1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Источники тока применяемые для дуговой сварки

Источники питания для ручной электродуговой сварки

Требования к источникам питания для ручной электродуговой сварки.

Источник питания должен:

1. Обладать крутопадающей внешней вольтамперной характеристикой (рис. 1);

2. Обеспечивать регулирование режима сварки (сварочного тока Iсв и напряжения Uсв);

3. Ток короткого замыкания Iкз должен быть не более чем 2Iр. Отношение Iкз/Iр называется коэффициентом добротности D источника питания;

4. Обладать хорошими динамическими свойствами, т.е. очень быстро – за 0,02-0,05 с после короткого замыкания восстанавливать напряжение от U = 0 до напряжения зажигания дуги Uзд;

5. Обеспечивать напряжение холостого хода Uхх в 2,5-3 раза больше, чем рабочее напряжение .

Ручную электродуговую сварку ведут на переменном, либо на постоянном токе. При сварке на переменном токе в качестве источника питания используют сварочные трансформаторы, а при сварке на постоянном токе используют сва­рочные преобразователи (генераторы) или выпрямители.

Принципиальные электрические схемы трансформаторов для ручной электродуговой сварки показаны на рис. 2. По конструктивным особенностям они подразделяются на две основные группы:

— с нормальным магнитным рассеиванием;

— с развитым магнитным рассеиванием.

Рис. 1. Внешняя вольтамперная характеристика источника питания

1 — вольтамперная характеристика электрической дуги;

2 — вольтамперная характеристика источника питания;

Up, Uзд, Uхх — значения напряжений, соответственно,

рабочего, зажигания дуги и холостого хода;

Iр, Iкз — значения токов, соответственно, рабочего и короткого замыкания

Первые выполнены в виде двух различных аппаратов — трансформатора и дросселя и изготавливаются с отдельным дросселем или со встроенным дросселем (рис. 2 а, б). Сила сварочного тока при этом регулируется изменением воздушного зазора в дросселе, который также обеспечивает падающую внешнюю вольтамперную характеристику трансформатора. К этой группе относятся трансформаторы типа СТЭ и СТН. Эти трансформаторы устарели и серийно в настоящее время не выпускаются.

Вторая группа трансформаторов выполняется с подвижными вторичными обмотками. Сила сварочного тока при этом регулируется изменением расстояния между первичными и вторичными обмотками, что также обеспечивает трансформатору падающую внешнюю вольтамперную характеристику.

Трансформаторы с развитым магнитным рассеиванием с подвижными обмотками в настоящее время широко используются при ручной дуговой сварке. Они имеют повышенный КПД и обеспечивают устойчивое горение сварочной дуги, как на больших силах тока, так и на малых. К этим трансформаторам относятся трансформаторы типа ТС, ТСК-500 (рис. 2 в).

Рис. 2. Принципиальные схемы сварочных трансформаторов

а — трансформатор с отдельным дросселем; б — трансформатор типа СТН (со встроенным дросселем); в — трансформатор типа ТСК-500

Как было сказано выше, для сварки на постоянном токе применяются сва­рочные генераторы. Наиболее распространенные из них выполнены по схемам, показанным на рис. 3 и подразделяются на генераторы с независимым возбужде­нием и генераторы с самовозбуждением.

Рис. 3. Принципиальные электрические схемы сварочных генераторов

a-с независимым возбуждением и размагничивающей последовательной обмоткой;

б — с самовозбуждением, параллельной намагничивающей и последовательной размагничивающей обмотками; Г — генератор; Р — реостат; НО — на­магничивающая обмотка возбуждения; РО — размагничивающая обмотка.

Генератор с независимым возбуждением и с размагничивающей последо­вательной обмоткой (рис. 3 а) имеет две обмотки возбуждения: независимого возбуждения, которая питается отдельно от полупроводникового выпрямителя, и последовательную размагничивающую, включенную последовательно с обмоткой якоря. Ток в цепи независимого возбуждения регулируется реостатом. По этой схеме выполнены преобразователи ПСО-120, ПСО-ЗОО А, ПД-303, ПС0500, ПСО-800, АСО-2000.

