ЗВАРЮВАЛЬНІ ТРАНСФОРМАТОРИ

   Головним вузлом сучасних джерел живлення змінного зварювального струму є спеціальний, як правило, однофазний зварювальний трансформатор тієї або іншої конструкції. Для живлення трифазної дуги використовують спеціальні трифазні трансформатори або два однофазних трансформатори. Застосовуються також зварювальні автотрансформатори, призначені для підключення однофазних зварювальних трансформаторів до трифазної мережі.

  Зварювальним трансформатором називається статичний електромагнітний апарат, призначений для перетворення первинної системи змінного струму у вторинну, що має знижену напругу та великі струми, без зміни їх частоти. Крім того, трансформатор самостійно або у комплексі з додатковими пристроями забезпечує формування потрібних статичних зовнішніх характеристик та регулювання зварювального струму.

    Конструкції зварювальних трансформаторів дуже різноманітні. Залежно від способу регулювання струму їх можна розділити на три групи пристроїв:

1) з механічним регулюванням;

 2) з електромагнітним регулюванням;

3) з електронним (тиристорним) регулюванням.

   Для ручного дугового зварювання застосовують головним чином трансформатори з механічним регулюванням. Діапазон номінальних струмів трансформаторів для ручного дугового зварювання 120...500 А. Трансформатори випускаються за ГОСТ 95-77Е.

   Для зварювання під шаром флюсу застосовують трансформатори з електромагнітним та тиристорним регулюванням, які дозволяють забезпечити стабілізацію режиму при коливаннях напруги мережі та нескладне дистанційне регулювання.

   Живлення кожної зварювальної дуги при багатодуговому зварюванні здійснюється від самостійного однофазного джерела, що дає змогу виконувати незалежне регулювання режиму кожної дуги. Для рівномірного навантаження мережі при тридуговому зварюванні джерела вмикають у різні фази, а при дводуговому – за двофазною симетричною схемою.

   Діапазон номінальних струмів трансформаторів для зварювання під флюсом 1000...2000 А. Трансформатори випускаються за ГОСТ 7012-77.

   До складу трансформатора звичайно входять дві (або більше) електрично не пов’язаних поміж собою обмотки, розміщені на замкненому сталевому осерді. Для зменшення втрат на вихрові струми магнітопроводи виготовляються з листової електротехнічної сталі.

   До трансформаторів з механічним регулюванням належать трансформатори з пересувними обмотками, з рухомими магнітними шунтами та  трансформатори, що працюють у комплекті з додатковою котушкою – дроселем.

  Трансформатори з пересувними обмотками та з рухомими шунтами належать до групи трансформаторів з розвиненим електромагнітним розсіюванням

   Трансформатори, що працюють у комплекті з дроселями, виконані, як правило, з нормальним розсіюванням. Головна ознака цієї групи джерел живлення – це наявність рухомих частин. Одночасно ця ознака є й головним недоліком таких трансформаторів. На частини, що пересуваються і за допомогою яких регулюють режим зварювання, діють електромагнітні сили.

   Другий недолік цих джерел – це інерційність регулювання та утрудненість дистанційного та програмного керування тому, що регулювання вихідних параметрів здійснюється вручну або за допомогою сервоприводів. Але, незважаючи на вказані недоліки, ці трансформатори дуже широко розповсюджені у всьому світі як одне з основних джерел живлення для ручного дугового зварювання покритими електродами через малі витрати активних матеріалів, досить високі енергетичні та зварювальні показники, просту та дешеву конструкцію.

Трансформатори з пересувними обмотками

  Трансформатори з пересувними обмотками виконуються з магніто-проводами броньового та стрижневого типів. Обмотки броньового трансформатора бувають циліндричними або дисковими, обмотки стрижневого трансформатора, як правило, – тільки дисковими.

   Розвинене магнітне розсіювання таких трансформаторів досягається за рахунок розміщення первинної 1 та вторинної 2 обмоток (див. рис. 2.1,б, 2.2,а) вздовж стрижнів магнітопроводу на деякій відстані одна від одної. Одна з обмоток трансформатора (часто первинна) закріплена біля одного з ярем (верхнього або нижнього), друга – пересувається за допомогою ходового гвинта. Індуктивний опір трансформатора і, відповідно, зварювальний струм змінюються при зміні відстані між обмотками. Якщо обмотки повністю зсунуті, то магнітне розсіювання та індуктивний опір трансформатора – найменші, а зварювальний струм – найбільший.

