуги розрізняють зварювання відкритою дугою, закритою дугою під шаром флюсу, захищеною дугою в середовищі захисного газу. В залеж -ності від ступеню механізації і автоматизації процесу зварювання мова іде про ручне, напівавтоматичне і автоматичне зварювання. Зварювання може виконуватися на постійному та на змінному струмі однофазною та в деяких випадках трифазною дугою. Зварювання на постійному струмі дорожче і вимагає більш складного обладнання, але дає більш високу якість шву.

Саме поширене використання для зварювання чорних металів отримало ручне електрозварювання відкритою дугою плавким електродом (рис. 6.21а). Дуга отримує живлення від джерела 2 змінного або постійного струму і горить в повітрі між деталями 1і електродом 3, який плавиться в процесі зварювання і приймає участь в створюванні зварювального шва. Електрод з дроту, який по хімічному складу є близьким до металу деталей і покритий обмазкою. Вона вміщує речовини, які створюють при розплавленні шлаки та гази, які підвищують стійкість дуги і захищають розплавлений, метал від впливу кисню і азоту повітря.

Рис. 6.21. Різновиди дугового електрозварювання.

 

Ручне зварювання відкритою дугою з неплавким електродом (рис. 6.21б) використовується при зварюванні деталей з кольорових металів і сплавів. В цьому випадку використовується джерело постійного струму. Дуга горить між деталями 1 и електродом 3 (вугільним або графітовим). В зону зварювання вводиться присадний пруток 4.

При автоматичному і напівавтоматичному зварюванні закритою дугою під флюсом з плавким електродом (рис. 6.21в) дуга горить під шаром речевини - флюсу 6, який знаходиться на деталях 1. Голий електродний дріт 3 автома - тично подається в зону зварювання через флюс за допомогою механізму подачі 5. Дуга отримує живлення від джерела 2 змінного або постійного струму. При зварюванні під флюсом в зоні зварювальної дуги під впливом високої температури флюс розплавляється і створює газовий пузир, оболонка 7 надійно захищає розплавлений метал від впливу кисню і азоту повітря.

Зварювання захищеною дугою в середовищі захисного газу характерне тим, що в зону зварювання спеціально подають аргон або суміші його з іншими газами (аргонодугове зварювання) або вуглецевий газ. Ручне аргонодугове зварювання неплавким електродом (рис. 6.21г) на постійному та змінному струмі від джерела 2 використовується при виготовленні конструкцій з неіржавіючих та жароміцних сталей, кольорових металів та їх сплавів, при зварюванні тонкого металу. Вольфрамовий електрод 3 поміщений в газоелектричний пальник 8, до якого під тиском підводиться газ з балону. Струмінь газу 9 захищає в зоні зварювання основний метал і метал присад -ного прутка 4 від впливу кисню і азоту повітря.  

При автоматичному і напівавтоматичному зварюванні в середовищі аргонуабо вуглецевого газу використовується плавкий електрод (рис. 6.21д). Неізольований електродний дріт 3 за допомогою механізму 5 безперервно подається через пальник 8 в зону зварювання, відокремлена від повітря струменем газу 9. Зварювання в середовищі аргону виконується як на змінному так і на постійному струмі, зварювання в середовищі вуглецевого газу –  на постійному струмі. Зварювання в середовищі вуглецевого газу для багатьох видів робіт є економічно більш ефективним.

Контактне електрозварювання  має наступні різновиди (рис. 6.22):

- стикове зварювання;

- точкове зварювання;  

- роликове (шовне) зварювання.

Зварювання виконують на контактних машинах змінним однофазним струмом великого значення (до тисяч і десятків тисяч ампер) при малих напругах (одиниці, вольт) або потужними однополярними імпульсами струму (тільки для точкового і роликового зварювання).

 

  Рис. 6.22. Різновиди контактного електрозварювання.

 ТрС – трансформатор силовий; F_з – зусилля закріплення; F_ос – зусилля осаджування;

 F – зусилля стискання.

