Интернет-энциклопедия по электрике

Сварочные преобразователи под­разделяют на следующие группы: по числу питаемых постов - одно - постовые, предназначенные для пита­ния одной сварочной дуги; много­постовые, питающие одновременно несколько сварочных дуг; по спо­собу установки -стационар­ные, устанавливаемые неподвижно на фундаментах; передвижные, монти­руемые на тележках; по р о д у дви­гателей, приводящих генератор во вращение,- машины с электрическим приводом; машины с двигателем внут­реннего сгорания (бензиновым или ди­зельным) ; по способу выполне­ния - однокорпусные, в которых ге­нератор и двигатель вмонтированы в единый корпус; раздельные, в которых генератор и двигатель установлены на одной раме, а привод осуществляется через соединительную муфту.

Однопостовые сварочные преобра­зователи состоят из генератора и электродвигателя или двигателя внут­реннего сгорания. Электрическая схе­ма сварочного генератора обеспечи­вает падающую внешнюю характерис­тику и ограничение тока короткого замыкания. Внешняя вольт-амперная характеристика / (рис. 14) показывает зависимость между напряжением и то­ком на клеммах сварочной цепи гене­ратора. Для устойчивости горения сварочной дуги характеристика гене­ратора / должна пересекать характе­ристику дуги III. При возбуждении дуги напряжение изменяется (//) от точки I к точке 2. При возникновении

Генераторы с расщепленными по­люсами обеспечивают падающую внешнюю характеристику, используя размагничивающее действие магнит­ного потока якоря. На рис. 15 показа­на схема сварочного генератора такого типа. Генератор имеет четыре основных (N г и Sr - главные, Nn И Sn - поперечные) и два дополни­тельных (N и S ) полюса. При этом одноименные основные полюсы распо­ложены рядом, составляя как бы один раздвоенный полюс. Обмотки возбуж­дения имеют две секции: нерегулируе­мую 2 и регулируемую 1. Нерегулируе­мая обмотка расположена на всех четырех основных полюсах, а регули­руемая - только нк поперечных. В цепь регулируемой обмотки возбужде­ния включен реостат 3. На дополни­тельных полюсах расположена сериес - ная обмотка 4. По нейтральной ли­нии симметрии О - О между разно­именными полюсами на коллекторе ге­нератора расположены основные щет­ки а и ft, к которым подключается сварочная цепь. Дополнительная щет­ка с служит для питания обмоток возбуждения.

При холостом ходе генератора (рис. 16, а) обмотки полюсов создают два магнитных потока Фг и Фп, кото­рые индуцируют э. д. с. в обмотке якоря. При замыкании сварочной цепи (рис. 16, б) по обмотке якоря потечет ток, который создает магнитный поток якоря Фя, направленный по линии основных щеток и замыкающийся че­рез полюсы генератора. Магнитный поток якоря Фя можно разложить на два составляющих потока Фяг и Фяп. Поток Фяг по направлению будет сов­падать с потоком Фг главных полюсов, но усилить его не может, так как главные полюсы генератора имеют вырезы, уменьшающие площади их по­перечных сечений, и поэтому они рабо­тают при полном магнитном насы­щении (т. е. магнитный поток этих по­люсов независимо от нагрузки остает­ся практически постоянным). Поток ФЯп направлен против потока Ф„ поперечных-полюсов и поэтому ослаб­ляет его и даже может изменить направление суммарного потока. Та­кое действие магнитного потока якоря приводит к ослаблению суммарного
магнитного погона генератора, а отсю­да к уменьшению напряжения на ос­новных щетках генератора. Чем боль­ший ток протекает по обмотке якоря, тем больше магнитный поток Фя, тем больше снижается напряжение. При коротком замыкании сварочной цепи напряжение на основных щетках почти достигает нулевого значения.

Сварочный ток регулируют в два приема - грубо и точно. При грубом регулировании смещают щеточную траверсу, на которой расположены все три щетки генератора. Если сдвигать щетки по направлению вращения яко­ря, то размагничивающее действие потока якоря увеличивается и сва­рочный ток уменьшается. При обрат­ном сдвиге размагничивающее дейст­вие уменьшается и сварочный ток увеличивается. Таким образом уста­навливают интервалы больших и ма­лых токов. Плавное и точное регу­лирование тока производят реостатом, включенным в цепь обмотки возбужде­ния. Увеличивая или уменьшая рео­статом ток возбуждения в обмотке поперечных полюсов, изменяют маг­нитный поток Фп, тем самым изменяют напряжение генератора и сварочный ток.

В генераторах с расщепленными полюсами поздних выпусков свароч­ный ток регулируют изменением числа витков секционированных обмоток по­люсов генератора и реостатом, вклю­ченным в цепь обмотки возбуждения. Реостат устанавливается на корпусе генератора и имеет шкалу с деле­ниями в амперах. По такой схеме работают генераторы СГ-300М-1, ис­пользуемые в преобразователях ПС-300М-1.

