Интернет-энциклопедия по электрике

§ 105. Сварочные преобразователи

Многопостовые преобразователи. Они предназначены для одновременного питания нескольких сварочных постов. В промышленности используются многопостовые преобразователи ПСМ-1000, ПСМ-500. Преобразователь ПСМ-1000 имеет однокорпусное исполнение стационарного типа и состоит из трехфазного, асинхронного двигателя АВ-91-4 с короткозамкнутым ротором и шестиполюсного генератора СГ-1000 со смешанным возбуждением. Кроме шунтовой обмотки. на главных полюсах размещена последовательная обмотка для поддержания постоянного напряжения при увеличении нагрузки. Генератор имеет жесткую характеристику, напряжение регулируется реостатом, включенным в цепь параллельной обмотки возбуждения.
Падающая внешняя характеристика, необходимая для ручной дуговой сварки, создается самостоятельно на каждом сварочном посту балластным реостатом типа РБ (этот реостат позволяет ступенчато изменять величину сварочного тока). Схема включения преобразователя ПСМ-1000 и балластных реостатов показана на рис. 105.
Основным недостатком многопостовых преобразователей является низкий кпд сварочных постов. К преимуществам многопостовых преобразователей относятся: простота обслуживания, низкая стоимость оборудования, небольшая площадь для размещения оборудования и высокая надежность в эксплуатации.

Рис. 105. Схема присоединения сварочных постов через балластные реостаты к сварочному преобразователю ПСМ-1000:
А - амперметр, V - вольтметр, Ш - шунт, РР - реостат регулировочный, РБ - реостат балластный

Преобразователи для сварки в защитных газах. Для автоматической и механизированной сварки в защитных газах необходимы сварочные преобразователи, обеспечивающие жесткие или возрастающие внешние характеристики. Для этой цели промышленность выпускает преобразователи ПСГ-350, ПСГ-500, а также универсальные преобразователи ПСУ-300 и ПСУ-500. Универсальные преобразователи типа ПСУ предназначены для ручной дуговой сварки, наплавка и резки металлов постоянным током, поскольку обеспечивают получение крутопадающих внешних характеристик. На рис. 106 показаны внешние характеристики преобразователей ПСУ-300.

Рис. 106. Внешние характеристики преобразователя ПСУ-300:
1 - крутопадающие. 2 - жесткие

Преобразователь ПСГ-500 имеет однокорпусное исполнение. Генератор преобразователя имеет на основных полюсах две обмотки возбуждения: одну независимую и другую последовательную, подмагничивающую. Электрическая схема преобразователя ПСГ-500 показана на рис. 107. Обмотка независимого возбуждения питается от сети переменного тока через феррорезонансный стабилизатор напряжения и блок селеновых выпрямителей ВС, обеспечивающих постоянное, не зависящее от колебаний напряжение сети, напряжение возбуждения. Напряжение на зажимах генератора плавно регулируется в пределах 15-40 В реостатом Р, включенным последовательно в цепь обмотки возбуждения. Якорь генератора имеет малую индуктивность, благодаря чему при коротком замыкании электрода с изделием быстро возрастает сварочный ток, пределы регулирования величины тока 60-500 А.
Основные технические данные преобразователей типа ПСГ приведены в табл. 31.

31. Технические данные преобразователей ПСГ-356, ПСГ-500

Рис. 107. Электрическая схема преобразователя ПСГ-500:
Тр - трансформатор стабилизирующий, Г - генератор сварочный, ДЗГ - доска зажимов генератора, Д - двигатель, ДЗД - доска зажимов двигателя, ПК - пакетный выключатель, ВС - выпрямитель селеновый, Р - реостат цепи возбуждения, ДПД - доска переключения двигателя, V - вольтметр, К з - конденсатор защитный, К с - конденсатор стабилизирующий