   Для трансформаторів з пересувними обмотками характерна деяка залежність напруги холостого ходу від відстані між обмотками. При розсуванні обмоток внаслідок зростання потоку розсіювання, що замикається через повітря у вікні між стрижнями, напруга холостого ходу знижується на 3...6 % відносно значення, отриманого при зсунутих обмотках.

 

 Рис. 2.5. Схема трансформатора з пересувними обмотками (а), його зовнішні (б) та регулювальні (в) характеристики

При надмірному розсуванні обмоток ефективність регулювання струму знижується при одночасному зростанні маси магнітопроводу. Тому великий діапазон плавного регулювання в трансформаторах з пересувними обмотками недоцільний.

   Для розширення меж регулювання струму при обмеженні маси магнітопроводу застосовується плавно-ступеневе регулювання шляхом одночасного перемикання числа витків первинної та вторинної обмоток із збереженням постійного коефіцієнта трансформації або з деяким його зниженням у діапазоні малих струмів.

    Трансформатори з пересувними обмотками (серій ТД та ТДМ) випускаються в країнах СНД. Вони розраховані на номінальний струм 315, 400 та 500 А. Трансформатори ТД-102 і ТД-306 (рис.2.6,а) переносні, ТДМ-317, ТДМ-401-1, ТДМ-503

Рис. 2.6. Трансформатори з пересувними обмотками

а також їх модифікації ТДМ-317-1, ТДМ-401-1, ТДМ-503-1 укомплектовані пристроєм зниження напруги холостого ходу, а ТДМ-503-2, крім того – пристроєм підвищення коефіцієнта потужності.

Трансформатори з рухомими магнітними шунтами

    Трансформатори з розвиненим магнітним розсіюванням та рухомими магнітними шунтами виготовляються на магнітопроводах стрижневого типу і мають дискові обмотки. Обмотки трансформатора (рис. 2.7,а,б) розміщені симетрично на двох стрижнях магнітопроводу 3. У каналі між первинною 1 та вторинною 2 обмотками розташований рухомий магнітний шунт 4.

Рис. 2.7. Конструкції трансформаторів з рухомими магнітними шунтами (а, б), схема з’єднання обмоток (в) та регулювальна характеристика (г)

    Виведення або введення шунта у вікно осердя здійснюється за допомогою гвинтового механізму. Шунт може складатися з двох частин, тоді ходовий гвинт має два види нарізки: правозахідну та лівозахідну, що забезпечує при його обертанні симетричне пересування частин шунта.

  Можливі два варіанти взаємного розташування первинної та вторинної обмоток відносно шунта, а саме: повне або часткове рознесення котушок.

  Трансформатори з повністю рознесеними обмотками є економічними, якщо виконані на струми до 200...250 А. Для подальшого збільшення струму доводиться скорочувати число витків первинної та вторинної обмотки, а це порушує оптимальне співвідношення витрат обмоткових матеріалів і сталі, зростає маса трансформатора.

  Додаткові витки вторинної обмотки незначно збільшують індуктивний опір трансформатора та дозволяють створити оптимальну за масою і межами регулювання конструкцію.

    В трансформаторах з частковим рознесенням обмоток для отримання двох діапазонів регулювання змінюють ступінь рознесення обмоток. При повному рознесенні обмоток одержують діапазон малих струмів.

   Трансформатори з рухомими шунтами в Україні випускає Дослідний завод електрозварювального обладнання ІЕЗ імені Патона. Найбільш поширеними марками таких джерел живлення є трансформатори СТШ-250, СТШ-500 (рис. 2.8,а), а також СТШ- 500-80, що обладнаний пристроєм для вимикання первинної напруги через 0,5...1 с після закінчення зварювання. Також трансформатори з шунтами випускає ВАТ "Фірма СЭЛМА" (ТДМ-180, ТДМ-403, ТДМ-250, ТДМ-505 та інші).

   До даної групи трансформаторів можна умовно віднести трансформатори з регулюванням струму шляхом намотування зварювального кабелю поверх захисного кожуха (рис. 2.8,б). Намотуючи кабель навколо кожуха (до чотирьох витків в той чи протилежний бік) можна плавно регулювати струм у межах однієї ступені. Ступінчасте регулювання струму забезпечується за допомогою двох додаткових обмоток при їх відповідному або зустрічному вмиканні з вторинною обмоткою. При відповідному вмиканні струм збільшується, при зустрічному – зменшується.

