Учебное пособие

Сварка

Сварочные преобразователи

Сварочные преобразователи подразделяют на следующие группы: по числу питаемых постов — однопостовые, предназначенные для питания одной сварочной дуги; многопостовые, питающие одновременно несколько сварочных дуг; по способу установки —стационарные, устанавливаемые неподвижно на фундаментах; передвижные, монтируемые на тележках; по роду двигателей, приводящих генератор во вращение,— машины с электрическим приводом; машины с двигателем внутреннего сгорания (бензиновым или дизельным) ; по способу выполнения — однокорпусные, в которых генератор и двигатель вмонтированы в единый корпус; раздельные, в которых генератор и двигатель установлены на одной раме, а привод осуществляется через соединительную муфту.

Рис. 14.

Однопостовые сварочные преобразователи состоят из генератора и электродвигателя или двигателя внутреннего сгорания. Электрическая схема сварочного генератора обеспечивает падающую внешнюю характеристику и ограничение тока короткого замыкания. Внешняя вольт-амперная характеристика I (рис. 14) показывает зависимость между напряжением и током на клеммах сварочной цепи генератора. Для устойчивости горения сварочной дуги характеристика генератора I должна пересекать характеристику дуги III. При возбуждении дуги напряжение изменяется (II) от точки 1 к точке 2. При возникновении и устойчивом горении дуги ее характеристика смещается с положения II и занимает положение III, а напряжение возрастает до значения, указанного точкой 3. Эта точка соответствует режиму устойчивого горения сварочной дуги. Ток короткого замыкания (точка 4) не должен превышать сварочный ток (точка 5) более чем в 1,5 раза.

Наибольшее распространение в строительстве получили однопостовые генераторы с расщепленными полюсами и генераторы с размагничивающей последовательной обмоткой.

Рис. 15.

Генераторы с расщепленными полюсами обеспечивают падающую внешнюю характеристику, используя размагничивающее действие магнитного потока якоря. На рис. 15 показана схема сварочного генератора такого типа. Генератор 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: нерегулируемую 2 и регулируемую 1. Нерегулируемая обмотка расположена на всех четырех основных полюсах, а регулируемая — только на поперечных. В цепь регулируемой обмотки возбуждения включен реостат 3. На дополнительных полюсах расположена сериесная обмотка 4. По нейтральной линии симметрии О — О между разноименными полюсами на коллекторе генератора расположены основные щетки а и б, к которым подключается сварочная цепь. Дополнительная щетка с служит для питания обмоток возбуждения.

Рис. 16.

При холостом ходе генератора (рис. 16, а) обмотки полюсов создают два магнитных потока, которые индуцируют э. д. с. в обмотке якоря. При замыкании сварочной цепи (рис. 16, б) по обмотке якоря потечет ток, который создает магнитный поток якоря, направленный по линии основных щеток и замыкающийся через полюсы генератора. Такое действие магнитного потока якоря приводит к ослаблению суммарного магнитного потока генератора, а отсюда к уменьшению напряжения на основных щетках генератора. Чем больший ток протекает по обмотке якоря, тем больше магнитный поток якоря, тем больше снижается напряжение. При коротком замыкании сварочной цепи напряжение на основных щетках почти достигает нулевого значения.

Сварочный ток регулируют в два приема — грубо и точно. При грубом регулировании смещают щеточную траверсу, 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 и точное регулирование тока производят реостатом, включенным в цепь обмотки возбуждения. Увеличивая или уменьшая реостатом ток возбуждения в обмотке поперечных полюсов изменяют напряжение генератора и сварочный ток.

В генераторах с расщепленными полюсами поздних выпусков сварочный ток регулируют изменением числа витков секционированных обмоток полюсов генератора и реостатом, включенным в цепь обмотки возбуждения. Реостат устанавливается на корпусе генератора и имеет шкалу с делениями в амперах. По такой схеме работают генераторы СГ-300М-1, используемые в преобразователях ПС-300М-1.

Рис. 17.

Принципиальная схема генератора с размагничивающим действием последовательной обмотки возбуждения, включенной в сварочную цепь, представлена на рис. 17. Генератор имеет две обмотки: обмотку возбуждения 1 и размагничивающую последовательную обмотку 2. Обмотка возбуждения питается либо от основной и дополнительной щеток, либо от специального источника постоянного тока (от сети переменного тока через селеновый выпрямитель).

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

Рис. 18.

На рис. 18 представлен однопостовой передвижной сварочный преобразователь ПСО-500, выпускаемый серийно и нашедший широкое применение при строительно-монтажных работах. Он состоит из генератора ГСО-500 и трехфазного асинхронного электродвигателя АВ-72-4, смонтированных в едином корпусе на колесах для перемещения по строительной площадке. Преобразователь предназначен для ручной дуговой сварки, полуавтоматической шланговой и автоматической сварки под флюсом. Для грубого регулирования сварочного тока (переключения витков последовательной обмотки) 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 сварочный ток регулируют реостатом, включенным в цепь обмотки независимого возбуждения. Реостат расположен на корпусе машины и имеет маховик с токоука-зателем. 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 (на новостройках, на монтажных работах в полевых условиях, при сварке газо-нефтепроводов, при установке мачт электропередач высокого напряжения и др.) применяют передвижные сварочные агрегаты, состоящие из сварочного генератора и двигателя внутреннего сгорания.

Рис. 19.

На рис. 19 представлен сварочный агрегат этой группы ПАС-400-VIII. Агрегат состоит из генератора СГП-3-VI и двигателя внутреннего сгорания ЗИЛ-120 или ЗИЛ-164. Генератор работает по схеме с размагничивающей последовательиой обмоткой. Регулирование тока производят реостатом цепи основной обмотки возбуждеиия. 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 использовать агрегат для работы на открытом воздухе.

Для сварки в защитных газах, а также для полуавтоматической и автоматической сварки применяют генераторы с жесткой или возрастающей внешней характеристикой. Такие генераторы имеют обмотки независимого возбуждения и подмагничивающую 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.

Рис. 20.

На рис. 20 представлен преобразователь такого типа ПСГ-350, состоящий из сварочного генератора постоянного тока ГСГ-350 и 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 напряжения, который исключает влияние колебаний напряжения в сети на ток возбуждения. Последовательная обмотка разделена на две секции: при включении в сварочную цепь части витков генератор работает на 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.

Универсальные преобразователи ПСУ-300 и ПСУ-500-2, предназначенные для ручной сварки, автоматической сварки под флюсом, а также автоматической и полуавтоматической сварки в защитных газах, обеспечивают как падающую, так и жесткую внешнюю характеристику. В этих преобразователях, переключая независимую и последовательную обмотки генератора, можно создавать размагничивающий и подмагничивающий потоки и соответственно получать ту или иную характеристику.