Сварочные работы: современное оборудование н техноло­гия работ

Сварочные трансформаторы

Трансформатором называют электромагнитный аппарат, преобразующий переменный ток одного напряжения в перемен­ный ток другого напряжения той же частоты. Работа трансфор­матора основана на электромагнитном взаимодействии двух или нескольких не связанных между собой обмоток провода.

Сварочное трансформаторы являются специальными пони­жающими трансформаторами, имеющими требуемую внешнюю характеристику, обеспечивающими питание сварочной дуги и регу­лирование сварочного тока.

Как правило, сварочные трансформаторы имеют падающую характеристику. Их используют для ручной дуговой и автомати­ческой сварки под флюсом. Трансформаторы с жесткой характе­ристикой применяют для электрошлаковой сварки.

Регулирование сварочного тока и создание нужной внешней характеристики в сварочных трансформаторах обеспечиваются за счет индуктивного сопротивления» путем изменения магнит­ных потоков рассеяния. В зависимости от способа создания в цепи дуги индуктивного сопротивления сварочные трансформаторы делят на две группы: с нормальным магнитным рассеянием и ре­активной катушкой — дросселем; с увеличенным магнитным рас­сеянием.

В трансформаторах с нормальным магнит ным рассеянием первичная и вторичная обмотки расположены на стержне магни - топровода концентрично, за счет чего магнитные потоки рассея­ния сведены к минимуму. Для получения необходимой индуктив­ности1 в цепь дуги последовательно со вторичной обмоткой включают дополнительную реактивную катушку. В настоящее время применяют трансформаторы с совмещенной реактивной ка­тушкой, располагаемой на общем магнитопроводе с обмотками трансформатора. При этом реактивная катушка имеет с ними как электромагнитную, так и электрическую связь.

Трансформаторы с нормальным магнитным рассеянием в настоящее время менее распространены. В качестве примера трансформатора с нормальным магнитным рассеянием для авто­матической сварки под флюсом можно привести трансформатор ТСД-1000-4, имеющий дистанционное управление.

Трансформаторы с увеличенным магнитным рассеянием относятся к стержневому типу. В них первичная и вторичная обмотки разнесены по высоте магнитопровода и имеют только электромагнитную связь. При прохождении тока по обмоткам ка­тушек возникают магнитные потоки, основная часть которых за­мыкается по сердечнику магнитопровода. Другая часть их замы­кается по воздуху, создавая потоки рассеяния, наводящие в трансформаторе реактивную э. д.с. Она определяет его индук­тивное сопротивление, обеспечивающее создание падающей вольт - амперной характеристики.

Сварочные трансформаторы с увеличенным магнитным рассеянием существуют трех типов: с раздвижными катушками, с подвижными магнитными шунтами, с управляемыми магнит­ными шунтами. В настоящее время трансформаторы с увеличен­ным магнитным рассеянием распространены более широко.

Трансформаторы с раздвижными катушками состоят из магнитопровода и двух обмоток, из которых первичная закреп­лена неподвижно, а вторичная является подвижной. Регулиро­вание сварочного тока осуществляется изменением расстояния между ними. При удалении вторичной катушки от первичной уве­личивается магнитный поток рассеяния и уменьшаются магнит­ная связь между обмотками и сварочный ток. При сближении ка­тушек уменьшается индуктивное сопротивление, что приводит к увеличению сварочного тока.

По этому принципу работают сварочные трансформаторы типа ТД, ТДМ. Трансформаторы этих типов наиболее часто ис­пользуют для ручной дуговой сварки.

Сварочные трансформаторы подразделяют на группы:

- по количеству одновременно подключенных постов — од­нопостовые, предназначенные для питания одной свароч­ной дуги, и многопостовые, питающие одновременно не­сколько сварочных дуг;

- по способу установки — стационарные, устанавливаемые неподвижно на фундаментах, и передвижные, монтиру­емые на тележках;

- по роду двигателей, приводящих генератор во вращение, — машины с электрическим приводом и машины с двигате* лем внутреннего сгорания (бензиновым или дизельным);

- по способу выполнения — однокорпусные, в которых генератор и двигатель вмонтированы в единый корпус, и ; раздельные, в которых генератор и двигатель устаыовле* ны в единой рамке, а привод осуществляется через специ - ' альную соединительную муфту. I

Однопостовые сварочные преобразователи состоят из генера - І тора и электродвигателя или двигателя внутреннего сгорания. і

Сварочные генераторы изготовляют по электромагнитным ; схемам, которые обеспечивают падающую внешнюю характери- стику и ограничение тока короткого замыкания. Внешняя вольт - амперная характеристика I показывает зависимость между на - ’ пряжением и током на клеммах сварочной цепи генератора I (рис. 48). Для устойчивости горения сварочной дуги характерне - 1 тика генератора I должна пересекать характеристику дуги III. Воз - j буждение дуги осуществляется при соприкосновении электрода 5 и изделия. При этом напряжение изменяется от точки 1 к точке 2. При возникновении и устойчивом горении сварочной дуги ее ха - рактеристика смещается с положения II и занимает положение ІП, а напряжение возрастает до значения, указанного точкой 3. ^ Эта точка соответствует режиму устойчивого горения сварочной 1 дуги. Ток короткого замыкания не должен превышать свароч - I ный ток более чем в 1,5 раза. ;|

Наибольшее распространение получили однопостовые генераторы с расщепленными полюсами и генераторы с размаг­ничивающей последовательной обмоткой. Генераторы с расщеп­ленными полюсами работают по принципу использования магнит­ного потока якоря для получения падающей внешней характе­ристики.