Принципиальная схема генератора с размагничивающим действием пос­ледовательной обмотки возбуждения, включенной в сварочную цепь, пред­ставлена на рис. 17. Генератор имеет две обмотки: обмотку возбуж­дения 1 и размагничивающую после­довательную обмотку 2. Обмотка воз­буждения питается либо от основной и дополнительной щеток (b и с), либо от специального источника постоян­ного тока (от сети переменного тока через селеновый выпрямитель). Маг-

Нитный поток Фв, создаваемый этой обмоткой, постоянный и не зависит от нагрузки генератора. Размагничиваю­щая обмотка включена последователь­но с обмоткой якоря так, что при горении дуги сварочный ток, проходя через обмотку, создает магнитный по­ток Фп, направленный против потока Ф0. Следовательно, э. д. с. генератора будет индуцироваться результирую­щим магнитным потоком Фв - Фп - С увеличением сварочного тока маг­нитный поток Фп возрастает, а резуль­тирующий магнитный поток Ф„ - Фм уменьшается. Как следствие, умень­шается индуцируемая э. д. с. генера­тора. Таким образом, размагничиваю­щее действие обмотки 2 обеспечивает получение падающей внешней харак­теристики генератора. Сварочный ток регулируется переключением витков последовательной обмотки (грубая регулировка - два диапазона) и рео­статом обмотки возбуждения (плав­ная и точная регулировка в пределах каждого диапазона). По такой схеме выпускаются генераторы ГСО-120, ГСО-ЗОО, ГС0500, ГС-500 и др. Крат­кая техническая характеристика сва-

Рочных преобразователей дана в табл. 1.

На рис. 18 представлен однопостовой пере­движной сварочный преобразователь ПСО-500, выпускаемый серийно и нашедший широкое применение при строительно-монтажных рабо­тах. Он состоит из генератора ГСО-5СЮ и трехфазного асинхронного электродвигателя АВ-72-4, смонтированных в едином корпусе на колесах для перемещения по строительной пло­щадке. Преобразователь предназначен для руч­ной дуговой сварки, полуавтоматической шлан­говой и автоматической сварки под флюсом. Для грубого регулирования сварочного тока (переключения витков последовательной обмот­ки) на клеммовую доску генератора выведены один отрицательный и два положительных кон­такта. Если необходим сварочный ток в преде­лах 120...350 А, то сварочные провода присо­единяют к отрицательному и среднему положи­тельному контактам. При работе на токах 350...600 А сварочные провода присоединяют к отрицательному и крайнему положительному контактам. Плавно сварочный ток регулируют реостатом, включенным в цепь обмотки неза­висимого возбуждения. Реостат расположен на корпусе машины и имеет маховик с токоука- зателем. Шкала имеет два ряда цифр, соответ­ствующих подключаемым контактам: внутрен­ний ряд - до 350 А и наружный ряд - до 6СЮ А.

Для выполнения сварочных работ при отсутствии электроэнергии (на новостройках, на монтажных работах в полевых условиях, при сварке газо­нефтепроводов, при установке мачт электропередач высокого напряжения и др.) применяют передвижные сва­рочные агрегаты, состоящие из сва­рочного генератора и двигателя внут­реннего сгорания. Краткая техничес­кая характеристика наиболее рас­пространенных сварочных агрегатов с двигателями внутреннего сгорания дана в табл. 2.

Таблица 2

На рис. 19 представлен сварочный агрегат этой группы ПАС-400-VIII. Агрегат состоит из генератора СГП-3-VI и двигателя внутреннего сгорания ЗИЛ-120 или ЗИЛ-164. Генератор работает по схеме с размагничивающей последо - вательиой обмоткой. Регулирование тока произ водят реостатом цепи основной обмотки воз­буждения. Двигатель с варочного агрегата спе­циально переоборудован для режима длитель­ной стационарной работы: он имеет автомати­ческий центробежный регулятор скорости вра­щения; ручное регулирование для работы при малых скоростях; автоматическое выключение зажигания при внезапном увеличении скорости. Сварочный агрегат смонтирован на жесткой металлической раме с катками для переме­щения. Наличие крыши и боковых металличес­ких штор, защищающих от атмосферных осад­ков, позволяет использовать агрегат для работы на открытом воздухе.

Для сварки в защитных газах, а также для полуавтоматической и авто­матической сварки применяют генера­торы с жесткой или возрастающей внешней характеристикой. Такие гене­раторы имеют обмотки независимого возбуждения и подмагничивающую последовательную обмотку. При хо­лостом ходе э. д. с. генератора наво­дится магнитным потоком, который со­здается обмоткой независимого воз­буждения. При рабочем режиме сва­рочный ток, проходя через последо­вательную обмотку, создает магнит­ный поток, совпадающий по направ­лению с магнитным потоком обмотки независимого возбуждения. Тем са­мым обеспечивается жесткая или воз­растающая вольт-амперная харак­теристика.

На рис. 20 представлен преобразователь такого типа ПСГ-350, состоящий из свароч­ного генератора постоянного тока ГСГ-350 и трехфазного асинхронного электродвигателя АВ-61-2 мощностью 14 кВт. Генератор имев! обмотку независимого возбуждения и подмаг­ничивающую последовательную обмотку. Об­мотка независимого возбуждения питается от внешней сети через селеновые выпрямители и стабилизатор напряжения, который исключает влияние колебаний напряжения в сети на ток возбуждения. Последовательная обмотка раз­делена на две секции: при включении в свароч­ную цепь части витков генератор работает на режиме жесткой характеристики, а при ис­пользовании всех витков обмотки генератор дает возрастающую внешнюю характеристику. Ге­нератор и двигатель размещены в общем корпу­се и смонтированы на тележке.