Рис. 2.8. Трансформатори з рухомим шунтом СТШ-500 (а) та з регулюванням намоткою зварювального кабелю ТСМ-250 (б):1 – первинна обмотка; 2 – вторинна обмотка; 3 – магнітопровід; 4 – магнітний шунт; 5 – рукоятка ходового гвинта; 6 – кожух; 7 – дошка затискачів; 8 – зварювальний кабель.

Зварювальні генератори

   Усі машинні джерела живлення, що містять зварювальні генератори, поділяють за типом приводу на такі групи:

зварювальні агрегати (з приводом від власного двигуна внутрішнього згорання);

зварювальні перетворювачі (з приводом від електричного двигуна);

зварювальні генератори, призначені для з’єднання з приводом основних транспортних засобів, які використовуються споживачем.

    З усіх перелічених груп головний обсяг випуску припадає на зварювальні агрегати.

  За принципом роботи зварювальні генератори можна поділити так:

колекторні зварювальні генератори постійного струму;

вентильні зварювальні генератори постійного струму;

генератори змінного струму підвищеної частоти.

   За призначенням, тобто в залежності від способу зварювання (форми

зовнішньої статичної характеристики), зварювальні генератори розподіляються на:

генератори для ручного дугового зварювання та механізованого зварювання під флюсом (з крутоспадними характеристиками);

генератори для механізованого та автоматичного зварювання в середовищі захисних газів (з жорсткими характеристиками);

універсальні генератори, що мають крутоспадні та жорсткі статичні

характеристики.

   Зварювальні машинні джерела живлення використовують для дугового зварювання та розрізання металів, для роботи у польових умовах або під водою. Зварювальні генератори постійного струму повинні забезпечувати легке збудження та стійке горіння зварювальної дуги, а також належну безпеку електрозварювальних робіт, особливо при зварюванні під водою. Такі вимоги реалізуються завдяки підвищеній напрузі холостого ходу порівняно з робочою, а динамічні властивості – конструкцією генератора. Безпека електрозварювальних робіт, особливо під водою, забезпечується спеціальним пристроєм зниження напруги холостого ходу до безпечного рівня. Цим пристроєм генератори комплектуються за спеціальними замовленнями.

   Головним споживачем електромашинних зварювальних перетворювачів і агрегатів є прокладники трубопроводів, будівельники та монтажники, ремонтники, що працюють в умовах відсутності електропостачання. Колекторні генератори нині практично не випускають, їх повністю витіснили вентильні генератори індукторного типу. Проте колекторних зварювальних машин різних конструктивних схем (з послідовною обмоткою збудження, поперечного поля, з розщепленими полюсами) з щітковим струмознімачем перебуває в експлуатації ще досить багато. Останнім часом у країнах СНД та зарубіжжя у зв’язку з простотою конструкції випускалися колекторні зварювальні генератори лише з послідовною обмоткою збудження. Тому у даній главі розглянемо саме цей тип генераторів.

 Теоретичні основи роботи зварювальних колекторних генераторів

  Принцип перетворювання у генераторі механічної енергії приводного двигуна в електричну грунтується на законі електромагнітної індукції. У рамці провідника, що обертається у постійному магнітному полі, виникає ЕРС. Але ця ЕРС змінюється за напрямом та величиною. Для випрямлення змінної ЕРС в генераторах використовується колекторний пристрій. В колекторному зварювальному генераторі випрямлена ЕРС знімається з колектора щітковим механізмом, закріпленим на статорі.

 Принцип роботи та характеристики вентильних зварювальних генераторів

  Вентильний зварювальний генератор являє собою комбінацію генератора змінного струму та випрямного блока. У вентильному генераторі, на відміну від колекторного, випрямляч є не механічним, а напівпровідниковим. Застосування сильнострумових напівпровідникових діодів (або тиристорів) дало змогу створити випрямляч напруги та струму для електромашинних генераторів будь-якого конструктивного виконання, наприклад синхронних, індукторних, асинхронних. Тому у світовій практиці зустрічаються вентильні зварювальні генератори, виконані на базі електричних машин змінного струму практично всіх відомих виробників. Найчастіше використовують індукторний генератор змінного струму. В індукторній машині (ІМ) змінюється тільки значення магнітної індукції у робочому зазорі між статором і ротором, її напрям залишається постійним. Типову електричну схему вентильного генератора з самозбудженням та найбільш розповсюджену конструкцію ІМ для вентильних генераторів показано на рис.3.5.

