Учебное пособие

Глава 5. Источники питания постоянным током. Сварочные преобразователи однопостовые и многопостовые. Балластные реостаты

Коллекторные однопостовые генераторы

Основным механизмом преобразователя является источник питания дуги — сварочный генератор. Наиболее распространены коллекторные генераторы, в которых выпрямление электрического переменного тока, вырабатываемого генератором, осуществляется путем снятия с его коллектора с помощью угольных щеток постоянного тока. В настоящее время используются коллекторные генераторы с независимым возбуждением или с самовозбуждением и последователь» ной размагничивающей обмоткой. На рис. 5.2, (I) показана электромагнитная схема генератора этой серии.

Как видно из схемы, на подвижном корпусе генератора укреплены электромагнитные полюсы N и S (основные и дополнительные), а на общем валу с электродвигателем находится якорь генератора «Я» с коллектором. При вращении вала по коллектору скользят токосъемные щетки: основные а и Ь и дополнительная с (рис. 5.2, II, III), которая используется для обмотки самовозбуждения. В генераторе с независимым возбуждением и последовательной размагничивающей обмоткой (рис. 5.2, II) обмотка независимого возбуждения НО питается постоянным током от самостоятельного источника. Последовательная обмогка ПО питается постоянным током от щеток а и Ь. При пуске двигателя обмотка НО вызывает магнитный поток Фп, который образует в обмотке якоря электродвижущую силу (ЭДС) положительной полярности со стороны полюсов /V и отрицательной со стороны полюсов S. К этим местам на коллекторе якоря подводятся токосъемные угольные щетки а и Ь. Таким образом происходит выпрямление переменного тока, вырабатываемого генератором.

Рис. 5.2. Схема коллекторных генераторов для ручной дуговой сварки
внешние вольт-амперные характеристики генератора при работе в диапазоне малых токов (1), больщих токов (2).

При холостом ходе напряжение на зажимах генератора, согласно ГОСТ 304—82 по условиям безопасности сварщика, не должно быть больше 100 В, что соблюдается в конструкциях отечественных коллекторных генераторов.

После зажигания дуги ток цепи якоря в последовательной обмотке возбуждения ПО вызовет в полюсах генератора магнитный поток Ф_п, который будет направлен против магнитного потока Ф_н независимой обмотки НО. Суммарный магнитный поток и ЭДС с увеличением сварочного тока будут уменьшаться па зажимах генератора, получится крутопадающая внешняя характеристика. На рис. 5.2, IV показана внешчяя характеристика при работе на диапазоне малых и больших токов. В данном случае генератор имеет два диапазона, но их может быть и больше. Плавное регулирование тока производится сопротивлением R, изменяющим ток НО. При работе на диапазоне малых токов сварочный кабель подсоединяют к зажиму 1 (см. рис. 5.2,II); при работе на диапазоне больших то-ксв — к зажиму 2.

Принципиальная схема сварочного генератора с самовозбуждением и последовательной обмоткой показана на рис. 5.2, III. Как видно из схемы, параллельная обмотка самовозбуждения ОС питается током от основной а и дополнительной с щеток токосъемника якоря. При вращении якоря в его обмотке индуктируется ЭДС за счет остаточного магнетизма главных полюсов, и через щетки а и с в обмотку самовозбуждения начинает поступать ток, образуя магнитный поток Фс, который дополнительно индуктирует ЭДС в обмотке якоря, создавая через щетки а и b напряжение холостого хода на выходных зажимах генератора. При сварке в обмотке ПО появится электрический ток, который образует размагничивающий магнитный поток Ф_п, направленный против потока Ф₀ и уменьшающий ЭДС генератора и напряжение на дуге. Совместные действия магнитных потоков Ф_с и Ф_п обеспечивают падающую внешнюю характеристику генератора. Регулировка сварочного тока осуществляется реостатом g больших и малых диапазонах.

Для получения жесткой характеристики магнитный поток Ф_а направляют в сторону потока Ф_с, и напряжение генератора не меняется при нагрузке.

Разновидностью генератора с самовозбуждением является генератор с расщепленными полюсами. Генератор (рис. 5.3) имеет по два полюса одинаковой полярности, расположенные один за другим по окружности, но одноименные полюсы расщеплены. Главные горизонтальные полюсы S_г и N_r имеют вырезы, поэтому работают при полном магнитном насыщении. Каждая пара одноименных полюсов имеет параллельные намагничивающие обмотки НГ и НП. При вращении якоря в его обмотке индуктируется ток за счет остаточного магнетизма полюсов и через щетки а и с поступает в обмотки НГ и НП, увеличивая магнитный потокФгиФп. При возникновении дуги ток резко возрастает, увеличивая магнитный поток самого якоря и реакции якоря Ф_ан и Ф_ар.

Рис. 5.3. Схема генератора с расщепленными полюсами

Подмагничивающее действие реакции якоря на усиление магнитного потока Ф_г главных полюсов мало сказывается вследствие магнитного насыщения, поэтому напряжение на щетках а—с, питающих обмотки возбуждения, практически изменяется мало. Размагничивающее действие реакции якоря Ф_нр будет весьма сильно сказываться на магнитном потоке Ф_п в воздушном зазоре под поперечными полюсами. При увеличении сварочный ток поменяет свой знак, размагничивая поток главных полюсов и уменьшая напряжение до нуля при коротком замыкании. Таким образом создается падающая внешняя характеристика. Размагничивающая реакция якоря выполняет функцию последовательной размагничивающей обмотки. Регулирование сварочного тока осуществляется реостатом. Применяется также ступенчатое регулирование тока путем смещения щеток в двух или трех фиксированных положениях.