 

    При стиковому зварюванні (рис. 6.22а) деталі зварюють по всій площині їх торкання - стикове зварювання опором. Заготовки з механічно обробленими та зачищеними торцями встановлюють в стикову машину та закріплюють зусиллям F_з. Після цього їх притискають одну до другої зусиллям осаджування F_oc визначеного значення і пропускають через них струм від трансформатора ТрС. При нагріванні металу в зоні зварювання до пластич -ного стану відбувається осаджування. Струм виключають ще до закінчення осаджування. При великих перерізах використовують стикове зварювання оплавленням. Стикове зварювання оплавленням дає більш високу міцність шву, не потребує попередньої механічної обробки, дозволяє зварювати деталі з різнорідних металів.

При точковому зварюванні листів (рис. 6.22б) деталі з’єднують зварюван -ням в окремих місцях, які умовно називають точками. Заготовки встанов -люють між електродами точкової машини і щільно стискають зусиллям F, включають струм, і заготовки швидко нагріваються, особливо в місці кон -такту. Після цього струм вимикають і заготовки короткочасно витримують між електродами під дією зусилля F. Точкове зварювання використовується для з’єднання не тільки листових заготовок, але і листових заготовок зі стержнями або кутками, швелерами і т.п.

При роликовому (шовному) зварюванні (рис. 6.22в) з’єднання елементів виконується внапуск в вигляді безперервного або перервного шву дисковими електродами, до яких підведений струм і прикладене зусилля.

  

3. Джерела електроживлення зварювальних установок.

Важливою умовою отримання зварювального шву високої якості являється стійкість процесу зварювання. Для цього джерела живлення дуги повинні забезпечувати збудження і стабільне горіння дуги.

Збудження зварювальної дуги починається з короткого замикання зварювального кола — контакту між електродом і деталлю. При цьому відбувається виділення тепла і швидке розігрівання місця контакту. Ця початкова стадія вимагає підвищеної напруги зварювального струму. В подальшому відбувається зменшення опору дугового проміжку (внаслідок емісії електронів з катоду і появлення об’ємної іонізації газів в дузі), що викликає зниження напруги до межі, яка необхідна для підтримання стійкого горіння дуги. В процесі зварювання при переході крапель електродного метала в зварювальну ванну відбуваються дуже часті короткі замикання зварювального кола. Разом з цім змінюється довжина зварювальної дуги. При кожному короткому замиканні напруга падає до нульового значення. Для послідуючого відновлення дуги необхідна напруга понад 25...30 В. Така напруга повинна бути забезпечена за час не більше 0,05 с, щоб підтримати горіння дуги в період між короткими замиканнями. Слід враховувати, що при коротких замиканнях зварювального кола розвиваються великі струми (струми короткого замикання), які можуть викликати перегрів в проводці і обмотках джерела струму.

Ці умови процесу зварювання в основному і визначили вимоги, яки висуваються до джерел живлення зварювальної дуги.

Для забезпечення стійкого процесу зварювання джерела живлення дуги повинні задовольняти наступним вимогам:

1.  Напруга холостого ходу повинна бути достатньою для легкого збудження дуги і в той же час не повинна перевищувати норм безпеки. Максимально допустима напруга холостого ходу встановлена для джерел постійного струму – 90 В; для джерел змінного струму – 80 В.

2. Напруга стійкого горіння дуги (робоча напруга) повинна швидко встановлюватися і змінюватися в залежності від довжини дуги. Зі збільшен - ням довжини дуги напруга повинна швидко зростати, а зі зменшенням швидко падати. Час встановлення робочої напруги від 0 до 30 В після кожного короткого замикання (при краплинному переносі металу від електроду до деталі) повинно бути менше 0,05 с.

3. Струм короткого замикання не повинен перевищувати зварювальний струм більше ніж на 40...50 %. При цьому джерело струму повинне витримувати довготривалі короткі замикання зварювального кола. Ця умова є необхідною для запобігання перегріву обмоток джерел живлення і їх пошкодження.

4. Потужність джерела струму повинна бути достатньою для виконання зварювальних робіт. Крім того, необхідно мати пристрої, які дозволяють регулювати зварювальний струм в необхідних межах.

