Р. Т. Біщак, О. М. Матвієнків

Р. Т. Біщак, О. М. Матвієнків

 

ЗВАРЮВАльні джерела

Живлення

 

Лабораторний практикум

 

 

 

 

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Івано-Франківський національний технічний

Університет нафти і газу

Кафедра зварювання трубопроводів і конструкцій

Р. Т. Біщак, О. М. Матвієнків

ЗВАРЮВАЛЬНІ ДЖЕРЕЛА ЖИВЛЕННЯ

Лабораторний практикум

 

Івано-Франківськ

 

УДК 621.791.75

ББК – 34.64.

М 33

 

Рецензент:

Криль Я.А. доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри зносостійкості і

відновлення деталей машин ІФНТУНГ

 

 

Рекомендовано методичною радою Івано-Франківського

національного технічного університету нафти і газу

(протокол № від 2013р.)

Біщак Р.Т., Матвієнків О. М.

 

М 33 Зварювальні джерела живлення: лабораторний практикум. – Івано-Франківськ: ІФНТУНГ, 2013. − 70с.

 

МВ

 

Лабораторний практикум розроблений відповідно до навчального плану та робочої програми дисципліни «Зварювальні джерела живлення». Лабораторний практикум містить лабораторні роботи, які дають можливість студентам вивчити призначення, будову, принцип роботи найбільш поширених зварювальних джерел живлення, освоїти методику знімання основних характеристик зварювальних джерел живлення.

Призначено для підготовки бакалаврів за напрямом 6.050504 − "Зварювання"

Лабораторний практикум може бути використаний студентами денної та заочної форм навчання.

 

 

УДК 621.791.75

ББК – 34.64.

 

МВ © Біщак Р.Т., Матвієнків О. М.

© ІФНТУНГ, 2013

Зміст

	Загальні методичні вказівки..............
	Лабораторна робота № 1 вивчення конструкції та дослідження роботи зварювального перетворювача ПСГ-500-1у3......................... …………..
	Лабораторна робота № 2 вивчення конструкції та дослідження роботи трансформатора для ручного дугового зварювання типу ТД-500у2.....................................
	Лабораторна робота № 3 вивчення конструкції та дослідження роботи зварювального трансформатора типу ТДФ-1001у3................... …………..
	Лабораторна робота № 4 вивчення конструкції та дослідження роботи універсального зварювального випрямляча ВДУ-506 У3............ ………….
	Лабораторна робота № 5 вивчення конструкції та дослідження роботи універсального зварювального випрямляча ВДУ-1001……………………………
	Лабораторна робота № 6 вивчення конструкції та дослідження роботи зварювального випрямляча ВД-306.................................... ……….
	Лабораторна робота № 7 вивчення конструкції та дослідження роботи багатопостового зварювального випрямляча ВксМ - 1000-1........ ………..
	Лабораторна робота № 8 вивчення конструкції та дослідження роботи інвенторного випрямляча tilwin tecnica 170.......................... ………... ПЕРЕЛІК РЕКОМЕНДОВАНИХ ДЖЕРЕЛ …………

Загальні методичні вказівки

Мета й організація лабораторного практикуму

 

«Зварювальні джерела живлення» є обов’язковою базовою дисципліною для бакалаврів напряму підготовки 6.050504 – «Зварювання».

Робочою програмою даної дисципліни передбачено 18 годин лабораторних занять, на яких виконується 8 лабораторних робіт, кожна з яких оцінюється у 5 балів. Лабораторні роботи з № 1 по № 7 розраховані на 2 години кожна, на роботу № 8 передбачено 4 години.

На першому занятті викладач обов’язково проводить інструктаж з безпеки праці. Студенти повинні освоїти вимоги з електробезпеки, пожежної безпеки при проведенні зварювальних робіт, ознайомитись з організацією робочого місця зварника та вивчити правила першої допомоги при ураженні електричним струмом, опіках, та травматизмі. В кінці заняття студенти повинні поставити підписи в лабораторному журналі з безпеки праці, які підтверджують їх ознайомлення з правилами безпеки та зобов’язуються не порушувати встановлені відповідною інструкцією правила поведінки в лабораторіях.