В генераторах с самовозбуждением и размагничивающей последовательной обмоткой возбуждения (рис. 3 б.) используется принцип самовозбуждения. Так работают преобра­зователи ПД-101, ПС-300-1, ПСО-300М, ПС-500.

Широкими возможностями обладают сварочные выпрямители типа ВДУ- 506 (рис. 5), предназначенные для комплектации сварочных автоматов и полуав­томатов для однопостовой механизированной сварки в среде углекислого газа и под флюсом, а также порошковой проволокой.

Рис. 5. Общий вид сварочного выпрямителя ВДУ-506:

Выпрямитель может быть использован для работы со сварочными роботами и манипуляторами, а также для ручной дуговой сварки штучными электродами.

Инструментом и принадлежностями электросварщика являются; электрододержатель, щиток или маска, специальный молоток с зубилом, стальная щетка, клейма для маркировки сварных швов, сумка для хранения и переноски электродов и инструмента.

На рис.6 показаны основные типы электрододержателей, применяемые при ручной дуговой сварке.

Рис. 6. Конструктивные схемы электрододержателей для ручной дуговой сварки

а — вилочные; б — пружинные; в — зажимные; г — безогарковые; д — двухэлектродные; е — со стопорным кольцом

Щитки, маски и шлемы применяются для предохранения глаз и кожи лица сварщика от вредного влияния ультрафиолетовых лучей и брызг расплавленного металла. На рис. 7 изображены щиток, маска и шлем электросварщика.

Рис. 7. Щиток (а), маска (б) и шлем (в) электросварщика

Щитки и маска изготовляются из фибры или специальной фанеры и снаб­жены темными стеклами, которые подбирают в зависимости от силы сварочного тока: при силе тока до 70 А применяются стекла марки Э-2, при силе тока от 200 до 400 А — марки Э-4.

Ток от силовой сети подводится к сварочным аппаратам по проводам марок ПРН и ПРТН, от сварочных аппаратов к рабочим местам — по гибким проводам марки ПРГ, АПД или ПРГД. Сечение сварочных проводов зависит от допускае­мой величины силы тока: при силе тока 100 А — сечение провода — 16, при 200 А — 25, при 300 А — 50, при 400 А — 70 мм.

Читать еще:  Бальные платья в пол 12 лет

Вспомогательный инструмент. Стальная щетка используется для очистки металла от грязи и ржавчины перед сваркой и шлака после сварки, молоток с заостренным концом — для отбивки шлака со сварных швов и нанесения личного клейма. Зубило применяют для вырубки монтажной сварки (прихваток) и дефектных мест сварочного шва.

Спецодежда сварщика: куртка и брюки или комбинезон, а также рукавицы, которые изготавливаются из плотного брезента. Брюки носят навыпуск, а куртку — не заправляя в брюки.

Электроды для сварки и наплавки.

Общие технические требования к электродам, размеры и классификацию устанавливает ГОСТ 9466-75.

1. по назначению: для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей (σр 600 МПа) — «Л»; для сварки легированных теплоустойчивых сталей — «Т»; для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами — «В»; для наплавки — «Н»;

2. по типам и маркам: по ГОСТ 9467-75 изготавливаются электроды 23 типов; по ГОСТ 10052-75 — 49 типов и ГОСТ ! 0051 -75 — 44 типа;

3. по толщине покрытия, которая характеризуется отношением D/d, где D- наружный диаметр электрода вместе с покрытием; d -диаметр стержня:

с тонким покрытием – D/d 1,8 — Г;

4. по качеству: электроды подразделяются по точности изготовления, со­стоянию поверхности покрытии, содержанию серы и фосфора в наплавленном металле — группы 1-3;