   Ротор генератора складається з двох сталевих пакетів 3 і 8 (рис.3.5,а), які розміщені на спільному валу 1(7) та мають полюси. При цьому полюси одного пакета зсунуті на 180° відносно полюсів другого пакета. Для проходження магнітного потоку вздовж осі генератора передбачена сталева втулка 10. Обмотка збудження 6 прикріплена спеціальним пристроєм 4 нерухомо до корпусу генератора 2, що виконаний із магнітом’якого матеріалу, і розташована поміж пакетами ротора. На статорі генератора 5, що також складається із двох пакетів, розміщена трифазна силова обмотка 9. Зміна магнітного потоку, зчепленого з обмоткою якоря, досягається через періодичну зміну магнітного опору на шляху робочого потоку при обертанні зубчастого ротора. Тому індукція у зазорі ІМ має пульсуючий характе і містить змінну (робочу) та постійну (неробочу) складові. Наявність постійної складової магнітного потоку є головним недоліком ІМ тому, що вона не бере участі у наведенні ЕРС, а тільки завантажує магнітопровід та потребує істотного збільшення його об’єму і маси порівняно із звичайними синхронними машинами. Цей недолік частково компенсується за рахунок підвищеної частоти ЕРС (200...400 Гц), що визначається швидкістю обертання ротора та числом зубців на ньому, яке можна збільшити.

Рис 3.5. Конструкція індукторної машини (а), електрична схема вентильного генератора (б) та його зовнішні вольт-амперні характеристики (в)

    До переваг ІМ слід віднести простоту конструкції ротора, високу надійність, зручність регулювання, підвищену працездатність у складних зовнішніх умовах.

  Природні зовнішні вольт-амперні характеристики вентильного генератора спадні, вони формуються за рахунок великого індуктивного опору фаз обмоток статора. При пуску, коли ротор генератора починає обертатися від приводного двигуна, на виводах статорної обмотки (∆І та ∆ІІ, рис.3.5,б) з’являється ЕРС близько 7...8 В, завдяки залишковому магнетизмові полюсів ротора. Трансформатор Т1 підвищує цю напругу і через діод VD3 її середнє значення за півперіод подається на клеми обмотки збудження ОЗ (у цей час діод VD1 закритий). У наступний півперіод діод VD1 відкритий, і через нього йде струм за рахунок енергії, нагромадженої у магнітному полі ОЗ у попередній півперіод. Генератор збуджується до напруги холостого ходу, яка настроюється резистором R1. З підвищенням навантаження напруга на фазах статорної обмотки знижується і разом з цим зменшується середнє значення випрямленої за допомогою діода VD3 вторинної напруги трансформатора Т1. При навантаженні одночасно з Т1 обмотку ОЗ через діод VD2 починає живити випрямленим струмом вторинна обмотка трансформатора струму ТА2. Вентильний генератор має два діапазони регулювання струму (за рахунок вмикання однієї або двох статорних обмоток, рис.3.5,в). Плавне регулювання зварювального струму у межах кожного діапазону та зміна крутості зовнішньої характеристики генератора забезпечується резистором R2. Останнім часом, у 90-і роки, на світовому ринку зварювального устаткування з’явилися агрегати на базі асинхронних генераторів з тиристорними випрямними блоками.

   Тиристорний випрямляч складається за мостовою схемою та вмикається до вихідних клем зварювальної обмотки, яка розміщена на статорі разом з обмоткою збудження. Зовнішні характеристики необхідної форми такого джерела живлення формуються схемою керування силовим тиристорним блоком, що живиться від автономної допоміжної мережі або від силової обмотки з застосуванням фільтруючих пристроїв. Асинхронні генератори мають певні специфічні особливості, зокрема вони змінюють частоту струму, що генерується, при зміні навантаження внаслідок зміни швидкості магнітного потоку. Стабілізувати частоту можна шляхом зміни частоти обертання приводу. Для зварювального агрегату з приводом від двигуна внутрішнього згоряння це забезпечується просто.

