СВАРКА, РЕЗКА И ПАЙКА МЕТАЛЛОВ

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ часть КОНТАКТНЫХ машин

В контактных машинах можно достаточно чётко разграничить электрическую и механическую части. Механическая часть контакт­ных машин может быть весьма различной по своему устройству, и по этому признаку насчитывают десятки различных типов контакт­ных машин, применяемых в промышленности. Электрическая часть контактных машин более однообразна и очень сходна у машин сты­ковых, точечных и шовных.

Современные контактные машины работают, как правило, на переменном токе. Необходимые очень большие сварочные токи от тысячи до ста тысяч и более ампер получаются трансформацией тока. В электрической части контактной машины можно выделить три основные части: трансформатор, прерыватель тока и переклю­чатель ступеней, или регулятор.

Трансформатор контактной машины обычно встраивается в ма­шину и конструктивно составляет с ней одно целое. Трансформа­тор однофазный сухой с первичной обмоткой, рассчитанной на на­пряжение питающей сети, чаще всего на 220 или 380 в.

Первичная обмотка нормально изготовляется секционированной со многими выводами для возможности изменения числа действую­щих витков и коэффициента трансформации. Вторичное напряжение трансформатора выбирается малым—-в пределах от 1 до 12 в, соответственно чему число витков вторичной обмотки также берётся малым. Вторичная обмотка чаще всего состоит из одного витка, что является наиболее характерным признаком трансформаторов кон­тактных машин. Реже применяются трансформаторы с двумя и более витками во вторичной обмотке.

Первичная обмотка трансформатора выполняется из обычного медного обмоточного провода, чаще прямоугольного сечения. Для первичной обмотки применяются две формы катушек — цилиндри­ческая и дисковая. Дисковая обмотка улучшает охлаждение и об­легчает ремонт обмотки, так как при повреждении одна катушка может быть заменена другой без перемотки всей обмотки. Вто­ричный виток набирается из медных полос, иногда изготовляется из медной поковки, из трубок или же отливается из меди, бронзы или алюминия. Если вторичный виток не обладает доста­точной гибкостью, то между концом витка и подвижным электро­
дом контактной машины вставляется гибкий элемент, набираемый из тонкой медной фольги или особо гибких, многожильных про­водников.

Магнитопровод трансформатора контактных машин набирается обычно не из трансформаторного, а из динамного железа, ввиду большей магнитной проницаемости последнего. Увеличение потерь в железе не имеет особого значения ввиду кратковременности цикла работы контактной машины и отсутствия режима холостого хода. Некоторые типы трансформаторов контактных машин схематически показаны на фиг. 154. Вторичный виток часто имеет охлаждение проточной водой.

Существенное значение для контактных машин имеет включение и выключение тока, которые производятся всегда в первичной цепи машины. Включение и выключение тока производятся весьма часто,

например, в современной точечной машине за 1 час осуществляется несколько тысяч сварочных циклов. При этом выключение про­изводится на максималь­ной мощности, когда свар­ка закончена, переходное сопротивление контакта исчезло и сварочный ток достигает максимума. Кро­ме того, включение и вы­ключение тока во многих случаях должны быть очень точно синхронизиро­ваны с синусоидой напря­жения питающей цепи. Подобным требованиям не могут удов­летворить нормальные выключатели электрического тока, рассчи­танные на сравнительно редкие включения и выключения тока. Для этой цели необходимы специальные более сложные устройства, называемые прерывателями тока. Таким образом, каждая контакт­ная машина получает ток от сети, помимо обычного выключателя тока, которым присоединяют машину к сети и отсоединяют от сети в начале и конце рабочей смены, также через специальный пре­рыватель.

Прерыватели могут быть сравнительно простыми, механически­ми, асинхронными, встроенными в корпус машины, и более слож­ными механическими синхронизированными. В более трудных слу­чаях приходится прибегать к сложным тиратронным и игнайтрон - ным прерывателям, развивающимся в самостоятельное устройство, по размерам и стоимости сравнимое с самой контактной машиной.