5. по видам покрытия: с кислым покрытием — А; с основным — Б; с цел­люлозным Ц; с рутиловым — Р; с прочими — П. Электродам с покрытием сме­шанного вида соответствует двойное обозначение. При введенном в покрытие железном порошке в количестве более 20% к обозначению добавляется буква Ж;

6. по применению в разных пространственных положениях: для всех положений — 1; для всех, кроме вертикального сверху вниз — 2; для нижнего, горизонтального и вертикального снизу вверх — 3; для нижнего и нижнего в лодочку — 4;

7. по роду и полярности тока, а также по напряжению холостого хода ис­точника питания переменного тока (частота 50 Гц). ГОСТ 9466-75 устанавливает условное обозначение для каждой марки электродов, которое указывается на этикетке (рис. 8).

Рис. 8. Позиции условных обозначений электродов на этикетках

I — тип; II — 11-марка; III — диаметр; IV — назначение; V — толщина покрытия;

VI — группа (по качеству); VII — характеристика наплавленного металла шва (по ГОСТ 9467 -75, 10051-75, 10052-75); VIII- вид покрытия; IX — допустимое пространственное положение шва; X — род и полярность тока, допустимое номинальное напряжение холостого хода (табл. 1); XI — ГОСТ 9466-75; XII — ГОСТ на типы электродов (или ТУ)

Источники тока для дуговой сварки

1. Общие сведения. Для дуговой сварки применяют как по­стоянный, так и переменный ток. Источниками постоянного тока являются сварочные генераторы постоянного тока и сварочные выпрямители — селеновые, германиевые и кремниевые. Генераторы постоянного тока изготовляют стационарными и передвижными с приводом от электродвигателя и от двигателя внутреннего сго­рания.

При сварке переменным током используют преимущественно сварочные трансформаторы, которые применяются значительно чаще, чем источники постоянно­го тока. Сварочные трансформа­торы более просты в изготовле­нии и эксплуатации, имеют не­большую массу и меньшую стои­мость, а также обладают более высоким КПД и более долго­вечны.

Источники постоянного тока для дуговой сварки изготовляют однопостовыми и многопостовы­ми, а источники переменного тока —только однопостовыми.

2. Основные требования, предъявляемые к источникам свароч­ного тока. Источники сварочного тока должны обеспечить легкое зажигание и устойчивое горение дуги, ограничивать ток короткого замыкания и быть безопасными в работе. В связи с тем что в момент зажигания дуги, когда электрод, свариваемое изделие и воздушный промежуток между ними еще недостаточно нагреты, для ионизации воздушного промежутка требуется большая кинетическая энергия электронов, а следовательно, и более высокое напряжение, чем при горении дуги. Величина напряжения, необходимого для зажи­гания дуги, называемого напряжением холостого хода источника сварочного тока должна быть не ниже 30. 35 В для источников по­стоянного тока и не менее 50. 55 В для источников переменного тока. Из соображений безопасности оно не должно превышать 80 В. Наиболее часто напряжение источников постоянного и переменного тока находится в пределах 60. 80 В. Для устойчивого горения открытой дуги в большинстве случаев достаточно напряжения 18. 30 В.

Рис. II. 3. Соотношения характеристик источника сварочного тока и сварочной дуги и виды внешних характеристик сварочного тока.