  Більш важливим завданням є підтримування постійними сили струму та напруги в дузі, яке вирішується за допомогою вихідного силового тиристорного блока та вузла керування ним. На рис.3.6 наведено блок-схему асинхронного зварювального генератора, розробленого в ІЕЗ імені Є.О.Патона на базі серійного електричного двигуна типу АМУ 200-4 потужністю 30 кВт. На статорі генератора розміщені дві трифазні гальванічно не пов'язані обмотки: силова та збудження. Ємнісний блок складається з набору конденсаторів з робочою напругою 400 В, які можуть автоматично перемикатися залежно від режиму роботи генератора.

  Тиристорний випрямляч, що ввімкнутий до вихідних затискачів статорної обмотки, є частиною блока формування зовнішньої характеристики генератора. Блок керування живиться від допоміжної автономної мережі або силової обмотки з використанням фільтруючих пристроїв.

Рис. 3.6. Блок-схема асинхронного зварювального генератора (АЗГ): БЗ – блок збудження; ТВ – тиристорний випрямляч; БКТ – блок керування тиристорами; L – стабілізуючий дросель

Загальна характеристика типових промислових зварювальних машинних джерел живлення постійного струму

   Зварювальний перетворювач являє собою електромашинну установку, що складається з приводного електродвигуна та зварювального генератора. Як привод у перетворювачів використовують короткозамкнені асинхронні трифазні електродвигуни, які у більшості випадків мають фазні обмотки, з’єднані зіркою, та розраховані на лінійну напругу 380 В. Перетворювачі призначені для роботи як у закритих приміщеннях, так і на відкритому повітрі.

  Зварювальні агрегати належать до категорії пересувних енергетичних установок, що пристосовані для роботи у польових умовах незалежно від тимчасового або постійного розміщення на транспортному засобі. За типом приводного двигуна агрегати поділяються на агрегати з бензиновими або дизельними двигунами, за способом охолодження – з повітряним та рідинним охолодженням.

    Режим роботи двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ) у зварювальних агрегатах – стаціонарний, тобто такий, за якого частота обертання ротору  підтримується постійною. Автоматичний регулятор, що забезпечує постійну частоту обертання, є однією з основних складових частин зварювального агрегату.

    Ще одна особливість, характерна для умов роботи ДВЗ у зварювальному агрегаті, – це значна частка часу роботи у режимі холостого ходу, особливо при виконанні зварювальних робіт на монтажі конструкцій, їх ремонті або будівництві споруд. Приводами зварювальних агрегатів здебільшого служать автомобільні або тракторні двигуни. Асинхронні генератори, як правило, розраховані на промислову частоту. Це дає змогу (крім електрично не пов’язаних зварювальних обмоток та обмоток збудження) розмістити на статорі генератора додаткові обмотки для отримання трифазної напруги 220/380 В, що використовується для живлення електроінструменту або освітлювальних пристроїв невеликої потужності.

   Зварювальні перетворювачі і агрегати з колекторними генераторами

    Перетворювачі типів ПСО-300-2, ПСО-315М та ПД-502 призначені для живлення постійним струмом одного зварювального поста при ручному дуговому зварюванні, наплавленні та різанні покритими електродами, а також для живлення зварювальних кіл автоматів та напівавтоматів при дуговому зварюванні під флюсом. Зварювальні перетворювачі ПСО-300, ПСО-315М та ПД-502 конструктивно подібні (рис.3.9,а) і відрізняються типом генератора (дод.2, табл.2.2).

    Генератори ГСО-300 та ГСО-300М – чотириполюсні колекторні машини з самозбудженням та послідовною розмагнічувальною обмоткою, а генератор ГД-502 має незалежне збудження. Обмотка збудження ГД-502 живиться від мережі змінного трифазного струму через індуктивно-ємнісний перетворювач напруги. Зовнішні характеристики генераторів –крутоспадні. Регулювання зварювального струму генераторів здійснюється реостатом (плавна настройка) та підключенням зварювального кабелю до відповідного затискача дошки затискачів низької напруги (грубе налаштування).

  Перетворювач типу ПСГ-500-1 призначений для живлення постійним струмом одного поста дугового механізованого та автоматичного зварювання у середовищі захисних газів плавким електродом з постійною швидкістю подачі при струмі 60...500 А (див.дод.2, табл.2.2).