Також на першому занятті до відома студентів доводять план виконання лабораторних занять, порядок їх оформлення та захисту, рекомендують їм необхідну літературу.

До лабораторних занять допускаються студенти, які освоїли теоретичні положення, що даються в кожній лабораторній роботі, вивчили будову устаткування та знають порядок проведення роботи. При підготовці до заняття студенти повинні оформити протокол лабораторної роботи, в якому повинні вказати назву та мету лабораторної роботи, коротко описати основні теоретичні положення, порядок виконання роботи зі всіма необхідними схемами та таблицями для записування результатів роботи. Студенти, які не оформили протокол роботи до початку заняття та не підготовлені, до виконання лабораторної роботи не допускаються.

Звіт з лабораторних робіт повинен складатись з титульної сторінки, змісту, протоколів з лабораторних занять з результатами роботи, аналізом результатів та висновками, переліком посилань на літературні джерела. Звіт оформляють на аркушах паперу формату А4 (210 х 297 мм), згідно діючими вимогами до оформлення текстових матеріалів.

Вчасно захищені лабораторні роботи та зданий звіт слугують допуском до іспиту з даної дисципліни.

 

Правила з безпеки праці

 

Кожен студент перед початком лабораторних робіт зобов’язаний вивчити правила безпеки праці.

До роботи в лабораторії зварювання допускаються особи, які не молодші вісімнадцяти років, та пройшли відповідний інструктаж з оформленням у спеціальному журналі інструктажів.

При проведенні лабораторних робіт із використанням зварювального устаткування потрібно дотримуватись таких правил безпеки:

- корпуси зварювальних джерел живлення повинні бути надійно заземленні;

- забороняється користуватися заземленням одного джерела живлення для заземлення іншого;

- забороняється зварнику контактувати з струмоведучими частинами джерел живлення;

- забороняється робота джерел живлення без захисних кожухів;

- забороняється переміщувати джерело живлення, попередньо не відключивши його від мережі живлення;

- всі робочі місця в лабораторії повинні бути обладнані припливно-витяжною вентиляцією, яку потрібно увімкнути перед початком проведення робіт;

Студентам заборонено самостійно вмикати рубильники в силових шафах, а зібрані електричні ланцюги вмикати тільки після перевірки викладачем. Всі роботи в лабораторії проводяться під керівництвом викладача, навчального майстра або інженера кафедри. При виявленні пошкоджень ізоляції електричних ланцюгів потрібно негайно припинити будь-які роботи та повідомити керівника робіт.

Лабораторна робота № 1

Мета роботи

 

1) Вивчити призначення, будову, принцип роботи, технічну характеристику перетворювача ПСГ-500-1УЗ.

2) Освоїти методику знімання основних характеристик і регулювання режимів зварювання перетворювача.

 

Програма роботи

Лабораторна робота розрахована на 2 години аудиторних занять, під час яких вивчаються правила безпеки при експлуатації зварювальних перетворювачів, будова та принцип роботи зварювальних перетворювачів, а також методика знімання основних характеристик.

 

Рисунок 1.1 – Загальний вигляд перетворювача

ПСГ - 500 –1УЗ

 

Статор генератора має 4 головних і 4 додаткових полюсів. Одна пара головних полюсів, які розташовані поряд, має розвинутий переріз (ненасичена магнітна система),друга пара головних полюсів має вирізи (сильнонасичена магнітна система), яка зображена на рисунку 1.2.

На полюсах з ненасиченою системою укладена основна намагнічуюча обмотка збудження L₁, а на полюсах з насиченою магнітною системою – намагнічуюча обмотка L₂.

 

R_p – реостата регульований; R_n – реостат підстроювальний;

PV₁ – вольтметр; SA₁ – перемикач; C₁,C₂,C₃ – конденсатори; G – генератор зварювальний; M – електродвигун трифазний асинхронний; S – південні полюси генератора; N – північні полюси генератора

Рисунок 1.2 – Принципова електрична схема перетворювача ПСГ - 500 – 1УЗ

 

Обидві обмотки підключені до головних щіток ”а” і ”б”, тобто генератор побудований за принципом самозбудження і для початку роботи повинен мати залишковий магнетизм.