Универсальные сварочные преобразователи. Для ручной дуговой сварки и сварки на автоматах, снабженных авторегуляторами напряжения, автоматически воздействующими на скорость подачи электродной проволоки, требуются источники питания с падающими внешними характеристиками. Для питания автоматов и полуавтоматов с постоянной скоростью подачи электродной проволоки, в том числе для сварки в углекислом газе и порошковой проволокой СП-2, необходимы генераторы с жесткими внешними характеристиками. Поскольку на заводах и монтажных площадках механизированные методы сварки используются в сочетании с ручной дуговой сваркой, требуются универсальные источники, обеспечивающие как падающие, так и жесткие внешние характеристики. Для этой цели разработана конструкция универсального сварочного преобразователя ПСУ-300, генератор которого имеет одну обмотку возбуждения. Внешние характеристики в этом генераторе создаются с помощью триода ПТ, включенного в цепь обмотки возбуждения ОВ, и обратной связи по току нагрузки (рис. 108). Он является четырех полюсным генератором постоянного тока нормального исполнения, его обмотка возбуждения ОВ размещена на четырех главных полюсах и питается от устройства управления, размещенного на корпусе преобразователя.

Рис. 108. Упрощенная электрическая схема универсального преобразователя ПСУ-300

Сварочная цепь и цепь обмотки возбуждения связаны между собой стабилизирующим трансформатором Тр, предназначенным для обеспечения динамических свойств генератора.
Величину сварочного тока регулируют реостатом – регулятором ДП, установленным на передней стенке управления. По мере роста сварочного тока сопротивление триода возрастает, ток возбуждения уменьшается, уменьшается и эдс генератора, т. е. характеристика получается падающей. При переключении цепей управления внешняя характеристика становится жесткой. Основные технические данные универсальных преобразователей даны в табл. 32.

32. Основные технические данные универсальных преобразователей

Обслуживание сварочных преобразователей. При эксплуатации преобразователей на открытых строительных и монтажных площадках необходимо защищать их от атмосферных осадков, для чего следует делать навесы или специальные будки. Перед пуском преобразователей, длительное время находившихся на незащищенных от атмосферных осадков площадках, нужно проверить сопротивление изоляции обмоток.
Особенно тщательного ухода требуют коллектор генератора, щетки и подшипники. Коллектор нужно содержать в чистоте и периодически очищать от пыли чистой тряпкой, смоченной в бензине. При нормальном состоянии коллектор не должен иметь следов нагара. При появлении нагара необходимо выяснить причину его возникновения и устранить ее, а коллектор прошлифовать. Поврежденные или изношенные щетки следует заменить новыми и притереть их к коллектору, а образующуюся пыль удалить с помощью струи сжатого воздуха, после чего генератор включить на холостую работу для окончательной прошлифовки щеток.
Смазку в шарикоподшипниках рекомендуется заменять 1-2 раза в год. После удаления смазки подшипники тщательно промыть бензином, протереть, просушить и снова заполнить смазкой. Необходимо следить за тем, чтобы в подшипники не попадала пыль и песок. При работе шум шарикоподшипников должен быть глухим, ровным, без резких звуков.
При работе преобразователя необходимо следить за его температурой, которая не должна превышать 90°С. Нужно избегать перегрузок генератора преобразователя, так как от этого сокращается срок его эксплуатации.

Специфическая разновидность сварочного аппарата, применяемая в основном в промышленности, а также в некоторых видах строительно-монтажных работ – это и есть сварочный преобразователь.

Он называется так потому, что преобразовывает переменный ток от бытовой или промышленной сети в постоянный ток, оптимально подходящий для большинства видов сварки.

Несмотря на суть конечного результата - постоянный ток - преобразователь действует по совершенно иному принципу, чем выпрямитель или инвертор.

Его конструкция предполагает удлиненную цепочку прохождения энергии. Сначала переменный ток переходит в механическую энергию, а она в свою очередь преобразуется обратно в электрическую, но уже постоянного характера.

Конструктивно преобразователь состоит из электродвигателя, как правило, асинхронного, и генератора постоянного тока, объединенных в одном корпусе. Поскольку генератор, использующий принцип электромагнитной индукции, также вырабатывает переменный ток, в схеме присутствует коллектор, преобразующий его в постоянный.

Пример оборудования

В качестве примера можно рассмотреть широко известный в профессиональных кругах сварочный преобразователь ПСО-500.

Он состоит из сигарообразного корпуса, на котором сверху закреплен блок с контрольной аппаратурой, управляющими элементами (пакетным выключателем и реостатным регулятором) и контактами для подключения электродов, а внутри на одном вращающемся валу смонтированы асинхронный двигатель и генератор, разделенные вентилятором охлаждения.