Регулирование сварочного тока обычно производят в первичной цепи контактной машины. Для этой цели могут быть использованы дроссельные катушки, потенциал — регуляторы или автотрансфор­маторы, включаемые в первичную цепь машины. Но к этим спосо­
бам регулирования прибегают сравнительно редко, обычно пользу­ются изменением числа витков в первичной обмотке, для чего об­мотка делается секционированной с выводами, которые идут к пере­ключателю ступеней или регулятору машины.

Предел регулирования, т. е. отношение максимального числа включённых витков к минимальному, обычно выбирается от 1,5 до 2,5. При изменении числа включённых витков меняется коэффи­циент трансформации трансформатора и его вторичное напряжение, как это видно из формул

j j LJi т т Wo * і ті EJ

и = —1; иг — - - = и^~; для u = wr, U2 = — ,

W.2 U Щ Wi

где и — коэффициент трансформации;

— число витков первичной обмотки;

w2 — число витков вторичной обмотки;

U — первичное напряжение;

U2 — вторичное напряжение.

Мощность сварочной цепи меняется приблизительно пропорцио­нально квадрату вторичного напряжения трансформатора, напри­мер, если напряжение машины изменяется в два раза, то её мощ­ность меняется в четыре раза. Максимальные вторичное напряже­ние, сварочный ток и мощность сварочной цепи получаются при ми­нимальном числе включённых витков первичной обмотки.

От вторичной обмотки трансформатора ток подводится к элек­тродам контактной машины. Размеры и устройство соединительных частей между трансформатором и электродами имеют существенное значение для работы машины. В соединительной цепи должно быть наименьшее число контактов, которые должны быть хорошо скон­струированы и выполнены, иначе резко возрастают потери в машине и её к. п. д. заметно снижается. Расстояние от трансформатора до электродов должно быть минимальным, равно как и площадь, охватываемая соединительными элементами вторичного контура, от этого зависит индуктивность вторичной цепи, индуктивное падение напряжения в ней, сила сварочного тока. Последняя определяется формулой

г Е-, Е.,

12 ------------------------------------------ - у

где Ег — электродвижущая сила вторичной цепи;

г2 — омическое сопротивление вторичной цепи;

R — омическое сопротивление объекта сварки;

Х2 — индуктивное сопротивление вторичной цепи;

Z2 —- полное или кажущееся сопротивление вторичной цепи;

/2 — сварочный ток.

У контактных машин индуктивное сопротивление вторичной цепи часто больше омического сопротивления, и сила сварочного тока определяется главным образом индуктивностью вторичного контура. Вследствие значительного индуктивного сопротивления контактные машины в большинстве случаев имеют достаточно круто падающую внешнюю характеристику и в этом отношении сходны с трансфор­маторами для дуговой сварки.

Соединительные элементы вторичного контура подводят ток от зажимов трансформатора к электродам контактной машины. Элек­троды подводят ток к изделию и, как правило, передают ему и зна­чительное механическое давление. Электроды почти всегда имеют водяное охлаждение проточной водой.

Материал электродов должен обладать максимальной электро - и теплопроводностью. Требования к механическим свойствам мате­риала электродов разноречивы. С одной стороны, для обеспечения лучшего контакта между электродом и изделием материал электро­дов должен быть мягким, с другой, для уменьшения деформации при передаче давления и для уменьшения износа в работе материал электродов должен обладать достаточно высокой твёрдостью. Наи­более распространённым материалом для электродов контактных машин является кованая или холоднокатаная чистая электролитиче­ская медь марки Ml; другие, менее чистые по составу марки меди часто дают неудовлетворительные результаты. Во многих случаях медь не удовлетворяет требованиям, которые предъявляются к элек­тродам мощных современных быстродействующих контактных ма­шин. В таких случаях прибегают к специальным медным сплавам. обладающим при удовлетворительной электро - и теплопроводности высокой твёрдостью и механической прочностью. Эти сплавы можно разделить на две категории: низколегированные и высоколегирован­ные. Низколегированные сплавы сохраняют цвет и внешний вид меди. Они легируются небольшим количеством присадок порядка 1—2%; сюда относится, например, меднохромоцинковый сплав ЭВ. Высоколегированные сплавы чаще всего легируются вольфрамом, они имеют светлосерый цвет, напоминающий сталь; примером мо­жет служить медновольфрамовый сплав кирит.