   Зовнішньо перетворювач подібний до перетворювачів ПСО-300-2 та ПД-502. Зварювальний генератор ГСГ-500-1 являє собою також чотириполюсну машину з самозбудженням. Обмотка самозбудження розміщена на всіх головних полюсах і живиться від щіток генератора. Зовнішні вольт-амперні характеристики генератора – жорсткі, з нахилом не більше ±0,04 В/А у робочому діапазоні струмів, чим забезпечується автоматичне зварювання. Надійне самозбудження при мінімальних напругах холостого ходу забезпечується парою головних полюсів, які мають більш насичені осердя (з вирізами у середній частині). Регулювання напруги генератора здійснюється реостатом, увімкнутим у коло котушок збудження, розташованих на ненасичених полюсних осердях.

   Зварювальні агрегати АСБ-300-7, АДБ-309, ПАС-400, АДБ-311 (рис.3.9,б). В агрегатах генератор та бензиновий двигун з’єднані у силовий блок, змонтований на загальній рамі. Двигунова та генераторна частини розділені між собою поперечною перегородкою, яка забезпечує нормальний тепловий режим роботи генератора.

   Зварювальні генератори ГСО-300-5, ГД-303 та ГД-305 (див. дод.2, табл.2.2) однотипні за конструкцією і є однопостовими зварювальними чотириполюсними генераторами постійного струму з послідовною розмагнічувальною обмоткою, з самозбудженням. Зовнішні характеристики генераторів – крутоспадні. Зварювальний генератор СГП-3 за принципом роботи належить до типу генераторів ГСО-300. Зварювальний струм регулюється реостатом, змонтованим на корпусі генератора ГСО-300-5, а в генераторах ГД-303 та ГД-305 – виносним. Реостат увімкнутий у коло намагнічувальної (шунтової) обмотки збудження. Генератори ГД-303, ГД-305 мають розширені межі регулювання струму (5 діапазонів, три з яких є додатковими). Додаткові діапазони утворюються шляхом вмикання у коло якоря відповідних баластних опорів, що встановлені на корпусі генератора.

   У зварювальних генераторах АД-303, АДД-3112 генератор з’єднується з дизельним двигуном повітряного охолодження за допомогою фланця, розподільна перегородка між генераторним та дизельними відсіками відсутня. Зварювальні генератори агрегатів за принципом роботи та конструктивним виконанням є типовими представниками колекторних генераторів серії ГСО-300. Генератор ГСО-300-12 має два, ГД-3120 – три діапазони регулювання струму. Додатковий діапазон малих струмів створюється шляхом вмикання у коло якоря баластного опору.

ВИПРЯМЛЯЧІ ДЛЯ ДУГОВОГО ЗВАРЮВАННЯ


   Зварювальні випрямлячі – це статичні перетворювачі змінного струму
трифазної мережі у напругу постійного струму, яка використовується для
зварювання.
  Зварювальні випрямлячі мають значні переваги перед електромашинними перетворювачами: високі зварювальні якості за рахунок підвищення
стабільності горіння дуги та зменшення розбризкування металу; високий
ККД і знижені втрати холостого ходу, що особливо важливо для джерел
живлення з невеликим показником ПН (ПВ); широкі межі регулювання
струму і напруги; можливість автоматизації та програмування параметрів
зварювального процесу; відсутність частин, що обертаються, та необхідності у фундаментах для установки, менша маса і габарити; безшумність у роботі. Завдяки прогресу в галузі виробництва напівпровідникових вентилів (тиристорів), розрахованих на значні напруги і струми, стало можливим розробляти та виготовляти різні типи випрямлячів для дугових способів зварювання та споріднених технологій.
Однопостові та багатопостові випрямлячі сьогодні застосовують
практично для будь-яких видів дугового зварювання. Зварювальні випрямлячі випускаються на струми силою від одиниць до тисяч ампер. Регулювання вихідних параметрів може бути ступеневим та плавним. Найпоширенішим способом регулювання напруги випрямляча, завдяки своїй простоті, є зміна числа витків первинних обмоток трансформатора за допомогою перемикачів. Але при цьому зростає розрахункова потужність трансформатора, знижується коефіцієнт його використання при зварюванні на максимальних струмах через виключення з роботи частини первинної об-
мотки. Плавне регулювання напруги забезпечується вмиканням дроселів насичення з внутрішнім зворотним зв′язком, застосуванням реактивних подільників напруги, які підключаються до частини вторинної обмотки трансформатора, або тиристорним регулятором.


