Преобразователь сварочный псо. Сварочный преобразователь. Сварочные генераторы с намагничивающей параллельной и размагничивающей последовательной обмотками возбуждения

Вопрос 1. Устройство и назначение сварочного преобразователя.
Сварочный преобразователь (рис. 43) представляет собой машину, служащую для преобразования переменного тока в постоянный сварочный ток.
Он состоит из сварочного генератора постоянного тока и приводного трехфазного асинхронного электродвигателя 8, сидящих на одном валу и смонтированных в общем корпусе. Сварочный генератор состоит из корпуса 11 с укрепленными на нем магнитными полюсами 10 и приводимого во вращение якоря 12.

Рис. 43. Сварочный преобразователь

Тело якоря набрано из отдельных лакированных пластин электротехнической стали. В продольных пазах его уложены витки обмотки. Рядом с якорем находится коллектор, состоящий из большого числа изолированных друг от друга медных пластинок 1, к которым припаяны начала и концы каждой группы витков якоря.
Магнитное поле внутри генератора создается магнитными полюсами обмоток возбуждения, которые питаются постоянным током от щеток 2 самого генератора. В распределительном устройстве 4 размещены пакетный выключатель, регулировочный реостат 3, вольтметр 6, доски зажимов 5 высокого и низкого напряжения и другая аппаратура. При включении электродвигателя якорь начинает вращаться в магнитном поле и в витках его возникает переменный ток, который с помощью коллектора преобразуется в постоянный.
К коллектору прижимаются угольные щетки 2, с помощью которых постоянный ток снимается с коллектора и подводится к зажимам 5 («+» и «-»). К этим же зажимам присоединяют сварочные провода, подводящие сварочный ток к электроду и изделию. Для охлаждения преобразователя во время его работы на валу имеется вентилятор 7.
Ходовая часть преобразователя состоит из переднего поворотного колеса с тягой 9 и двух задних колес, сидящих на одной оси. Это позволяет передвигать его на небольшое расстояние. Для подъема и перемещения преобразователя предусмотрены два рым-болта.
Сварочный ток регулируется с помощью маховичка 3 реостата: при вращении его по часовой стрелке сварочный ток увеличивается, и наоборот.