Прямая электрическая связь между генератором и двигателем отсутствует . Двигатель, запускаемый от питающей сети, начинает с высокой скоростью вращать вал, с которым связан его ротор.

На этот вал насажен и якорь генератора. В результате вращения якоря в его обмотках индуцируется переменный ток, который коллектором преобразуется в постоянный и подается на сварочные клеммы.

ПСО-500 относится к однопостовым сварочным преобразователям мобильного типа. Он смонтирован на трехколесной тележке. Величина сварного тока, выдаваемого ПСО-500, может достигать 300 или 500 А - в зависимости от перемычки, соединяющей одну из клемм с последовательной обмоткой генератора.

Выходной ток регулируется вручную, с помощью верньера, связанного с реостатом (устройством изменения сопротивления). Контроль тока производится по встроенному амперметру.

Числовой индекс в маркировке - 350, 500, 800, 1000 - означает максимальный постоянный ток, на работу с которым рассчитан данный преобразователь. Некоторые модели с помощью верньера могут быть настроены так, чтобы выдавать сварочный ток больше номинального, но работа в таком режиме чревато перегревом и быстрым выходом аппарата из строя.

Достоинства

Как и любое другое оборудование, сварочные преобразователи (которые исторически появились гораздо раньше инверторов) имеют определенные преимущества, и одновременно несут ряд определенных неудобств. К их достоинствам можно отнести:

• большой сварочный ток - у некоторых моделей, в частности, ПСО-500 и ПСГ-500, он доходит до 500 А, есть и более мощные устройства;
• неприхотливость в работе;
• нечувствительность к перепадам входного напряжения;
• сравнительно высокая надежность при квалифицированном обслуживании;
• хорошая ремонтопригодность, удобство сервисного обслуживания.

Током, который способны выдавать эти устройства, можно варить очень толстые швы, порядка 10-30 мм. Это еще одно важное преимущество, благодаря которому используют сварочные преобразователи.

Недостатки

Однако конструктивные особенности определяют и основные недостатки сварочных преобразователей, из-за которых их, по крайней мере, в бытовой сфере (сварочные работы в мелком бизнесе, на даче, в гараже) вытеснили инверторы. В первую очередь это:

• большие габариты и масса (она может доходить до полутонны и выше);
• низкий КПД;
• повышенная электрическая опасность;
• шумность работы;
• необходимость в сервисном обслуживании.

Принцип их действия - переход электрической энергии в механическую и обратно - подразумевает большие энергетические затраты на вращение вала. Этим обусловлен очень высокий расход электроэнергии, делающий устройство невыгодным для «домашнего» применения.

Кроме того, наличие вращающихся с высокой скоростью деталей уменьшает степень надежности машины. Узким местом варочного преобразователя, как и самого электродвигателя, являются шарикоподшипники, на которых закреплен вал.

Они нуждаются в периодической проверке и замене масла 1-2 раза в год. Также необходимо контролировать состояние коллектора и щеток токосъемников.

Под повышенной электрической опасностью имеется в виду тот факт, что перед началом сварочных работ преобразователь обязательно должен быть заземлен, подключение его к сети по правилам должно проводиться только электриком.

Классификация

Сварочные преобразователи классифицируются по различным параметрам. В том числе по количеству (одно- и многопостовые) и по типу привода (от электродвигателя либо, например, от двигателя внутреннего сгорания). По конструктивному исполнению они могут быть стационарными и передвижными, в одинарном или сдвоенном корпусе.

Преобразователи также отличаются по форме выходной характеристики. Для многих видов работ решающее значение имеет именно эта классификация. По форме выходной характеристики сварочные преобразователи разделяют на устройства, выдающие падающую либо жесткую характеристику (последние также способны выдавать пологопадающую).

Существуют и универсальные преобразователи, в зависимости от установленного переключателя способные работать как в том, так и в другом режиме.

Дело в том, что специфика сварочных работ в защитных газах, автоматическая или полуавтоматическая, требует исключительно жесткой выходной характеристики.

К таким преобразователям относится, к примеру, система ПСГ-500. Сварочные преобразователи модельного ряда ПСО имеют падающую характеристику, ПСУ - универсалы, способные переключаться в нужный режим работы.