Принциповий склад зварювального випрямляча


   Випрямлячі для дугового зварювання складаються взагалі з кількох
блоків та пристроїв (рис.4.1): силового трансформатора 1, випрямного
блока 2, стабілізувального дроселя 3, пускової, захисної та вимірювальної
4 і регулювальної 5 апаратури. Спеціалізовані випрямлячі містять низку
інших елементів, які полегшують ведення процесу зварювання

Випрямлячі за спадними зовнішніми характеристиками


  Це найпоширеніша категорія випрямлячів; основні параметри цих
джерел живлення регламентовані ГОСТ 13821-77Е. Такі випрямлячі характеризуються стабільністю початкового збудження дуги і процесу зварювання, доброю якістю формування шва та порівняно малим розбризкуванням електродного металу. Перенесення металу при оптимальних режимах ручного дугового зварювання відбувається з періодичними замиканнями краплями дугового проміжку і лише при подовженні дуги можлива крупнокраплинна форма перенесення без коротких замикань.
   Проведені дослідження процесів перенесення електродного металу через дугу при живленні її від випрямлячів при ручному дуговому зварюванні
визначили основні вимоги до конструкції випрямлячів зі спадними зовнішніми характеристиками. Встановлено, що випрямлячі для ручного дугового зварювання на струми до 500 А, які мають як регулюючий орган трансформатори з розвиненим електромагнітним розсіюванням, доцільно виготовляти за трифазною мостовою схемою випрямляння.

   Випрямляч ВД-306 (рис.4.8,а) містить випрямний блок 1 з вентилятором та трифазний знижувальний трансформатор 2 з розвиненим електромагнітним розсіюванням, що закріплені на металевій рамі, яка встановлена на двох колесах 4. Конструкція захищена кожухом і кришкою, на якій розміщена рукоятка 3 плавного регулювання зварювального струму. На лицевій панелі розташовані рознімачі 5 для підключення зварювальних кабелів, перемикач діапазонів 6 та транспортувальні рукоятки 7.

  Перемикання діапазонів здійснюється шляхом з′єднання первинних та
вторинних обмоток трансформатора Т1 (рис.4.8,б) "трикутник-трикутник"
(діапазон великих струмів) або "зірка-зірка" (діапазон малих струмів). Такий спосіб отримання двох діапазонів дає змогу змінити зварювальний
струм у три рази без додаткових витрат активних матеріалів. Плавне регулювання струму в межах кожного діапазону здійснюється через зміну відстані між котушками обмоток трансформатора. При зближенні котушок
індуктивність розсіювання обмоток та їх індуктивні опори зменшуються –
зварювальний струм зростає. При збільшенні відстані між обмотками
струм зменшується. Рухомими є котушки первинної обмотки, котушки
вторинної обмотки закріплені біля верхнього ярма магнітопроводу трансформатора.
   Випрямні блоки ВД-306 та ВД-401 виконані за трифазною мостовою
схемою випрямляння на кремнієвих вентилях В200 класу 3 та вище. Вентиляція – повітряна примусова. Нормальна робота системи вентиляції контролюється повітряним реле К3. Перемикання діапазонів здійснюється перемикачем S.
  Випрямляч ВД-306 має систему захисту, що відключає його від мережі у випадку виходу з одного з вентилів випрямного блока або при пробої
на корпус вторинної обмотки трансформатора. Система складається з магнітного підсилювача А, трансформатора Т2 та реле К1. Змінний струм, що протікає по фазних дротах, які проходять крізь вікно тороїдального магнітопроводу підсилювача, не насичує магнітопровід, і вся напруга падає на обмотках підсилювача. В аварійних режимах у фазних струмах трансформатора Т1 з′являється постійна складова, магнітопровід підсилювача А насичується, реле К1 спрацьовує і розмикає коло магнітного пускача К2, який відключає випрямляч від мережі. Подібний захист застосований у випрямлячі ВД-401.

Підручник  Драган С.В. "Джерела живлення для зварювання плавленням"

Остання зміна: пʼятниця 27 січня 2023 14:21 PM