Регулювання напруги генератора проводиться регулятором напруги R_р. Коли R_р повністю введений, напруга холостого ходу забезпечується обмотками, які розташовані на насиченій парі полюсів L₂ оскільки магніторушійна сила обмотки збудження L₁ обмежена відносно великим опором регулятора R_р. Тому ЕРС, яка наводиться під ненасиченими полюсами при повністю введеному R_р має мінімальне значення і її вплив на ЕРС генератора незначний.

Із зменшенням опору R_р кола обмотки L₁ напруга генератора від ненасиченої пари полюсів збільшується, приймаючи значення:

 

U_г=С(Ф₁-Ф₂), (1.1)

 

де Ф₁ – магнітний потік, створений обмоткою збудження ненасичених полюсів; Ф₂ – магнітний потік, створений обмоткою збудження насичених полюсів; С – стала генератора.

Напруга генератора U_г при замкнутому зварювальному колі створює зварювальний струм I_д. Величина U_г буде постійною тому, що потоки Ф₁ і Ф₂ не залежить від I_д, а реакція якоря практично не впливає на напругу генератора.

В коло обмотки L₂ ввімкнутий підстроювальний опір Rn, який дає змогу встановлювати потрібний режим генератора з найбільш жорсткою зовнішньою характеристикою і високими динамічними властивостями. Величина R_n встановлюється на заводі – виробнику під час випробувань машини.

Виконання роботи полягає в зніманні з перетворювача ПСГ-500-1УЗ зовнішньої характеристики і характеристики холостого ходу.

Зовнішня (навантажувальна) характеристика – це функціональна залежність зміни напруги генератора від величини струму навантаження зовнішнього кола генератора, тобто:

 

U_г =f(I_д). (1.2)

 

Характеристика холостого ходу – це функціональна залежність зміни ЕРС генератора від зміни величини струму намагнічування в колі обмотки ненасичених полюсів, тобто:

Е=f(I_д). (1.3)

Характеристика знімається в умовах вимкнутого зовнішнього кола навантаження, тобто I_д =0.

 

Порядок виконання роботи

1) Ознайомитись з правилами безпеки праці при роботі з зварювальними джерелами живлення.

2) Вивчити конструкцію і ознайомитись з принциповою електричною схемою випробування генератора (рисунок 1.2).

3) Після складання схеми випробування для збереження приладів перевірити її в умовах мінімального струму навантаження при U_г =18...20 В. Допускати роботу генератора в режимі короткого замикання не можна, тому, що при постійній напрузі (жорстка зовнішня характеристика) струм короткого замикання збільшиться настільки, що може вивести генератор з ладу.

4) Знімання характеристики холостого ходу. Вимкнути обмотку L₁ контактором К₂. ввімкнути генератор і виміряти його ЕРС. Потім ввімкнути L₁ і за допомогою R_р встановити струм I_н = 0,1 А. Виміряти ЕРС генератора. Поступово збільшуючи I_н через 0,5 А виміряти ЕРС генератора. Останій відрахунок зробити при I_н = 3,6 А.

5) Знімання зовнішньої характеристики. Характеристику зняти при U_г =18 В, U_г =26 В, U_г =35 В. Для кожного вказаного значення напруги U_г потрібно ввімкнути генератор в режим холостого ходу (К2 повинен бути вимкнутий). Зробити перший відлік U_д. Ввімкнути К₁ і перші рубильники РБ – 315, встановивши мінімальний струм I_д. Зробити відлік U_д і I_д. Далі послідовно вмикаючи ІІ, ІІІ, IV і V рубильники баластних реостатів фіксувати значення напруги і струму навантаження генератора.

 

Лабораторна робота № 2

Мета роботи

1) Вивчити призначення, будову, принцип роботи і технічну характеристику трансформатора типу ТД – 500У2.

2) Освоїти методику знімання характеристик трансформатора.

 

Програма роботи

 

Лабораторна робота розрахована на 2 години аудиторних занять, під час яких вивчаються призначення, будова, принцип роботи і технічна характеристика трансформатора типу ТД – 500У2.

 

Рисунок 2.1 – Загальний вигляд трансформатора

ТД- 500У2

 

Трансформатор може працювати при таких режимах: холостий хід, навантаження, коротке замикання.