 Промисловістю випускаються наступні типи джерел живлення зварювальної дуги: зварювальні перетворювачі і генератори, зварювальні апарати змінного струму, зварювальні випрямлячі, автономні агрегати.

  

1.Зварювальні перетворювачі і генератори.

Зварювальні перетворювачі складаються з генератора і електродвигуна або двигуна внутрішнього згоряння. Зварювальні генератори виготовляють по електромагнітним схемам, які забезпечують падаючу зовнішню характерис - тику і обмеження струму короткого замикання. Зовнішня вольт-амперна характеристика (рис. 6.23) показує залежність між напругою і струмом на клемах зварювального кола генератора. Для стійкості горіння зварювальної дуги характеристика генератора І повинна перетинати характеристику дуги ІІІ. Збудження здійснюється при торканні електрода і при цьому напруга змінюється від точки 1 до точки 2. При виникненні і стійкому горінні зварювальної дуги її характеристика зміщується з положення ІІ и займає положення ІІІ, а напруга зростає до значення, яке вказане точкою 3. Ця точка відповідає режиму стійкого горіння зварювальної дуги. Струм короткого замикання (точка 4) не повинен перевищувати зварювальний струм (точка 5) більше ніж в 1,5 рази, тобто І_к ≤ 1,5І_р.

Багатопостові зварювальні перетворювачі (генератори) мають жорстку зовнішню характеристику, а однопостові, як правило, – падаючу.

Перетворювачі сер. ПСМ – багатопостові (ПСМ-1000-1 для дев’яти постів).

Перетворювачі сер. ПСО – однопостові (ПСО-500, ПСГ-300).

 

 Генератори сер. СМ використовують в автономних установках.

                                                             

 

 

Рис. 6.23. Зовнішня характеристика і схеми зварювальних генераторів а) – одно -

постового, б) – багатопостового.

Схема регулювання зварювального струму представлена на рис. 6.24.

 

                                                                       Рис. 6.24. Регулювання струму        

                                                                                            зварювального генератора.

                                                                                      

                                                                                      1 – регульована обмотка;

                                                                                      2 – нерегульована обмотка;

                                                                                      3 – регулювальний реостат;

                                                                                      4 – серієсна обмотка;

                                                                                      О – О - нейтральна лінія.

 

Зварювальний струм генератора можна регулювати в два прийоми – грубо і точно.

Грубе регулювання здійснюють зміщенням щіткової траверси, на якій розта- шовані всі три щітки генератора. Якщо зсувати щітки по направленню обертання якоря, то розмагнічувальна дія потоку якоря збільшується і зварювальний струм зменшується. При зворотному зсуві розмагнічувальна дія зменшується і зварювальний струм збільшується. Таким чином, встанов -люють інтервали великих і малих струмів.

Плавне і точне регулювання струму здійснюють реостатом, що включений в коло регульованої обмотки збудження.

В генераторах с розщепленими полюсами пізніших випусків регулювання зварювального струму виконується зміною числа витків секціонованих обмоток полюсів генератора і реостатом, що включений в коло обмотки збудження. Реостат встановлюється на корпусі генератора і має шкалу з діленнями «А». По такій схемі працюють генератори СГ-300М-1, що використовуються в перетворювачах ПС-300М-1.

Генератор з розмагнічувальною дією послідовної обмотки збудження, що  включений в зварювальне коло має принципову схему, яка представлена на рис. 6.25а.Генератор має дві обмотки: обмотку збудження 1 і розмагнічу -вальну (реактивну) послідовну обмотку 2. Обмотка збудження живиться або від основної і додаткової щіток (в і с), або від спеціального джерела постій- ного струму.

 Зварювальний струм регулюють переключенням витків послідовної обмотки

(грубе регулювання – два діапазони) і реостатом обмотки збудження (плавне і точне регулювання в межах кожного діапазону).

                                                    

 

а)                                                   б)

 

 

Рис. 6.25. Схеми однопостового зварювального генератора з реактивною обмоткою а) і багатопостового з баластними резисторами б).           

 

Зовнішній вигляд зварювальних апаратів з генераторами представлений на рис. 6.26.

 

а)                                                                                   б)

                   

 

                                                                                     

                                                                                          Рис. 6.26. Зварювальні агрегати з

                                                                                                       генераторами.

