ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ПРИНЦИПА

ДЕЙСТВИЯ ИСТОЧНИКОВ СВАРОЧНОГО ТОКА

Цель - изучение конструкции и принципа действия сварочных аппаратов для ручной дуговой сварки и снятие внешней вольт-амперной характеристики сварочного аппарата.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

В качестве источников питания сварочной дуги для ручной дуговой сварки применяются генераторы и выпрямители постоянного тока и трансформаторы переменного тока, которые должны отвечать следующим требованиям:

1. Иметь напряжение холостого хода, достаточное для легкого возбуждения дуги и не опасное для жизни сварщика (не выше 90 В).

2. Противостоять короткому замыканию, поскольку рабочий режим протекает при частых коротких замыканиях.

3. Иметь крутопадающую внешнюю вольт-амперную характеристику, которая обеспечивает незначительное колебание сварочного тока при изменении длины дуги иограничивает ток короткого замыкания.

При малых значениях тока короткого замыкания затрудняется зажигание дуги, а при больших его значениях увеличивается перегрев токоведущих частей и электрода, и возрастают потери металла на разбрызгивание.

Поэтому у источников тока для ручной дуговой сварки отношение тока короткого замыкания I_кз и сварочного тока I_св должно соблюдаться в следующих пределах:

1,25 < < 2,0. (9)

4. Иметь достаточную мощность для обеспечения сварки на наиболее распространенных сварочных режимах.

5. Иметь устройство для плавного регулирования сварочного тока в определенных пределах.

6. Для устойчивости горения дуги источник сварочного тока должен очень быстро реагировать на малейшие изменения режимагорения дуги. Например, при переходе от режима короткого замыкания (напряжение на дуге равно 0) к нормальному режиму горения дуги (напряжение на дуге составляет 18 ~ 28 В), время восстановления напряжения от 0 до 25В не должно превышать 0,05 с.

7. Быть надежным и простым в эксплуатации, легко перемещаться, иметь небольшие габаритные размеры, массу и стоимость.

Устройство и работа однопостовых сварочных
трансформаторов

Сварочные трансформаторы, как правило, выполняются однофазными понижающими. Падающая внешняя вольт-амперная характеристика и регулирование тока в них обеспечивается наличием в цепи вторичной обмотки трансформатора регулируемого индуктивного сопротивления X_L.

При режиме холостого хода ток во вторичной обмотке трансформатора отсутствует, ЭДС самоиндукции равна нулю.

Напряжение во вторичной обмотке трансформатора при режиме холостого хода

U₂ = (70-90), В (10)

где W₁, W₂ - число витков в первичной и вторичной обмотках трансформатора; U₁ – напряжение в первичной обмотке.

При горении дуги напряжение вторичной обмотки будет затрачиваться на горение дуги и преодоление тока самоиндукции:

U₂ = , В (11)

где U_д - падение напряжения на дуге, В; I_св - ток во вторичной обмотке трансформатора (сварочный ток), А; X_L - индуктивное сопротивление, Ом.

Следовательно, напряжение на дуге будет уменьшаться с увеличением сварочного тока:

U_д = , В (12)

При коротком замыкании (электрод касается изделия, U_д = 0) все напряжение вторичной обмотки трансформатора затрачивается на поддержание тока короткого замыкания I_кз в цепи:

U₂ = I_кз × X_L, В (13)

Отсюда следует, что

I_кз = U₂ / X_L, А (14)

Следовательно, регулирование сварочного тока (как и I_кз) при постоянном напряжении холостого хода трансформатора возможно только за счет изменения индуктивного сопротивления.

В существующих конструкциях трансформаторов регулирование индуктивного сопротивления вторичной цепи может быть выполнено:

· изменением сопротивления магнитопровода дросселя за счет регулирования воздушного зазора в нем (например, у трансформатора типа СТЭ);

· изменением расстояния между первичной и вторичной обмотками (у трансформатора типа ТД);

· введением магнитного шунта (у трансформатора типа ТСШ).

В течение многих лет наиболее распространенным источником переменного тока для сварки были трансформаторы типа СТЭ с отдельным регулятором тока — дросселем. Двухкорпусное исполнение этого трансформатора уменьшало массу у каждой единицы. Более экономичными являются однокорпусные трансформаторы типа ТД, которые выпускаются в настоящее время.

Трансформатор ТД-500

По своей электромагнитной схеме это трансформаторы с увеличенным магнитным рассеянием и подвижными обмотками (рис. 1).

Они снабжены механическими регуляторами тока в виде ходового винта 1, пропущенного через верхнее ярмо магнитопровода стержневого типа 2 и ходовую гайку обоймы подвижной обмотки 4.

Рис. 1. Конструктивное исполнение трансформатора ТД-500

Ходовой винт вращается вручную рукояткой 6 и, ввинчиваясь в гайку, передвигает обмотку. Стержневой магнитопровод состоит из набора листовой стали толщиной 5 мм высокой магнитной проницаемости. Дисковые первичная 5 и вторичная 4 обмотки расположены вдоль стержней. Увеличенное магнитное рассеяние достигается за счет взаимного расположения обмоток. Одна из обмоток подвижная, другая неподвижная.

При перемещении обмоток изменяется магнитное поле рассеяния. При увеличении расстояния b увеличивается индуктивное сопротивление рассеяния, и ток уменьшается, при уменьшении расстояния b уменьшается индуктивное сопротивление рассеяния и ток возрастает.

При этом вторичное напряжение холостого хода практически не меняется. Для получения малых токов необходимо увеличивать расстояние между обмотками, что приводит к увеличению длины стержней и массы магнитопровода. Для расширения возможности регулирования тока без увеличения массы магнитопровода применяют плавно-ступенчатое регулирование.

Для работы на больших токах витки первичной, а также витки вторичной обмоток соединяются параллельно, а для перехода на малые токи витки обмоток соединяются последовательно, при этом часть витков первичной обмотки отключается, что приводит к некоторому повышению холостого хода и, как следствие улучшению стабильности горения дуги на малых токах.

Номинальный сварочный ток его равен 500 А. Пределы регулирования сварочного тока на диапазоне малых токов составляют 90-240 А, на диапазоне больших токов 240-650 А. Вторичное напряжение холостого хода составляет 76 и 60 В соответственно для диапазона малых и больших токов.