Во время коротких замыканий электрода с изделием, происхо­дящих в моменты зажигания дуги и переноса электродных капель через дуговой промежуток (до 30. 40 замыканий/с) при сварке плавящимся электродом, сопротивление сварочной цепи падает почти до нуля, а сварочный ток даже при незначительном напря­жении сильно возрастает. Для ограничения тока короткого замы­кания необходимо, чтобы с увеличением тока нагрузки напряжение на зажимах источника тока снижалось. Иначе говоря, нужно, чтобы источники тока имели так называемую падающую внешнюю харак­теристику 1 (рис. II.3). Внешней характеристикой называется за­висимость между напряжением на зажимах источника тока и током нагрузки, выраженная графически. Падающая внешняя характе­ристика обеспечивает устойчивый режим горения дуги. Он опре­деляется точкой С пересечения падающей внешней характеристики 1 источника сварочного тока и жесткой статической характеристики 2 дуги. При случайном увеличении тока против значения Iсв напря­жение источника тока уменьшится (кривая 7), а это приведет к умень­шению тока до первоначального значения Iсв. С уменьшением тока против значения Iсв параметры тока и напряжения изменяются в противоположном направлении. Следовательно, для питания дуги с жесткой характеристикой необходимо, чтобы источники тока имели падающую (крутую 3 или пологую 4) внешнюю характеристи­ку. Для питания дуги с возрастающей статической характеристикой более пригодны источники тока с жесткой 5 или возрастающей 6 внешней характеристикой.

Читать еще:  Замер температуры при сварке

Важное значение для источников тока имеет время восста­новления напряжения от момента короткого замыкания, когда оно почти равно нулю, до значения 18. 20 В, когда происходит зажигание дуги. Это время не должно превышать 0,05 с.

3. Сварочный трансформатор снижает высокое напряжение сети (220 или 380 В) до напряжения холостого хода трансформатора (60. 80 В). Кроме этого, трансформатор создает на дуге падающую внешнюю характеристику. Для этого последовательно G дугой и вто­ричной обмоткой трансформатора включают так называемую дрос­сельную, т. е. реактивную, обмотку или используют трансформаторы с увеличением магнитных потоков рассеяния. Во время прохожде­ния сварочного тока в витках дроссельной обмотки индуктируется ЭДС (электродвижущая сила) самоиндукции, имеющая направление, противоположное направлению основной ЭДС трансформатора. Поэтому напряжение, подведенное к дуге, снижается от значения холостого хода до 18. 30 В во время горения дуги и почти до нуля при коротком замыкании.

Рис. II. 4. Схема сварочных трансформаторов.

Применяют две схемы включения дроссельной обмотки с трансформаторными. В первой схеме (рис. II. 4, a) первичная 1 и вторичная II обмотки понижающего однофазного трансформатора размещены на железном сердечнике 1, а дроссельная обмотка III — на сер­дечнике 2 и представляют собой два отдельно выполненных аппара­та. Во второй схеме включения (рис. II. 4, б) трансформаторные (I, II) и дроссельная (III) обмотки размещены на общем железном сердечнике и представляют собой один аппарат. Та часть сердеч­ника, на которой размещены обмотки I и II,— это собственно транс­форматор, а часть, где размещена обмотка III,— дроссель. Ток в трансформаторах этих двух типов регулируется изменением ве­личины самоиндукции дросселя при увеличении или уменьшении воздушного зазора между подвижной и неподвижной частями его сердечника. С увеличением зазора самоиндукция дросселя, которая зависит от магнитного потока сердечника, уменьшается, а напряже­ние на дуге и, следовательно, сварочный ток увеличиваются. Уменьшение зазора обусловливает обратное явление.

В трансформаторах с увеличенным магнитным рассеянием ис­пользуется свойство магнитных потоков, которые замыкаются через воздух, индуктировать в соответствующих обмотках ЭДС самоин­дукции, которая, как и в трансформаторах первых двух типов, на­правлена против основной ЭДС трансформатора. Для этого пер­вичную и вторичную обмотки помещают на разных стержнях сер­дечника трансформатора или на одном сердечнике (рис. II. 4, в), но с некоторым расстоянием между ними. При этом магнитные си­ловые линии рассеиваются и замыкаются через воздух только вокруг одной обмотки, не затрагивая другую. Ток в трансформаторах этого типа регулируют изменением расстояния между первичной I и вторичной II (рис. III. 4, в) обмотками при перемещении катушек вторичной обмотки. С увеличением расстояния между ними потоки рассеяния увеличиваются, а ток уменьшается, и наоборот. Для уве­личения потоков рассеяния, а также для регулирования силы сва­рочного тока в некоторых конструкциях трансформаторов этого типа на пути потоков рассеяния устанавливают стальные шунты. Изменением их положения регулируют силу сварочного тока.