ПСО и другие виды преобразователей с падающей характеристикой применяются в промышленности, в системах автоматической и ручной сварки, оснащенных авторегуляторами напряжения.

С точки зрения прикладной физики преобразователи также подразделяются в зависимости от технологии, реализованной в генераторе. Генератор может быть с расщепленными полюсами, с отдельными намотками намагничивания и размагничивания, с намоткой размагничивания и независимым возбуждением. Но на практике существенной разницы в значимых технических характеристиках между всеми этими типами нет.

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

Марка чугуна	σ в, МПа, не менее	Твёрдость НВ, не более	Состав, %, не более
С	Si	Mn	P	S
СЧ 10			3,5–3,7	2,2–2,6	0,5–0,8	0,3	0,15
СЧ 15			3,5–3,7	2,0–2,4	0,5–0,8	0,2	0,15
СЧ 20			3,3–3,5	1,4–2,4	0,7–1,0	0,2	0,15
СЧ 25			3,2–3,4	1,4–2,4	0,7–1,0	0,2	0,15
СЧ 30			3,0–3,2	1,3–1,9	0,7–1,0	0,2	0,12
СЧ 35			2,9–3,0	1,2–1,5	0,7–1,1	0,2	0,12

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

Марка чугуна	σ в	σ 0,2	δ	Твердость НВ
МПа	%
ВЧ 35				140–170
ВЧ 40				140–202
ВЧ 45				140–225
ВЧ 50				153–145
ВЧ 60				192–277
ВЧ 70				228–302
ВЧ 80				248–351
ВЧ 100				270–360

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.

Источники питания постоянного тока подразделяются на две основные группы:

• сварочные преобразователи вращающегося типа (сварочные генераторы);
• сварочные выпрямительные установки (сварочные выпрямители).

Генераторы постоянного тока подразделяются по количеству питаемых постов:

• однопостовые;
• многопостовые;

по способу установки:

• стационарные;
• передвижные;

по роду привода:

• генераторы с электрическим двигателем;
• генераторы с двигателем внутреннего сгорания;

по конструктивному выполнению:

• однокорпусные;
• двухкорпусные.

По форме внешних характеристик сварочные генераторы могут быть:

• с падающими внешними характеристиками;
• с жесткими и пологопадающими характеристиками;
• комбинированного типа (универсальные генераторы, при переключении обмоток или регулирующих устройств которых можно получить падающие, жесткие или пологопадающие характеристики).

Наибольшее распространение получили генераторы с падающими внешними характеристиками, работающие по схемам:

• генераторы с независимым возбуждением, и размагничивающей последовательной обмоткой;
• генераторы с намагничивающей параллельной и размагничивающей последовательной обмотками возбуждения;
• генераторы 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 состоит из асинхронного двигателя и генератора постоянного тока, собранных в одном корпусе. Ротор двигателя и якорь генератора находятся на одном валу. Преобразователь устанавливается на раме или на колесах.

Существует несколько видов генераторов. Один из них - генератор с независимой обмоткой возбуждения и размагничивающей последовательной обмоткой. У такого генератора независимая обмотка, питающаяся от сети переменного тока через селеновый выпрямитель, создает магнитный поток, индуктирующий на щетках генератора напряжение, необходимое для возбуждения дуги. Регулирование сварочного тока производится переключением числа витков последовательной обмотки. В пределах каждого диапазона сварочный ток плавно регулируется реостатом.

Вторым типом генератора является генератор с параллельной обмоткой возбуждения и размагничивающей последовательной обмоткой. Магнитные полюса этого генератора должны иметь остаточный магнетизм, поэтому изготавливаются они из ферромагнитной стали. Устанавливаются на агрегатах с двигателями внутреннего сгорания.

Обслуживание сварочных преобразователей. При эксплуатации преобразователей на открытых строительных и монтажных площадках необходимо защищать их от воздействия атмосферных осадков с помощью специальных будок или навесов. Перед пуском преобразователей, длительное время находившихся под воздействием атмосферных осадков, следует проверить сопротивление изоляции обмоток. Особенно тщательного ухода требуют коллектор генератора, щетки и подшипники. Коллектор следует содержать в чистоте и периодически очищать от пыли путем протирки чистой тряпочкой, смоченной в бензине. При нормальном состоянии коллектор не должен иметь следов нагара. При появлении нагара необходимо выяснить причину его возникновения и устранить ее, а коллектор прошлифовать. Поврежденные или изношенные щетки следует заменить новыми и притереть их к коллектору.