Вопрос 2. Наплавочные работы (виды, назначение, технология, материалы).
Наплавка деталей и восстановление изношенных деталей наплавкой - эффективный и экономичный способ продления срока службы деталей и машин.
Наплавку выполняют с помощью сварки, преимущественно дуговой, для наложения необходимого слоя металла на поверхность детали с целью повышения ее стойкости против истирания, повышенных температур, абразивного изнашивания, коррозии и других видов разрушения.
Наплавку применяют для восстановления размеров изношенных деталей и создания слоя металла и поверхности детали, отличающегося по своим свойствам от основного металла детали повышенной износостойкостью, антикоррозионностью, жаростойкостью и другими свойствами.
Наиболее распространены ручная дуговая наплавка покрытыми электродами, наплавка неплавящимися угольным или вольфрамовым электродом в среде защитного газа, наплавка в углекислом газе, под слоем флюса, вибродуговая наплавка.
По степени механизации процесса различают наплавку:
ручную дуговую покрытыми электродами;
полуавтоматическую;
автоматическую.
Материалы для наплавки. Сплавы, применяемые для дуговой наплавки, можно подразделить на:
литые (сормайт);
порошкообразные или зернистые (вокар, висхром-9);
плавленые карбиды и спеченные (карбиды вольфрама и титана).
Для ручной и механизированной наплавки выпускают большое количество различных наплавочных материалов (проволок, лент, электродов, флюсов и др.) различных химических составов и свойств. При выборе наплавляемого металла учитывают химический состав металла наплавляемой детали, условия работы, характер и вид нагрузки, износ, требуемую износостойкость.
Особое внимание при наплавке под флюсом уделяют свойствам флюсов: способствуют ли они формированию наплавленного металла, стабильности горения дуги, какой склонностью обладают к образованию пор в наплавленном металле, какие содержат легирующие элементы.
Наплавку выполняют покрытыми, проволочными и ленточными электродами. При этом ленточный и проволочный электроды могут быть сплошными или в виде порошковой ленты или порошковой проволоки.
Порошковый электрод представляет собой стержень из порошковой проволоки, имеющий толстое основное покрытие. На свойства и состав наплавленного металла влияют изменения состава порошкового наполнителя.
Порошковые электроды более производительные, чем стержневые.
При наплавке порошковым электродом создается защита легирующих элементов за счет более быстрого плавления наполнителя по сравнению со скоростью плавления оболочки электрода.
Наплавку высоколегированных сталей рекомендуется вести под низколегированными флюсами ФЦЛ-2 и АН-20, под бескислородными флюсами БКФ-1, ВКФ-2, под флюсами 48-ОФ-7 и АН-70.
Технология и способы наплавки. Сущность процесса наплавки заключается в использовании теплоты для расплавления присадочного материала и его соединения с основным металлом детали.
Используя возможности дуговой наплавки, на поверхности детали можно получить наплавленный слой любой толщины, любого химического состава с разнообразными свойствами.
Наплавка может производиться на:
плоские;
цилиндрические;
конические;
сферические и другие формы поверхности в один или несколько слоев.
Толщина слоя наплавки может изменяться в широких пределах - от долей миллиметра до сантиметров. При наплавке поверхностных слоев с заданными свойствами, как правило, химический состав наплавленного металла существенно отличается от химического состава основного металла.
Поэтому при наплавке должен выполняться ряд технологических требований.
1. В первую очередь таким требованием является минимальное разбавление наплавленного слоя основным металлом, расплавляемым при наложении валиков. Поэтому в процессе наплавки необходимо получение наплавленного слоя с минимальным проплавлением основного металла, так как в противном случае возрастает доля основного металла в формировании наплавленного слоя. Это приводит к ненужному разбавлению наплавленного металла расплавляемым основным.
2. При наплавке необходимо обеспечение минимальной зоны термического влияния и минимальных напряжений и деформаций.
Это требование обеспечивается за счет уменьшения глубины проплавления, регулированием параметров режима, погонной энергии, увеличением вылета электрода, применением широкой электродной ленты и другими технологическими приемами.
Технология наплавки различных поверхностей предусматривает ряд приемов нанесения наплавленного слоя:
ниточными валиками с перекрытием один другого на 0,3-0,4 их ширины;
широкими валиками, полученными за счет поперечных к направлению оси валика колебаний электрода, электродными лентами и др.
Расположение валиков с учетом их взаимного перекрытия характеризуется шагом наплавки (рис. 44).

Рис. 44. Схема наплавки слоев:
В, h н, h пр - соответственно ширина валика, высота наплавки, глубина проплавления; S н - шаг наплавки

Наплавку криволинейных поверхностей тел вращения выполняют тремя способами (рис. 45):
наплавкой валиков вдоль образующей тела вращения;
по окружностям;
по винтовой линии.

Рис. 45. Наплавка тел вращения:
а - по образующей; б - по окружности; в - по винтовой линии

Наплавку по образующей выполняют отдельными валиками так же, как при наплавке плоских поверхностей.
Наплавка по окружности также выполняется отдельными валиками до полного замыкания начального и конечного участков со смещением их на определенный шаг вдоль образующей.
При винтовой наплавке деталь вращают непрерывно, при этом источник нагрева перемещается вдоль тела со скоростью, при которой одному обороту детали соответствует смещение источника нагрева, равное шагу наплавки.
При наплавке тел вращения необходимо учитывать возможность стекания расплавленного металла в направлении вращения детали. В этом случае источник нагрева смещают в сторону, противоположную направлению вращении (рис. 46).