Для сварки трехфазной дугой используют специальные свароч­ные трансформаторы трехфазного тока.

4. Однопостовые сварочные генераторы постоянного тока имеют падающую внешнюю характеристику, которая создается непосред­ственно в самом генераторе. Эго достигается размагничиванием основного потока генератора магнитным потоком последовательной обмотки возбуждения или магнитным потоком обмоток якоря (ре­акцией якоря).

Генератор имеет обмотку, подключенную к главной щетке и вспомогательной щетке, и обмотку, которая подключается к главным щеткам. Напряжение между щетками при холостом ходе и всех режимах нагрузки остается постоянным. Поэтому постоянным яв­ляется и магнитный поток Фп, создаваемый обмоткой, подключен­ной к этим щеткам (генератор с самовозбуждением). Во время хо­лостого хода ЭДС генератора, а следовательно, и напряжение на главных щетках и на дуге будут зависеть только от потока па­раллельной обмотки. При горении дуги сварочный ток проходит через последовательную (сериесную) обмотку, включенную так, что ее магнитный поток Фс направлен против магнитного потока Фп. Поэтому ЭДС генератора, индуктируемая в обмотке якоря генера­тора результирующим магнитным потоком, также снизится, и это вызовет снижение напряжения на дуге. При коротком замыкании поток Ф будет почти равен потоку Фп. Поэтому результирующий магнитный поток, а следовательно, и напряжениё на главных щет­ках и на дуге также понизятся почти до нуля.

Читать еще:  Кладка дикого камня на стену своими руками видео

Сварочный ток в генераторах этого типа регулируется измене­нием тока возбуждения параллельной обмотки с помощью реостата или изменением числа витков параллельной и сериесной об­моток.

5. Многопостовые сварочные генераторы постоянного тока имеют последовательную и параллельную обмотки возбуждения, создающие магнитные потоки соответственно Ф и Фп одного направления. Поэтому внешняя характеристика у этих генераторов не падающая, а жесткая. Для создания падающей ха­рактеристики на дуге на каждом рабочем посту последовательно с дугой включают балластные реостаты 4. При замыкании свароч­ной цепи часть напряжения генератора теряется в балластном реос­тате согласно уравнению

где Up — потеря напряжения в реостате, В; R — сопротивление реостата, Ом.

При коротком замыкании потеря напряжения в балластном реостате почти равна напряжению на зажимах генератора, и по­этому напряжение на дуге падает почти до нуля. Балластным реоста­том пользуются также для регулирования сварочного тока, а реос­тат 2 изменяет напряжение холостого хода генератора.

6. Сварочные выпрямители состоят из полупроводниковых эле­ментов-вентилей. Полупроводниковый вентиль хорошо проводит ток только в одном направлении. Для сварочных выпрямителей в основном используют селеновые вентили на алюминиевой основе. В настоящее время разработаны и выпускаются германиевые и крем­ниевые выпрямители, которые лучше селеновых по техническим данным.

Выпрямительные установки состоят из трансформатора и полу­проводникового выпрямителя. Все выпрямители имеют высокий КПД, небольшие размеры, легки и сравнительно дешевы; дают возможность плавно регулировать ток и обеспечивают устойчивое горение дуги. Подобно сварочным генераторам они могут быть однопостовыми и многопостовыми и иметь падающую, пологую или жесткую внешнюю характеристики. Для создания падающей характеристики используются сварочные трансформаторы с уве­личенным магнитным рассеянием или для этой цели служит дрос­сель. Для ручной сварки применяют выпрямители с падающей внеш­ней характеристикой, для полуавтоматической в углекислом газе — выпрямители с жесткой или пологопадающей характеристикой.