При холостому ходу: І_д =0, тоді

 

, (2.1)

 

де U₁ – напруга живлення трансформатора; К – коефіцієнт трансформації.

При навантаженні трансформатора вторинна напруга холостого ходу - U₂₀ зрівноважується напругою дуги U_д і падінням напруги на активному і індуктивному опорах вторинної обмотки трансформатора:

 

U₂₀= U_д+І_д(Х_m+R_m), (2.2)

 

де Х_m, R_m – індуктивний і активний опір трансформатора.

Враховуючи, що R_m =0, будемо мати

 

U₂₀=U_д+І_д Х_m (2.3)

 

Рисунок 2.2 – Принципова електрична схема трансформатора ТД – 500 У2

Векторна діаграма трансформатора із збільшеним розсіюванням, яка відповідає спрощеній схемі заміщення. Зображена на рисунку 2.3.

 

 

Рисунок 2.3 – Векторна діаграма схеми заміщення трансформатора.

 

З векторної діаграми випливає:

 

; (2.4)

. (2.5)

 

В наведених формулах

(2.6)

де w - кутова частота; W₂ – кількість витків вторинної обмотки; R_m - повний магнітний опір на шляху потоку розсіювання; s - коефіцієнт розсіювання.

При розсуванні обмоток (метод плавного регулювання) потік розсіювання зростає, оскільки R_m зменшується. Величина s збільшується. Відповідно, для індуктивного опору Х_m трансформатора спостерігається зворотна картина.

При короткому замикані

 

(2.7)

 

Величину І_к.з. можна змінювати двома способами:

а) плавним регулюванням за рахунок зміни X_m, змінюючи віддаль між обмотками;

б) ступінчатим регулюванням за рахунок зміни коефіцієнта трансформації К.

Виконання роботи полягає в зніманні з трансформатора ТД – 500У2 зовнішньої і регулювальної характеристик.

Зовнішня характеристика – це функціональна залежність зміни напруги на затискачах трансформатора від величини струму навантаження, тобто:

 

U₂=f(І_д). (2.8)

 

Характеристика знімається при двох значеннях струму короткого замикання І_к.з = 200 А і І_к.з = 300 А при U₁=const шляхом поступового збільшення струму навантаження, змінюючи опір баластних реостатів РБ – 315.

Регулювальна характеристика – це залежність струму короткого замикання від величини індуктивного опору трансформатора Х_m.

Оскільки Х_m змінюється пропорційно віддалі l між котушками первинної і вторинної обмоток трансформатора, а віддаль між котушками змінюється кількістю обертів рукоятки регулятора n_p, то

 

Х_m=f(l)=f(n_p). (2.9)

 

Регулювальна характеристика є залежністю

 

Ік.з.=f(n_p). (2.10)

Порядок виконання роботи

 

Вивчити будову трансформатора і ознайомитись з електричною схемою знімання характеристик (рисунок 2.4).

 

 

РБ – 315 – баластні реостати; Т₁ – зварювальний трансформатор ТД – 500У2; QF₁ – рубильник; РА₁ – амперметр;

PV₁ – вольтметр; И – 509 – трансформатор струму;

К₁, К₂ – контактори

 

Рисунок 2.4 – Принципова електрична схема знімання храктеристик трансформатора типу ТД – 500У2

 

Встановити мінімальне значення струму короткого замикання, віддаливши котушки на максимальну віддаль. Перемикач обмоток встановити на значення малих струмів. Рубильник баластних реостатів вимкнути.

Ввімкнути трансформатор і перевести в режим короткого замикання (контактори К₁ і К₂ ввімкнути). Обертаючи рукоятку плавного регулювання зварювального струму, установити значення І_{к.з .}=200 А. Потім трансформатор перевести в режим холостого ходу, вимкнувши контактор К₂.

Відлік даних випробувань почати з режиму холостого ходу. Потім трансформатор поступово навантажувати шляхом вмикання рубильників реостатів РБ – 315. Після вмикання кожної пари рубильників знімати покази приладів, а саме: напругу вторинної обмотки U₂, струм навантаження зовнішнього кола І_д.