                                                                                       

                                                                                           а) – однопостовий ГСО-500;

                                                                                           б) – багатопостовий ПСМ-1000;

                                                                                           в) – з приводом від двигуна 

                                                                                                  внутрішнього спалювання  

                                                                                                  ПАС-400-VIII.

 

 

  2.Зварювальні трансформатори.

Основними джерелами живлення для зварювання на змінному струмі служать однофазні зварювальні трансформатори з первинною напругою 220 або 380 В. Однопостові трансформатори з падаючими характеристиками поділяться на дві групи:

- трансформатори з нормальним магнітним розсіянням і додатковою реактивною котушкою – дроселем;

- трансформатори з підвищеним магнітним розсіянням. Трансформатори другої групи можна поділити на три основні типи: трансформатори з рухомими котушками, трансформатори з магнітним шунтом, трансформатори з витковим (ступеневим) регулюванням.

Схеми будови сучасних однопостових зварювальних трансформаторів показані на рис. 6.27.

 

Рис. 6.27. Схеми будови зварювальних трансформаторів.

В трансформаторах з нормальним магнітним розсіюванням і додатковою реактивною котушкою (рис. 6.27а) 2-4, є загальний магнітопровід 2 з трьома обмотками: первинною 1, вторинною 5 і реактивною 3. Верхня частина магнітопроводу роз’ємна і має рухомий магнітний шунт 4. Зміною положен -ня шунта, тобто величини зазору в магнітопроводі, можна регулювати вторинний (зварювальний) струм. Чім більше зазор, тім більшим буде струм. Переміщення шунта виконується електроприводом з дистанційним керуван - ням. По такий схемі виготовляються трансформатори типів ТСД (на 500, 1000 и 2000 А) і СТ (на 1000 и 2000 А).

В трансформаторах з рухомими котушками (рис. 6.27б) для регулювання зварювального струму змінюють відстань між первинною (нерухомою) 1 і вторинною обмоткою 5. Котушки вторинної обмотки пересуваються по стержням магнітопроводу 2. При зближенні обмоток 5 и 1 індуктивність розсіяння зменшується, що приводить до збільшення зварювального струму. Котушки вторинної обмотки переміщуються за допомогою гвинтового механізму вручну. На такому принципі побудовані зварювальні трансформа -тори (типів ТС на струми від 120 до 500 А, ТСК і ТД на струми 300 і 500 А).

  В трансформаторах с магнітним шунтом (рис. 6.27в) зміна індуктивного опору розсіяння виконується за допомогою магнітного шунта 4, який розташований в вікні магнітопроводу 2 між рознесеними котушками первинної 1 і вторинної 5 обмоток. При зменшенні зазору між осердям і шунтом зварювальний струм зменшується. На цьому принципі побудовані трансформатори типу СТШ на струми 250, 300 і 500 А.

Трансформатори з магнітним шунтом, який підмагнічується постійним струмом (рис. 6.27г), мають в вікні магнітопроводу 2 між котушками 1 и 5 шунт 4, на якому розміщена обмотка підмагнічування 6. Змінюючи струм І_п в цій обмотці, можна регулювати індуктивний опір розсіяння основних обмоток. При І_п = 0 цей опір мінімальний і зварювальний струм найбільший. Збільшення І_п приводить до зменшення зварювального струму. Подібну конструкцію мають трансформатори типів ТДФ-1001 і ТДФ-1601 (відповідно на 1000 и 1600 А при ТВ_ном = 100%) для автоматичного зварювання під флюсом. Трансформатори дозволяють здійснювати ступенево-плавне регулювання зварювального струму. Ступеневе регулювання досягається переключенням котушок 5 вторинної обмотки, плавне – зміною струму І_п, для чого обмотка 6 заживлюється від однофазного тиристорного випрямляча. 