Рис. 46. Смещение электрода при наплавке тел вращения:
а - наклонно расположенным электродом; б - с вертикальным расположением электрода

Предварительный подогрев наплавляемой детали до температуры 200-250°С уменьшает склонность наплавленного металла к образованию трещин.
Все дефекты в наплавленном металле можно подразделить на наружные и внутренние .
К последним относятся непровар (несплавление наплавленного металла с основным), пористость, трещины и шлаковые включения. Наружные дефекты, к которым относятся раковины и трещины, выявляют визуально.
Режимы наплавки характеризуются следующими параметрами:
при ручной наплавке покрытым электродом в технологии указывают марку электрода, его диаметр, род тока, сварочный ток;
при автоматической наплавке - тип электродного материала (проволока, лента: сплошного сечения, порошковая), ток, напряжение дуги, длину дуги, скорость наплавки;
при наплавке в защитном газе дополнительно указывают защитный газ;
при наплавке под флюсом - марку флюса.
Выбирая способ наплавки, вначале оценивают возможность его применения в данном конкретном случае, затем определяют возможность обеспечения технических требований, предъявляемых к наплавленному материалу, и, наконец, оценивают экономическую эффективность наплавки. При оценке экономической эффективности способа наплавки общую стоимость ручной дуговой наплавки принимают за 100% наплавку под слоем флюса - 74%, а вибродуговую наплавку - 82%.

3. Задача. По условному обозначению на стволах горелок Г1, Г2, ГЗ, Г4 охарактеризуйте их, расшифровав это обозначение.
Г1 - горелка безынжекторная микромощности; Г2 - горелка инжекторная малой мощности; ГЗ - горелка инжекторная средней мощности; Г4 - горелка инжекторная большой мощности.

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?

Сварочный электрический преобразователь представляет собой совокупность генератора постоянного тока и электрического двигателя постоянного тока. В процессе работы происходит преобразование сетевой электроэнергии переменного тока в механическую энергию электрического двигателя. В результате вращения генераторного вала она преобразуется в электрическую энергию постоянного тока, используемого для сварки. Преобразователь имеет относительно небольшой КПД, а из-за присутствия вращающихся элементов в сравнении с выпрямителем он считается менее надежным. Но для строительно-монтажных работ применение генераторов имеет свои преимущества. Например, если сравнивать с прочими источниками, они менее чувствительны к сетевым колебаниям напряжения.

Устройство сварочного электрического преобразователя: электрический приводной двигатель, генератор, вырабатывающий сварочный ток. Из-за того, что конструкция включает вращающиеся элементы, надежность и КПД устройства ниже, чем у стандартных трансформаторов, выпрямителей.

Но преобразователи при этом имеют свое преимущество – вырабатывают сварочный ток, практически не зависящий от сетевых перепадов напряжения. Их целесообразнее всего использовать в случае повышенных требований к качеству сварочных работ.

Рабочие узлы преобразователя сварочного оборудования, пускорегулирующая аппаратура в том числе, размещены в одном корпусе. Отличают передвижные агрегаты и преобразователи (для осуществления строительно-монтажных работ), стационарные посты (используются на производствах). Они имеют немного разные характеристики.

Принцип работы

Принцип работы механизма ПСО-500 предоставляет возможность вырабатывать постоянный, переменный ток. Достаточно часто в производственных цехах используются именно преобразователи марки ПСО-500, так как они характеризуются высокой технической производительностью, надежностью.

Особенности установки

• В основе устройства используется генератор марки ГСО-500, назначение которого – вырабатывать постоянный электрический ток.
• Два рабочих режима: до 300 А и 500 А.
• Ротор электромотора, якорь генератора оборудованы на одном валу. Между ними размещена крыльчатка вентилятора, обеспечивающая эффективное охлаждение механизма.
• Пакетник, выполняющий функцию запуска устройства, и реостат, регулирующий рабочий процесс, размещены в едином блоке, закрепленном на корпусе установки.
• Для регулировки сварочного тока используется реостат, который подключен к цепи обмотки возбуждения.

Преобразователь сварочный модели ПСО-500 смонтирован на колесном шасси, имеет небольшой вес. Благодаря этим характеристикам установка является достаточно мобильной и может использоваться на строительных площадках.

Техника безопасности

При использовании преобразователей нужно соблюдать требования по технике безопасности для электроустановок:

• корпус обязательно должен быть заземлен; работы, связанные с подключением агрегата к электросети, должен производить исключительно профессиональный электрик;
• учитывая, что оборудование подключается к источнику питания с напряжением 220/380 В, двигательная клеммная коробка должна быть закрыта и надежно изолирована.