Генератор (рис. 49) имеет четыре основных и два дополни­тельных полюса. При этом одноименные основные полюсы расположены рядом, составляя как бы один раздвоенный полюс. Обмотки возбуждения имеют две секции: регулируемую и нере­гулируемую.

Рис. 49. Принципиальная схема сварочного генератора: а - с независимым возбуждением и размагничивающей последовательной обмоткой; 6-е самовозбуждением и размагничивающей последовательной обмоткой; Г - генератор;

Р - реостат; НО — намагничивающая обмотка;

РО — размагничивающая обмотка

Нерегулируемая обмотка расположена на всех четырех ос­новных полюсах, а регулируемая помещена только на попереч­ных полюсах генератора. В цепь регулируемой обмотки возбуж­дения включен реостат. По нейтральной линии симметрии 0-0
между разноименными полюсами на коллекторе генератора рас­положены основные щетки, к которым подключается сварочная цепь. Дополнительная щетка служит для питания обмоток воз­буждения.

Сварочный ток регулируют в два приема — грубо и точно.

Грубое регулирование производят смещением щеточной траверсы, на которой расположены все три щетки генератора. Если сдвигать щетки по направлению вращения якоря, то раз­магничивающее действие потока якоря увеличивается и сва­рочный ток уменьшается. При обратном сдвиге размагничива­ющее действие уменьшается и сварочный ток увеличивается. Таким образом устанавливают интервалы больших и малых токов.

Плавное точное регулирование тока производят реостатом, включенным в цепь обмотки возбуждения. Увеличивая или уменьшая реостатом ток возбуждения в обмотке поперечных по­люсов, изменяют магнитный поток и тем самым изменяют напря­жение генератора и сварочный ток.

В генераторах с расщепленными полюсами поздних выпус­ков регулирование сварочного тока производится изменением числа витков секционированных обмоток полюсов генератора и реостатом, включенным в цепь обмотки возбуждения.

Реостат устанавливается на корпусе генератора и имеет шка­лу с делениями. По такой схеме работают генераторы СГ-ЗООМ—1, используемые в преобразователях ПС-300М-1.

Генератор с размагничивающим действием последовательной обмотки возбуждения, включенной в сварочную цепь, имеет две обмотки: обмотку возбуждения и размагничивающую последова­тельную обмотку.

Обмотка возбуждения питается либо от основной и допол­нительной щеток, либо от специального источника постоянного тока (от сети переменного тока через селеновый выпрямитель).

Магнитный поток Фн, создаваемый этой обмоткой, постоя­нен и не зависит от нагрузки генератора. Размагничивающая об­мотка включена последовательно с обмоткой якоря так, что при горении дуги сварочный ток, проходя через обмотку, создает маг­нитный поток Фр, направленный против потока Фн. Следователь­но, э. д.с. генератора будет индуцироваться результирующим маг­нитным потоком Фн-Фр.

С увеличением сварочного тока магнитный лоток Фр возрас­тает, а результирующий магнитный поток Фы-Фр уменьшается. Как следствие, уменьшается индуцируемая э. д.с. генератора. Та­ким образом, размагничивающее действие обмотки обеспечивает получение падающей внешней характеристики генератора.

Сварочный ток регулируют переключением витков подова - тельной обмотки (грубая регулировка — два диапазона) и реоста­том обмотки возбуждения (плавная и точная регулировка в пре - делах каждого диапазона). По такой схеме выпускаются генераторы ГСО-120, ГСО-ЗОО, ГСО-500, ГС-500 и др.

Сварочный трансформатор типа ПСО-500 состоит из ге­нератора ГСО-500 и трехфазного асинхронного электродвигате­ля АВ-72—4, смонтированных в едином корпусе на колесах для перемещения по строительной площадке. Трансформатор пред­назначен для ручной дуговой сварки, полуавтоматической шлан­говой и автоматической сварки под флюсом.

Грубое регулирование сварочного тока производят пере­ключением секционирбванной последовательной обмотки гене­ратора. Для этого на клеммовую доску генератора выведены один отрицательный и два положительных контакта.

Если необходим сварочный ток в пределах 120-350 А, то сварочные провода присоединяют к отрицательному и среднему положительному контактам.

При работе на токах 350-600 А сварочные провода присо­единяют к отрицательному и крайнему положительному контак­там. Плавно регулируют сварочный ток реостатом, включенным в цепь обмотки независимого возбуждения.

Реостат расположен на корпусе машины и имеет маховик с токоуказателем. Шкала имеет два ряда цифр, соответствующих подключаемым контактам: внутренний ряд до 350 А и наружный ряд до 600 А.

Для выполнения сварочных работ при отсутствии электро­энергии применяют подвижные сварочные агрегаты, состоящие из сварочного генератора и двигателя внутреннего сгорания.

Сварочный агрегат типа ПАС-400-VIII состоит из генерато­ра СГП-3-VI и двигателя внутреннего сгорания ЗИЛ-120 или ЗИЛ-164. Генератор работает по схеме с размагничивающей по­следовательной обмоткой. Регулирование тока производят реос­татом цепи основной обмотки возбуждения.

Двигатель сварочного агрегата специально переоборудован для режима длительной стационарной работы. Он имеет автома­тический центробежный регулятор скорости вращения, ручное регулирование для работы при малых скоростях, автоматическое выключение зажигания при внезапном увеличении скорости.

Сварочный агрегат смонтирован на жесткой металлической раме с катками для перемещения. Наличие крыши и боковых металлических штор, защищающих от атмосферных осадков, позволяет работать на открытом воздухе.

Для сварки в защитных газах, а также для полуавтомати­ческой и автоматической сварок применяют генераторы с жест­кой или возрастающей внешней характеристикой. Такие гене­раторы имеют обмотки независимого возбуждения и под - магничивающую последовательную обмотку. При холостом ходе

э. д.с. генератора наводится магнитным потоком, который созда­ется обмоткой независимого возбуждения. При рабочем режиме сварочный ток, проходя через последовательную обмотку, созда­ет магнитный поток, совпадающий по направлению с магнитным потоком обмотки независимого возбуждения. Тем самым обеспе­чивается жесткая или возрастающая вольт-амперная характе­ристика.

Трансформатор такого типа ПСГ-350 состоит из сварочного генератора постоянного тока ГСГ—350 а трехфазного асинхрон­ного электродвигателя АВ-61-2 мощностью 14 кВт. Генератор имеет обмотку независимого возбуждения и подмагничивающую последовательную обмотку. Обмотка независимого возбуждения питается от внешней сети через селеновые выпрямители и стаби­лизатор, который исключает влияние колебания напряжения в сети на ток возбуждения.

Последовательная обмотка разделена на две секции: при включении в сварочную цепь части витков генератор работает в режиме жесткой характеристики, а при использовании всех вит­ков обмотки генератор дает возрастающую внешнюю характери­стику. Генератор и двигатель размещены в общем корпусе и смон­тированы на тележке.

При работе на строительной площадке или заводе несколь­ких сварочных постов, расположенных недалеко друг от друга, применяют многопостовые сварочные трансформаторы.

Внешняя характеристика многопостового генератора долж­на быть жесткой, т. е. независимо от количества работающих постов напряжение генератора должно быть постоянным. Для получения постоянного напряжения многопостовой генератор имеет параллельную обмотку возбуждения и последовательную обмотку, создающую магнитный поток того же направления.

Применение многопостоэых сварочных трансформаторов позволяет значительно уменьшить площади под сварочное обо­рудование, сократить расходы на ремонт, уход и обслуживание.

Однако к. п.д. сварочного поста значительно ниже, чем при одно постовом преобразователе, вследствие больших потерь мощ­ности в балластных реостатах. Если мощность одного генератора недостаточна для работы сварочного поста, то включают парал­лельно два сварочных агрегата.

При параллельном включении генераторов необходимо со­блюдать следующие условия:

- генераторы должны быть одинаковыми по типу и внешним характеристикам;

- до включения необходимо отрегулировать генераторы на одинаковое напряжение холостого хода;

- после включения в работу следует с помощью регулирую­щих устройств установить по амперметру одинаковую на­грузку генераторов. При неодинаковой нагрузке напряже­ние одного генератора будет выше другого и генератор с низким напряжением, питаемый токОм второго генерато­ра, будет работать как двигатель. Это приведет к размагни­чиванию полюсов генератора и выходу его из строя. Поэто­му следует постоянно следить за показаниями амперметров и при необходимости отрегулировать равномерность нагру­зок генераторов. Для уравнивания напряжения параллель­но работающих генераторов с падающими внешними харак­теристиками применяют перекрестное питание их цепей возбуждения: обмотки возбуждения одного генератора пи­таются от щеток якоря другого генератора. Для этой цели генераторы имеют уравнительные контакты, которые надо при параллельной работе соединить между собой;

- при параллельном включении многопостовых генераторов типа ПСМ-1000 необходимо клеммы на щитках генерато­ров ГС-1000, обозначенные буквой У (уравнительный), со­единить между собой уравнительным проводом. Этим про­водом последовательные обмотки генераторов соединяются параллельно, и таким образом исключаются колебания в распределении нагрузки между генераторами.