Трансформатори типів ТД-303 і ТД-504 мають перемикач діапазонів, за допомогою якого котушки обох обмоток переключаються з паралельного з’єднання на послідовне;

Зварювальні апарати змінного струму складаються з понижуючого транс - форматора і спеціального пристрою, який створює падаючу зовнішню харак - теристику і регулює зварювальний струм. До таких відносяться апарати з ок - ремим дроселем (рис. 6.28а) і апарати з вбудованим дроселем (схема академі- ка В.П. Нікітіна – рис. 6.28б).

 

                       а)                                                                              б)

 

   

 

  

Рис. 6.28. Схеми зварювальних апаратів а) – з окремим дроселем: 1 – первинна обмотка; 2 – осердя; 3 – вторинна обмотка; 4 – обмотка дроселю Др; 5 – нерухома частина осердя дроселю; 6 - рухома частина осердя дроселю; 7 – гвинтова пара.  

б) – з вбудованим дроселем: 1 – основний магнітопровід; 2 – первинна обмотка; 

3 – гвинтовий механізм; 4 – додатковий магнітопровід; 5 – обмотка дроселя; 6 – вторинна 

обмотка.

Регулювання зварювального струму в схемі відбувається за рахунок зміни повітряного зазору а. При цьому змінюється індуктивний опір дроселю і, відповідно, зварювальний струм, - при збільшенні зазору зварювальний струм збільшується.

На рис. 6.29. представлено зовнішній вигляд цих апаратів.

                                                     

                                                                              Рис. 6.29. Зварювальні

                                                                                                   апарати: а) – трансформа –

                                                                                                   торСТЭ-34-У (1) і регулятор

                                                                                                   (дросель) РСТЭ-34 (2).

                                                                              б) – СТН-500 (СТН-500-1)*.

                                                                                                    

                                                                                                    *⁾ Апарат СТН-500-1       

                                                                                                    відрізняється тім, що він має 

                                                                                                    алюмінієві обмотки.

 

 

                      а)                                                б)

Схеми включення зварювальних трансформаторів.

1. Одно і двофазне включення.

 

                               а)                        

 

                                                                      в)

                                                             

                                                             Рис. 6.30. Схеми і зовнішня характеристика

                                                                       двофазних зварювальних трансформаторів.

                                                                  

                                                                ОП – обмотка первинна;

                                                               ОВ – обмотка вторинна;

                                                               ПД – перемикач діапазонів;

                       б)                                 С – компенсуючи конденсатори.                               

                                                                          1 – 3 – діапазон великих струмів;

                                                               2 – 4 – діапазон малих струмів.

                                                                  

На рис. 6.30а представлена схема зварювального трансформатора сер. ТД. Переключенням обмоток встановлюються два діапазони регулювання. Плав - не регулювання зварювального струму здійснюється переміщенням первин -ної обмотки.

Зварювальні трансформатори сер. СТШ (рис. 6.30б) також мають два діапа- зони регулювання. Плавне регулювання здійснюється за допомогою магніт -ного шунта.

При необхідності забезпечити великі зварювальні струми можна викорис -  

товувати паралельне включення трансформаторів (6.31.). Для паралельної роботи трансформатори повинні мати однакові зовнішні характеристики і напруги первинного і вторинного кола.

                                                               Рис. 6.31. Схема паралельного включення

                                                                             зварювальних трансформаторів.

                                                                    Однойменні кінці первинних обмоток 

                                                                              з’єднуються між собою і загальні клеми 

                                                                             вмикають в мережу.

                                                                    Однойменні кінці вторинних обмоток 

                                                                              також з’єднуються між собою. Від одної 

                                                                              клеми 2 провід підключений до дроселю, 

                                                                              а від клеми 3 до деталі.     

                                                                                Дроселі також з’єднуються між собою

                                                                              паралельно.

 

2. Трифазне включення.

                                      Трифазні зварювальні апарати використовують при              

                                               зварюванні трифазною дугою спареними електродами.

                                                 Зварювання здійснюється дугами, які збуджуються між

                                               кожним електродом і деталлю.

                                          

                                         Рис. 6.32. Схема трифазного зварювального апарата.

                                             1 – зварювальний трифазний трансформатор;

                                             2, 3 – контактор; 

                                             4, 5, 6 – дросель – регулятор;

                                             7, 8 – електроди;

                                             9 – деталь.