Несмотря на то что сварочные преобразователи расходуют больше электрической энергии из-за низкого КПД, наличия механических связей, сварочный ток всегда стабильный независимо от перепадов сетевого напряжения. Это предоставляет возможность выполнять сварные швы высокого качества.

Также необходимо соблюдать в процессе работы со сварочным преобразователем следующие требования:

• обязательное заземление корпуса установки;
• на клеммах двигателя напряжение в 380/220 В считается опасным, они обязательно должны быть надежно изолированы, прикрыты. Соединительные работы осуществляются опытным электриком, у которого есть допуск к работам с высоким напряжением;
• на клеммах генератора при нагрузке напряжение составляет 40 В, на холостом ходу напряжение генератора марки ГСО-500 может увеличиваться до 85 В. В процессе эксплуатации оборудования в закрытых помещениях с повышенной влажностью, при наличии пыли, на открытом воздухе, при повышенных температурах окружающей среды (более 30 градусов), токопроводящем половом основании, выполнении сварки материалов на конструкциях, сделанных из металла, напряжение более 12 В представляет опасность для человеческой жизни.

ГЛАВА XI

ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ СВАРОЧНОЙ ДУГИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

§ 49. ОДНОПОСТОВЫЕ И МНОГОПОСТОВЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ

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 на генераторы с двигателями внутреннего сгорания; по конструктивному выполнению - на однокорпусные и 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 следующим трем основным 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.
Генераторы с независимым возбуждением и размагничивающей последовательной обмоткой (рис. 71, а). Генератор Г имеет две обмотки возбуждения: обмотку независимого возбуждения НО , питаемую от отдельного источника через сеть переменного тока и полупроводниковый выпрямитель, и последовательную размагничивающую обмотку РО , включенную последовательно с обмоткой якоря. Ток в цепи независимого возбуждения регулируется реостатом Р . Магнитный ток Ф н, создаваемый обмоткой независимого возбуждения, противоположен по своему направлению магнитному потоку Ф p размагничивающей обмотки. При холостом ходе, т. е. когда сварочная цепь разомкнута, э. д. с. генератора определяется по формуле

E = C · Ф н

где Е - э.д. с. (электродвижущая сила);
С - постоянная составляющая генератора;
Ф н - магнитный поток обмотки независимого возбуждения.

При замкнутой цепи сварочный ток проходит через последовательную обмотку РО , создавая магнитный поток Ф p , противоположно направленный магнитному потоку Ф н. Результирующий поток Ф рез представляет разность потоков:

Ф рез = Ф н - Ф p .

С увеличением тока в сварочной цепи Ф p будет увеличиваться, а Ф рез, э. д. с. и напряжение на зажимах генератора - падать, создавая падающую внешнюю характеристику генератора.
Сварочный гок в генераторах этой системы регулируется реостатами Р и секционированием последовательной обмотки, т.е. изменения числа ампер-витков.
Отечественная промышленность выпускает сварочные преобразователи ПСО-120, ПСО-500, ПСО-800, АСО-2000, укомплектованные генераторами с независимым возбуждением и последовательной размагничивающей обмоткой ГСО-120, ГСО-500, ГСО-800 и СГ-1000-II.
Основные технические данные преобразователей с генераторами, работающими по данной схеме, приведены в табл. 27.

Таблица 27

Технические характеристики преобразователей ПСО-120, ПСО-800, ПСО-500, АСО-2000

Для получения жесткой внешней характеристики последовательные размагничивающие обмотки переключаются так, чтобы они действовали согласованно с обмоткой независимого возбуждения. По такой схеме работают сварочные преобразователи ПСГ-350, ПСГ-500 с генераторами ГСГ-350 и ГСГ-500 соответственно.
Основные технические данные преобразователей с генераторами, работающими по данной схеме, приведены в табл. 28.