Після виміру вказаних параметрів при всіх ввімкнутих рубильниках РБ – 315 замкнути зовнішнє коло вторинної обмотки трансформатора накоротко (ввімкнути контактор К₂). В цьому режимі виміряти параметри U₂, І_д=І_к.з.

Після зняття зовнішньої характеристики для значення І_к.з.= 200 А, трансформатор перевести в режим короткого замикання, установивши І_к.з.= 300 А. Для цього рукоятку перемикача діапазонів поставити в положення “великі струми”.

Знову зняти зовнішню характеристику в порядку описаному вище. Побудувати графіки залежності U₂= f(І_д).

Для знімання регулювальної характеристики треба установити І_к.з.min, віддаливши котушки первинної і вторинної обмоток на максимальну віддаль. Перевести трансформатор в режим короткого замикання (ввімкнувши К₁ і К₂). Зробити відлік І_к.з. Далі робити заміри І_{к.з .} через кожні 10 обертів рукоятки регулятора струму. Регулювальну характеристику знімати в діапазоні великих струмів.

 

Лабораторна робота № 3

Типу тдф - 1001у3

Мета роботи

1) Вивчити призначення, будову, принцип роботи і технічну характеристику трансформатора типу ТДФ – 1001У3.

2) Освоїти методику і порядок знімання характеристик трансформатора.

Програма роботи

Лабораторна робота розрахована на 2 години аудиторних занять, під час яких вивчають призначення, будову, принцип роботи і порядок знімання характеристик трансформатора ТДФ – 1001У3.

Рисунок 3.1 – Загальний вигляд трансформатора

ТДФ – 1001 УЗ

 

Кожний зварювальний трансформатор типу ТДФ – 1001УЗ випускається тільки на одну напругу мережі живлення – 220 або 380 В і складається з таких елементів: власне трансформатора (силового), контактора мережі, вентилятора, блок – схеми керування.

Власне трансформатор складається з таких основних вузлів: основного магнітопровода стержневого типу, первинної і вторинної обмоток, магнітного шунта з обмоткою керування. Вторинна обмотка трансформатора складається з двох частин: основна (більша) розташована біля нижнього ярма осердя, додаткова (менша) разом з первинною обмоткою – біля верхнього ярма.

При переході з ступеня малих струмів на ступінь великих струмів частина витків основної вторинної обмотки вимикається і вмикається додаткова частина вторинної обмотки.

Магнітний шунт з обмоткою керування, яка складається з чотирьох котушок, знаходиться у вікні основного магнітопроводу і призначений для плавного регулювання зварювального струму. Схема розташування котушок силового трансформатора показана на рисунку 3.2.

 

 

2 ,7 – котушки первинної обмотки;1, 3, 4, 5, 6, 8 – котушки вторинної обмотки

Рисунок 3.2 – Схема розташування котушок трансформатора ТДФ – 1001УЗ

 

Вмикання чи вимикання зварювального трансформатора проводиться контактом К₁, а вмикання чи вимикання вентилятора, допоміжного трансформатора Т₁ блоку керування і контактора К₂ – кнопками S₁ і S₂, які знаходяться на передній панелі трансформатора. Мало потужний трансформатор Т₁, що живить кола логічного елемента DD, кнопкою S₂ повністю не вмикається. Повне зняття напруги з елементів схеми блоку керування здійснюється автоматичним вимикачем QF. Керування контактором К₂ може також проводитись за допомогою кнопок на пульті зварювального автомата (дистанційне керування).

Вентилятор всмоктує холодне повітря через лицьову панель і охолоджує вузли трансформатора. Вентилятор приводиться від трифазного асинхронного електродвигуна М.

Елементи схеми керування трансформатором поміщені у висувному блоці. На його лицьовій панелі знаходяться: сигнальна лампа, амперметр, кнопки S₁ (”Пуск”) і S₂ (”Стоп”), тумблер – перемикач місцевого і дистанційного регулювання зварювального струму, а також ручка місцевого плавного регулювання зварювального струму. В середині блока розміщені апаратура і елементи, що входять в схему керування трансформатора.

