СВАРКА, РЕЗКА И ПАЙКА МЕТАЛЛОВ

УСТАНОВКИ ПОСТОЯННОГО ТОКА ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

До настоящего времени сварка дугой постоянного тока сохра­нила серьёзное практическое значение. В Советском Союзе пример­но 75% постов дуговой сварки питается переменным током, а 25% —• постоянным током. Постоянный ток почти незаменим при' сварке угольной дугой, сварке тонкого металла толщиной до 1 мм,. сварке цветных металлов, наплавке некоторых твёрдых сплавов.. Сварка на постоянном токе обыч­но экономически выгоднее при работе в полевых условиях, где отсутствуют электрические стан­ции или силовые сети, например, при сооружении нефте - и газопро­водов, строительных работах, ра­ботах на железнодорожных пу­тях, восстановительных работах и т. п.

Простейшая схема питания сварочной дуги постоянным то­ком, которой пользовались ещё Бенардос и Славянов, показана на фиг. 26. Сварка производится от сети постоянного тока постоян­ного напряжения через реостат, включённый последовательно с дугой и называемый балластным' или регулировочным реостатом. При разомкнутой цепи и отсутствии дуги напряжение на электродах дуги равно полному напряжению* сети U. При замыкании цепи и горении дуги часть напряжения ге­нератора теряется на балластном реостате, эта потеря напряжения выражается следующим образом:

AV=IR,

где R — сопротивление балластного реостата.

Зі’

При коротком замыкании, когда электродный стержень касается изделия, можно считать, что потеря напряжения на балластном реостате (пренебрегая потерями напряжения в подводящих проводах и электродах) равняется напряжению сети AU=IKRj = U.

При горении дуги напряжение дуги Па, напряжение сети U и по­теря напряжения на реостате A U связаны следующими соотноше­ниями: U=Ud + MJ=Ud + IR - Ud=U—&U=U — IR, т. е. характеристика источника тока, отнесённая к электродам дуги (Jo =/(!), изобразится прямой линией.

Регулирование сварочного тока производится изменением сопро­тивления реостата. Величина сварочного тока может быть вычи­слена следующим образом:

R

Рассмотренная система при подходящих параметрах генератора •обеспечивает вполне устойчивое горение дуги и безотказное её за­жигание. К недостаткам системы нужно отнести низкий к. п. д. и повышенную опасность поражения током,. Коэффициент полез­ного действия системы может быть выражен приближённо сле­дующим образом:

т/7о= х loo,

т. е. равняется отношению напряжения дуги к напряжению сети.

Стандартные напряжения генераторов постоянного тока начи­наются со 115 в. Принимая напряжение дуги равным 20 в, можно найти, что к. п. д. будет составлять около 17%; при напряжении генератора 230 в к. п. д. будет около 9%.

При действующих в Советском Союзе строгих правилах охраны труда и техники безопасности сварка по рассмотренной схеме без специальных защитных устройств может быть допущена лишь при напряжении сети не свыше 115 6 и то лишь в отдельных случаях, как временная мера. При более высоких напряжениях сети сварка может быть допущена при наличии специальных автоматических защитных устройств, уменьшающих опасность поражения электри­ческим током. Схема может применяться для случайных работ ре­монтного характера, например при авариях и т. п. на судах, мел­ких предприятиях, имеющих собственную электростанцию постоян­ного тока, и т. д. Могут быть применены балластные реостаты за­водского изготовления или собираемые на месте; в этом случае простейшим устройством является жидкостный реостат.

Рассмотренная система получила дальнейшее развитие и имеет практическое применение на заводах и в настоящее время в не­сколько изменённой форме. Эта модернизированная система обычно применяется для одновременного питания нескольких сварочных постов и называется многопостовой системой или системой посто­янного напряжения. Как видно, главным недостатком сварки от

стандартных генераторов постоянного тока являются низкий к. п. д. и повышенная опасность поражения электрическим током. Если же взять нестандартное пониженное напряжение генератора, то можно свести к минимуму опасность поражения электрическим током и получить более удовлетворительный к. п. д. Схема подобной уста­новки показана на фиг. 27.

К питающей силовой сети 3-фазного тока присоединяется спе­циальный мотор-генераторный агрегат. Агрегат состоит из стандарт­ного мотора 3-фазного тока и непосредственно с ним соединённого генератора постоян­ного тока с понижен­ным напряжением.

Обычно применяется компаундный генера­тор с небольшой по­следовательной под - магничивающей об­моткой, компенси­рующей падение напряжения при увеличении нагрузки и обеспе­чивающей постоянство напряжения на зажимах генератора при изменениях нагрузки. От генератора делается проводка достаточ­ного сечения по сварочному цеху и к этой вспомогательной сети постоянного тока по­ниженного напряжения присоединяются от­дельные сварочные посты через балластные реостаты.

Для многопостовых систем обычно при­нимают напряжение постоянного тока 60 в, которое обеспечивает безотказное зажигание дуги, достаточно устойчивое её горение, по­чти полную безопасность от поражения элек­трическим током при работе в нормальных условиях и даёт приемлемый к. п. д.

Многопостовые агрегаты выпускаются нашей промышленностью на силу тока от 500 до 2500 а для одновременного пита­ния от 3 до 20 сварочных постов. Нормаль­ные балластные реостаты выпускаются промышленностью на ток до 250 а. Для больших токов можно соединять реостаты параллель­но. Для возможности регулирования сварочного тока реостаты сек­ционируются и концы секций выводятся к переключающим ру­бильникам. На фиг. 28 показан балластный реостат для мно­гопостовой системы, выпускаемый нашей промышленностью. Общий к. п. д. многопостовой системы при достаточно пол­ной загрузке и напряжении генератора 60 в можно принять, около 25%.

Многопостовая система применима при достаточном количестве одновременно работающих и регулярно загруженных сварочных постов, расположенных на небольшой площади. В подобном случае
многопостовая система имеет следующие преимущества. Умень­шается стоимость оборудования и занимаемая им площадь, сокра­щаются расходы по обслуживанию и ремонту оборудования по сравнению с однопостовой системой.

Главным недостатком многопостовой системы является низкий к. п. д. и обусловленный этим повышенный расход электроэнергии.

В среднем можно принять, что многопостовая система расходует 10—11 квт-час на каждый килограмм наплавленного металла при ручной сварке. Многопосговые агрегаты могут быть рациональны при наличии дешёвой электроэнергии. В Советском Союзе примене­ние многопостовых агрегатов в промышленности незначительно. Для наших условий в большинстве случаев при сварке дугой постоян­ного тока целесообразнее однопостовые агрегаты.