Таблица 28

Технические характеристики преобразователей ПСГ-350, ПСГ-500

Генераторы с намагничивающей параллельной и размагничивающей последовательной обмотками возбуждения (рис. 71,6). Отличительной особенностью генераторов такой схемы является использование принципа самовозбуждения. Для этого имеются две обмотки возбуждения (НО и РО ) - в результате э. д. с. генератора индуктируется магнитным потоком обмотки, присоединенной к щеткам генератора а и с . Напряжение между этими щетками почти постоянно по величине, поэтому магнитный поток Ф н практически не меняется. Обмотка генератора НО называется обмоткой независимого возбуждения.
При нагрузке (при сварке) сварочный ток проходит через обмотку РО , включенную так, что ее магнитный поток Ф p направлен против магнитного потока Ф н обмотки независимого возбуждения. При увеличении тока в сварочной цепи возрастает размагничивающее действие последовательной обмотки РО , а напряжение генератора становится меньше, так как э.д. с., индуктируемая в обмотке якоря генератора, зависит от результирующего магнитного потока генератора.
При коротком замыкании магнитные потоки Ф p и Ф н равны, напряжение на зажимах генератора близко к нулю.
Падающая внешняя характеристика получается вследствие размагничивающего действия обмотки РО . Плавное регулирование сварочного тока в генераторах этой системы осуществляется реостатами Р . Возможно также добавочное регулирование сварочного тока переключением витков сериесной обмотки возбуждения.
Схема допускает четырехполюсное исполнение генераторов, что позволяет упростить конструкцию и соответственно уменьшить вес.
По данной схеме работают наиболее распространенные преобразователи ПСО-ЗОО, ПСО-500, ПС-500 с генераторами ГСО-ЗОО, ГСO-500, ГС-500 и некоторые другие сварочные агрегаты. Основные технические данные преобразователей с генераторами, работающими по этой схеме, даны в табл. 29.

Таблица 29

Технические характеристики преобразователей ПСО-300, ПСО-500, ПС-500-II

Генераторы с расщепленными полюсами (рис. 72). У генераторов этой группы падающие внешние характеристики получаются в результате размагничивающего действия магнитного потока обмотки якоря (реакции якоря). Генератор Г имеет четыре основных магнитных полюса N 1 , N 2 , S 1 , S 2 и три группы щеток a , b , c на коллекторе. В отличие от рассмотренных генераторов, у которых северные и южные магнитные полюсы чередуются между собой, у генераторов этой группы одноименные полюсы расположены рядом.

Каждую пару одноименных полюсов считаем одним, но расщепленным на два. Генераторы с расщепленными полюсами фактически являются двухполюсными. Вертикально расположенные полюсы называются поперечными , а горизонтальные - главными . Главные полюсы имеют вырезы для уменьшения площади поперечного сечения и всегда работают при полном магнитном насыщении, т.е. магнитный поток, создаваемый этими полюсами, при всех нагрузках остается неизменным. Магнитный поток полюсов, создаваемый обмотками НГ и НП условно можно разделить на два потока Ф г и Ф п, замыкающиеся через определенные пары полюсов. Один магнитный поток имеет направление от северного полюса N 1 к южному S 1 и второй - от северного полюса N 2 к южному S 2 . Э. д. с. якоря зависит от интенсивности магнитных потоков Ф п и Ф г. Чем интенсивнее магнитный поток, пересекаемый проводниками якоря, тем больше э. д. с.
При возбуждении электрической дуги через обмотку якоря проходит ток, который создает магнитный поток обмотки якоря (показан штриховыми линиями). Этот магнитный поток зависит от тока: чем меньше величина тока в обмотке якоря, тем меньше магнитный поток якоря. Магнитный поток якоря, который совпадает по направлению с магнитным потоком N 2 , S 2 главных полюсов (направления магнитных потоков полюсов показаны стрелками), увеличивает его; направленный же в противоположную сторону магнитный поток Ф п - уменьшает его.
Главные полюсы всегда работают при полном магнитном насыщении. Следовательно, магнитный поток якоря практически не может увеличить магнитный поток Ф г, он может только уменьшить магнитный поток поперечных полюсов Ф п. В момент короткого замыкания в сварочной цепи магнитный поток якоря имеет наибольшую величину и уменьшает результирующий магнитный поток до нуля, следовательно, э. д. с. генератора также равна нулю.
При отсутствии нагрузки в сварочной цепи (при холостом ходе) в обмотке якоря тока нет, магнитный поток якоря также отсутствует, поэтому поток Ф п и, следовательно, результирующий магнитный поток имеют наибольшую величину, а генератор - наибольшее напряжение. Таким образом, вследствие размагничивающего действия магнитного потока обмотки якоря (реакции якоря) создается падающая внешняя характеристика.
По данной схеме (с расщепленными полюсами) в промышленности нашли применение преобразователи ПС-300М, ПС-300М-1, ПС-300Т с генераторами СГ-300М, СГ-300М-1, СГ-300Т и некоторые другие сварочные агрегаты.
Основные технические данные преобразователей с генераторами, работающими по этой схеме, даны в табл. 30.