Схема керування (рисунок 3.3) складається з таких основних частин: логічного елемента DD, випрямляча VD₉, VD₁₀ для живлення кіл зміщення ”Логіки” (виводи 12, 15), випрямлячаVD₇, VD₈ для живлення колекторних кіл ”Логіки” (виводи 14, 15), схеми формування вхідного сигналу ”Логіки” (виводи 13, 15), який складається з синусоїдальної напруги, що знімається з конденціонера С₁₂, і двох випрямлених напруг: стабілізованої VD₄, VD₅ і нестабілізованої VD₂, VD₃ і VD₁.

 

Рисунок 3.3 – Принципова електрична схема трансформатора ТДФ – 1001УЗ

 

Діод VD₁ дозволяє пропускати вхідний сигнал на ”Логіку” тільки на протязі робочого півперіоду напруги живлення тиристора. Таким чином, вхідний сигнал – це синусоїдальна напруга з регульованою постійною складовою.

Коли миттєва напруга досягає порогу спрацьовує ”Логіка”, її вихідний транзистор відкривається і на тиристор подається керуючий сигнал.

Зміною постійної складової вхідного сигналу здійснюється фазорегулювання тиристора. Постійна складова вхідного сигналу – це різниця стабілізованої і нестабілізованої постійної напруги.

Фазорегулювання проводиться зміною рівня стабілізованої напруги за допомогою змінного резистора R₉. Можливе також дистанційне регулювання зварювального струму виносним регулятором.

Синусоїдальна напруга вхідного сигналу зсунута за фазою по відношенню до напруги живлення тиристора.

Обмотка керування магнітного шунта трансформатора (затискачі 19, 21 на рисунку 3.3) живиться від однотактного тиристора випрямляча. Регулюючи кут відкривання тиристора, можна змінювати величину струму в обмотці керування магнітного шунта в потрібних межах, здійснюючи тим самим регулювання і стабілізацію зварювального режиму. Для отримання керуючого імпульсу, його фазорегулювання призначена схема на транзисторному логічному елементі, який разом з резистором виконує функцію електричного реле.

Регулювання режимів зварювання трансформатора ТДФ – 1001УЗ проводять плавно – ступінчастим методом. При підключенні зварювального кола до клем 18 і 20 можна отримати струми від 400 до 740 А, а до клем 1 і 20 – струми в межах 750...1200 А. Плавне регулювання в межах цих двох ступенів проводиться зміною струму Іок в обмотках керування магнітного шунта. При мінімальному Іок магнітні потоки розсіювання будуть значними, тобто індуктивний опір трансформатора – X_m буде максимальним. Із збільшенням Іок збільшується насиченість осердя шунта, тобто його магнітний опір Rm зростає, зменшується індуктивний опір трансформатора Xm, а зварювальний струм зростає. Таким чином, існує пряма функціональна залежність величини зварювального струму від струму в обмотках керування магнітного шунта, тобто

 

І_д=f(І_ок). (3.1)

 

Трансформатор може працювати в таких режимах: холостий хід, навантаження, коротке замикання.

При холостому ході =0

, (3.2)

де – вторинна напруга холостого ходу трансформатора; – напруга мережі; k - коефіцієнт трансформації.

В режимі навантаження трансформатора напруга вторинної обмотки трансформатора врівноважується векторною сумою напруги дуги і падінням напруги в активному і індуктивному опорах вторинної обмотки трансформатора:

 

, (3.3)

 

де – напруга на дузі; – індуктивний і активний опри вторинної обмотки трансформатора.

Величиною Rm можна знехтувати, оскільки вона дуже мала (R_m≈0). Тоді

 

(3.4)

 

Векторна діаграма зовнішнього кола вторинної обмотки трансформатора при навантаженні показана на рисунку 3.4.

 

 

Рисунок 3.4 – Векторна діаграма зовнішнього кола вторинної обмотки трансформатора при навантаженні

Із векторної діаграми визначаємо напругу дуги

 

. (3.5)

 

Тоді зварювальний струм:

 

І_д= . (3.6)

 

Індуктивний опір трансформатора можна визначити за формулою:

X_m= , (3.7)

 

де ω – кутова частота; W₂ - кількість витків вторинної обмотки трансформатора; R_μ – загальний магнітний опір потокам розсіювання; γ – коефіцієнт розсіювання.