Универсальные преобразователи ПСУ-300 и ПСУ-500-2, предназначен­ные для ручной сварки, автоматичес­кой сварки под флюсом, а также автоматической и полуавтоматической сварки в защитных газах, обеспечи­вают как падающую, так и жесткую внешнюю характеристику. В этих преобразователях, переключая неза­висимую и последовательную обмотки генератора, можно создавать размаг­ничивающий и подмагничивающий по­токи и соответственно получать ту или иную характеристику.

При работе на строительной пло­щадке или заводе нескольких свароч­ных постов, расположенных недалеко друг от друга, применяют многопосто­вой сварочный преобразователь. Внешняя характеристика многопос­тового сварочного генератора должна быть жесткой, т. е. независимо от количества работающих постов напря­жение генератора должно быть по­стоянным. Для получения постоянного напряжения многопостовои генератор (рис. 21) имеет параллельную обмот­ку возбуждения 1, создающую магнит­ный поток 0i и последовательную обмотку 3, создающую магнитный по­ток Фа того же направления.

При холостом ходе э. д. с. генерато­ра индуцируется только магнитным по­током Фь так как в последовательной обмотке ток отсутствует. Напряжение генератора достаточно для зажигания дуги. Во время сварки появляется ток в обмотке якоря и, следовательно, в последовательной обмотке возбуж­дения. При этом появляется магнит­ный поток Ф^ и э. д. с. будет индуциро­ваться суммарным потоком 0i + Фг. Падение напряжения внутри генерато­ра при рабочем режиме компенсирует­ся увеличивающимся магнитным пото­ком, и поэтому напряжение остается равным напряжению холостого хода. Для получения падающей внешней характеристики сварочные посты включают в цепь генератора через регулируемые балластные реостаты 4. Напряжение генератора регулируют реостатом 2, включенным в цепь па­раллельной обмотки возбуждения. Сварочный ток устанавливают измене­нием сопротивления балластного реостата.

Многопостовой сварочный пре­образователь ПСМ-1000 (рис. 22) состоит из сварочного генератора по­стоянного тока типа СГ-1000 и трех­фазного асинхронного двигателя, смонтированных в одном корпусе. Генератор СГ-1000, шестиполюсный, с самовозбуждением, имеет параллель-

Ную и последовательную обмотки, создающие магнитные потоки одина­кового направления. В комплект сва­рочной машины входят девять бал­ластных реостатов РБ-200, позволяю­щих развернуть девять постов.

Преобразователи ПСМ-1000-1 и ПСМ-1000-11 существенных конструк­тивных отличий не имеют. Обмотки возбуждения генератора у

ПСМ-1000-I изготовлены из меди, а у ПСМ-1000-II - из алюминия. Послед­ней модификацией является ПСМ-1000-4, состоящий из генератора ГСМ-1000-4 и электродвигателя А2-82-2 мощностью 75 кВт. В комплект преобразователя входят балластные реостаты РБ-200-1 (9 шт.) или РБ-300-1 (6 шт.).

Балластный реостат РБ-200 (рис. 23) имеет пять рубильников, пере­ключением которых устанавливают со­противление реостата. Эти переключе­ния позволяют регулировать свароч­ный ток ступенчато через каждые 10 А в пределах 10...200 А.

Применение многопостовых сва­рочных преобразователей уменьшает площади, занимаемые сварочным обо­рудованием, сокращает расходы на ре­монт, уход и обслуживание. Однако к. п. д. сварочного поста значитель­но ниже, чем при однопостовом пре­образователе, вследствие больших по­терь мощности в балластных реоста­тах. Поэтому выбор одного много­постового или нескольких однопосто - вых сварочных агрегатов обосновы­вают технико-экономическим расчетом для конкретных условий.

Если экономически выгодно приме­нение однопостовых сварочных агре­гатов, но мощности одного генератора недостаточно для работы сварочного поста, включают параллельно два сва­рочных агрегата. При параллельном включении генераторов необходимо соблюдать следующие условия. Гене­раторы должны быть одинаковыми по типу и внешним характеристикам. До включения необходимо отрегулиро­вать генераторы на одинаковое напря-

Жение холостого хода. После включе­ния в работу следует с помощью регу­лирующих устройств установить по амперметру одинаковую нагрузку ге­нераторов. При неодинаковой нагруз­ке напряжение одного генератора бу­дет выше другого и генератор с низким напряжением, питаемый током второго генератора, будет работать как двига­тель. Это приведет к размагничива­нию полюсов генератора и выходу его нз строя. Поэтому следует по­стоянно следить за показаниями ам­перметров и при необходимости регу­лировать равномерность нагрузки.

Для уравнивания напряжения па­раллельно работающих генераторов с падающими внешними характеристи­ками применяют перекрестное питание их цепей возбуждения: обмотки воз­буждения одного генератора питают­ся от щеток якоря другого генерато­ра (рис.24) .Для этой цели генераторы имеют уравнительные контакты, кото­рые надо при параллельной работе соединить между собой.

При параллельном включении мно­гопостовых генераторов ПСМ-1000 необходимо клеммы на щитках генера­торов ГС-1000, обозначенные буквой У (уравнительный), соединить между собой проводом; при этом последова­тельные обмотки генераторов соеди­няются параллельно и, таким обра­зом, исключаются колебания в распре­делении нагрузки между генератора­ми.

Сварочный преобразователь представляет собой комбинацию электродвигателя переменного тока и сварочного генераторапостоянного тока. Электрическая энергия сети переменного тока преобразуется в механическую энергию электродвигателя, вращает вал генератора и преобразуется в электрическую энергию постоянного сварочного тока. Поэтому КПД преобразователя невелик: из-за наличия вращающихся частей они менее надежны и удобны в эксплуатации по сравнению с выпрямителями. Однако для строительно-монтажных работ использование генераторов имеет преимущество по сравнению с другими источниками благодаря их меньшей чувствительности к колебаниям сетевого напряжения.

Для питания электрической дуги постоянным током выпускаются передвижные и стационарные сварочные преобразователи. На рис. 11 показано устройство одно-постового сварочного преобразователя ПСО-500, выпускаемого серийно нашей промышленностью.

Рис.1 Схема сварочного преобразователя ПСО-500

2-Электродвигатель

3-Вентелятор

4-Катушки полюсов

5-Якорь полюсов

6-Коллектор

7-Токо съемники

8- Маховичок для регулирования тока

9-сварочные клеммы

10-Амперметр

11-Пакетный выключатель

12-Коропка пускарегулирующей и контрольной аппаратуры преобразователя

Однопостовой сварочный преобразователь состоит из двух машин: из приводного электродвигателя 2 и сварочного гене­ратора постоянного тока, расположенных в общем корпусе 1. Якорь 5 генератора и ротор электродвигателя расположены на общем валу, подшипники которого установлены в крышках корпуса преобразователя. На валу между электродвигателем и генератором находится вентилятор 3, предназначенный для охлаждения агрегата во время его работы. Якорь генератора набран из тонких пластин электротехнической стали толщиной до 1 мм и снабжен продольными пазами, в которых уло­жены изолированные витки обмотки якоря. Концы обмотки якоря припаяны к соответствующим пластинам коллектора 6. На полюсах магнитов насажены катушки 4 с обмотками из изолированной проволоки, которые включаются в электри­ческую цепь генератора.

Генератор работает по принципу электромагнитной индук­ции. При вращении якоря 5 его обмотка пересекает магнитные силовые линии магнитов, в результате чего в обмотках якоря наводится переменный электрический ток, который при помощи коллектора 6 преобразуется в постоянный; с щеток токосъем­ника 7, при нагрузке в сварочной цепи, ток течет с коллек­тора к зажимам 9.

Пускорегулирующая и контрольная аппаратура преобразо­вателя смонтирована на корпусе 1 в общей коробке 12.

Преобразователь включается пакетным выключателем 11. Плавное регулирование величины тока возбуждения и регу­лирование режима работы сварочного генератора производят реостатом в цепи независимого возбуждения маховичком8. С помощью перемычки, соединяющей дополнительный зажим с одним из положительных выводов от последовательной обмотки, можно устанавливать сварочный ток для работы до 300 и до 500 А. Работа генератора на токах, превышающих верхние пределы (300 и 500 А), не 2эекомендуется, так как возможен перегрев машины и нарушится система комму­тации.

Величина сварочного тока определяется амперметром 10, шунт которого включен в цепь якоря генератора, смонтиро­ванного внутри корпуса преобразователя.

Обмотки генератора выполняют из меди или алюминия. Алюминиевые шины армируют медными пластинками. Для защиты от радиопомех, возникающих при работе генератора, применен емкостный фильтр из двух конденсаторов.

Перед пуском преобразователя в работу необходимо про­верить заземление корпуса; состояние щеток коллектора; на­дежность контактов во внутренней и внешней цепи; штурвал реостата повернуть против часовой стрелки до упора; проверить, не касаются ли концы сварочных проводов друг друга; уста­новить перемычку на доске зажимов соответственно требуемой величине сварочного тока (300 или 500 А).

Пуск преобразозателя осуществляется включением двига­теля в сеть (пакетным выключателем 11). После подсоеди­нения к сети необходимо проверить направление вращения генератора (если смотреть со стороны коллектора, ротор должен вращаться против часовой стрелки) и в случае необходимости поменять местами провода в месте их подключения к пита­ющей сети.

Для пояснения принципа работы сварочного преобразователя рассмотрим упрощенную электрическую схему преобразователя ПСО-500 (рис. 2). Асинхронный электродвигатель 1 с коротко-замкнутым ротором имеет три обмотки статора, включенные по схеме «звезда» (380 в). Пакетный выключатель 2 служит для включения электродвигателя в сеть трехфазного переменного тока напряжением 380 в. Четырех полюсный сварочный генератор 8 имеет обмотку 5 независимого возбуждения и последовательную размагничивающую обмотку 7, обеспечивающую падающую внешнюю характеристику генератора. Обмотки 5 и 7 расположены на разных полюсах. Независимая обмотка возбуждения 5 питается постоянным током от селенового выпрямителя 4, включенного в сеть питания обмоток электродвигателя через стабилизатор напряжения (однофазный трансформатор) 3 и включается одновременно с пуском электродвигателя.

Сварочный ток регулируется реостатом 6, включенным в цепь независимой обмотки возбуждения 5. Величина тока измеряется амперметром 9. Сварочная цепь подключается к зажимам доски 10, на которой имеется перемычка, переключающая секции последовательной обмотки 7 на два диапазона сварочного тока: до 300 а и до 500 а. Конденсаторы 11 устраняют радиопомехи, возникающие при работе преобразователя.

(Рис.2) Принципиальная электрическая схема сварочного преобразователя ПСО-500

1- Асинхронный электродвигатель

2- Пакетный выключатель

3- Стабилизатор напряжения

4- Селеновый выпрямитель

5-обмотка независимым возбуждением

6- Регулируемый реостат

7- Последовательная размагничивающая обмотка

8- Четырех полюсный сварочный генератор

9-Амперметр

10- зажимы доски

11- Конденсаторы

Принципиальная электрическая схема сварочного генератора с независимым возбуждением и размагничивающей последовательной обмоткой.

На рис.3 Дана схема генератора ГСО-500 с независимым возбуждением и размагничивающей последовательной обмоткой. Намагничивающая обмотка независимого возбуждения питается током от отдельного источника (сети переменного тока через полупроводниковый селеновый выпрямитель), а размагничивающая включена последовательно с обмоткой якоря так, что создаваемый ею магнитный поток Ф р направлен навстречу магнитному потоку Ф нв обмотки возбуждения. Ток I нв в обмотке возбуждения, а следовательно, и величину магнитного потока Ф нв в ней можно плавно изменять с помощью реостата R. Последовательная размагничивающая обмотка обычно секционирована, что позволяет применять ступенчатое регулирование сварочного тока изменением числа действующих ампер-витков в обмотке. Напряжение холостого хода генератора определяется током в обмотке независимого возбуждения. При увеличении сварочного тока I св возрастает магнитный поток Ф р в размагничивающей обмотке, который, действуя встречно потоку Ф нв обмотки независимого возбуждения, уменьшает напряжение в сварочной цепи, создавая падающую внешнюю характеристику генератора (рис. 146).

Изменяют внешние характеристики регулированием тока в обмотке независимого возбуждения и переключением числа витков размагничивающей обмотки. По этой схеме работают сварочные генераторы преобразователей ПСО-120, ПСО-800. Для получения жесткой внешней характеристики последовательные размагничивающие обмотки переключаются так, чтобы они действовали согласованно с обмоткой независимого возбуждения. По такой схеме работают генераторы преобразователей ПСГ-350 и ПСГ-500.

(Рис.3)схема Генератора с независимым возбуждением и размагничивающей последовательной обмоткой.

Сварочный преобразователь представляет собой комбинацию электродвигателя переменного тока и постоянного тока. Электрическая энергия сети переменного тока преобразуется в механическую энергию электродвигателя, вращает вал генератора и преобразуется в электрическую энергию постоянного сварочного тока. Поэтому КПД преобразователя невелик: из-за наличия вращающихся частей они менее надежны и удобны в эксплуатации по сравнению с выпрямителями. Однако для строительно-монтажных работ использование генераторов имеет преимущество по сравнению с другими источниками благодаря их меньшей чувствительности к колебаниям сетевого напряжения.

Для питания электрической дуги постоянным током выпускаются передвижные и стационарные сварочные преобразователи . На рис. 11 показано устройство одно-постового сварочного преобразователя ПСО-500, выпускаемого серийно нашей промышленностью.

Однопостовой сварочный преобразователь ПСО-500 состоит из двух машин: из приводного электродвигателя 2 и сварочного генератора ГСО-500 постоянного тока, расположенных в общем корпусе 1. Якорь 5 генератора и ротор электродвигателя расположены на общем валу, подшипники которого установлены в крышках корпуса преобразователя. На валу между электродвигателем и генератором находится вентилятор 3, предназначенный для охлаждения агрегата во время его работы. Якорь генератора набран из тонких пластин электротехнической стали толщиной до 1 мм и снабжен продольными пазами, в которых уложены изолированные витки обмотки якоря. Концы обмотки якоря припаяны к соответствующим пластинам коллектора в. На полюсах магнитов насажены катушки 4 с обмотками из изолированной проволоки, которые включаются в электрическую цепь генератора.

Генератор работает по принципу электромагнитной индукции. При вращении якоря 5 его обмотка пересекает магнитные силовые линии магнитов, в результате чего в обмотках якоря наводится переменный электрический ток, который при помощи коллектора 6 преобразуется в постоянный; с щеток токосъемника 7, при нагрузке в сварочной цепи, ток течет с коллектора к клеммам 9.

Пускорегулирующая и контрольная аппаратура преобразователя смонтирована на корпусе 1 в общей коробке 12.

Преобразователь включается пакетным выключателем 11. Плавное регулирование величины тока возбуждения и регулирование режима работы сварочного генератора производят реостатом в цепи независимого возбуждения маховичком S. С помощью перемычки, соединяющей дополнительную клемму с одним из положительных выводов от последовательной обмотки, можно устанавливать сварочный ток для работы до 300 и до 500 А. Работа генератора на токах, превышающих верхние пределы (300 и 500А), не рекомендуется, так как возможен перегрев машины и нарушится система коммутации.

Величина сварочного тока определяется амперметром 10, шунт которого включен в цепь якоря генератора, смонтированного внутри корпуса преобразователя.

Обмотки генератора ГСО-500 выполняются из меди или алюминия. Алюминиевые шины армируют медными пластинками. Для защиты от радиопомех, возникающих при работе генератора, применен емкостный фильтр из двух конденсаторов.

Перед пуском преобразователя в работу необходимо проверить заземление корпуса; состояние щеток коллектора; надежность контактов во внутренней и внешней цепи; штурвал реостата повернуть против часовой стрелки до упора; проверить, не касаются ли концы сварочных проводов друг друга; установить перемычку на доске зажимов соответственно требуемой величине сварочного тока (300 или 500 А).