                                 

                                                При збудженні дуги зварювальне коло замикається через          

                                             деталь і електрод 8. Струм проходить по обмотці 4 регулято-

                                             ра і обмотці 2 контактора, який контактами 3 вмикає обмотку  

                                             5 регулятора. Виникає друга дуга. При відводі електродів від 

                                             деталі 9 струм в обмотках 4 і 2 припиняється, контактор ви -                         

                                             микає коло обмотки 5 і гасить дугу між електродами.

 

Трифазні зварювальні апарати значно економічні, ніж однофазні, тому що забезпечують підвищену продуктивність (понад два рази), економію електро- енергії (к.к.д. досягає 0,9) і рівномірне завантаження фаз мережи (при коефі -цієнті потужності cosφ = 0,8). Але зварювання трифазним струмом не отри -мало широкого використання внаслідок складності обладнання та труднощів при зварюванні стельових и вертикальних швів. Це зварювання використо -вується тільки для механізованого зварювання виробів великої товщини.

Трифазний зварювальний апарат ЗСТ конструкції проф. Н. С. Сілунова має потужність 45 кВ·А; вторинну напругу – 60 В; зварювальний струм – 450 А.   

Заводом «Электрик» випущено зварювальні апарати для трифазного ручного зварювання типу ТТС-400 на 400 А. Для автоматичного зварювання випуще- но зварювальні апарати типа ТТСД-1000 на 1000 А.

 

Зварювальні випрямлячі.

Останнім часом машинні зварювальні перетворювачі постійного струму замінюються напівпровідниковими зварювальними випрямлячами.

Сварочные випрямлячі мають багато конструкцій та електричних схем. Можна виділити два основні різновиди зварювальних випрямлячів: з некерованими вентилями і з тиристорами. Незалежно від конкретних особливостей типів випрямлячів кожен з них має наступні основні вузли:  

- понижуючий сухий трифазний трансформатор;

- випрямний блок; пускорегулювальну та захисну апаратуру;

- примусову повітряну вентиляцію (в більшості конструкцій).

Всі випрямлячі підключаються до мережі 220 або 380 В.                    Зварювальні випрямлячі з некерованими вентилями поділяються на

однопостові і багатопостові. Більшість однопостових випрямлячів має крутопадаючі зовнішні характеристики.

 Принципова електрична схема зварювального випрямляча ВСС-300-3 на номінальний зварювальний струм 300 А при ТВ_ном = 65% приведена на рис. 6.33а. Вентильний (випрямний) блок ВБ зібраний з напівпровідникових вентилів. Силовий трансформатор з підвищеним розсіянням ТрС виконаний з рухомими котушками вторинних обмоток. Це дозволяє плавно регулювати зварювальний струм в загальних межах від 35 до 330 А при двох діапазонах ступеневого регулювання, яке здійснюється переключенням первинних і вторинних обмоток зі схеми зірка – зірка на схему трикутник – трикутник.  

Напруга холостого ходу випрямляча U_B0 = 58 – 65 В, номінальна напруга U_в.ном = 25 В.

                                                 

  

 

 

                      а)                                       б)                              в)                                 

Рис. 6.33. Електричні схеми випрямлячів: а) – ВСС-300-3, б) – ВД-303 і його характеристика – в).

 

Випрямляч призначений для однопостового ручного дугового зварювання і має крутопадаючу характеристику.

Аналогічні схеми, призначення і характеристики мають випрямлячі типу ВСС на струм 120 А, типу ВКС на струми 120 и 300 А з кремнієвими діодами, а також типу ВД на 300 А. Ці випрямлячі обладнані перемикачами діапазонів. На рис. 6.33. приведені структурна схема – б) і зовнішні характе- ристики випрямляча ВД-303 – в).

 

 

Рис. 6.34.  

Конструкція

Зварювального

Випрямляча

ВДУ-504.

 

 

 

Конструкція зварювального випрямляча ВДУ-504 представлена на рис. 6.34.