Таблица 38. Сварочные преобразователи с падающей характеристикой
Характеристика	Преобразователи с независимым возбуждением и последовательной размагничивающей обмоткой
	ПСО-120	ПСО-300А	ПД-303	ПСО-500	ПСО-800	АСО-2000	ПС-1000-Ш
Тип генератора	ГСО-120	ГСО-300А	-	ГСО-500	ГСО-800	СГ-1000	ГС-1000
Номинальный сварочный ток, А	120	300	300	500	800	1000х2	1000
Напряжение холостого хода, В	48-65	55-80	65	58-86	60-90	-	-
	30-120	75-300	80-300	125-600	200-800	300-1200	300-1200
	7,3	12,5	10,0	28,0	55	56,0	55,0
	2900	2890	2890	2930	-	1460	1460
К.п.д. преобразователя, %	55	60	-	59	57	59	60
Габаритные размеры, мм:
длина	1055	1015	1052	1275	-	4000	1465
ширина	550	590	508	770	-	93,5	770
высота	730	980	996	1080	-	1190	910
Масса, кг	155	400	331	540	1040	4100	1600

Таблица 39. Сварочные преобразователи с жесткими характеристиками и универсальные
Характеристика	Тип
	ПСГ-350	ПСГ-500-1	ПСУ-300		ПСУ-500-2
			с падающей характеристикой	с жесткой характеристикой	с падающей характеристикой	с жесткой характеристикой
Тип генератора	ГСГ-350	ПСГ-500-1	ГСУ-300		ГСУ-500-2
Номинальный сварочный ток, А	350	500	300	500	-	-
Напряжение холостого хода, В	15-35	18-42	48	16-36	20-48	16-32
Пределы регулирования сварочного тока, А	50-350	60-500	75-300	-	120-500	60-500
ПР, %	60	60	65	60	65	60
Номинальное напряжение, В	30	40	30	30	40	40
Пределы регулирования напряжения, В	15-35	16-40	-	10-35	26-40	16-40
Скорость вращения якоря, об/мин.	2900	2930	2930	2890	-	-
Мощность преобразователя, кВт	14	28	28		10
Габаритные размеры, мм:
длина	1085	1052	1160		1055
ширина	555	590	490		580
высота	980	1013	740		920
Масса, кг	400	500	315		545

Таблица 40. Неисправности сварочных преобразователей, причины их вызывающие, и способы устранения
Неисправности	Причины появления	Способ устранения
Генератор не дает напряжения	Размагничивание генератора	Намагнитить полюса генератора, подключив обмотки возбуждения к источнику постоянного тока
Генератор не дает напряжения	Сильное загрязнение коллектора	Очистить коллектор стеклянной мелкой бумагой и протереть тряпкой, смоченной в бензине
Генератор не дает напряжения	Обрыв в цепи обмотки возбуждения	Устранить обрыв в цепи
Генератор не дает напряжения	Плохое прижатие щеток, питающих обмотку возбуждения	Проверить пружины нажатия щеток и устранить возможное заедание щеток в щеткодержателе
Перегрев обмотки статора	Перегрузка сварочного генератора	Устранить перегрузку
Перегрев обмотки статора	Большое падение напряжения в проводах питания двигателя	Устранить падение напряжения
Перегрев обмотки статора
	Обрыв в цепи одной из фаз	Устранить обрыв в цепи
Не запускается асинхронный двигатель	Неправильное соединение фаз обмотки	Исправить соединение фаз обмоток
Искрение и значительный нагар в одном месте коллектора	Обрыв обмотки якоря или плохая пайка ее соединения	Ликвидировать обрыв и улучшить качество пайки соединений обмотки
Нагрев якоря	Короткое замыкание части витков якоря	Тщательно очистить коллектор от загрязнения
Обгорание группы пластин коллектора	Биение коллектора или заедание щетки в щеткодержателе	Проверить индикатором коллектор на биение. При биении свыше 0,03 мм необходимо коллектор проточить на токарном станке. Устранить заедание щетки, подогнав ее по обойме щеткодержателя

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?