Пуск преобразователя осуществляется включением двигателя в сеть (пакетным выключателем 11). После подсоединения к сети необходимо проверить направление вращения генератора (если смотреть со стороны коллектора, ротор должен вращаться против часовой стрелки) и в случае необходимости поменять местами провода в месте их подключения к питающей сети.

Правила безопасности при эксплуатации сварочных преобразователей

При эксплуатации сварочных преобразователей необходимо помнить:

• напряжение на клеммах двигателя, равное 380/220 В, является опасным. Поэтому «ни должны быть закрыты. Все подсоединения со стороны высокого напряжения (380/220 В) должен осуществлять только электрик, имеющий право на производство электромонтажных работ;
• корпус преобразователя должен быть надежно заземлен;
• напряжение на клеммах генератора, равное при нагрузке 40 В, при холостом ходе генератора ГСО-500 может повышаться до 85 В. При работе в помещениях и на открытом воздухе при наличии повышенной влажности, пыли, высокой окружающей температуры воздуха (выше 30 o С), токопроводящего пола или при работе на металлических конструкциях напряжение выше 12 В считается опасным для жизни.

При всех неблагоприятных условиях (сырое помещение, токопроводящий пол и др.) необходимо пользоваться резиновыми ковриками, а также резиновой обувью и перчатками.

Опасность поражения глаз, рук и лица лучами электрической дуги, брызгами расплавленного металла и меры защиты от них те же, что и при работе от .

Цель работы:изучить структуру белых, серых, ковких и высокопрочных чугунов, ознакомиться с их основными свойствами, маркировкой, зависимостью свойств чугунов от их структуры.

Рисунок 1Диаграмма системы сплавов Fe–C

Рисунок 2Классификация чугуна по строению

Опишем в отдельности каждый вид чугуна. Как видно из рисунка №2 всего 9 разновидностей чугунов по металлической основе и форме графитных включений.

Серый чугун маркируется буквами СЧ и цифрами, характеризующими величину временного сопротивления при испытаниях на растяжение. Марки, механические свойства и ориентировочный составсерых чугунов приведен в табл.

По мере округления графитных включений их отрицательная роль как надрезов металлической основы снижается, и механические свойства чугуна растут. Округленная форма графита достигается модифицированием. Модификаторами чугуна служат SiCa, FeSi, Al, Mg. При использовании в качестве модификатора магния в количестве до 0,5 %, вводимого перед разливкой, получают высокопрочный чугун с шаровидной формой включений графита.

Механические свойства и состав (%) серых чугунов
по ГОСТ 14120–85

Маркируется высокопрочный чугун буквами ВЧ и числом, характеризующим величину временного сопротивления, например ВЧ 35. Механические свойства некоторых высокопрочных чугунов приведены в табл. Из высокопрочных чугунов изготавливают ответственные детали: зубчатые колеса, коленчатые валы.

Минимальные механические свойства и твердость
высокопрочных чугунов по ГОСТ 7293–85

Ковкий чугун маркируют буквами КЧ и цифрами временного сопротивления и относительного удлинения, например КЧ 35–10. В табл. 3 приведены марки, механические свойства и химический состав некоторых ковких чугунов. Отливки из ковких чугунов применяют для деталей, работающих при ударных и вибрационных нагрузках (картеры, редукторы, фланцы, муфты).

Механические свойства и химический состав (%) ковких чугунов
по ГОСТ 1215–79

СВАРОЧНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

Источники питания постоянного тока подразделяются на две основные группы: сварочные преобразователи вращающегося типа (сварочные генераторы) и сварочные выпрямительные установки (сварочные выпрямители).
Генераторы постоянного тока подразделяются: по количеству питаемых постов - на однопостовые и многопостовые, по способу установки - на стационарные и передвижные, по роду привода - на генераторы с электрическим приводом и двигателями внутреннего сгорания, по конструктивному выполнению - на однокорпусные и двухкорпусные. По форме внешних характеристик сварочные генераторы могут быть с падающими, жесткими, пологопадающими характеристиками и комбинированного типа.
Наибольшее распространение получили генераторы с падающими внешними характеристиками, работающие по следующим трем основным схемам:
с независимым возбуждением и размагничивающей последовательной обмоткой;
с намагничивающей параллельной и размагничивающей последовательной обмотками возбуждения;
с расщепленными полюсами.
Ни один из трех видов генераторов с падающими внешними характеристиками не выделяется существенными преимуществами как по технологическим, так и по энергетическим и весовым показателям.

Сварочный преобразователь содержит приводной трехфазный электродвигатель, сварочный электрогенератор постоянного тока и устройство регулирования сварочного тока.

Сварочный агрегат содержит приводной двигатель внутреннего сгорания, сварочный электрогенератор постоянного тока и устройство регулирования сварочного тока.

Сварочные генераторы подразделяют по конструкции на коллекторные и вентильные, а по принципу действия на генераторы с самовозбуждением и с независимым возбуждением.

Сварчоные генераторы коллекторного типа с независимым возбуждением применялись в сварочных преобразователях, выпуск которых в нашей стране прекращен в 90х годах 20 века, но пока еще в некоторых организациях эксплуатируются.

Остальные виды генераторов в настоящее время являются составной частью сварочных агрегатов.

Коллекторные сварочные генераторы

Коллекторные генераторы являются машинами постоянного тока, содержащими статор с магнитными полюсами и обмотками, а также ротор с обмотками, концы которых выведены на пластины коллектора.

При вращении ротора витки его обмотки пересекают силовые линии магнитного поля и в них индуцируется ЭДС.