Із збільшенням струму в обмотках керування магнітного шунта збільшується його магнітне насичення, що збільшує магнітний опір. Це приводить до зменшення потоків магнітного розсіювання, в результаті чого індуктивний опір трансформатора зменшується, а зварювальний струм збільшується.

При короткому замиканні U_д=0

Струм короткого замикання визначається за формулою

 

. (3.8)

 

Отже, струм короткого замикання І_к.з., як і струм І_д можна змінювати двома способами:

а) зміною X_m трансформатора шляхом зміни величини струму в обмотці керування магнітного шунта (плавне регулювання);

б) зміною коефіцієнта трансформації k шляхом секціонування вторинної обмотки трансформатора (ступінчасте регулювання).

Виконання роботи полягає в зніманні з трансформатора ТДФ – 1001УЗ зовнішньої і регулювальної характеристики.

Зовнішня характеристика – це функціональна залежність зміни вторинної напруги трансформатора від величини струму навантаження U₂=U_д=f(І_д). Характеристика знімається при двох значеннях струму короткого замикання І_кз=450 А та І_кз=750 А.

Регулювальна характеристика трансформатора – це залежність струму короткого замикання трансформатора від зміни величини струму в обмотці керування магнітного шунта.

Порядок виконання роботи

1) Вивчити будову трансформатора і ознайомитись з електричною схемою знімання характеристик (рисунок 3.5).

 

1, 18, 20 – клеми вторинної обмотки трансформатора;

9, 21 – клеми обмоток керування; К₁, К₂, К₃, - контактори; РА₁, РА₂ – амперметри; PU₁ – вольтметр; ОК – обмотки керування; БК – блок керування; R₉ – резистор регулювання зварювального струму

Рисунок 3.5 – Електрична схема знімання характеристик трансформатора ТДФ – 1001УЗ

2) Встановити мінімальний струм короткого замикання, для чого R₉ ввести повністю. Зовнішнє коло ввімкнути на перший ступінь навантаження (клеми 18 - 20). Ввімкнути трансформатор і перевести його в режим короткого замикання (контактори К₁ і К₂ замкнути). Регулятором плавного регулювання зварювального струму (резистором R₉) поступово збільшувати струм в обмотці керування, поки не встановиться струм короткого замикання І_кз = 450 А. Після цього трансформатор перевести в режим холостого ходу, вимкнувши К₂. Потім трансформатор поступово навантажувати шляхом вмикання рубильників баластних реостатів РБ – 301. Після вмикання кожної серії рубильників робити відліки напруги вторинної обмотки трансформатора і струму навантаження зовнішнього кола. Після вмикання всіх рубильників замкнути зовнішнє коло трансформатора (ввімкнути К₂). Заміряти напругу на вторинній обмотці трансформатора і струм короткого замикання.

3) Після зняття зовнішніх характеристик для І_кз = 450 А, зовнішнє коло перемкнути на другий ступінь (клеми 1-20). Встановити І_кз = 750 А і знову зняти зовнішню характеристику в порядку, приведеному вище.

4) За одержаними даними побудувати графіки зовнішніх характеристик.

5) Для знімання регулювальної характеристики встановити мінімальний струм в обмотці керування магнітного шунта, для чого ввести R₉ повністю. Ввімкнути трансформатор в режим холостого ходу. Потім перевести його в режим короткого замикання (замкнути К₁ і К₂). Регулятором плавного регулювання струму навантаження поступово збільшувати струм в обмотці керування магнітного шунта приблизно через інтервали 0.5...1 А. При цьому фіксувати І_ок і відповідно струм короткого замикання зовнішнього кола трансформатора І_кз.

 

Лабораторна робота № 4

Мета роботи

1) Вивчити призначення, будову, принцип роботи і технічну характеристику універсального зварювального випрямляча типу ВДУ – 506 У3.

2) Освоїти методику і порядок знімання характеристик універсального зварювального випрямляча.

Програма роботи

Лабораторна робота розрахована на 2 години аудиторних занять, під час яких вивчають призначення, будову, принцип роботи і порядок знімання характеристик випрямляча ВДУ – 506 У3.