1 – шасі; 2 – трифазний силовий трансформатор; 3 – силовий випрямляч; 4,5 – електро –

двигун з вентилятором; 6 – дросель; 7 – реактор; 8 – автоматичний вимикач; 9 – пере –

микач обмоток «Y – Δ»; 10 – затискачі мережі 380 В; 11 – блок керування; 12 – переми –кач характеристик; 13,14 – вольтметр і амперметр зварювального кола; 15 – кнопка пуску; 16 – кнопка виключення; 17 – аварійна кнопка; 18 – сигнальна лампа; 19 – контактори; 20 – запобіжники; 21 – кнопкова станція дистанційного керування.

 

Електрична схема зварювального випрямляча ВДУ-504 представлена на рис. 6.35.

 

 

Рис. 6.35. Електрична схема зварювального випрямляча ВДУ-504 а) і зовнішня

             характеристика б).

Напруга на схему подається після включення автоматичного вимикача QF. Після натискання на кнопку SB1 (Пуск) спрацює контактор КМ1 двигуна М вентилятора. При нормальній роботі вентилятора від потоку повітря включиться повітряне і замкне контакти кінцевого вимикача SQ, що приведе до спрацювання контактора КМ2 і до включення зварювального трансформатора TV1. Одночасно з включенням двигуна М подається напруга на трансформатори керування TV2 і TV3, на блок імпульсно-фазового керування БІФК тиристорами силового випрямного блока VD1- VD6, блок живлення БЖ, блок керування БК і в коло живлення датчика ДС зварювального струму.

Схема передбачає можливість зварювальних робіт з падаючими або жорсткими характеристиками. Вибір виду характеристик виконується перемикачем SА1 на два положення: П (падаючі) і Ж (жорсткі). Для жорстких характеристик є два діапазони: І – при (U_в = 50÷24 В (для струму І_зв,ном = 500 А); ІІ — при U_в = 25÷15 В (при І_зв,ном = 500 А). Для діапазону І перемикач діапазонів SА2 встановлюється в положення І, що відповідає з’єднанню первинних обмоток TV1 в трикутник. Положення ІІ перемикача відповідає діапазону ІІ, при якому первинні обмотки TV1 з’єднуються в зірку. Одночасно переключаються в зірку і первинні обмотки трансформатора TV 1 для зберігання фазування системи керування, тиристорами. Для падаючих характеристик використову- ється тільки діапазон І.

При роботі з падаючими характеристиками (SА1 знаходиться в положенні ІІ) потрібний вид характеристик забезпечується наявністю негативного зворотного зв’язку по зварю -вальному струму І_зв. Датчик струму ДС являє собою магнітний підсилювач МП з робочи- ми обмотками, яки заживлюються від трансформатора TV 2, і виходом на постійному струмі (через випрямляч Вп і фільтр R, С). Обмотка підмагнічування включена в зварювальне коло.

Напруга зворотного зв’язку U_з,з, приблизно пропорціональна струму І_зв, подається в блок керування БК.

Різниця напруги завдання U_з,п (для падаючих характеристик), яка знімається з резистора R3, і напруга U_з,з подається на базу транзистора Т. Напруга керування U_к - на вході блока БІФК (величина U_к визначає кут відкриття тиристорів, а з ним і значення випрямленої напруги U_в) дорівнює різниці напруги зміщення U_зм, яке знімається з резистора R6, і напруги U_ке переходу колектор – емітер транзистора Т, тобто U_к = U_зм – U_кв. В свою чергу, напруга U_к є підсилена транзистором напруга бази U_б = U_з,п – U_з.з.

При малих струмах І_зв напруга U_з,з також мала, U_б ≈ U_з.з, і транзистор практично повністю відкритий (U_к.в ≈ 0). Тому U_к ≈ U_зм , що відповідає найбільшій випрямленій напрузі U_в. При збільшенні І_зв напруга U_б, зменшується, транзистор поступово закрива -ється, значення U_к.е зростає, що і приводить до зменшення випрямленої напруги U_B тім сильніше, чім більше струм І_зв. Зміною U_з.п можна отримати сімейство падаючих характеристик U_B = f(І_зв), рис 6.36б.

Для отримання жорсстких характеристик перемикач SА1 ставиться в положення «Ж.». Датчик струму ДС і транзистор Т відключаються. На