Графитовые щетки осуществляют подвижный контакт с пластинами коллектора. Щетки машины располагаются на электрической (геометрической) нейтрали коллектора, где ЭДС в витках меняет свое направление. Если сдвинуть щетки с нейтрали, то напряжение генератора снизится и переключение обмоток будет происходить под напряжением, что в сварочных генераторах под нагрузкой приведет к очень быстрому расплавлению коллектора электрической дугой.

ЭДС на щетках сварочного генератора пропорциональна магнитному потоку, создаваемому магнитными полюсами Е2 = сФ, где Ф - магнитный поток; с - постоянная генератора, определяемая его конструкцией и зависящая от числа пар полюсов, количества витков в якорной обмотке, скорости вращения якоря.

Напряжение на выходе генератора при нагрузке U2 = E2 - JсвRг, где U2 - выходное напряжение на клеммах генератора при нагрузке; Jсв - сварочный ток; Rг - суммарное сопротивление участка цепи якоря внутри генератора и щеточных контактов.

Поэтому внешняя статическая характеристика такого генератора полого падающая. Для получения круто падающей внешней статической характеристики в коллекторных генераторах применяется принцип внутреннего размагничивания машины, что обеспечивается статорной обмоткой размагничивания. При необходимости получения жесткой внешней статической характеристики используется подмагничивающая обмотка статора.

В настоящее время применяют преобразователи ПСО-315 и ПСО-ЗОО-2 на номинальный сварочный ток 315 А. Они предназначены для питания постоянным током одного сварочного поста для ручной дуговой сварки, наплавки и резки металлов штучными электродами, а также для питания сварочным током установок для механизированной сварки под флюсом. В этих преобразователях применены сварочные генераторы ГСО-ЗООМ и ГСО-ЗОО, которые представляют собой четырехполюсные коллекторные машины постоянного тока с самовозбуждением, отличающиеся друг от друга только частотой вращения. Для работы на номинальном сварочном токе 500 А используется более мощный преобразователь ПД-502.

В отличие от генератора ГСО-ЗОО генератор ГД-502 преобразователя ПД-502 имеет независимое возбуждение. Обмотка независимого возбуждения питается от сети переменного трехфазного тока через специальный индуктгв-но-емкостный преобразователь напряжения, который одновременно служит стабилизатором тока при колебаниях напряжения в сети. Плавное регулирование сварочного тока в пределах каждого диапазона осуществляется реостатом обмотки возбуждения, смонтированным на выносном пульте дистанционного управления и подсоединенным штепсельным разъемом к доске зажимов генератора, на этой же доске переключаются диапазоны на 125, 300 и 500 А.

На стройках и в промышленных цехах еще можно встретить преобразователи старой конструкции ПСО-500, имеющие генераторы с независимым возбуждением, и ПСО-ЗОО с генераторами с самовозбуждением и размагничивающей последовательной обмоткой, но они постепенно заменяются преобразователями ПД-502, ПСО-3!5М и ПСО-ЗОО-2.

Промышленность выпускает однопостовый преобразователь ПД-305 для ручной дуговой сварки, имеющий вентильный генератор ГД-317, представляющий собой трехфазную индукторную электрическую машину, вырабатывающую переменный ток частотой 300 Гц. Машина оснащена выпрямительным устройством из кремниевых вентилей и дистанционным управлением.

Для питания одного поста дуговой автоматизированной и механизированной сварки в защитном газе плавящимся электродом предназначен преобразователь ПСГ-500-1, внешне похожий на преобразователь ПД-502. Сварочный генератор ГСГ-500 этого преобразователя представляет собой четырехполюсную машину с самовозбуждением и обмоткой, расположенной на всех главных полюсах. Генератор не имеет размагничивающей последовательной обмотки, его внешние характеристики жесткие, в диапазонах 1, 2 и 3 имеют пределы от 50 до 500 А с наклоном не более ±0,04 В/А (рис. 5.6), что обеспечивает стабильную механизированную сварку в защитном газе.

Рис. 5.6. Внешние вольт-амперные характеристики генератора ГСГ-500

Многопостовые сварочные преобразователи предназначены для одновременного питания сварочным током нескольких постов ручной дуговой сварки. Применение нх целесообразно в цехах металлоконструкций, где сосредоточено несколько рабочих мест (пестов) сварщиков, а также при сооружении крупных металлоемких сварных объектов, расположенных компактно на строительной площадке, например доменной печи, резервуарного парка и др. Многопостовый преобразователь ПСМ-1000 (рис. 5.7) состоит из генератора СГ-1000 и асинхронного двигателя. На рисунке показан схематично генератор Г, выходные клеммы 1 и 2, реостат 3 для регулирования напряжения и балластные реостаты 4. Генератор имеет жесткую внешнюю характеристику. Падающая характеристика, необходимая для ручной дуговой сварки, создается на каждом посту балластным реостатом. На рис. 5.7 показано 9 балластных реостатов; такое количество возможно в случае использования реостатов РБ-200 на максимальный сварочный ток 200 А при коэффициенте одновременной работы постов 0,6-0,65.

Рис. 5.7. Схема многопостовой сварочной установки с генератором СГ-1000 , 1, 2--выходные клеммы; 3 - реостат для регулировки напряжения; 4 - балластные реостаты

При использовании реостатов РБ-300 на ток 300 А можно подсчитать количество реостатов п, используемых для сварки от преобразователя ПСМ-1000, по формуле

где I - номинальный ток преобразователя, равный 1000 А; I св - номинальный сварочный ток балластного реостата; а - коэффициент одновременной работы постов, отсюда п= 1000/(300-0,6) =6 постов.