Таблица 30

Технические характеристики преобразователей ПС-300М, ПС-300М-1, ПС-300Т

Генераторы с поперечным полем. У генераторов этого типа падающая внешняя характеристика обеспечивается размагничивающим действием магнитного поля якоря, а группа различных внешних характеристик осуществляется изменением величины воздушного зазора в магнитопроводе.
Преобразователи для сварки в защитных газах. Для автоматической и полуавтоматической 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 также для ручной дуговой сварки, наплавки и резки металлов постоянным током, поскольку обеспечивают получение крутопадающих внешних характеристик.
На рис. 73 показаны внешние характеристики преобразователя ПСУ-300.

Преобразователь ПСГ-500 конструктивно оформлен так же, как и описанный выше преобразователь ПСО-500. Преобразователь ПСГ-500 (рис. 74) имеет однокорпусное исполнение.

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 величина сварочного тока. Пределы регулирования величины тока 60 - 500 а .
Основные технические данные преобразователей типа ПСГ приведены в табл. 31.

Таблица 31

Технические данные преобразователей ПСГ-350, ПСГ-500

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 ЭПС-15, необходимы генераторы с жесткими внешними характеристиками. Поскольку на заводах и монтажных площадках механизированные методы сварки используются в сочетании с ручной дуговой сваркой, поэтому 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. 76). Он является четырехполюсным генератором постоянного тока нормального исполнения. Его обмотка возбуждения ОВ размещена на четырех главных полюсах и питается от устройства управления, размещенного на корпусе преобразователя.

Сварочная цепь и цепь обмотки возбуждения связаны между собой стабилизирующим трансформатором Т р, 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 э. д. с. генератора, т. е. характеристика получается падающей. При переключении цепей управления внешняя характеристика становится жесткой.
Основные технические данные универсальных преобразователей даны в табл. 32.

Таблица 32

Основные технические данные универсальных преобразователей

Транзисторные источники питания начинают применяться для сварки неплавящимся электродом различных металлов и сплавов на постоянном токе в обычном и пульсирующем режиме. В настоящее время выпускаются транзисторные источники питания следующих типов: АП-4, АП-5 и АП-6, Они обеспечивают надежное возбуждение и высокую стабильность горения сварочной дуги и имеют бесступенчатое регулирование сварочного тока.
Основные технические данные транзисторных источников питания приведены в табл. 33.

Таблица 33

Технические данные транзисторных источнтков питания

Многопостовые сварочные преобразователи. Они предназначены для одновременного питания нескольких сварочных постов. В промышленности широко используется многопостовой преобразователь ПСМ-1000.
Преобразователь имеет однокорпусное исполнение стационарного типа (рис. 77) 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 пбказана на рис. 78.

Основным недостатком многопостовых преобразователей является низкий к. п. д. сварочных постов. К преимуществам многопостовых преобразователей относятся: простота обслуживания, низкая стоимость оборудования, небольшая площадь для размещения оборудования и высокая надежность в эксплуатации.
Балластные реостаты. Балластный реостат служит для ступенчатого регулирования величины сварочного тока. Он состоит из нескольких элементов сопротивления, изготовленных из константановой проволоки с высоким омическим сопротивлением и включенных в сварочную цепь с помощью рубильников.
Схема наиболее распространенного балластного реостата РБ-300 показана на рис. 79. Балластным реостатом РБ-300 сварочный ток регулируется в пределах от 15 до 300 а .

Если для сварки требуется величина тока более 300 а , то следует включать параллельно два балластных реостата. При параллельном соединении двух реостатов сила тока увеличивается в 2 раза, т. е. для двух реостатов РБ-300 максимальный ток будет 600 а .

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.