Рисунок 4.1 - Загальний вигляд зварювального випрямляча ВДУ-506

 

Випрямляч забезпечує, при нормальній напрузі мережі, легке запалювання та стійке горіння дуги при будь-якому струмі, в межах регулювального діапазону, а також при підвищенні на 5 % і зниженій на 10 % напрузі мережі живлення, при падінні напруги в з’єднувальних проводах зварювального кола не більше 4 В.

. Випрямляч складається із силового трансформатора, силового блоку тиристорів, вирівнюючого реактора, дроселя в зварювальному колі, автоматичного вимикача мережі, блоку керування, електродвигуна з вентилятором. Випрямляч має нішу для розташування блоку керування напівавтоматом, трансформатор живлення кіл керування автомата, напівавтомата та підігрівача газу. Всі складові частини випрямляча змонтовані на візку і захищенні кожухом.

Випрямляч ВДУ-506 є універсальним і має спадаючі (кутоспадаючі) та жорсткі зовнішні характеристики. Живлення випрямляча проводиться від промислової трифазної мережі змінного струму.

Плавне регулювання зварювального струму, при спадаючих, і напруги, при жорстких зовнішніх характеристиках, здійснюється резистором на блоці керування (при місцевому регулюванні), а також на напівавтоматі або автоматі при дистанційному регулюванні.

Принципова електрична схема показана на рисунку 4.2.

Підключення мережі живлення здійснюється за допомогою роз’ємного з’єднання ХРІ з ємкісним фільтрами С_І … С₃ і резисторами R₁ … R₃ для захисту від радіоперешкод, які виникають при зварюванні.

Підключення випрямляча до мережі живлення і захист його від короткого замикання здійснюється автоматичним вимикачем QF, який розташований на задній стінці випрямляча.

Для під’єднaння зварювальний кaбелів на передній стінці є два затискачі: XS₅ з знакам “плюс” I XS₆ зі знакoм “мінус”.

На передній стінці розташовані: роз’єм XS₃ для підключення блоків керування автомата і роз’єм XS₄ для підключення підігрівача газу, який живиться від допоміжного трансформатора Т₂.

В верхній частині передньої стінки зліва розміщена ніша для встановлення блоку керування напівавтомата, який підключається до випрямляча через роз’єм, розміщений в середині ніші.

Під блоком керування випрямляча розміщенні: сигнальна лампа контролю напруги НІ, вимикач SA₁, трансформатор Т₂ живлення кіл керування напівавтомата, автомата та підігрівача газу, а також кнопки вмикання – вимикання випрямляча – “пуск” SB₇ і “стоп” SB₆.

Під кожухом в верхній частині випрямляча розміщенні запобіжники FV₁, FV₅ - для захисту трансформатора Т₂; FV₂, FV₃, FV₄ - для захисту двигуна вентилятора; FV₆, FV₇, FV₈ - для захисту допоміжного трансформатора Т₃ блоку керування випрямляча.

Силовий трансформатор Т₁ трьохфазний, магнітопровід із холоднокатаної електротехнічної сталі 3413.

Дросель в зварювальному колі L₂ має робочі і допоміжні обмотки В кола допоміжних обмоток ввімкнуті пристрої.

При роботі на спадаючих зовнішніх характеристиках перемикач SA₃ зєднує керуючі електроди тиристорів з їх катодами. Тиристори постійно закриті, допоміжні обмотки дроселя вимкнуті. При роботі на жорстких зовнішніх характеристиках на керуючі електроди тиристорів VS₇ i VS₈ постійно подається напруга від випрямлячів V₃₁, V₃₂. Тому тиристори відкриваються анодною напругою. Наведена в обмотках дроселя змінна е.р.с. і протікаючий по них струм керування забезпечує автоматичне зменшення індуктивності дроселя при роботі випрямляча на малих струмах і одержання додаткових піків струму, що дає можливість виконувати зварювання електродним дротом діаметром 1.2 мм на струмах від 60 А.

Вирівнюючий реактор L₁, осердя якого із холоднокатаної електротехнічної сталі 3413 має дві однакові напівобмотки.

Силовий випрямляючий блок складається із шести тиристорів VS₁ – VS₆ типу Т₁₆₁ – Т₁₆