Балластные реостаты выпускаются промышленностью на токи: до 200 А - РБ-200; до 315 А - РБ-302; до 500 А - РБ-500. Они представляют собой набор сопротивлений, закрепленных на рамках и помещенных в металлический корпус.

Размещение сопротивлений на рамках позволяет производить ступенчатое регулирование сварочного тока через каждые 6 А.

Правила эксплуатации преобразователей . Параллельное включение сварочных генераторов для ручной сварки применяют очень редко и только в случаях, когда для сварки на токах 350-450 А электродами большого диаметра не имеется мощных преобразователей ПД-502. При параллельном соединении генераторов с независимым возбуждением (рис. 5.8, а) должны быть отрегулированы на одинаковую величину напряжение холостого хода и сварочный ток каждого генератора. Параллельное соединение генераторов ГС0-300, работающих с самовозбуждением, выполняют, как это показано на рис. 5.8,6. Такое соединение более сложное. Напряжение холостого хода и сварочный ток должны быть отрегулированы на одинаковые величины, за этим должен быть установлен контроль амперметрами и вольтметрами.

Рис. 5.8, Параллельное подсоединение генераторов с независимым возбуждением (а), с самовозбуждением (б)

Параллельные включения допустимы только для машин, имеющих одинаковые внешние характеристики и электромагнитные системы.

При эксплуатации преобразователей необходимо соблюдать следующие основные правила. Перед пуском нового или не бывшего долгое время в эксплуатации преобразователя необходимо тщательно его осмотреть для выявления и устранения возможных повреждений и проверки комплектности, очистить от грязи и пыли, проверить исправность коллектора и токоснимателя со щетками, проверить исправность изоляции обмоток, зачистить и закрепить контакты, проверить качество смазки подшипников и при необходимости ее заменить, проверить состояние приборов и пусконаладочной аппаратуры/ После проведения указанной профилактики преобразователь ставят на отведенное место. Там же устанавливают коммутационный аппарат (рубильник закрытого типа), подводят к нему силовой провод от сети й Подсоединяют преобразователь. Напряжение сети должно соответствовать напряжению электродвигателя преобразователя 220 или 380 В.

Должно быть выполнено защитное заземление корпуса, вторичной цепи преобразователя и коммутационного аппарата. Вся эта работа выполняется электромонтажником, который обязан проверить работу преобразователя на холостом ходу, работу вентиля гора, токоснимателя со щетками и при необходимое.и устранить неисправности.

Ежедневно перед началом работы электросварщик обязан осмотреть преобразователь и убедиться, что у него, а также у коммутационного аппарата, силовой и сварочной проводки нет повреждений, после чего можно включить аппарат и при нормальней его работе приступить к сварке.

Один раз в месяц необходимо очистить преобразователь от пыли и грязи, продуть его сжатым воздухом, проверить состояние контактов и при необходимости очистить коллектор от пыли, зачистить контакты и подтянуть зажимы.

Один раз в три месяца электромонтажник должен проверить изоляцию токоведущих частей и проводов преобразователя, состояние коллектора, пусковой, регулировочной и измерительной аппаратуры и устранить неисправности.

Один раз в шесть месяцев электромонтажник должен проверить состояние коллектора и токоснимателя, наличие смазки в подшипниках и при необходимости заменить ее. Он также должен осмотреть и привести в порядок пусковую, регулировочную и измерительную аппаратуру и все контакты.

Один раз в год следует провести профилактический осмотр и исправление неисправностей преобразователя в объеме, соответствующем первоначальной профилактике.

Основные неисправности преобразователей и их устранение . Наиболее частая неисправность заключается в сильном искрении щеток, нагреве и обгорании всего коллектора или его части. Причиной этого могут быть плохая пришлифовка коллектора и щеток, загрязнение или биение коллектора, а также нарушение контактов в обмотке якоря. Если преобразователь сильно перегревается, что вызвано его перегрузкой, следует немедленно уменьшить нагрузку. Если преобразователь гудит, то причиной может быть обрыв цепи фаз или нарушение контактов в кх соединениях. Надо сменить предохранители, восстановить контакты. Если генератор не дает напряжения, значит произошел обрыв в цепи возбуждения, которую необходимо восстановить. Всю работу по устранению неисправностей выполняет электромонтажник по требованию сварщика.

Основной неисправностью преобразователя с вентильным генератором является выход из строя силовых вентилей на большом токе. Чтобы избежать этого, следует не допускать перегрузки генератора.

Контрольные вопросы

1. Укажите преимущества и недостатки источников питания постоянным током
2. Что называют сварочным преобразователем? Как он устроен?
3. Как устроен коллекторный генератор? Для чего служит коллектор?
4. Как устроены генераторы с независимым возбуждением и с самовозбуждением?
5. Какое допускается по ГОСТу напряжение холостого кода у сварочных генераюров?
6. Расскажите устройство вентильных сварочных гнераторов.
7. Перечислите правила эксплуатации преобразователей.

Упражнения

1. Вам поручено сварить сталь большой толщины на токе 350-400 А. Какой преобразователь нужен для этой работы?
2. Можно ли подключить четыре поста с балластными реостатами РЬ-500 к преобразователю ПСМ-1000 при коэффициенте одновременности а=0,6?