Источники тока для дуговой сварки

Для дуговой сварки применяют как постоянный, так и переменный ток. Источниками постоянного тока являются сварочные генераторы постоянного тока и сварочные выпрямители — селеновые, германиевые и кремниевые.

При сварке переменным током используют преимущественно сварочные трансформаторы, которые применяются значительно чаще, чем источники постоянного тока. Сварочные трансформаторы более просты в изготовлении и эксплуатации, имеют небольшую массу и меньшую стоимость, а также обладают более высоким КПД и более долговечны.

Основные требования, предъявляемые к источникам сварочного тока. Источники сварочного тока должны обеспечить легкое зажигание
и устойчивое горение дуги, ограничивать ток короткого замыкания и быть безопасными в работе.

Величина напряжения, необходимого для зажигания дуги, называемого напряжением холостого хода, должна быть не ниже 30…35 В для источников постоянного тока, не менее 50…55 В для источников переменного тока и не должна превышать 80 В. Чаще напряжение находится в пределах 60…80 В. Для устойчивого горения открытой дуги в большинстве случаев достаточно напряжения 18…30 В.

Во время коротких замыканий электрода с изделием в момент зажигания дуги и переноса электродных капель через дуговой промежуток при сварке плавящимся электродом сопротивление сварочной цепи падает почти до нуля, а сварочный ток даже при незначительном напряжении сильно возрастает. Для ограничения тока короткого замыкания необходимо, чтобы с увеличением тока нагрузки напряжение на зажимах источника тока снижалось. Иначе нужно, чтобы источники тока имели так называемую падающую внешнюю характеристику 1 (рис. 57). Внешней характеристикой называется зависимость между напряжением на зажимах источника тока и током нагрузки, выраженная графически. Падающая внешняя характеристика обеспечивает устойчивый режим горения дуги. Он определяется точкой С пересечения падающей внешней характеристики 1 источника сварочного тока и жесткой статической характеристики 2 дуги. При случайном увеличении тока больше значения Iсв напряжение источника тока уменьшится (кривая 1), а это приведет к уменьшению тока до первоначального значения Iсв. С уменьшением тока меньше Iсв параметры тока и напряжения изменяются противоположно. Для питания дуги с жесткой характеристикой необходимо, чтобы источники тока имели падающую (крутую 3 или пологую 4) внешнюю характеристику. Для питания дуги с возрастающей статической характеристикой более пригодны источники тока с жесткой 5 или возрастающей 6 внешней характеристикой.

Однопостовые сварочные генераторы постоянного тока имеют падающую внешнюю характеристику, многопостовые – жесткую внешнюю характеристику.

Сварочные выпрямители имеют высокий КПД, небольшие размеры, легки и сравнительно дешевы; дают возможность плавно регулировать ток и обеспечивают устойчивое горение дуги. Они могут быть одно-
и многопостовыми.

Для ручной сварки применяют выпрямители с падающей внешней характеристикой, для полуавтоматической сварки в углекислом газе — выпрямители с жесткой или пологопадающей характеристикой.

Ручная дуговая сварка

Электроды для ручной дуговой сварки. Ручную дуговую сварку выполняют штучными электродами: при сварке по методу Бенардоса угольными или графитовыми диаметром 6…30 мм, длиной 200…300 мм, а при сварке по методу Славянова — металлическими диаметром 1,6…12 мм и длиной 150…450 мм.

Для сварки сталей электроды изготавливают из стальной сварочной проволоки по ГОСТ 2246-70, в котором приведено 77 ее марок.

Для повышения устойчивости горения дуги на электроды наносят стабилизирующие покрытия. В их состав входят соединения щелочных (калия, натрия) или щелочно-земельных (кальция) металлов, которые ионизируют дуговое пространство и тем самым увеличивают устойчивость горения дуги.

Источники:

http://studopedia.ru/10_139432_istochniki-pitaniya-dlya-ruchnoy-elektrodugovoy-svarki.html
http://helpiks.org/6-51174.html
http://lektsii.org/8-75934.html

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector