Книги, научные публикации Pages:     | 1 | 2 | 3 | 4 |

МНСТЕРСТВО ОСВТИ НАУКИ УКРАпНИ Укранський державний морський технчний унверситет мен адмрала Макарова С.В.Драган Джерела живлення ...

-- [ Страница 2 ] --

Колекторн генератори нин практично не випускають, х повнстю витснили вентильн генератори ндукторного типу. Проте колекторних зварювальних машин рзних конструктивних схем (з послдовною обмот кою збудження, поперечного поля, з розщепленими полюсами) з щтковим струмознмачем перебува в експлуатац ще досить багато. Останнм ча сом у кранах СНД та зарубжжя у звТязку з простотою конструкц випус калися колекторн зварювальн генератори лише з послдовною обмоткою збудження. Тому у данй глав розглянемо саме цей тип генераторв.

3.1. Теоретичн основи роботи зварювальних колекторних генераторв Принцип перетворювання у генератор механчно енерг приводного двигуна в електричну грунтуться на закон електромагнтно ндукц. У рамц провдника, що обертаться у постйному магнтному пол, виника ЕРС. Але ця ЕРС змнються за напрямом та величиною. Для випрямлення змнно ЕРС в генераторах використовуться колекторний пристрй. В ко лекторному зварювальному генератор випрямлена ЕРС знматься з коле ктора щтковим механзмом, закрпленим на статор.

З теор машин постйного струму вдомо, що ЕРС, яка ндукуться у якор генератора, повТязана з магнтним потоком Ф г мж якорем, що обертаться, та полюсами таким рвнянням:

Ег = сФ г, (3.1) де с - постйна генератора, що визначаться числом пар полюсв, швидкс тю обертання якоря, числом активних провдникв та пар паралельних кл обмотки якоря.

Напруга на вихдних клемах генератора при навантаженн:

U г = Ег г Rг, (3.2) де г - струм у якрному кол генератора, А;

Rг - внутршнй опр генерато ра, Ом. У сучасних зварювальних генераторах значення Rг склада сот та тисячн частки Ома, тому U г Ег.

Якщо потк Ф г у повтряному зазор пд полюсами не змнються при навантаженн, то зовншня характеристика генератора буде жорсткою.

Принцип отримання спадно статично вольт-амперно характеристики ге нератора шляхом зменшення сумарного магнтного потоку Ф г при зрос танн навантаження головним практично для всх типв колекторних ге нераторв.

За схемними ознаками генератори з послдовною обмоткою збуджен ня можна обТднати у так групи:

генератори з намагнчувальною незалежною обмоткою збудження Wн та послдовною розмагнчувальною (рис.3.1,а,в) або пдмагнчувальною обмоткою (рис.3.1,б);

генератори з паралельною обмоткою збудження (з самозбудженням) та послдовною розмагнчувальною (рис.3.1,г).

Рис. 3.1. Схеми колекторних зварювальних генераторв Намагнчувальн обмотки мають велику кльксть виткв (Wн = 200...500);

вони виконан з тонкого дроту (даметром 1,5...2,5 мм) розташован на окремих башмаках корпусу генератора. Намагнчувальний струм Iн у цих обмотках малий (2...20 А) регулються опором R.

При протканн намагнчувального струму по обмотц Wн у генератор наводиться намагнчувальний магнтний потк Фн:

нW н Фн = (3.3), Rн де Rн - опр магнтного кола на шляху потоку Фн;

н - струм у на магнчувальнй обмотц;

Wн - число виткв намагнчувально обмотки.

При холостому ход потк Фн визнача ЕРС та напругу генератора с нW н Е 0г = сФн = = U 0г. (3.4) Rн Змною струму намагнчування здйснються плавне регулювання на пруги холостого ходу , отже, режиму його роботи при навантаженн. Мак симальне значення напруги U 0г обмежуться умовами безпеки роботи зварника вдповдно до ГОСТ 304-82Е не може перевищувати 100 В.

Мнмальна напруга холостого ходу деякою мрою визнача стабльнсть горння дуги при зварюванн на мнмальних струмах тому не повинна бути меншою за 45...50 В.

У бльшост генераторв для дугового зварювання послдовна обмо тка збудження. По цй обмотц, яка ввмкнута послдовно з дугою, протка струм, що дорвню струму дуги. Як правило, послдовн обмотки збу дження, що розташован на окремих башмаках корпусу генератора, мають невелику кльксть виткв (3...5), перерз котрих розраховано по номналь ному зварювальному струму.

Магнтний потк, що наводиться намагнчувальною силою послдовно обмотки збудження, виника тльки пд час навантаження генератора. За лежно вд способу вмикання послдовно обмотки збудження цей потк спрямований зустрчно або вдповдно до намагнчувального потоку Фн.

Зустрчний або розмагнчувальний магнтний потк Фр наводиться на магнчувальною силою розмагнчувально обмотки збудження Wр (див.

рис.3.1,а,в,г);

вдповдний або пдмагнчувальний магнтний потк Фп - пдмагнчувальною обмоткою збудження Wп (див. рис.3.1,б).

Послдовна обмотка збудження секцонована. Вмикають або вс витки ц обмотки, або половину.

В останньому випадку дя магнтного потоку послдовно обмотки значно послаблються (при зустрчному вмиканн) або посилються (вдповдне вмикання).

При наявност в генератор послдовно розмагнчувально обмотки ( Wр ) ЕРС генератора визначаться з рвняння Ег = с (Ф н Ф р ), (3.5) або W гWр Ег = с н н. (3.6) R R н н Якщо припустити, що Rн Rр, то матимемо с Ег = ( нWн гWр ). (3.7) R Напруга на клемах генератора при навантаженн с Uг = ( нWн гWр ) г Rг. (3.8) R З наведених рвнянь витка, що вольт-амперн характеристики гене раторв з розмагнчувальними послдовними обмотками збудження будуть крутоспадними (рис.3.2,а). При ручному дуговому зварюванн це сприя обмеженню струму короткого замикання у межах к.з = (1,25...1,5) р, де р - робочий струм. При бльших значеннях к.з можлив пропалини, обсипання обмазки тощо.

Рис. 3.2. Зовншн вольт-амперн (а) та регулювальн (б) характеристики генераторв з послдовними розмагнчувальними обмотками збудження При вимиканн розмагнчувально обмотки (див. рис.3.1,в - клеми 1Ц4) вольт-амперна характеристика генератора ста пологоспадною (рис.3.2,а) при Wр = 0. Рвняння (3.8) у цьому випадку ма вигляд с Uг = ( нWн г Rг ) U 0г. (3.9) Rн Наявнсть секцонування розмагнчувально обмотки да змогу ступ нчаcто регулювати вихдн параметри генератора. Завдяки цьому зроста кратнсть регулювання струму генератора. ЗТявляться можливсть викону вати зварювання на малих струмах при пдвищенй напруз холостого ходу.

Типов регулювальн характеристики генератора з розмагнчувальною об моткою наведен на рис.3.2,б.

Для генератора з пдмагнчувальною послдовною обмоткою збуд ження Wп (див. рис.3.1,б) рвняння (3.5) та (3.8) вдповдно записуються у вигляд Ег = с (Ф н + Ф п ) ;

(3.10) с Uг = ( нWн + гWп ) г Rг. (3.11) R Шляхом змни числа виткв пдмагнчувально обмотки регулюють кут нахилу ВАХ генератора (рис.3.3). При мнмальному числ виткв Wп генератор ма жорстку зовншню характеристику. У цьому випадку вико нуються рвност гWп г Rг та U г U 0г. При бльшому числ виткв спо стергаться нервнсть гWп > г Rг. Зовншня характеристика генератора буде зростаючою.

Для живлення намагнчувально об мотки збудження необхдна постйна на пруга, яка не залежить вд режиму роботи генератора. Це легко досягаться у генера торах з незалежним збудженням шляхом застосування автономного джерела, на приклад, напвпровдникового випрямляча, якщо як електропривод використано елек тродвигун змнного струму.

Рис. 3.3. Зовншн вольт Значно складнше отримати постйну амперн характеристики напругу для живлення намагнчувально генераторв з послдовними пдмагнчувальними обмотки у самому генератор (у генерато обмотками збудження рах з самозбудженням). З цю метою мж основними щтками А В (див. рис.3.1,г) на колектор встановлюють промжну щтку С. Напруга на щтках А, С близь ка до постйно та мало залежить вд режиму роботи генератора.

Постйнсть напруги досягаться шляхом використання магнтного потоку, що наводиться намагнчувальною силою якрно обмотки Wя або реакц якоря (рис.3.4,а).

Мж щтками А С дють рвномрно розподлен магнтн потоки: на магнчувально обмотки Фн, розмагнчувально обмотки Фр та пдмагнчувально якрно обмотки Фя.н. Реакця якоря послаблю дю роз магнчувального потоку. ЕРС на щтках А, С визначиться з виразу с Е А, С = (Ф н Ф р + Ф я.н ). (3.12) Для виконання умови Е А, С = const необхдно, щоб Ф р Ф я.н. Тод с Е А, С = нWн = const.

2 R З схеми розподлу магнтних потокв видно, що на длянц ВС реакця якоря Фя.р пдсилю дю розмагнчувального потоку Фр. При збльшенн навантаження падння напруги на щтках В, С рзко пдсилються (рис.3.4,б).

Змна зварювального струму в генераторах з само збудженням здйснються так само, як в генераторах з незалежним збудженням.

Генератори з самозбуд женням менш чутлив до ко роткочасних змн (близько 10 %) напруги живильно Рис 3.4. Розподл магнтних потокв (а) мереж, що х перевагою та змна напруги на длянках порвняно з генераторами з АС, ВС, АВ при навантаженн (б) незалежним збудженням.

в генераторах з самозбудженням 3.2. Принцип роботи та характеристики вентильних зварювальних генераторв Вентильний зварювальний генератор явля собою комбнацю генера тора змнного струму та випрямного блока. У вентильному генератор, на вдмну вд колекторного, випрямляч не механчним, а напв провдниковим. Застосування сильнострумових напвпровдникових додв (або тиристорв) дало змогу створити випрямляч напруги та струму для електромашинних генераторв будь-якого конструктивного виконання, на приклад синхронних, ндукторних, асинхронних. Тому у свтовй практиц зустрчаються вентильн зварювальн генератори, виконан на баз елек тричних машин змнного струму практично всх вдомих виробникв. Най частше використовують ндукторний генератор змнного струму. В ндукторнй машин (М) змнються тльки значення магнтно ндукц у робочому зазор мж статором ротором, напрям залишаться постйним.

Типову електричну схему вентильного генератора з самозбудженням та найбльш розповсюджену конструкцю М для вентильних генераторв показано на рис.3.5.

Ротор генератора складаться з двох сталевих пакетв 3 8 (рис.3.5,а), як розмщен на спльному валу 1(7) та мають полюси. При цьому полюси одного пакета зсунут на 180 вдносно полюсв другого пакета. Для про ходження магнтного потоку вздовж ос генератора передбачена сталева втулка 10. Обмотка збудження 6 прикрплена спецальним пристром 4 не рухомо до корпусу генератора 2, що виконаний з магнтомТякого матералу, розташована помж пакетами ротора. На статор генератора 5, що також складаться з двох пакетв, розмщена три фазна силова обмотка 9.

Змна магнтного потоку, зчепленого з обмоткою якоря, досягаться через перодичну змну магнтного опору на шляху робочого потоку при обертанн зубчастого ротора.

Тому ндукця у зазор М ма пульсуючий характер мстить змнну (робочу) та постйну (неробочу) складов.

Наявнсть постйно складово магнтного потоку головним недолком М тому, що вона не бере участ у наведенн ЕРС, а тльки завантажу магнтопровд та потребу стотного збльшення його обТму маси порвняно з звичайними синхронними машинами. Цей недолк част ково компенсуться за раху нок пдвищено частоти ЕРС Рис 3.5. Конструкця ндукторно маши (200...400 Гц), що визна ни (а), електрична схема вентильного чаться швидкстю обертання генератора (б) та його зовншн вольт ротора та числом зубцв на амперн характеристики (в) ньому, яке можна збльшити.

До переваг М слд вднести простоту конструкц ротора, високу надйнсть, зручнсть регулювання, пдвищену працездатнсть у складних зовншнх умовах.

Природн зовншн вольт-амперн характеристики вентильного гене ратора спадн, вони формуються за рахунок великого ндуктивного опору фаз обмоток статора. При пуску, коли ротор генератора почина обертати ся вд приводного двигуна, на виводах статорно обмотки ( та , рис.3.5,б) зТявляться ЕРС близько 7...8 В, завдяки залишковому магнетиз мов полюсв ротора. Трансформатор Т1 пдвищу цю напругу через дод VD3 середн значення за пвперод податься на клеми обмотки збуд ження ОЗ (у цей час дод VD1 закритий). У наступний пвперод дод VD вдкритий, через нього йде струм за рахунок енерг, нагромаджено у магнтному пол ОЗ у попереднй пвперод.

Генератор збуджуться до напруги холостого ходу, яка настроються резистором R1. З пдвищенням навантаження напруга на фазах статорно обмотки знижуться разом з цим зменшуться середн значення випрям лено за допомогою дода VD3 вторинно напруги трансформатора Т1. При навантаженн одночасно з Т1 обмотку ОЗ через дод VD2 почина живити випрямленим струмом вторинна обмотка трансформатора струму ТА2.

Вентильний генератор ма два дапазони регулювання струму (за раху нок вмикання одн або двох статорних обмоток, рис.3.5,в). Плавне регу лювання зварювального струму у межах кожного дапазону та змна кру тост зовншньо характеристики генератора забезпечуться резистором R2.

Останнм часом, у 90- роки, на свтовому ринку зварювального устат кування зТявилися агрегати на баз асинхронних генераторв з тиристорни ми випрямними блоками. З курсу теоретичних основ електротехнки вдомо: якщо ротор асинхронного двигуна обертати з частотою, яка пере вищу частоту обертання магнтного потоку статора, то двигун перейде у режим асинхронного генератора. В асинхронному генератор, що працю на автономне навантаження, реактивна потужнсть, потрбна для збуджен ня генератора, повинна вироблятися окремим джерелом. Як правило, та ким джерелом служить батарея конденсаторв, що вмикаються паралельно з навантаженням генератора. Так зварювальн агрегати складнш за кон струкцю, нж вентильн генератори, але ця складнсть компенсуться достатньо високими х експлуатацйними характеристиками.

Тиристорний випрямляч складаться за мостовою схемою та вми каться до вихдних клем зварювально обмотки, яка розмщена на статор разом з обмоткою збудження. Зовншн характеристики необхдно форми такого джерела живлення формуються схемою керування силовим тири сторним блоком, що живиться вд автономно допомжно мереж або вд силово обмотки з застосуванням фльтруючих пристров.

Асинхронн генератори мають певн специфчн особливост, зокрема вони змнюють частоту струму, що генеруться, при змн навантаження внаслдок змни швидкост магнтного потоку. Стаблзувати частоту мож на шляхом змни частоти обертання приводу. Для зварювального агрегату з приводом вд двигуна внутршнього згоряння це забезпечуться просто.

Бльш важливим завданням пдтримування постйними сили струму та напруги в дуз, яке виршуться за допомогою вихдного силового тири сторного блока та вузла керування ним.

На рис.3.6 наведено блок-схему асинхронного зварювального генера тора, розробленого в ЕЗ мен к.О.Патона на баз серйного електричного двигуна типу АМУ 200-4 потужнстю 30 кВт. На статор генератора розмщен дв трифазн галь ванчно не пов'язан обмотки:

силова та збудження.

кмнсний блок скла даться з набору конденсаторв з робочою напругою 400 В, як можуть автоматично переми катися залежно вд режиму ро боти генератора.

Рис. 3.6. Блок-схема асинхронного зварю Тиристорний випрямляч, вального генератора (АЗГ):

що ввмкнутий до вихдних за БЗ - блок збудження;

ТВ - тиристорний тискачв статорно обмотки, випрямляч;

БКТ - блок керування частиною блока формування тиристорами;

L - стаблзуючий дросель зовншньо характеристики ге нератора.

Блок керування живиться вд допомжно автономно мереж або си лово обмотки з використанням фльтруючих пристров.

3.3. Динамчн властивост генераторв Бльшсть машинних джерел живлення постйного струму використо вуються для ручного дугового зварювання та рзання, тому розглянут ви ще зовншн статичн характеристики генераторв не у повнй мр дають змогу однозначно визначити ступнь придатност генератора для означено го способу зварювання. Рч у тому, що у процес зварювання значення на пруги струму безперервно змнюються з великою швидкстю. Це повТязано з механзмом початкового збудження дуги та процесами перене сення електродного металу у зварювальну ванну пд час зварювання, тобто мають мсце перодичн коротк замикання дугового промжку з наступним повторним збудженням дуги. Таким чином, пд час зварювання генератор працю у динамчному режим, що постйно змнються. Тому стабльнсть збудження та горння дуги, а також яксть перенесення металу великою мрою визначаються не лише статичними властивостями генератора, а й його динамчними властивостями, тобто якстю перехдних процесв гене ратора при наявност збурень у дуз, що швидко змнюються з часом.

Динамчн властивост ге нераторв визначаються су купнстю показникв якост його перехдних процесв, як до слджуються за допомогою ос цилограм.

Осцилограми, що дають змогу приблизно судити про динамчн властивост колек Рис. 3.7. До визначення показникв торного генератора, показан на якост перехдних процесв колектор рис.3.7. Осцилограма а най ного генератора: а - холостий хд - ко бльшою мрою близька до про ротке замикання - холостий хд;

цесу початкового збудження ду б - робочий режим - коротке замикан ги, б - до короткого замикання ня;

в - робочий режим - холостий хд дугового промжку краплею розплавленого металу (без повторного збудження дуги), в - до обриву процесу зварювання.

Динамчн властивост генератора оцнюються через екстремальн значення струму та напруги при миттвй змн довжини дуги. При цьому, як видно з осцилограм, екстремальн значення струму ( к.пк, к.пк.р ) бльш за стал ( кс, р ), а екстремальн значення напруги (U г. min,U г. р. min ) менше сталого ( U г0 ). У грубому наближенн при вибор або розрахунку колекторного генератора для ручного дугового зварювання необхдно, щоб екстремальн значення цих величин прямували до х сталих значень, тобто к.пк.р U г.р min к.пк U г min 1;

1;

1;

1.

кс кс U г U г Головною величиною що характеризу яксть перехдних процесв зварювального генератора згдно з ГОСТ 304-82Е величина U г min. Вона не повинна бути менше 24 В у режим мнмального струму та 37 В у ре жим номнального струму.

Важливим показником динамчних властивостей зварювального гене ратора також показник, що визнача струм короткого замикання к.р у момент обриву крапл tк.з. Цей показник характеризуться середньою швидкстю наростання струму короткого замикання:

к.р р Vр = А/с, (3.13) t к.з де к.р - струм короткого замикання псля закнчення часу, приблизно рвного тривалост короткого замикання дугового промжку краплею розп лавленого металу. Ця тривалсть може бути вд тисячних до сотих часток секунди.

Величина к.р вплива на розбризкування металу при зварюванн. Чим бльша ця величина, за нших рвних умов, тим бльше розбризкування ме талу. Тому зниження к.р в колекторних генераторах - це ефективний шлях усунення пдвищеного розбризкування металу при зварюванн, особ ливо в генераторах з жорсткими зовншнми характеристиками.

Зварювальн властивост вентильних генераторв, як колекторних, залежать вд характеристик перехдних процесв, що вдбуваються в елек тричнй машин пд час зварювання. При живленн зварювально дуги вд вентильного генератора характер проткання перехдних процесв, обумов лених змною довжини дуги, залежить насамперед вд частоти струму яко ря та вд внутршнх параметрв генератора. Встановлено, що у раз засто сування трифазних обмоток якоря добр зварювальн властивост набува ються при частотах якоря f = 150...400 Гц. Випрямлений струм короткого замикання досяга свого пкового значення Iк.пк. приблизно через половину пероду, тобто через час t = вд початку короткого замикання. Тому 2f пдвищення частоти струму якоря наче прискорю перехдний процес та приводить до того, що при зварюванн крапля розплавленого металу вдриваться вже при робот генератора на спаднй частин криво випрям леного струму короткого замикання (рис.3.8). Струм вдр у момент вдриву крапл ста значно менше за сво максимальне зна чення Iк.пк. Це да змогу стотно зменшити розбризкування елек тродного металу при зварюванн вд вентильного генератора.

Важливе значення для якост зварювання та стабль ност горння дуги ма процес вдновлення напруги холостого ходу псля обриву короткого замикання. Процес вдновлення Рис. 3.8. Крив миттвих значень струму напруги залежить вд нер та напруги пд час перехдних процесв цйност кола збудження тому у вентильному генератор: в ндукторних машинах про а - холостий хд - коротке замикання;

довжуться порвняно довго б - коротке замикання - холостий хд;

(0,25...1,5 с). У цьому випадку в - робочий режим зварювання швидксть зростання напруги псля обриву короткого зами кання менше, нж швидксть процесв, що проткають у зварювальному кол. Тому для вентильних генераторв стабльнсть повторного збудження дуги характеризуться значенням напруги, що зТявляться на клемах гене ратора у момент обриву короткого замикання U г min (рис.3.8,б).

Оскльки вдрив крапл при зварюванн, як правило, вдбуваться при значеннях струму, бльших за робоч, значення напруги Uг min при зварю ванн вд вентильного генератора завжди задовольня умов Uг min = 20 + 0,04 (у вольтах) процес горння дуги вдзначаться високою стабльнстю.

Внаслдок сприятливих перехдних процесв вентильн генератори вдзначаються добрими зварювальними властивостями, у тому числ неве ликими втратами електродного металу (малим розбризкуванням), стабльним горнням та еластичнстю дуги.

3.4. Загальна характеристика типових промислових зварювальних машинних джерел живлення постйного струму Зварювальний перетворювач явля собою електромашинну установку, що складаться з приводного електродвигуна та зварювального генератора.

Як привод у перетворювачв використовують короткозамкнен асин хронн трифазн електродвигуни, як у бльшост випадкв мають фазн об мотки, зТднан зркою, та розрахован на нйну напругу 380 В. Перетво рювач призначен для роботи як у закритих примщеннях, так на вдкритому повтр.

Зварювальн агрегати належать до категор пересувних енергетичних установок, що пристосован для роботи у польових умовах незалежно вд тимчасового або постйного розмщення на транспортному засоб.

За типом приводного двигуна агрегати подляються на агрегати з бен зиновими або дизельними двигунами, за способом охолодження - з повтряним та рдинним охолодженням.

Режим роботи двигунв внутршнього згоряння (ДВЗ) у зварювальних агрегатах - стацонарний, тобто такий, за якого частота обертання ротору пдтримуться постйною. Автоматичний регулятор, що забезпечу постйну частоту обертання, одню з основних складових частин зварю вального агрегату.

Ще одна особливсть, характерна для умов роботи ДВЗ у зварюваль ному агрегат, - це значна частка часу роботи у режим холостого ходу, особливо при виконанн зварювальних робт на монтаж конструкцй, х ремонт або будвництв споруд. Приводами зварювальних агрегатв здебльшого служать автомобльн або тракторн двигуни.

Асинхронн генератори, як правило, розрахован на промислову час тоту. Це да змогу (крм електрично не повТязаних зварювальних обмоток та обмоток збудження) розмстити на статор генератора додатков обмот ки для отримання трифазно напруги 220/380 В, що використовуться для живлення електронструменту або освтлювальних пристров невелико по тужност.

3.4.1. Зварювальн перетворювач агрегати з колекторними генераторами Перетворювач типв ПСО-300-2, ПСО-315М та ПД-502 призначен для живлення постйним струмом одного зварювального поста при ручно му дуговому зварюванн, наплавленн та рзанн покритими електродами, а також для живлення зварювальних кл автоматв та напвавтоматв при ду говому зварюванн пд флюсом.

Зварювальн перетворювач ПСО-300, ПСО-315М та ПД-502 конст руктивно подбн (рис.3.9,а) вдрзняються типом генератора (дод.2, табл.2.2).

Генератори ГСО-300 та ГСО-300М - чотириполюсн колекторн ма шини з самозбудженням та послдовною розмагнчувальною обмоткою, а генератор ГД-502 ма незалежне збудження. Обмотка збудження ГД- живиться вд мереж змнного трифазного струму через ндуктивно мнсний перетворювач напруги. Зовншн характеристики генераторв - крутоспадн.

Регулювання зварювального струму генераторв здйснються реоста том (плавна настройка) та пдключенням зварювального кабелю до вдповдного затискача дошки затискачв низько напруги (груба настройка).

Рис. 3.9. Загальний вигляд перетворювача ПСО-315 М (а) та зварювального аг регату АДБ-311 (б):

1 - зварювальний генератор;

2 - реостат регулювання;

3 - вмикач електродвигу на;

4 - електродвигун;

5 - транспортувальна ручка;

6 - паливний бак;

7 - пульт керування;

8 - бензиновий двигун;

9 - радатор охолодження;

10 - рама Перетворювач типу ПСГ-500-1 призначений для живлення постйним струмом одного поста дугового механзованого та автоматичного зварю вання у середовищ захисних газв плавким електродом з постйною швидкстю подач при струм 60...500 А (див.дод.2, табл.2.2).

Зовншньо перетворювач подбний до перетворювачв ПСО-300-2 та ПД-502. Зварювальний генератор ГСГ-500-1 явля собою також чотирипо люсну машину з самозбудженням. Обмотка самозбудження розмщена на всх головних полюсах живиться вд щток генератора. Зовншн вольт амперн характеристики генератора - жорстк, з нахилом не бльше 0,04 В/А у робочому дапазон струмв, чим забезпечуться автоматичне зварювання. Надйне самозбудження при мнмальних напругах холостого ходу забезпечуться парою головних полюсв, як мають бльш насичен осердя (з вирзами у середнй частин). Регулювання напруги генератора здйснються реостатом, увмкнутим у коло котушок збудження, розташо ваних на ненасичених полюсних осердях.

Зварювальн агрегати АСБ-300-7, АДБ-309, ПАС-400, АДБ- (рис.3.9,б). В агрегатах генератор та бензиновий двигун зТднан у силовий блок, змонтований на загальнй рам. Двигунова та генераторна частини роздлен мж собою поперечною перегородкою, яка забезпечу нормаль ний тепловий режим роботи генератора.

Зварювальн генератори ГСО-300-5, ГД-303 та ГД-305 (див. дод.2, табл.2.2) однотипн за конструкцю однопостовими зварювальними чо тириполюсними генераторами постйного струму з послдовною роз магнчувальною обмоткою, з самозбудженням. Зовншн характеристики генераторв - крутоспадн. Зварювальний генератор СГП-3 за принципом роботи належить до типу генераторв ГСО-300.

Зварювальний струм регулються реостатом, змонтованим на корпус генератора ГСО-300-5, а в генераторах ГД-303 та ГД-305 - виносним. Рео стат увмкнутий у коло намагнчувально (шунтово) обмотки збудження.

Генератори ГД-303, ГД-305 мають розширен меж регулювання струму ( дапазонв, три з яких додатковими). Додатков дапазони утворюються шляхом вмикання у коло якоря вдповдних баластних опорв, що встановлен на корпус генератора.

У зварювальних генераторах АД-303, АДД-3112 генератор зТднуться з дизельним двигуном повтряного охолодження за допомогою фланця, розподльна перегородка мж генераторним та дизельними вдсками вдсутня.

Зварювальн генератори агрегатв за принципом роботи та конструк тивним виконанням типовими представниками колекторних генераторв сер ГСО-300. Генератор ГСО-300-12 ма два, ГД-3120 - три дапазони ре гулювання струму. Додатковий дапазон малих струмв створються шля хом вмикання у коло якоря баластного опору.

Зварювальн агрегати АСД-3-1, АСДП-500 (рис.3.10). Агрегати мають однакову конструкцю агрегат но частини. Вдрзняються тим, що АСД-3-1 ма рамне виконан ня, а АСДП-500 - виконаний на автомобльному двовсному низькорамному причеп.

В агрегатах зварювальний генератор приводиться в обер Рис. 3.10. Загальний вигляд зварюваль ного агрегату АСДП-500: тання дизельним двотактовим 1 - причеп;

2 - зварювальний генера чотирицилндровим двигуном р тор;

3 - пульт керування;

4 - реостат регулювання зварювального струму;

5 - динного охолодження. Двигун з дизель;

6 - кришка капоту;

7 - радатор генератором встановлен жорст охолодження;

8 - паливний бак ко на раму агрегату.

3.4.2. Зварювальн перетворювач агрегати з вентильними генераторами Перетворювач типу ПД-305 (рис.3.11) складаються з генератора ГД-312 (див. дод.2, табл.2.2) та електродвигуна, як розташован на спльнй рам та захищен вд непогоди металевою кришкою спецальними шторками. Для приводу ндуктора генератора застосований трифазний асинхронний двигун, вал якого зТднаний з валом генератора за допомогою еластично муфти.

Регулювання струму зварювання здйснються ступенево (дв ступен 40...180 та 160...350 А) рукояткою на коробц керування плавно дис танцйно реостатом, пдключеним до коробки керування за допомогою кабелю.

Зварювальн агрегати АДБ- та АДБ-3120. В агрегатах вентиль ний зварювальний генератор приво диться в дю бензиновим двигуном.

Двигун генератор зТднан флан цем;

двигуно-генераторний блок закрплений на спльнй рам.

Вентильн генератори типу ГД-312 в агрегат АДБ-318 та Рис. 3.11. Зварювальний перетво ГД-314 в агрегат АДБ-3120 (дод.2, рювач ПД-305: 1 - вентильний блок;

2 - вентилятор;

3 - ндуктор- табл.2.2) конструктивно являють ний генератор;

4 - обмотка збу собою двопакетн ндукторн гене дження;

5 - центробжний вентиля ратори пдвищено частоти з вип тор;

6 - електродвигун;

7 - коробка керування рямним пристром та апаратурою керування.

Дистанцйне регулювання зварювального струму здйснються реос татом, пдключеним до коробки керування. Генератор ГД-314 порвняно з генератором ГД-312 ма розширен меж регулювання струму.

Зварювальний агрегат типу АДД-4001С складаться з дизельного дви гуна, який оберта ротор генератора постйного струму. Керування зварю вальним струмом здйснються як мсцево, так дистанцйно за допомогою виносного пульта. Регулювання струму - плавно-ступнчасте. Агрегат мо же розмщуватися на рам або на шас.

Агрегат АДД-502 вдрзняться вд попередньо розглянутих тим, що може забезпечувати роботу двох поств ручного дугового зварювання або одного поста механзованого зварювання пд флюсом, головним чином при будуванн магстральних трубопроводв. В агрегат дизельний двигун повтряного охолодження та двопостовий вентильний зварювальний гене ратор за допомогою фланцю утворюють спльний силовий блок, закрплений на рам. Вентильний генератор складаться з двох самостйних однопостових двопакетних ндукторних генераторв трифазного струму, змонтованих в одному корпус на однм валу, та вентильних блокв.

Регулювання зварювального струму здйснються дистанцйними рео статами, загальне керування агрегатом та контроль за його роботою - з пульту керування, розташованого на переднй стнц агрегату.

Зварювальн агрегати сер АДД та АДБ з вентильними генераторами випускають у Литв (АТ "Велга"), у Рос (АТ "Искра"). В Укран агрегати АДД-4001С виробляють ВАТ "Фрма СЭЛМА" та Електромеханчний за вод (м. Нжин).

3.4.3. Агрегати на баз асинхронних, безщткових генераторв Агрегати 170SB/H та 250SD/ES (табл.2.2) належать до зварювальних агрегатв з генераторами трифазного (400 В) або однофазного (230 В) струму для ручного дугового зварювання електродами основного типу. Ге нератори забезпечують оптимальну напругу збудження дуги та достатньо високу яксть зварювання. Приводом агрегату 170SB/H служить бензино вий двигун типу HONDA-GX270, а агрегату 250SD/ES - дизель типу RUGGERINI ECD MD190. Агрегати оснащен автоматичними за побжними термовимикачами та системами аварйного вимикання при аварях в електричному кол.

Агрегати 400S-DD 500DZ, 600DPW призначен для зварювання у важ ких умовах при будвництв та ремонт трубопроводв з використанням електродв з целюлозним покриттям. Можуть одночасно використовувати ся як генератори струму. Настройка та регулювання режиму зварювання - дистанцйн. Генератори мають систему автоматично установки форми зовншньо характеристики, яка забезпечу надйне збудження зварюваль но дуги та стабльну роботу у широкому дапазон струмв. Приводами ге нераторв служать дизел типу DEUTZ або PERKINS.

Контрольн питання 1. Як типи машинних джерел живлення використовують для елек тродугового зварювання?

2. Як формуються зовншн вольт-амперн характеристики колектор ного зварювального генератора;

вентильного генератора?

3. Якими показниками оцнюють динамчн властивост зварюваль них генераторв?

4. Якими конструктивними особливостями характеризуються ма шинн джерела живлення залежно вд умов застосування?

Глава ВИПРЯМЛЯЧ ДЛЯ ДУГОВОГО ЗВАРЮВАННЯ Зварювальн випрямляч - це статичн перетворювач змнного струму трифазно мереж у напругу постйного струму, яка використовуться для зварювання.

Зварювальн випрямляч мають значн переваги перед електромашин ними перетворювачами: висок зварювальн якост за рахунок пдвищення стабльност горння дуги та зменшення розбризкування металу;

високий ККД знижен втрати холостого ходу, що особливо важливо для джерел живлення з невеликим показником ПН (ПВ);

широк меж регулювання струму напруги;

можливсть автоматизац та програмування параметрв зварювального процесу;

вдсутнсть частин, що обертаються, та необхдно ст у фундаментах для установки, менша маса габарити;

безшумнсть у робот. Завдяки прогресу в галуз виробництва напвпровдникових венти в (тиристорв), розрахованих на значн напруги струми, стало можли вим розробляти та виготовляти рзн типи випрямлячв для дугових спосо бв зварювання та спорднених технологй.

Однопостов та багатопостов випрямляч сьогодн застосовують практично для будь-яких видв дугового зварювання. Зварювальн випрям ляч випускаються на струми силою вд одиниць до тисяч ампер. Регулю вання вихдних параметрв може бути ступеневим та плавним. Найпоши реншим способом регулювання напруги випрямляча, завдяки свой прос тот, змна числа виткв первинних обмоток трансформатора за допомо гою перемикачв. Але при цьому зроста розрахункова потужнсть транс форматора, знижуться коефцнт його використання при зварюванн на максимальних струмах через виключення з роботи частини первинно об мотки.

Плавне регулювання напруги забезпечуться вмиканням дроселв на сичення з внутршнм зворотним звязком, застосуванням реактивних под льникв напруги, як пдключаються до частини вторинно обмотки транс форматора, або тиристорним регулятором.

4.1. Принциповий склад зварювального випрямляча Випрямляч для дугового зварювання складаються взагал з клькох блокв та пристров (рис.4.1): силового трансформатора 1, випрямного блока 2, стаблзувального дроселя 3, пусково, захисно та вимрювально 4 регулювально 5 апаратури. Спецалзован випрямляч мстять низку нших елементв, як полегшують ведення процесу зварювання Силовий трансформатор.

Найбльш доцльним у випрям лячах для дугового зварювання стало використання трифазного струму. Тому для живлення випрямних блокв, як правило, застосовують знижувальн три фазн трансформатори. Для малопотужних зварювальних Рис. 4.1. Загальна блок-схема випрямляча випрямлячв побутового при значення застосовують однофа зн силов трансформатори.

Зовншня вольт-амперна характеристика багатьох випрямлячв визна чаться ВАХ трансформатора. У випрямлячах з жорсткою зовншньою ха рактеристикою застосовують трансформатори з малим (нормальним) елек тромагнтним розсюванням. У випрямлячах з крутоспадними характерис тиками - трансформатори з пдвищеним електромагнтним розсюванням або з малим розсюванням у комбнац з дроселями.

За принципом д силов трансформатори, що живлять випрямний блок, подбн до ранше розглянутих однофазних зварювальних трансфор маторв. Тому засоби формування зовншньо характеристики випрямляча та регулювання зварювального струму також принципово подбн до роз глянутих у гл.2. Але у формуванн ВАХ випрямляча може брати участь випрямний блок, якщо вн збраний на тиристорах. Наприклад, для форму вання спадно ВАХ випрямляча з потрбною крутстю, використовують схему керування тиристорами з зворотним звязком.

Випрямний блок. Головний вузол випрямляча - випрямний блок - яв ля собою набр напвпровдникових вентилв, увмкнутих за певною схе мою. У випрямних блоках катодн та анодн групи збран з окремих вен тилв шляхом х паралельного та послдовного вмикання. Число паралель но увмкнутих вентилв визначаться середнм значенням випрямленого струму у плеч та припустимим номнальним середнм значенням струму у вентил. Як силов вентил використовують кремнв доди або тиристори.

Переважна бльшсть випрямлячв як з спадними, так з жорсткими зовншнми характеристиками випускаться з живленням вд трифазно мереж , вдповдно, з застосуванням трифазних та шестифазних схем ви прямляння. В однофазних випрямлячах, побудованих за традицйними схемами, для отримання стйкого горння дуги сумарна розрахункова по тужнсть трансформаторв дроселв повинна бути значно вище вихдно потужност випрямляча. Тому у зварювальнй технц розповсюджен пере важно багатофазн випрямляч.

Багатофазне випрямляння забезпечу рвномрне навантаження живи льно мереж, краще використання вентилв, активних матералв трансфо рматора та дроселв, а також меншу пульсацю вихдно напруги струму, що дуже важливо для випрямлячв з тиристорним регулюванням.

З усього рзноманття можливих варантв схем випрямляння широко го розповсюдження у зварювальнй технц дстали так вдом схеми, як трифазна мостова та шестифазна. з шестифазних схем застосовуються по двйна трифазна з зрвнювальним реактором, кльцева та проста шестифа зна схема з нульовою точкою. Робота вказаних схем та х порвняльн ха рактеристики будуть розглянут дал, у цй глав. Тут вдзначимо, що за стосування шестифазних схем випрямляння повязане з прагненням до по кращення використання вентилв за струмом (можливе майже у два рази), незважаючи на ускладнення конструкц трансформатора, введення в окремих схемах зрвнювального реактора та використання додв тирис торв бльш високого класу.

Стаблзувальний дросель. Напруга, що ма мсце на виход з випрям ного блока, характеризуться певним рвнем пульсац, тобто наявнстю змнно складово. Ця складова напруги негативно вплива на динамчн властивост випрямляча, особливо при зварюванн з частими короткими замиканнями дугового промжку. Стаблзаця вихдно напруги при зва рюванн з КЗ сприя зменшенню розбризкування електродного металу, пдвищенню якост зварювання.

Для послаблення д змнно складово випрямлено напруги мж ви прямним блоком навантаженням вмикають згладжувальний фльтр. Най бльш поширен фльтри типв L та LC. При використанн випрямляча з жорсткою ВАХ у зварювальне коло вмикають стаблзувальний дросель з ндуктивнстю L = (2Е5)10-4 Гн. Це да змогу обмежити струм короткого замикання у перехдних процесах, що викликан переносом електродного металу через дугу , як наслдок, знизити розбризкування металу.

При зварюванн покритими електродами збльшення до певно меж ндуктивност зварювального контуру також сприя зниженню розбризку вання електродного металу. Але у додних трифазних випрямлячах, як мають силовий трансформатор з розвиненим електромагнтним розсюван ням, вводити дросель у зварювальне коло непотрбно. Дросел обовязков у тиристорних випрямлячах, де вони виконують роль не тльки обмежува ча струму КЗ, а й засобу згладжування струму зварювання.

Стаблзувальн дросел виконуються з ступнчастим та плавним ре гулюванням ндуктивност. Для запобгання насиченню магнтопроводу дроселя його осердя часто ма повтряний промжок.

Пускорегулювальна та захисна апаратура. У простих за конструкцю випрямлячах пускорегулювальн пристро також достатньо прост. Сучасн випрямляч як багатофункцональн електротехнчн установки мають до сить складну пускорегулювальну апаратуру. До складу можна вднести пристро для пуску випрямляча та збудження зварювально дуги регулю вальн пристро для настройки джерела на необхдний режим роботи за зварювальним струмом;

переривники, наприклад мультивбратори, т.н.

До захисно апаратури випрямлячв належать пристро, що забезпечу ють роботу вентилв пд час виникнення перевантажень за напругою та струмом. Деякий ефект проти перевантаження вентилв да застосування примусового повтряного охолодження випрямного блока. Тому в бльшо ст джерел пуску випрямляча переду вмикання вентилятора повтряного охолодження.

4.2. Умови роботи напвпровдникових вентилв у зварювальних випрямлячах У зварювальних випрямлячах використовуються так силов кремнв вентил: некерован вентил - доди та керован вентил - тиристори. На пвпровдников доди характеризуються наступними основними парамет рами: середнм та максимальним значенням прямого струму а сер, а max, ве личиною спаду напруги у вентил Ua;

максимальним припустимим зна ченням зворотно напруги Uв.прип;

припустимою температурою переходу приладу Тп max.

Поряд з цим мають значення нш показники, що характеризують ро боту вентилв: довговчнсть, ККД тощо. Властивост вентиля тим вищ, чим менше внутршн падння напруги у вентил (Ua).

Кремнв вентил мають мал габарити та висок значення зворотно напруги (800...1200 В). Припустима температура нагрву для додв Тп max = 140...150 оС. До недолкв кремнвих вентилв слд вднести неви соку спроможнсть протистояти короткочасному перевантаженню. Навть при невеликих перевантаженнях час роботи кремнвого дода обчислю ться частками секунди.

Кремнв тиристори характеризуються такими ж параметрами, що й доди. Але м притаманн й специфчн параметри: напруга перемикання Uп;

мнмальне значення струму вмикання в (або струму керування к).

Тиристори мають бльш висок значення падння напруги у прямому напрям. Тому припустим навантажувальн струми в цих приладах менше, нж у подбних додах. Припустима температура при робот тиристорв Тп max=100...125 оС. Чутливсть х до перевантажень така ж, як у кремн вих додв.

Випрямний блок джерел живлення працю у важних умовах, постйно пдлягаючи змннй д електричних, теплових та механчних факторв. Пе ревантаження прямими струмами, що проткають через напвпровднико вий дод, виникають пд час збудження дуги або при замиканн дугового промжку краплею розплавленого металу перевищують його номнальне значення у 1,5...2,0 рази.

При зварюванн неплавким електродом у середовищ захисного газу зварювальна дуга збуджуться мпульсом струму, який у 4...8 разв переви щу номнальне значення зварювального струму. У звязку з такими перева нтаженнями напвпровдников вентил повинн легко витримувати переван таження за струмом та мати радатор для вдведення видлямого тепла.

Перевантаження за зворотною напругою на дод виникають пд час перехдних процесв (вмикання-вимикання силового трансформатора), при обрив зварювального струму та повторному збудженн дуги.

Якщо розрахункове значення струму, що протка через дод, переви щу припустиме значення а max, то доди вмикають паралельно з додатко вими резисторами Rдод. Опр цих резисторв ма бути бльше у 5...10 разв опору дода у прямому напрям (рис.4.2,а). При перевищенн зворотно на пруги на дод х слд вмикати послдовно (рис.4.2,б) у необхднй клькос т. Для вирвнювання зворотних опорв додв паралельно м вмикають шунтувальн резистори Rш, опр яких повинен бути значно менше зворот них опорв напвпровдникових вентилв. Як правило, Rш = (0,1Е0,2) Rзв.

Рис. 4.2. Схеми вмикання кл для захисту вентилв випрямних блокв вд перевантажень Для захисту вентильного блока зварювального випрямляча вд перена пруг використовують шунтувальн RС-кола. На рис.4.2,в наведено захисне коло R1С, яке пдключаться при некерованих випрямних блоках до затис качв кола випрямлено напруги. В тиристорних випрямлячах подбне коло пдключаться до вторинних обмоток трансформатора через допомжний випрямний блок V1, як наведено на рис.4.2,г. Опр резистора R2 розряд ним. Параметри елементв захисного кола визначаються таким чином:

а) мнсть конденсатора для захисту вд перенапруг, що виникають у момент вимикання трифазного силового трансформатора, S T C, (4.1) (2U в.прип ) f де = I нмг / 1 н - вдносне значення намагнчувального струму;

нмг - д юче значення намагнчувального струму, А;

1н - номнальний струм пер винно обмотки трансформатора, А;

Sт - потужнсть трансформатора, Вт;

Uв.прип - припустиме значення зворотно напруги доду, В;

f - частота на пруги живильно мереж, Гц;

б) мнсть конденсатора для захисту вд перенапруг, що виникають при обрив зварювального струму, ек S т Kп, C (4.2.) 20 f 0, 8U в. прип U p де ек - вдносне значення напруги короткого замикання трансформатора;

Кп - вдношення фактично амплтуди струму навантаження в момент об риву струму до номнального дючого значення струму вторинно обмотки трифазного силового трансформатора (перевантаження);

Up - амплтуда робочо змнно напруги на вентил.

Для вибору захисного конденсатора слд прийняти бльше з розрахо ваних значень.

Величина R1 визначаться згдно з виразом 0, 8U в. прип U p R1, (4.3) K п 1н Шунтувальний опр попередньо визначаться з виразу R2 p / С, де р = 0,1С - постйна розряду конденсатора.

Вказане коло RC одночасно обмежу й комутацйн напруги на венти лях.

4.3. Багатофазн схеми випрямляння Головними параметрами та спввдношеннями, що характеризують схему випрямляння, стосовно до зварювальних випрямлячв, :

дюче значення фазно (лнйно) вторинно напруги трансформатора U2ф (U2л) залежно вд напруги холостого ходу випрямляча U0;

амплтудне значення зворотно напруги на вентил U в max;

середн значення випрямленого струму через вентиль в.сер;

дюче в та максимальне в max значення струму через вентиль;

розрахункова потужнсть трансформатора Sт.

Середн, дюче та максимальне значення струму через вентиль визна чають втрати у вентилях, а також характеризують роботу випрямного бло ка в режим короткого замикання. Розрахункова потужнсть трансформа тора визнача його пропускну спроможнсть при синусодальних струмах в обмотках та характеризу витрати його активних матералв.

Розглянемо особливост основних багатофазних схем випрямляння.

Трифазна мостова схема випрямляння. Це найбльш розповсюджена схема у випрямлячах з жорсткими та спадними зовншнми характеристи ками, особливо, коли регулювання струму напруги здйснються систе мами без застосування тиристорв. Схема забезпечу досить просту конс трукцю трансформатора, що мстить три первинн вдповдно три вто ринн обмотки, та найбльш ефективне його використання. Обмотки трансформатора можуть вмикатися трикутником або зркою.

На рис.4.3 наведено трифазну мостову схему випрямляння. Розгляне мо роботу та визначимо основн показники ц схеми спочатку у варант випрямляча з жорсткими ВАХ (силовий трансформатор ма малий ндук тивний опр короткого замикання) при робот на активно-ндуктивне нава нтаження. Слд вдзначити, що режими роботи на активне та активно ндуктивне навантаження мало вдрзняються.

Рис. 4.3. Трифазна мостова схема випрямляння Як видно з рис.4.3, у точц 1 вмикаться вентиль VD1 фази А як такий, що ма найбльший позитивний потенцал з усх вентилв катодно групи вдносно до нульово точки мережно напруги трансформатора;

з ним у па р працю вентиль VD5 фази В, який ма найбльший негативний потенцал з усх вентилв анодно групи. У точц 2 виника комутаця струму у вен тилях анодно групи - вмикаться вентиль VD6 фази С. У точц 3 виника комутаця струму у вентилях катодно групи - вмикаться вентиль VD фази В так дал. Комутаця з одного вентиля на нший виника у момент перетинання синусод фазних напруг вторинно обмотки трансформатора.

Таким чином, при вдсутност ндуктивного опору в анодних колах венти в вони працюють попарно з кутом провдност 2/3. У реальних умовах через наявнсть деяко ндуктивност у контур комутац кут провдност бльший за 2/3 на кут комутац робота вентилв здйснються попарно та по три. Випрямлена напруга (миттве значення) визначаться нйною напругою, яка через вентил, що працюють у даний момент, податься на вихдн клеми випрямляча. Наприклад, у точц N напруга Ud = U АС.

Пульсаця випрямлено напруги - шестифазна з частотою 300 Гц (при частот фазних напруг мереж 50 Гц). Тривалсть анодних струмв без ура хування комутацйних длянок 120 ел. град.

Середн значення випрямлено напруги при холостому ход випрям ляча розраховуться за формулою | 6U 2ф cos d = 2,34 U2ф=1,35U2л.

U0 = (4.4) | Зворотна напруга на вентил Uв max = 2,45U2ф = 1,41U2л = 1,045U0.

Дюче значення струму через вентиль в = 0,816d (Id - сила випрямле ного струму випрямляча).

У випрямлячах з спадними ВАХ, як мають значний ндуктивний опр в анодних колах вентилв, наприклад, у випадку застосування силових трансформаторв з пересувними котушками, вентил у дапазон 0 Uд/U0 0,7 працюють на зварювальну дугу одночасно по три з кутом провдност, близьким до. У цьому випадку в = 0,745d.

Середн значення струму через вентиль в.сер = 0,333d. Максимальне значення струму в max=3,14в.cер. Дюче значення струму у вентил:

в = 1,73в.cер - при жорстких зовншнх ВАХ;

в = 1,57в.cер - при спадних зовншнх ВАХ. Розрахункова потужнсть трансформатора:

SТЖ = 3U2фI2 = 1,05dU0 - при жорстких ВАХ;

SТС = 0,95dU0 - при спадних ВАХ.

При робот керованого тиристорного випрямляча кут керування вд раховуться вд точки природно комутац (точка переходу струму з вен тиля одн фази на вентиль ншо фази для некерованого випрямляча).

Тиристорн зварювальн випрямляч незалежно вд виду зовншнх ВАХ виконуються з застосуванням силових трансформаторв з малим н дуктивним опором розсювання. У цьому випадку при робот на активне навантаження випрямлений струм безперервним при 60 ел. град та перервним при >60 ел. град:

при 60 ел.град;

U0 =2,34U2ф cos =U0cos при > 60 ел.град.

U0 = U0[1+ cos(/3 +)] З урахуванням того, що тиристорн випрямляч мстять спецальний дросель для згладжування форми випрямленого струму, напруга визнача ться як Ud = 2,34U2фcos.

Для забезпечення нормально роботи випрямляча ширина мпульсв керування, що подаються на тиристори, повинна бути бльше за 60 ел.град.

Можливе також подавання двох керуючих мпульсв, зсунутих мж собою на 60 ел.град, при ширин мпульсу 25...30 ел.град.

Кола керування тиристорв анодно групи повинн мати гальванчну розвязку.

Подвйна трифазна схема з зрвнювальним реактором. Найбльш розповсюджена ця схема в тиристорних випрямлячах на струми до 500А.

Порвняно з ншими шестифазними схемами випрямляння вона забезпечу найбльш ефективне використання вентилв (найменш втрати, найбльша навантажувальна спроможнсть, найменший в max).

Трансформатор у такому випрямляч ма шсть вторинних обмоток, що утворюють дв трифазн групи, кожна з яких зднана у зрку;

ЕРС вдповд них фаз зсунут на 180 ел.град. Обидв групи зднан мж собою зрвнюва льним реактором, який забезпечу х паралельну роботу шляхом вирвню вання напруги мж ними. Зрвнювальний реактор явля собою дросель з за мкненим феромагнтним магнтопроводом, що ма дв однаков обмотки.

Дю реактора наведено на рис.4.4. Безперервними нями показан фазн напруги одн зрки, а штриховими - друго. Рзницю миттвих зна чень фазних напруг у процес х чергування характеризують ординати за штрихованих площадок. Ця рзниця напруг наводиться у секцях зрвнюва льного реактора Lзр, якщо хоча б по однй з них проходить невеликий на магнчувальний струм. У секцях реактора наводяться напруги Uз1 = Uз2 = 0,5Uз, що мають рзн знаки по вдношенню до загального виво ду;

у звязку з цим анодн напруги одн зрки зменшуються на Uз1, а дру го - зростають на Uз2. Фазн напруги вирвнюються, що й приводить до паралельно роботи трифазних груп. Приблизно Uз = 0,5U2ф.

Крива випрямлено напруги Ud наведена на рис.4.4. Тривалсть прохо дження анодних струмв (без урахування комутацйних длянок) склада 120 ел.град, а амплтуда струмв у вентилях - половину амплтудного зна чення випрямленого струму. Випрямляч ма дв комутуюч групи вентилв:

VD1ЕVD3 та VD4...VD6. Комутаця здйснються тльки мж вентилями одн трифазно групи. У випрямлячах з жорсткими зовншнми характе ристиками вентил працюють попарно. Таким чином, при малих струмах навантаження випрямляч працюватиме у режимах, що вдповдають про стй шестифазнй схем з нульовою точкою;

при струмах, бльших за кри тичний (0,01d), розпочинаться робота двох паралельних груп або подвй ний трифазний режим. Первинна обмотка трансформатора може бути вв мкнута зркою або трикутником. Пульсаця випрямлено напруги ма час тоту 300 Гц.

Рис. 4.4. Подвйна трифазна схема з зрвнювальним реактором Середн значення випрямлено напруги при холостому ход U0 = 1,35U2ф;

U0 = 1,35U2фcos при робот у режимах, що вдповдають простй шестифазнй схем.

Зворотна напруга на вентил Uв max= 6 U2ф=2,09U0. Дюче значення вторинного струму в =0,29d.

У випрямлячах з спадними зовншнми характеристиками у дапазон 0 Uд/U0 0,65 одночасно працюють по три вентил з кутом провдност, близьким до. У цьому випадку значення в знижуться.

Потужнсть зрвнювального реактора Sзр склада при вдсутност тири сторного регулювання близько 0,007Рd, при тиристорному регулюванн 0,2Рd, де Рd = dU0.

Схема ма пдвищену чутливсть до асиметр фазових зсувв керую чих мпульсв. Порушення симетр мпульсв приводить до перерозподлу навантаження мж трифазними випрямними групами, що працюють пара лельно.

Крм того, нормальна паралельна робота тиристорв рзних трифазних груп забезпечуться за умови, що ширина мпульсв керування становить не менше 60 ел.град.

Проста шестифазна схема з нульовою точкою. Така схема випрям ляння застосовуться значно рдше, нж вище розглянута, тому, що вона забезпечу грше використання силового трансформатора та вентилв. Без урахування комутацйних длянок тривалсть струму, що протка через вентил, та струму у фаз вторинно обмотки трансформатора склада 60 ел.град. У звязку з цим зростають втрати у вентилях, максимальне зна чення в max, знижуться навантажувальна спроможнсть випрямного блока.

Трансформатор ма всього шсть вторинних обмоток, зднаних у шести фазну зрку (рис.4.5). Первинна обмотка трансформатора може зднуватися лише трикутником.

Рис. 4.5. Проста шестифазна схема з нульовою точкою Якщо первинну обмотку зднати у зрку, то виника пульсуючий струм примусового намагнчування, що приводить до насичення магнто проводу трансформатора, значно збльшуються його ндуктивн опори, зменшуться середн значення випрямлено напруги та збльшуться кру тсть спадання зовншньо характеристики.

Пульсаця випрямлено напруги - 300 Гц. Зворотна напруга на вентил в =2,09U0. Нормальна робота випрямляча забезпечуться при ширин max мпульсу керування 5 ел.град.

Кльцева схема випрямляння. Це одна з найбльш розповсюджених схем випрямляння в однопостових та багатопостових зварювальних ви прямлячах на велик струми. При вдсутност зрвнювального реактора схема забезпечу, як подвйна трифазна схема з зрвнювальним реакто ром, добре використання зварювального трансформатора, але використан ня вентилв дещо грше. Трансформатор випрямляча ма шсть вторинних обмоток, а блок вентилв замкнений у коло (рис.4.6).

Рис. 4.6. Кльцева схема випрямляння Тривалсть роботи вентилв без урахування комутац склада 60 ел.град. Одночасно кожна з вторинних обмоток, як показано на дагра м фазних струмв ф (рис.4.6) працю протягом 120 ел.град. Первинна об мотка трансформатора може зднуватися трикутником або зркою.

Амплтудне значення зворотно напруги на вентил Uв max = 4,9U2ф.

Мнмальна ширина керуючих мпульсв у випадку тиристорного ре гулювання ма бути 5 ел.град. Для керування тиристорами потрбн три гальванчно зольованих джерела живлення.

Основн спввдношення, що характеризують роботу розглянутих схем випрямлення, наведен у табл.4.1.

Таблиця 4.1. Основн спввдношення, що характеризують схеми випрямляння Зворотна Середн Дюче зна- Розра напруга на значення чення струму хункова по вентил струму вентиля тужнсть Схема вентиля трансфор U в max Iв випрямляння S I в.сер d U0 матора т Pd d Трифазна мостова 1,045 0,333 0,578 1, Подвйна трифаз на з зрвнюваль- 2,09 0,167 0,288 1, ним реактором Проста шестифаз на з нульовою то- 0,41 1, чкою, кльцева Найпоширенш у зварювальних випрямлячах трифазна мостова, по двйна трифазна з зрвнювальним реактором та шестифазна кльцева схема випрямляння. Аналз спввдношень для цих схем показу: кожна з них ма сво переваги та недолки. У трифазно мостово схеми розрахункова поту жнсть трансформатора менше порвняно з двома ншими, але необхдно використовувати бльш потужн напвпровдников вентил. У подвйнй трифазнй схем з зрвнювальним реактором найкраще завантаження вен тилв, але бльша розрахункова потужнсть трансформатора. Кльцева схе ма займа промжне положення як за завантаженням вентилв, так за по тужнстю трансформатора.

4.4. Принципи формування зовншнх характеристик та регулювання вихдних параметрв зварювальних випрямлячв Одню з головних особливостей зварювальних випрямлячв под нання в одному електричному апарат кл змнного та постйного струму.

Ця особливсть суттво ускладню визначення та аналз спввдношень, що характеризують роботу випрямляча при рзних режимах навантаження.

До кола змнного струму входять мережа живильно напруги, силовий трансформатор, регулятор зварювального струму (наприклад, дросель на сичення), як мають значний ндуктивний ХL1 та активний R1 опори, а та кож блок вентилв з активним опором Rв.

До кола постйного струму у загальному випадку входять стаблзу вальний дросель з ндуктивним ХL2 та активним R2 опорами, зварювальн кабел та електроди з вдповдними активними опорами. Головним видом навантаження випрямляча зварювальна дуга.

Аналз роботи зварювального випрямляча зручно проводити за допо могою схеми замщення, яка складаться для заданих параметрв живиль ного та зварювального кл. При створенн схеми замщення параметри ко ла випрямленого струму приводяться до параметрв кола змнного струму.

Складена схема замщення да змогу отримати рвняння зовншньо вольт амперно характеристики та принципово визначити засоби регулювання вихдних параметрв для будь-якого типу зварювального випрямляча.

Розглянемо, наприклад, схему випрямляча з дроселем насичення, на ведену на рис.4.7, яка характеризуться параметрами, вказаними у табл.4.2.

Рис. 4.7. Спрощена силова (а) вихдна (б) та екввалентна (в) схема випрямляча з дроселем насичення Для складання схеми замщення визначимо опори кл змнного та по стйного струму.

Активний опр кола змнного струму R1 =RМ+ RТ+Rв, де RМ - опр живильно мереж, приведений до кола вторинно обмотки силового трансформатора;

RТ - сумарний опр силового трансформатора та дроселя насичення у режим короткого замикання, приведен до кола вто ринно обмотки трансформатора;

Rв - розрахунковий опр вентилв у двох плечах мостово схеми.

Таблиця 4.2. Вихдн опори схеми замщення випрямляча Коло змнного струму Коло постйного струму Елемент ндуктив- Активний ндуктив- Активний ний опр Х опр R ний опр Х опр R Мережа RМ Силовий трансфор матор:

Х1 R первинн обмотки Х2 R вторинн обмотки Робоч обмотки дро ХР1 RР селя насичення Rв Блок вентилв Стаблзуючий дро сель Х Р2 RР Rк Зварювальн кабел Зварювальний елек трод Rе Rд Зварювальна дуга Активний опр кола постйного струму R= RР2 + RК + Rе + Rд.

Сумарний ндуктивний опр силового трансформатора ХТ дроселя ХР у режим короткого замикання, приведен до кола вторинно обмотки трансформатора, позначимо як Х1, ндуктивний опр стаблзувального дроселя - як Х, а дюч значення ЕРС у кожнй фаз - як еa, еb та еc. Тод вихдна схема замщення випрямляча буде мати вигляд, як показано на рис.4.7,б.

Для складання екввалентно схеми замщення (рис.4.7,в) виконамо приведення кола випрямленого струму до кола змнного струму за допомо гою наступних виразв:

Rе.з =R + 2/3R;

Хе.з =Х + 2/3Х, де Rе.з та Хе.з - екввалентн активний та ндуктивний опори схеми зам щення;

2/3 - коефцнт приведення.

Екввалентна схема замщення ма одну дючу змнну ЕРС Ее.з, що вдповда значенню ЕРС е2 або е3 (е2;

е3 - дюч значення ЕРС при дво- або тривентильнй комутац струму).

Для отримано екввалентно схеми замщення рвняння зовншньо ВАХ випрямляча можна записати у символчнй форм:

U дж = Е з.0 &д ( jX е.з + Rе.з ) U д.

& & & (4.5) Аналз рвняння (4.5) показу, що формування зовншньо характерис тики випрямляча принципово можна здйснювати двома шляхами: 1) зм ною ндуктивного опору силового трансформатора або дроселя - Хе.з;

2) змною активного опору випрямного блока - Rе.з (ншими складовими параметра Rе.з можна знехтувати через х незначнсть).

Форма зовншньо характеристики спосб регулювання вихдних па раметрв випрямляча визначатимуться спввдношеннями мж Хе.з та Rе.з.

При цьому можлив три випадки:

1. Хе.з 0;

Rе.з 0.

Тод рвняння (4.5) набира вигляду & & U дж = Ез0 = const, dU дж = 0.

тобто ВАХ випрямляча - жорстка dI Регулювання вихдно напруги здйснються за допомогою силового трансформатора з малим електромагнтним розсюванням шляхом змни коефцнта трансформац.

2. Rе.з 0;

Хе.з> 0.

Тод & & & U дж = Ез0 jI д Х е.з.

При збльшенн струму навантаження вихдна напруга випрямляча dU дж < 0. Крутсть спа зменшуться, тобто ВАХ випрямляча - спадна dI дання ВАХ визначаться величиною Хе.з.

При цьому Хе.з = Хт + ХР1 + ХР2.

Якщо Хт = 0, то спадна характеристика формуться за рахунок посл довного вмикання з силовим трансформатором у коло змнного струму дроселя, який одночасно й регулятором зварювального струму. Якщо ХТ > 0, то характеристику випрямляча форму силовий трансформатор;

вн ма розвинене електромагнтне розсювання викону функц регулятора зварювального струму.

3. Хе.з 0;

Rе.з > 0.

У цьому випадку форма зовншньо характеристики випрямляча може бути як жорсткою, так спадною тому, що Rе.з Rв, тобто активний опр випрямляча визначаться, головним чином, активним опором випрямного блока, збраного на тиристорах. Формування зовншньо характеристики випрямляча та регулювання вихдних параметрв забезпечуться системою фазового керування тиристорами.

4.5. Однопостов випрямляч Однопостов зварювальн випрямляч - найбльш масова група випря млячв, що використовуються у рзних галузях народного господарства для рзних способв зварювання.

Однопостов випрямляч за формою зовншньо характеристики та функцональним призначенням можна подлити на так групи:

з спадними вольт-амперними характеристиками (ВАХ) для ручного дугового зварювання покритими електродами та механзованого зварю вання пд флюсом;

з жорсткими ВАХ для механзованого зварювання плавким електро дом у захисних газах;

з унверсальними ВАХ (крутоспадними та жорсткими) для деклькох способв зварювання.

Промислов зразки однопостових випрямлячв мають рзн системи ре гулювання вихдних параметрв - струму напруги. Найбльш розповсю джен з них - це механчн. Використовуються також дросел насичення, ти ристорн регулятори, а також спосб змни коефцнта трансформац сило вого трансформатора;

значно рдше - за допомогою баластних реостатв.

4.5.1. Випрямляч за спадними зовншнми характеристиками Це найпоширенша категоря випрямлячв;

основн параметри цих джерел живлення регламентован ГОСТ 13821-77Е.

Так випрямляч характеризуються стабльнстю початкового збуджен ня дуги процесу зварювання, доброю якстю формування шва та порвняно малим розбризкуванням електродного металу. Перенесення металу при оп тимальних режимах ручного дугового зварювання вдбуваться з перодич ними замиканнями краплями дугового промжку лише при подовженн ду ги можлива крупнокраплинна форма перенесення без коротких замикань.

Проведен дослдження процесв перенесення електродного металу че рез дугу при живленн вд випрямлячв при ручному дуговому зварюванн визначили основн вимоги до конструкц випрямлячв з спадними зовнш нми характеристиками. Встановлено, що випрямляч для ручного дугового зварювання на струми до 500 А, як мають як регулюючий орган трансфор матори з розвиненим електромагнтним розсюванням, доцльно виготовля ти за трифазною мостовою схемою випрямляння. Застосування подвйно трифазно та просто шестифазно схем випрямляння нерацональне.

Випрямляч з механчним регулюванням - це одн з найпростших за конструкцю джерел живлення для ручного дугового зварювання. Вони надйн у робот, легк в обслуговуванн, мають висок зварювальн власти вост. Для формування спадних зовншнх характеристик та регулювання зварювального струму використовуються головним чином дв системи ме ханчного регулювання: трансформатори з рухомими магнтними шунтами та трансформатори з пересувними обмотками. Трансформатори з рухоми ми шунтами у трифазному варант широко використовуються у сучасних зразках втчизняних та закордонних зварювальних випрямлячв. Основна перевага дано системи регулювання - можливсть досягнення достатньо широких меж зварювального струму в одному дапазон. Але це потребу дуже точного забезпечення повтряного зазору (0,5 мм) мж шунтом стрижнями трансформатора, що явля собою складне технологчне завдан ня. Крм того, трифазн трансформатори з магнтним шунтом мають велику асиметрю магнтних полв розсювання, а також нйних та фазних стру мв, що потребу застосування спецальних конструктивних ршень для вирвнювання магнтного поля.

В Укран (ВАТ "Фрма СЭЛМА") серйно випускаються випрямляч ВД-131, ВД-306М, ВД-306С з пересувними магнтними шунтами, технчна характеристика яких наведена у дод.2 (табл.2.3).

У випрямлячах для ручного дугового зварювання широко застосову ються трансформатори з пересувними обмотками. Такий вид регулювання мають випрямляч ВД-306, ВД-401. Асиметря магнтних полв, вторинних напруг, нйних та фазних струмв у таких трансформаторв значно мен ша, нж у трансформаторв з рухомими шунтами.

Два дапазони струму дають змогу значно розширити меж регулю вання (див. дод.2, табл.2.3).

Випрямляч ВД-306 (рис.4.8,а) мстить випрямний блок 1 з вентилято ром та трифазний знижувальний трансформатор 2 з розвиненим електро магнтним розсюванням, що закрплен на металевй рам, яка встановлена на двох колесах 4. Конструкця захищена кожухом кришкою, на якй роз мщена рукоятка 3 плавного регулювання зварювального струму. На лице вй панел розташован рознмач 5 для пдключення зварювальних кабелв, перемикач дапазонв 6 та транспортувальн рукоятки 7.

Рис. 4.8. Конструкця (а) та спрощена електрична схема (б) випрямляча ВД- Перемикання дапазонв здйснються шляхом зднання первинних та вторинних обмоток трансформатора Т1 (рис.4.8,б) "трикутник-трикутник" (дапазон великих струмв) або "зрка-зрка" (дапазон малих струмв). Та кий спосб отримання двох дапазонв да змогу змнити зварювальний струм у три рази без додаткових витрат активних матералв. Плавне регу лювання струму в межах кожного дапазону здйснються через змну вд стан мж котушками обмоток трансформатора. При зближенн котушок ндуктивнсть розсювання обмоток та х ндуктивн опори зменшуються - зварювальний струм зроста. При збльшенн вдстан мж обмотками струм зменшуться. Рухомими котушки первинно обмотки, котушки вторинно обмотки закрплен бля верхнього ярма магнтопроводу транс форматора.

Випрямн блоки ВД-306 та ВД-401 виконан за трифазною мостовою схемою випрямляння на кремнвих вентилях В200 класу 3 та вище. Вен тиляця - повтряна примусова. Нормальна робота системи вентиляц кон тролються повтряним реле К3. Перемикання дапазонв здйснються пе ремикачем S.

Випрямляч ВД-306 ма систему захисту, що вдключа його вд мере ж у випадку виходу з одного з вентилв випрямного блока або при пробо на корпус вторинно обмотки трансформатора. Система складаться з маг нтного пдсилювача А, трансформатора Т2 та реле К1. Змнний струм, що протка по фазних дротах, як проходять крзь вкно тородального магн топроводу пдсилювача, не насичу магнтопровд, вся напруга пада на обмотках пдсилювача. В аварйних режимах у фазних струмах трансфор матора Т1 зявляться постйна складова, магнтопровд пдсилювача А на сичуться, реле К1 спрацьову розмика коло магнтного пускача К2, який вдключа випрямляч вд мереж. Подбний захист застосований у ви прямляч ВД-401.

Технчн характеристики зварювальних випрямлячв ВД-306 та ВД-401 наведен у дод.2 (див. табл.2.3).

Випрямляч з дроселями насичення. Схема формування спадно зовн шньо характеристики та плавне регулювання зварювального струму за допомогою дроселя насичення, увмкнутого у вторинне коло силового трансформатора, ранше була поширеною у випрямлячах на струми 400 А бльше завдяки простот дистанцйного керування зварювальним режи мом та можливост його стаблзац при коливаннях напруги мереж. Зараз так схеми у випрямлячах з спадними ВАХ майже не використовуються у звязку з розвитком тиристорних схем керування.

Випрямляч ВД-502-2 подну певною мрою обидв ц системи. Обмо тка керування ДН живиться вд тиристорного регулятора, збраного за од нопвперодною схемою випрямляння. Випрямляч ма дистанцйне регу лювання зварювального струму з виносного пульта та забезпечу стабл зацю вихдних параметрв. У дапазон 100...500 А струм пдтримуться з точнстю 2,5 % при пдвищенн напруги мереж на 5 % з точнстю 5 % при зниженн напруги мереж на 10 %. Випрямляч ВД-502-2 збраний за трифазною мостовою схемою випрямляння з використанням вентилв В200. Охолодження - повтряне примусове. Технчну характеристику ви прямляча наведено у дод. 2 (див. табл.2.3).

4.5.2. Випрямляч з жорсткими зовншнми характеристиками Конструкця випрямлячв ц групи суттво визначаться особливос тями процесу зварювання у середовищ захисних газв. Як вдомо, механ зоване зварювання у середовищ захисних газв, зокрема в СО2, одним з найбльш масових способв дугового зварювання. У широкому дапазон зварювальних режимв перенесення електродного металу ма рзний хара ктер. Найбльш характерними режимами, що забезпечують допустиме роз бризкування, так, за яких перенесення металу вдбуваться з короткими замиканнями дугового промжку, а також режими з високою густиною струму в електрод, коли ма мсце дрбнокраплинне перенесення металу без короткого замикання дугового промжку. При зварюванн з короткими замиканнями до джерел живлення ставляться спецальн вимоги стосовно забезпечення стйкост процесу горння зварювально дуги. Ознакою стй кост процесу у цьому випадку не сталсть довжини дугового промжку, напруги та струму дуги, а певна перодичнсть змни всх вказаних параме трв режиму зварювання. Коротко пояснити процес зварювання з пероди чними короткими замиканнями можна за допомогою аналзу осцилограм струму та напруги в дуз протягом одного циклу (рис.4.9).

Тепло, що видляться ду гою псля збудження услд за розривом перемички мж елек тродом та краплею, швидко оплавля кнець електрода, дуговий промжок дещо збль шуться. Дал обм крапл по ступово зроста, внаслдок Рис. 4.9. Осцилограма струму та напруги в зменшення вдводу тепла в дуз при зварюванн з короткими замикан електрод швидксть плавлення нями дугового промжку:

знижуться. При постйнй Т - загальний час циклу;

t1 - час горння дуги;

t2 - час короткого замикання дугово- швидкост подач електродного го промжку;

t3 - час вдновлення промж дроту кнець електрода набли ку псля вибуху рдко крапл;

Imax - жаться до ванни крапля за найбльше значення струму пд час корот кого замикання;

Imin - найменше значення мика дуговий промжок. По струму, що переду короткому замиканню чинаться переткання крапл у ванну та утворення шийки, що здну з електродом;

дуга згаса, напруга рзко спада, струм короткого замикання зроста. Внаслдок цього пдсилються стискаюча дя струму на краплю металу, зроста густина струму у шийц крапл, вона перегора з вибухом;

напруга в дуговому промжку майже миттво зроста до значен ня, бльшого за встановлене для зварювання. Дуга збуджуться, процес повторються знову. Величини t2, t3, Imax, Imin (див.рис.4.9) характеризують динамчн властивост джерела живлення та його здатнсть забезпечувати стйкий процес зварювання.

Головною причиною розбризкування металу при зварюванн , таким чином, електричний вибух перемички (шийки крапл) мж електродом та ванною. У звязку з цим особливо важливе значення для проткання проце су зварювання з короткими замиканнями дугового промжку та зменшення розбризкування електродного металу ма швидксть наростання струму di I к.з = короткого замикання.

t dt Обмеження струму короткого замикання здйснються рзними мето дами: вмиканням ндуктивност у зварювальне коло, збльшенням крутост нахилу зовншньо характеристики джерела, зокрема за допомогою баласт ного реостата;

комбнованим способом - вмиканням у зварювальне коло дроселя з невеликою ндуктивнстю та змною нахилу ВАХ випрямляча.

При зварюванн в СО2 дротами малих даметрв для стйкого прот кання процесу потрбн значно бльша швидксть наростання струму та вдповдно менша ндуктивнсть у зварювальному кол, нж при зварюванн товстими дротами. Для однопостових випрямлячв рекомендуються так спввдношення мж ндуктивнстю, силою струму та даметром електро дного дроту (табл.4.3).

Таблиця 4.3. ндуктивнсть стаблзувального дроселя випрямляча при зварюванн у СО2 дротами рзних даметрв Даметр дроту, Сила струму зварю- ндуктивнсть, мм вання, А мкГн 0,8...1,2 До 200 150... 1,6...2,0 До 700 400... 1,6...2,0 Бльше 700 150... Слд пам'ятати, що обмеження струму короткого замикання шляхом використання баластного реостата не забезпечу яксного формування вер тикальних та стельових швв тому найменш ефективне.

Обмеження струму короткого замикання шляхом збльшення нахилу зовншнх характеристик випрямляча дещо знижу розбризкування, але одночасно може погршити стйксть процесу зварювання короткою дугою тонкими дротами на малих струмах. Доцльно забезпечувати нахил ВАХ випрямляча при зварюванн в СО2 у межах 0,01...0,02 В/А.

Ефективним засобом пдвищення стабльност горння дуги при зва рюванн з короткими замиканнями дугового промжку дротами даметром 1,0...1,6 мм, а також зниження мнмального зварювального струму при за даному даметр електродного дроту введення у зварювальне коло дросе льного пристрою з безступеневим регулюванням ндуктивност зварюва льного кола. У цьому випадку зроста до 30 % частота коротких замикань, полегшуться зварювання швв у положеннях, вдмнних вд нижнього.

Процес горння дуги йде стабльно при загально прийнятих нахилах зовн шнх характеристик випрямляча.

Випрямляч з ступнчастим регулюванням вихдно напруги. Так ви прямляч належать до категор найпростших джерел живлення, що досить поширен. Вони складаються з трифазного знижувального трансформатора з секцонованою первинною обмоткою, перемикача ступеней, блока венти в, дроселя у зварювальному кол. Випрямний блок складаться за трифа зною мостовою схемою на додах, охолодження - повтряне примусове. с тотними недолками подбних випрямлячв (ВС-300А, ВС-600М, ВДГ-304, ВС-632) необхднсть у великй клькост ступеней регулювання, неефек тивне використання активних матералв, вдсутнсть плавного та дистан цйного регулювання. Секцонування первинно обмотки повязане з зб льшенням розрахунково потужност трансформатора. При робот на мак симальнй потужност секцонована частина первинно обмотки не викори стовуться. Тому коефцнт використання трансформатора виявляться значно менше одиниц (вн дорвню 0,67 при дапазон регулювання на пруги 1:2).

Випрямляч ВС-300А. Випрямляч (рис.4.10) мстить силовий трансформатор Т, який за допомогою перемикачв первинно обмотки S1 ("Плавно") та S2 ("Грубо") за безпечу 24 ступен регулювання вихдно напруги. У зварювальне коло увмкнутий стаблзувальний дросель з ндуктивнстю 250мкГн. За конструкцю випрямляча ВС 300 фрма "СЭЛМА" випуска випрямляч ВДГ-304.

Випрямляч ВС-600М ма подбну конструкцю, але загальна кльксть ступней регулювання - 27, кльксть перемикачв - 3.

Для розширення дапазону допустимих ре жимв зварювання дросель випрямляча сек цоновано. При зварюванн електродним Рис. 4.10. Спрощена елек- дротом даметром 0,8...1,2 мм у зварювальне трична схема перемикання коло вмикаться частина виткв дроселя (н ступенв регулювання ви дуктивнсть - 150 мкГн), при зварюванн прямляча ВС-300А дротом бльшого даметра - вся дросельна обмотка (ндуктивнсть 450 мкГн). Технчн характеристики випрямлячв ВС-300А, ВС-600М та ВДГ-304 наведен у дод.2 (див. табл.2.3).

Випрямляч з плавно-ступнчастим регулюванням режиму. Стаблзо ваний зварювальний випрямляч ВДГ-303 (рис.4.11) використовуться при механзованому зварюванн у середовищ СО2. Ступнчасте регулювання здйснються шляхом змни коефцнта трансформац силового трансфо рматора Т. Плавне дистанцйне регулювання у середин ступеня - дросе лем насичення L1. Максимальну вихдну напругу отримують при зднанн фаз первинно обмотки трикутником з вдгалуженнями (1-а ступнь), най меншу - при зднанн фаз зркою (3-я ступнь). Промжна (2-а ступнь) вдповда зднанню фаз обмотки трикутником без вдгалужень. Переми кання ступеней здйснються трифазним пакетно-кулачковим перемикачем S1 на три положення. Трифазний дросель насичення L1 з внутршнм зво ротним звязком мстить дв обмотки: робочу (силову) РО обмотку керу вання або пдмагнчування ОК. Секц цих обмоток розмщен на шстьох витих магнтопроводах. По робочих обмотках проходить однополярний, перервний струм. Час вступу чергового вентиля силового випрямного бло ка VD3 у роботу визначаться часом, витраченим на перемагнчування ма гнтопроводу, тобто на перехд його з ненасиченого стану у стан насичення та назад.

Рис. 4.11. Спрощена електрична схема випрямляча ВДГ- Для плавного регулювання вихдно напруги передбачений потенцо метр R1, що змню силу струму намагнчування в обмотц керування ОК дроселя L1, на яку податься напруга вд стаблзатора напруги СН через випрямний блок VD1.

Обмотка змщення ОЗ, яка живиться вд допомжного випрямляча VD2, служить для розширення меж регулювання зварювально напруги.

При зниженн напруги мереж напруга на виход стаблзатора збль шуться (та навпаки), що да змогу частково компенсувати змну робочо напруги при коливаннях напруги мереж. У випрямляч ВДГ-303 застосо ваний стаблзувальний дросель L2 спецально конструкц, яка забезпечу пдвищення стабльност зварювального процесу та безступеневе регулю вання ндуктивност залежно вд режиму зварювання.

Вентиляця випрямляча - повтряна примусова. Технчну характерис тику випрямляча ВДГ-303 наведено у дод.2 (див. табл.2.3). Треба вдзначи ти, що за швидкодю та витратам матералв так випрямляч поступають ся тиристорним випрямлячам.

Випрямляч ВСЖ-303 мстить трансформатор з магнтною комутацю (рис.4.12,а). Вторинна обмотка трансформатора складаться з двох частин.

Перша, що не регулються, з числом виткв W2 закрплена разом з первин ною обмоткою з числом виткв W1 у нижнй частин магнтопроводу;

друга, що регулються, з числом виткв W2 розмщена мж середнм та верхнм ярмами магнтопроводу. - ярма пдмагнчуються обмотками керування ОК1 та ОК2, як живляться постйним струмом. При пдмагнчуванн верх ньо частини магнтопроводу змнний магнтний потк Ф замикаться, в ос новному, через середн ярмо ЕРС утворються лише частиною вторинно обмотки W2 трансформатора. Напруга на виход трансформатора буде м нмальною. При пдмагнчуванн середньо частини магнтопроводу основна частина змнного магнтного потоку замикаться через верхн ярмо, ЕРС наводиться в обох частинах вторинно обмотки. Напруга трансформатора у цьому випадку буде найбльшою. При пдмагнчуванн обох ярем отриму ють будь-яке промжне значення вторинно напруги у межах дапазону пла вного регулювання. Напруга плавно регулються резистором R2 (рис.4.12,б) та спецальною схемою керування. Для розширення дапазону напруг у ви прямляч передбачено ступеневе регулювання (три ступен) змною числа виткв обмотки W 2 за допомогою перемикача Q.

Випрямний блок VD1 складаться з шести кремнвих вентилв, ув мкнутих за трифазною мостовою схемою випрямляння.

Рис. 4.12. Силовий трансформатор (а) та електрична схема (б) випрямляча ВСЖ- Електронна схема керування випрямляча ВСЖ-303 забезпечу стабл зацю вихдно напруги при коливаннях напруги мереж та корекцю нахи лу зовншнх характеристик. Звязок мж швидкстю наростання струму ко di роткого замикання та параметрами зварювального кола визначаться dt залежнстю di U 0 iR =, (4.6) dt L де U0 - напруга, докладена до кола, В;

- дюче значення струму, А;

R - ак тивний опр кола, Ом;

L - ндуктивнсть кола, Гн.

Отже, за наявност деяко ндуктивност можливсть, як показано вище, у раз плавного роздльного регулювання напруги холостого ходу U di та нахилу зовншнх характеристик змнювати, вдповдно струм корот dt кого замикання к.з , як наслдок, розбризкування металу при зварюванн.

Наявнсть додаткового блока корекц (трансформатор Т2, допомж ний випрямний блок VD2, регулятор R1 нахилу зовншнх характеристик) да змогу при робот вд випрямляча ВСЖ-303 виконувати деяку роздльну настройку режиму зварювання змною напруги холостого ходу нахилу зовншнх характеристик.

ндуктивнсть у зварювальному кол випрямляча склада 150 мкГн.

Нахил зовншнх характеристик може змнюватися вд 0,015 до 0,07 В/А.

Технчну характеристику випрямляча ВСЖ-303 наведено у дод.2 (див.

табл.2.3).

Останнм часом розроблен вдосконален конструкц випрямлячв з плавно-ступеневим регулюванням напруги типв ВДГ-303-3, та ВДГ-401, технчн характеристики яких також наведен у дод.2 (див. табл.2.3).

4.5.3. Тиристорн зварювальн випрямляч Створення потужних напвпровдникових приладв та застосування тиристорв у зварювальних випрямлячах привело до розробки й випуску широко номенклатури тиристорних випрямлячв для дугового зварюван ня. За рахунок поднання в соб функц випрямляння та регулювання ти ристорний регулятор да змогу простими методами конструювати випрям ляч з спадними, жорсткими та унверсальними зовншнми характеристи ками, з дистанцйним регулюванням, стаблзацю режиму зварювання при коливаннях напруги мереж та програмним керуванням.

Тиристорн випрямляч являють собою, як правило, замкнену систему автоматичного регулювання з зворотними звязками за струмом зварю вання зв, або за напругою дуги Uд, або за обома параметрами, як це ма м сце в унверсальних випрямлячах (рис.4.13).

Рис. 4.13. Структурна блок-схема тиристорного унверсального випрямляча:

Т - силовий трансформатор;

ТВ - силовий тиристорний випрямний блок;

Д - датчик струму;

L - стаблзувальний дросель;

БФК - блок фазового керуваня тиристорами Особливстю випрямлячв з унверсальними зовншнми характерис тиками унфкаця конструкц силового трансформатора Т. Стабльний процес зварювання в середовищ двоокису вуглецю тонкими електродни ми дротами суцльного перерзу у рзних просторових положеннях може бути забезпечений лише за умови живлення вд випрямлячв з природною жорсткою характеристикою, виготовлених на баз трансформаторв з нор мальним електромагнтним розсюванням. Одночасно ручне дугове зварю вання покритими електродами та зварювання пд флюсом можна викону вати при спадних характеристиках, що отримуються на баз трансформато рв з нормальним магнтним розсюванням. З урахуванням цього вс тирис торн випрямляч виконуються з силовим знижувальним трансформатором, що ма нормальне розсювання.

У тиристорних випрямлячах застосовують здебльшого трифазну мо стову або подвйну трифазну з зрвнювальним реактором схему випрям ляння. нод використовують напвкерован мостов схеми з половинною клькстю тиристорв додв.

Зварювальн випрямляч на струми до 500 А виготовляють за подвй ною трифазною схемою з зрвнювальним реактором, на струм 630 А - за подвйною трифазною з зрвнювальним реактором та за шестифазною к льцевою схемою, а на струм 1250 А - за шестифазною кльцевою схемою випрямляння.

Основним недолком тиристорних випрямлячв високий коефцнт пульсацй випрямленого струму, який, як було вдзначено у розд.4.1, мож на зменшити за допомогою дроселя L, що вмикаться у зварювальне коло (див. рис.4.13). Магнтопровд дроселя виконуться з повтряним зазором.

нод дросел, крм силово обмотки, обладнують обмоткою керування, яку вмикають у зварювальне коло мж електродом та виробом через додатков доди або тиристори (рис.4.14). Застосування такого дроселя розглянуто також на рис. 4.11.

В обмотц керування н дукуться ЕРС завдяки змннй складовй випрямленого стру му, що протка через силову обмотку. Це да змогу автома тично змнювати ндуктивнсть дроселя. На малих режимах випрямлений струм в обмотц керування сприя зменшенню ндуктивност дроселя. На ве Рис. 4.14. Стаблзувальний дросель з об моткою керування ликих режимах збльшуться запрна робоча напруга дуги, струм керування зменшуться ндуктивнсть зроста. При короткому за миканн дугового промжку краплею розплавленого металу, коли у силовй обмотц дроселя струм рзко зроста, в обмотках W1 та W2 (див. рис.4.14) наводиться значна ЕРС. Дод VD1 закриваться, а дод VD2 вдкривать ся. Псля закнчення КЗ доди мняються ролями. Вдбуваться параметри чне керування енергю дроселя, що сприя здрбнюванню та стаблзац розмру крапель, як переносяться. стотне покращання стабльност горн ня дуги можна отримати, якщо застосувати допомжн випрямн пристро, що пдживлюють дугу невеликим струмом (10...20 А). Прикладом такого пристрою блок пдживлення випрямляча ВДГ-601 (рис.4.15). Блок скла даться з трифазного трансформатора Т2 з спадною характеристикою (пе рвинна вторинна обмотки - рознесен) та випрямного блока VD, що з браний за трифазною мостовою схемою. Згладжування пульсацй здйсню ться не лише завдяки робот власного блоку пдживлення, а й за рахунок застосування випрямного моста як зворотного дода у сполученн з сило вим дроселем у зварювальному кол.

Рис. 4.15. Блок пдживлення випрямляча ВДГ- Для керування тиристорними випрямлячами використовують багато канальн системи, побудован за принципом вертикального фазового зсуву.

Суть його поляга у тому, що формування фази керуючого мпульсу U у кожному канал вдбуваться в момент рвност (порвняння по "вер тикал") змнно опорно напруги Uоп (синусодально, трикутно або пил коподбно) та постйно напруги Uк, що потрапля до нього вд пристров керування. При змн значення Uк (Uк1, Uк2) вдбуваться зсув фази мпуль св керування тиристорами (1, 2) , таким чином, забезпечуться регулю вання випрямно напруги вд нуля до максимального значення. На рис.4.16,а наведено типову функцональну схему одного каналу тако сис теми. До його складу входять фазозсувний пристрй ФЗП та формувач м пульсв Ф. У свою чергу ФЗП мстить генератор (ГОН) опорно напруги, що снхронзована з напругою вдповдно фази мереж Uвх, та компаратор А. На вхд А, крм опорно напруги Uоп, яка у даному випадку ма пилко подбну форму, податься на пруга керування Uк, яка су мою напруги завдання Uз (див.

рис.4.13) та сигналв зворотних звязкв за струмом ЗЗС за на пругою дуги 33Н. Вид зовнш нх характеристик випрямляча формуться пд дю цих зворо тних звязкв. В унверсальних випрямлячах при формуванн спадно ВАХ д лише зворот ний звязок за струмом. Сигнал, пропорцйний струму зварю вання, знматься з шунта або ншого вимрювального при строю, пдсилються та пода ться до одного з входв ФЗП.

При формуванн жорстко ВАХ дють зворотн звязки за стру мом та напругою, причому дя ЗЗН переважа над ЗЗС.

Рис. 4.16. Формування мпульсв керуван Зварювальн випрямляч ня тиристорами:

а - структурна схема одного каналу БФК;

сер ВДУ та ВДГ. Сьогодн б - даграми напруг та мпульсв випускаться значна кльксть керування тиристорних зварювальних ви прямлячв для ручного дугового та механзованого зварювання у захисних газах пд флюсом. Електричн схеми випрямлячв передбачають переми кання х для роботи як з жорсткими, так з спадними зовншнми характе ристиками. Ус випрямляч забезпечують плавне дистанцйне регулювання зварювального струму та напруги, а також стаблзацю режиму при змн напруги живильно мереж. При робот на спадних зовншнх характерис тиках випрямляч забезпечують стаблзацю струму при змн напруги ме реж до 5 % з точнстю не грше +2,5 %, при коливаннях напруги мереж до Ц10 % - не грше + 5 %. При робот на жорстких характеристиках при по дбних коливаннях напруги мереж забезпечуться стаблзаця робочо на пруги з точнстю +1 В.

Унверсальн тиристорн випрямляч ВДУ-506, ВДУ-601, призначен для механзованого зварювання у середовищ захисних газв та пд флю сом, можуть використовуватися для ручного дугового зварювання покри тими електродами. Вони також придатн для спльно роботи з роботами та автоматичними манпуляторами. При робот з манпуляторами ставляться пдвищен вимоги до таких технологчних показникв джерела, як надй нсть первинного збудження дуги, стйксть процесу зварювання в усх просторових положеннях.

До схеми випрямлячв уведений спецальний вузол, що забезпечу ви бркове за величиною форсування збудження дуги залежно вд протяжнос т та положення шва у простор. Випрямляч дають змогу здйснювати зварювання матералв малих товщин на струмах 60 А та бльше з викорис танням зварювального дроту да метром 1,0 та 1,2 мм, а також без ступеневу змну ндуктивност у зварювальному кол в залежност вд режиму зварювання.

Структурна схема випрямля чв наведена на рис.4.17. Згдно з цю схемою спадн зовншн ха рактеристики (С) забезпечуються негативним зворотним звязком за струмом ЗЗС, жорстк (Ж) - вмиканням зворотного звязку за напругою 33Н, який д спльно з зворотним звязком ЗЗС. Для по Рис. 4.17. Структурна схема системи пшення стаблзац режиму керування випрямлячв ВДУ- та ВДУ-601 зварювання при коливаннях на пруги живильно мереж, перед бачений додатковий зворотний звязок за мережею ЗЗМ. Напруга керуван ня формуться вузлом-формувачем напруги керування ФНК, до входу яко го надходять напруга завдання Uз з вузла завдання режиму ВЗР та сигнали зворотних звязкв.

мпульси керування силовими тиристорами створюються блоком фо рмування мпульсв БФ та потрапляють до силового тиристорного випря мляча СТВ.

Блок живлення забезпечу отримання напруг, потрбних для роботи системи фазового керування.

Для полпшення запалювання дуги при зварюванн у середовищ дво окису вуглецю на жорстких зовншнх характеристиках до схеми уведений спецальний додатковий вузол обмеження д зворотного звязку за напру гою ОЗЗН.

Блок БФ побудований за шестиканальною системою фазового керу вання. Керування тиристорами здйснються мпульсами прямокутно фо рми. До входу блока БФ потрапляють шсть зсунутих мж собою на 60 ел.град напруг синхронзац НС з трансформатора блока живлення БЖ.

Кожен канал блока БФ складаться з формувача мпульсв у вигляд три гера, промжного погоджуючого пдсилювача-формувача, кнцевого тран зисторного каскаду пдсилення.

Випрямляч ВДУ-506 та ВДУ-601 збран за подвйною трифазною схемою випрямляння з зрвнювальним реактором.

Так випрямляч випускаються пдпримствами Рос та Литви. В Укран подбн випрямляч ВДУ-506С та ВДУ-601С випуска ВАТ "Фрма СЭЛМА". Слд мати на уваз, що випрямляч ВДУ-601 (ВДУ-601С) дво режимним джерелом живлення да змогу незалежно здйснювати на стройку робочо напруги для двох режимв зварювання за допомогою окремих потенцометрв. Дистанцйне перемикання режимв здйснються з пульта керування напвавтомата.

Зварювальн випрямляч ВДУ-1201 та ВДУ-1250 призначен для авто матичного зварювання у середовищ захисних газв, пд флюсом, та поро шковим дротом. Випрямляч збран за шестифазною кльцевою схемою випрямлення. Вони мають також деяк вдмнност у систем керування ти ристорами вдносно випрямлячв ВДУ-506 та ВДУ-601. Технчн характеристики випрямлячв ВДУ-506 (ВДУ-506С), ВДУ-601 (ВДУ-601С), ВДУ-1201 та ВДУ-1250 наведен у додатку 2 (див. табл.2.3).

Зварювальний випрямляч ВДГ-601 доцльно використовувати для зва рювання в середовищ СО2 зднань з змнним зазором металоконструкцй з швами, що розташован у нижньому та вертикальному положеннях. У цьому випадку, а також для конструкцй, як мають широкий дапазон то вщин деталей, зварювання здйснються у двох режимах, що дистанцйно перемикаються, без змни даметра електродного дроту. Випрямляч ВДГ-601 ма тльки жорстк зовншн характеристики.

Електрична схема випрямляча да змогу виконувати (мсцево або дис танцйно) незалежну настройку робочо напруги для двох режимв зварю вання за допомогою двох окремих потенцометрв. Дистанцйне переми кання режимв здйснються промжним реле, що вмикаться з пульта ке рування напвавтомата. Одночасно здйснються й перемикання швидкост подач електродного дроту. Напруга в дуз при переход з одного режиму на другий змнються повльно через часову затримку. Дросель у зварюва льному кол випрямляча ма дв ступен ндуктивност (200 та 500 мкГн).

ндуктивнсть для кожного режиму встановлються попередньо та диста нцйно перемикаться у процес зварювання разом з змною режиму. Дро сель (рис.4.18) з повтряним зазором мстить додаткову обмотку керу вання ОК, що магнтно звязана з силовою обмоткою ОД. Для зменшення ндуктивност обмотка ОК замикаться на малопотужний допомжний дросель L. При робот випрямляча пд навантаженням в обмотц керування ОК наводиться ЕРС частотою 300 Гц. Значення ЕРС зроста при зварю ванн на режимах малих струмв, для яких характерна бльш глибока пуль саця струму. При пдключенн дроселя L, обмотка ОК створю магнтний потк, спрямований стрчно основному, ндуктивнсть основного дроселя знижуться, особливо при зварюванн на малих струмах.

Рис. 4.18. Дросель з дистанцйним перемиканням ндуктивност Випрямляч ма широк меж регулювання струму напруги в одному дапазон, що досягнуто шляхом застосування блока пдживлення (див.

рис.4.15). Випрямний блок ВДГ-601 збраний за шестифазною кльцевою схемою випрямляння. Схема керування тиристорами подбна до схеми ви прямляча ВДУ-1201. Для отримання жорстких зовншнх характеристик у випрямляч ВДГ-601 використовуться тльки зворотний звязок за вихд ною напругою. Технчна характеристика випрямляча ВДГ-601 наведена у дод. 2 (див. табл.2.3).

Не можна однозначно стверджувати, що тиристорн випрямляч за технологчними властивостями переважують свох попередникв (генера торв, додних випрямлячв). Але керован тиристорн випрямляч виршу ють так технологчн завдання, як на попередньому устаткуванн здйсни ти було важко. До цього можна вднести, наприклад, низькочастотну мо дуляцю зварювального струму вд часток герцв до 10...15 Гц, яка ефекти вна для керування формуванням та кристалзацю зварних швв. Таку мо дуляцю можна отримати, якщо пдключити до будь-якого серйного ви прямляча типу ВДУ спецальний блок.

4.6. Вибр випрямлячв для рзних способв зварювання Для вибору зварювального випрямляча при заданому способ зварю вання слд насамперед визначити форму статично вольт-амперно харак теристики дуги та параметри у залежност вд режиму зварювання.

Порвнюючи статичн характеристики дуги випрямляча, вибрати х найкраще сполучення, при якому забезпечуться стйка робота системи "джерело живлення - дуга - ванна" та стабльнсть пдтримання заданого режиму зварювання.

Дал, на основ технчних умов експлуатац зварювальних випрямля чв та електричних параметрв зварювання, вибирають зварювальний ви прямляч потрбно потужност з необхдним режимом роботи (тривалий, перемжний або повторно-короткочасний).

Вибр однопостового випрямляча для певного способу зварювання розглянемо на прикладах.

Приклад 1. Вибрати випрямляч для ручного дугового зварювання по критими електродами даметром 5 мм.

Ршення. При ручному дуговому зварюванн мж даметром електрода силою зварювального струму сну спввдношення: зв = (35...50)dе, де dе - даметр електрода в млметрах. Для електрода з dе = 5 мм зв=165...250 А. Вольт-амперна характеристика дуги у цьому дапазон струмв - жорстка, тому для забезпечення стйкого горння дуги треба застосовувати випрямляч з спадною зовншньою характеристикою. При такй характеристиц струм короткого замикання дещо бльше робочого струму, що не порушу режиму зварювання при виниканн випадкових ко ротких замикань. Крм того, пд час частих змн напруги дуги, що характе рно для ручного дугового зварювання, зварювальний струм змнються мало. Напруга в зварювальнй дуз при ручному дуговому зварюванн пе ребува у межах 20...35 В встановлються вдповдно до конкретних умов та досвду зварника.

Для забезпечення заданих параметрв режиму зварювання можна виб рати випрямляч сер ВД (дод.2, табл. 2.3). Найбльш придатними з них випрямляч марок ВД-306 або ВД-306С, як забезпечують роботу протягом 3 хв паузу протягом 2 хв (номнальний режим роботи ВД-306 при ПН = 60 %, ВД-306С при ПВ = 60 %). Випрямляч ВД-306М ма ПВ = 15 %, а випрямляч ВД-401 занадто потужним , крм того, ма менший коефцнт корисно д, нж ВД-306.

Приклад 2. Вибрати однопостовий випрямляч для механзованого зварювання у середовищ вуглекислого газу струмом силою 400 А.

Ршення. Для механзованого зварювання у середовищ захисного газу застосовують випрямляч з жорсткою або пологоспадною зовншньою ха рактеристикою тому, що при високй густин струму, характернй для цьо го способу зварювання, статична характеристика дуги - зростаюча. Напру га в дуз при механзованому зварюванн у середовищ СО2 для зварюваль ного струму, що змнються у дапазон 200...500 А, склада 24...34 В за лежить вд марки матералу та товщини деталей, як зварюються у конкре тних умовах.

Для механзованого зварювання можна застосувати рзн випрямляч з жорсткими зовншнми характеристиками та унверсальн випрямляч (див.

дод.2,табл.2.3). Найбльше задовольняють умовам завдання випрямляч ВСЖ-303, який ма жорстку зовншню характеристику, та випрямляч ВДУ-506 (ВДУ-506С) з спадною та жорсткою зовншнми характеристи ками. Слд вдзначити, що випрямляч ВДУ-506С випускаться в Укран тому переважним з економчно точки зору. У той же час використання втчизняних випрямлячв бльшо потужност буде економчно неефектив ним через велик енерговитрати.

Контрольн питання 1. З яких функцональних блокв складаться силова схема випрям ляча?

2. У чому полягають особливост роботи вентилв у зварювальних випрямлячах?

3. Як схеми випрямляння змнного струму використовуються у зва рювальних випрямлячах? Якими показниками ц схеми характеризуються?

4. Як фактори визначають форму зовншньо вольт-амперно харак теристики зварювального випрямляча?

5. Якими способами регулюються зварювальний струм та вихдна напруга у випрямлячах?

6. Як особливост мають випрямляч для механзованого зварювання у середовищ захисних газв?

7. Як формуються сигнали керування тиристорами в унверсальних зварювальних випрямлячах?

Глава ДЖЕРЕЛА ЖИВЛЕННЯ ДЛЯ МПУЛЬСНО-ДУГОВОГО ЗВАРЮВАННЯ мпульсно-дугове зварювання плавким електродом (ДЗПЕ) належить до механзованих способв зварювання з програмним керуванням проце сом, зокрема з перодичною змною потужност дуги.

Процес ДЗПЕ розроблений на початку 60-х рокв в ЕЗ мен к.О. Патона НАН Украни пд кервництвом академка Б.к. Патона. Цей спосб да змогу працювати при низьких значеннях зварювального струму в усх просторових положеннях отримувати добре формування зварного шва з малим розбризкуванням електродного металу. мпульсно-дугове зва рювання використовуться при виготовленн конструкцй з алюмнвих сплавв, титану його сплавв. Розвиток технолог та обладнання для ДЗПЕ в активних газах зробив цей процес перспективним при виготов ленн конструкцй з маловуглецевих та легованих сталей.

мпульсно-дугове зварювання плавким електродом здйснються пе реважно при безперервному горнн дуги, тому як захисне середовище ви користовуться аргон та аргоноокислювальн сумш. нод ДЗПЕ вико нуться у середовищ вуглекислого газу. Оптимальн параметри процесу ДЗПЕ в аргон та активних захисних газах вдрзняються мж собою.

Внаслдок цього вс мпульсн джерела живлення можна подлити на три групи: джерела живлення для зварювання в аргон та сумшах газв на його основ;

джерела живлення для зварювання в активних захисних газах;

унверсальн джерела живлення. Конструкця мпульсних джерел визна чаться в залежност вд вимог до забезпечення потрбних електричних па раметрв процесу та стабльност горння дуги при мпульсному характер змни зварювального струму.

5.1. Електричн характеристики стабльнсть процесу мпульсно-дугового зварювання мпульсно-дугове зварювання плавким електродом - це процес про грамного керування плавленням та перенесенням металу шляхом змни струму у вигляд мпульсв значно потужност. Найбльш поширеним процес ДЗПЕ "довгою дугою" - без замикання дугового промжку. Типо ву осцилограму ДЗПЕ наведено на рис.5.1.

Основними параметрами процесу ДЗПЕ, крм вдомих параметрв режиму зварювання плавким електродом у середо вищ захисних газв, :

амплтуда мпульсу , базовий струм б, тривалсть мпульсу t, Рис. 5.1. Осцилограма струму напруги в паузи tп та циклу Тц = t + tп, дуз при мпульсно-дуговому зварюванн частота мпульсв f = 1/Тц, плавким електродом швидкост наростання та спа дення струму мпульсу. Мж амплтудою мпульсв, середнм с та базовим струмом сну спввдношення, що виражаться нервнстю: > с > б.

Вдношення Тц/t = q називають шпаруватстю мпульсв, q = 2Е10. Важли вим параметром ДЗПЕ також значення критичного струму кр, нижче якого, без накладення мпульсв, перенесення електродного металу ста крупнокраплинним, що значно погршу яксть зварних з'днань.

Головна особливсть процесу ДЗПЕ - кероване перенесення елек тродного металу. снують два рзновиди керованого перенесення металу при зварюванн довгою дугою. Перший поляга у тому, що при кожному мпульс струму вд електрода вдбираться та переноситься у зварювальну вану одна крапля розплавленого металу. Такий процес характерний для зварювання в аргон. Другий рзновид поляга у тому, що пд час д мпульсу (як правило, бльшо тривалост, нж у першому випадку) вдбуваться нтенсивне плавлення електроду з струменевим переносом металу - мпульсно-дугове зварювання плавким електродом з перервно струменевим перенесенням металу. Цей процес характерний для зварю вання активованим електродом струмом прямо полярност як в активних, так в нертних газах, а також може використовуватися для зварювання в аргон струмом зворотно полярност.

Використання ДЗПЕ да змогу вести процес з дрбнокраплинним пeренесенням металу на струм у 2,5Е3,0 раза нижче критичного. Це роз ширю дапазон режимв зварювання, да змогу здйснювати процес у по ложеннях, вдмнних вд нижнього, зварювати метал мало товщини.

мпульсно-дугове зварювання плавким електродом ефективно замню зварювання неплавким електродом, забезпечу велику концентрацю енерг одночасно не приводить до появи у метал шва вольфрамових включень.

При ДЗПЕ струм у межах циклу змнються вд значення б до зна чення . Середнй та дючий струми визначаються за формулами:

Тц [ i ( t ) + I б ]dt ;

(5.1) = I c Т ц Тц [i ( t ) + I б ] I= dt. (5.2) Тц При змн параметрв мпульсв (амплтуди, тривалост, частоти) у ши роких межах та при постйнй швидкост подач електрода, характернй для звичайного процесу ДЗПЕ, дючий та середнй струми змнюються мало.

З зростанням амплтуди та тривалост мпульсв дючий струм дещо зро ста, а середнй струм зменшуться, при цьому базовий струм рзко зни жуться. При збльшенн тривалост мпульсв зниженя базового струму вдбуваться бльш нтенсивно. Електрична потужнсть дуги Рд = Едс + Rд2 змнються мало (де Ед - проти-ЕРС дуги, В;

Rд - ди намчний опр дуги, В/А).

Таким чином вдбуваться перерозподл струму у межах циклу, завдя ки якому здйснються саморегулювання плавлення електрода. З зростан ням амплтуди, частоти та тривалост мпульсв базовий струм може стати нижчим вд мнмального, який забезпечу стйке горння дуги. У цьому випадку накладення мпульсв струму виклика перериви у горнн дуги, що приводить до порушення стабльност процесу зварювання.

Безперервнсть горння дуги визначаться не лише режимом зварю вання та параметрами мпульсв, а й у деяких випадках перехдними про цесами у джерелах живлення. Характер перехдних процесв, у свою чергу, залежить вд способв генерування мпульсв, живильно системи та па раметрв.

Максимальн значення амплтуди, тривалост та частоти мпульсв можна визначити за умови безперервного горння дуги, що забезпечуться властивстю саморегулювання мпульсно-дугового зварювання плавким електродом. Воно поляга у тому, що при збльшенн параметрв мпульсу базовий струм зменшуться.

снують залежност для разрахунку параметрв ДЗПЕ. Значення дючого струму складаться з двох складових: дючих струмв у промжку мж мпульсами 1 та пд час мпульсу 2:

= 1 + 2. (5.3) З осцилограми на рис.5. Т ц ti (5.4) I1 = I б ;

ti Т 1ц I2 = [I б + i ( t )] dt, Тц де (t) - змна струму мпульса з часом.

Характеристики мпульсв рзно форми наведен в табл.5.1.

Для унполярних мпульсв струму (синусода, що згаса), як отрима н шляхом розряду конденсатора на дугу, у кол з активним опором R та ндуктивностю L:

(t)=пе-btsin (0t), (5.5) Uc R R де i n = ;

R = R1 + R д ;

b = ;

0 = ;

0 L 2L LC 2L тут R1, Rд - опр кола мпульсного джерела та дуги вдповдно;

Uс - напру га заряду конденсатора.

Таблиця 5.1. Характеристики унполярних мпульсв струму Форма мпульсу Назва мпульсу Спосб генерування Розряд конденсатора на активний Експоненцальний опр R Розряд конденсатора на активний Синусода, що згаса опр R та ндуктивнсть L Синусодальний (час- Подача синусодально напруги з тина синусоди) фазовим керуванням За допомогою формувального лан Прямокутний цюга L С Складно форми Сумщенням способв генерування Група мпульсв Те ж саме Максимальна амплтуда мпульса струму:

2T ц2 + t i 2I I i max = i П <, (5.6) T ц 2t f T ц 1 exp i RC iп 0 1 exp(2bti ) де I=.

Tцb(b 2 + 0 ) Подбно, для експоненцальних мпульсв, що вдповдають розряду конденсатора на дугу, у кол з активним опором I Ii max = iп <.

(5.7) RCf 2ti 1 exp RC 2 з рвнянь (5.6) та (5.7) виплива, що з збльшенням частоти мпульсв х мнмально необхдна амплтуда зроста, а максимально при пустима зменшуться, нтервал можливих амплтуд мпульсв звужаться.

сну гранична частота, при якй мнмально необхдна частота дорвню максимально припустимй (табл.5.2).

Таблиця 5.2. Гранична частота мпульсв струму при зварюванн в аргон (dе = 1,6 мм) Гранична частота, Природна частота Зварю- Марка мп/с, при тривалост перенесення крапель, вальний електрод t, мс крап/с струм, А ного дроту 1,4 1,8 2, 100 82 80 79 140 158 155 153 180 Св-АМг61 259 253 252 200 318 312 310 240 456 445 443 100 43 42 41 - 140 82 81 80 - 180 Св-08Г2С 135 132 131 - 200 166 162 161 - 240 237 232 231 Гранично можлива частота мпульсв, як правило, значно вища за час тоту природного перенесення металу, тому мпульсно-дугове зварювання плавким електродом можна здйснювати у широкому дапазон частот м пульсв.

Накладання на дугу мпульсв струму з частотою вище гранично при водить або до переривв у горнн дуги, або до некерованого перенесення металу.

5.2. Вимоги до джерел живлення для мпульсно-дугового зварювання мпульсно-дугове зварювання плавким електродом може здйснюватися як вд одного джерела живлення, яке забезпечу базовий струм, так вд двох джерел: основного, яке забезпечу базовий струм, та мпульсного, яке забезпечу накладання мпульсв. В останньому випадку ставляться не лише певн вимоги до основного та мпульсного джерела живлення, а й додатков вимоги до умов х спльно роботи.

Вимоги до джерел живлення ДЗПЕ слд розглядати у двох аспектах: з точки зору забезпечення необхдних параметрв мпульсв та зручност на стройки джерела (джерел) живлення на заданий режим.

Оптимальна напруга холостого ходу U0 силового трансформатора, що служить для формування мпульсв, знаходиться у межах 40...150 В. Якщо U0 < 40 В, то нижня межа зварювального струму значно пдвищуться. При U0 > 150 В виникають технчн труднощ з формуваням мпульсв, хоча нижня межа зварювального струму зменшуться незначно. У бльшост випадкв U0 = 40...60 В.

Для зварювання в аргон та сумшах газв на його основ мпульсн джерела живлення повинн забезпечувати наступн параметри мпульсв:

амплтуду 300...400 А, тривалсть 1,4...4,5 мс, частоту 25...150 мп/с. При цьому швидксть наростання струму мпульсу може складати до 2000 кА/с.

Для зварювання в активних газах мпульсн джерела живлення повинн за безпечувати так параметри мпульсв: амплтуда 300...650А, тривалсть 4...10 мс, частота 50...100 мп/с, швидксть наростання струму в мпульс може досягати 500 кА/с. Бльшй тривалост мпульсв вдповда менша частота х проходження.

Частота мпульсв може бути фксованою або змнюватися плавно.

Дапазон змни частоти мпульсв склада 25...150 мп/с, причому частоту мпульсв доцльно вибирати кратнй частот живильно мереж змнного струму, тобто: fм/2, 2fм/3, fм, 2fм, 3fм (fм - частота живильно мережи). На прак тиц найчастше використовуються частоти мпульсв 50 та 100 Гц, рдше 33, та 25 Гц, тому що останн несприятливо впливають на зр зварника.

Амплтуда мпульсв та х тривалсть в мпульсних джерелах живлен ня можуть встановлюватися роздльно, незалежно одна вд одно, або змнюватися одночасно пд час регулювання. Бльшй амплтуд мпульсу повинна вдповдати менша тривалсть, та навпаки. При цьому бажано, щоб один з цих параметрв змнювався плавно. Це спрощу настройку мпульсного джерела на заданий режим. Бльш бажаним можливсть плавно змни амплтуди мпульсв. Виходячи з цього, можна сказати, що при формуванн мпульсв доцльно здйснювати фазове тиристорне регу лювання енерг мпульсв, а частоту змнювати дискретно.

Для забезпечення стабльност процесу при низьких базових струмах джерело живлення повинно забезпечувати малу його пульсацю. У момен ти, коли базовий струм внаслдок пульсац знижуться до нуля, можливий обрив дуги. Для запобгання цьому явищу бажано або застосовувати у схе мах нелнйн згладжувальн дросел, ндуктивнсть яких зроста при зменшенн струму, або малопотужну схему пдживлення.

При великих значеннях базового струму його пульсаця на стабльнсть процесу стотно не вплива.

При зварюванн плавким електродом у середовищ захисних газв, у тому числ й при ДЗПЕ, використовують, в основному, назалежну подачу дроту. При зварюванн великих товщин оплавлення кнця електродного дроту вдбуваться як при базовому, так при мпульсному струм. Тому вольт-амперн характеристики по базовому та мпульсному струму (базов та мпульсн ВАХ) повинн бути жорсткими - з нахилом 0,01...0,03 В/А, що сприя саморегулюванню довжини дуги.

При зварюванн малих товщин базовий струм лише пдтриму горння дуги у промжку мж мпульсами, а оплавлення електрода та вдрив крапл вдбуваться пд час мпульсу. Для запобгання обривам базового струму його стаблзаця, окрм вказаних вище заходв, здйснються шляхом застосування крутоспадних базових ВАХ - з нахилом 0,5...1,5 В/А при збереженн мпульсних ВАХ жорсткими. При зварюванн на середнх струмах бажано використовувати пологоспадн базов ВАХ - з нахилом 0,1...0,2 В/А.

При застосуванн для ДЗПЕ двох джерел живлення - основного та мпульсного - необхдно, щоб основне джерело було розраховане не на ба зовий струм, а на повний струм безмпульсного процесу. - вимоги дик туються наобхднстю настройки режиму, коли спочатку процес проходить без мпульсв. Крм того, для кращого встановлення процесу необхдно, щоб основне джерело забезпечувало достатньо високу швидксть нарос тання струму короткого замикання dк.з /dt - не нижче, нж при зварюванн короткою дугою для вдповдних даметрв електроду.

Таким чином, можна сформулювати основн вимоги до мпульсного джерела живлення:

1) регулювання енерг мпульсв доцльно виконувати шляхом фазо вого тиристорного керування;

2) джерело мпульсного струму повинно забезпечувати для всього дапазону струму дв частоти 50 та 100 Гц, що змнюються ступнчасто;

менш частоти використовувати для менших струмв;

3) напруга холостого ходу силового мпульсного трансформатора по винна бути рвною 40...60 В, в окремих випадках бажано пдвищити до100...150 В;

4) регулювання зварювального струму повино здйснюватися в основ ному за рахунок змни базового струму;

5) вольт-амперн характеристики джерела базового струму повинн бути крутоспадними при зварюванн на малих струмах, пологоспадними - при середнх та жорсткими - при великих струмах. Вольт-амперн характе ристики джерела мпульсного струму повинн бути жорсткими.

5.3. Способи формування мпульсного струму та типов схеми мпульсних джерел З велико клькост разробленних способв формування струму для ДЗПЕ на практиц використовують два основних: паралельне вмикання джерела постйного струму генератора мпульсв та спосб шунтування згладжувального дроселя.

При способ паралельного вмикання (рис.5.2,а,б) дуга живиться базо вим струмом б (рис.5.2,в) вд джерела постйного струму ДЖ та мпульсами струму вд генератора мпульсв Г.

У випадку, коли джерелом базового струму служить зварювальний випрямляч (див. рис. 5.2,а), генератор мпульсв пдключаться до нього безпосередньо паралельно-зустрчно, та через замикаючий контакт силово го контактора К вони разом пдключаються до затискачв зварювально ду ги Е В.

Рис. 5.2. Схеми паралельного вмикання джерел базового струму генератора мпульсв (а, б) та крива струму (в) Якщо як зварювальне джерело живлення застосовуться перетворю вач з генератором постйного струму, то генератор мпульсв та перетво рювач з'днуються подбним чином. У цьому випадку з метою запобгання розмагнчуванню (перемагнчуванню) генератора та усунення шунтування мпульсного джерела з малим опором кола якоря генератора у коло якоря у провдному напрям послдовно вмикають захисний силовий дод VD (див.

рис 5.2,б).

Перевагою даного способу можливсть застосування достатньо про стого генератора мпульсв разом з серйними джерелами постйного стру му. Недолк способу - комутаця базового струму, тобто його зниження псля закнчення мпульсу до неприпустимо малого значення, що часто приводить до обривв. Комутаця пов'язана з тим, що пд час мпульсу на пруга генератора мпульсв перевищу напругу джерела постйного струму базовий струм зменшуться (штрихова ня на рис.5.2,в). Для зменшення комутац послдовно з дугою вмикають нелнйний дросель.

Явище комутац особливо посилються при тиристорному регулю ванн струму джерела постйного струму, тому на практиц використову ють головним чином регулювання за допомогою отпайок силового транс форматора. Проте при цьому неможливо здйснювати стаблзацю базово напруги при коливаннях напруги мереж та регулювання нахилу базових ВАХ.

нший спосб формування мпульсного струму - шунтування згладжу вального дроселя - пояснються схемою на рис.5.3,а. Силова частина дро селя мстить тиристорний регулятор UZ, згладжувальний дросель L та ти ристор VS, що форму мпульси. Тиристорний регулятор форму пульсую чу напругу, яка перодично знижуться до нуля або до рвня, меншого за потенцал горння дуги. У найпростшому випадку регулятор UZ скла даться з однофазного зварювального трансформатора та двопвперодного тиристорного випрямляча. Середн значення напруги, сформовано цим регулятором, визначаться кутом вмикання тиристорв регулятора (рис.5.3,б).

Рис. 5.3. Схема формування струму шунтуванням дроселя (а) та крива напруги U, сформовано тиристорним регулятором (б) З моменту часу t1 починаться наростання зварювального струму, що згладжуться дроселем L. У момент часу t2 вмикаться мпульсний тирис тор VS напруга U у вигляд мпульсу докладаться безпосередньо до зва рювально дуги. Через тиристор VS проткають два зустрчних (контурних) струми: прямий струм мпульсу та зворотний струм, що запасений дросе лем L. Доки прямий струм бльше зворотного, струм тиристора дорвню х рзниц тиристор вдкритий. В мру зменшення напруги U мпульс струму спада. У момент чсу t3 тиристор VS закриваться, мпульс загаса дуга живиться базовим струмом за рахунок енерг, запасено дроселем.

Таким чином, на длянц t1...t2 базовий струм зроста одночасно запа саться енергя дроселя. На длянц t2...t3 базовий струм залишаться постйним енергя дроселя збергаться, тобто не витрачаться. З моменту t3 до моменту появи чергово длянки синусодально напруги на виход ре гулятора UZ базовий струм знижуться енергя дроселя потрапля у зва рювальне коло.

Розглянутий спосб шунтування дроселя ма так переваги перед спо собом паралельного вмикання джерел: наявнсть лише одного джерела (джерела постйного струму з згладжувальним дроселем) та використання мпульсного тиристора замсть генератора мпульсв суттво знижують ма су, габарити та вартсть джерела живлення;

вдсутня комутаця базового струму завдяки тому, що дросель пд час мпульсу зашунтований;

мож ливсть стаблзац базово напруги та змни нахилу базових ВАХ завдяки наявност тиристорного регулятора UZ.

Шунтування дроселя можно здйснювати сумсно та по черз кожного пвпероду одним з двох вентилв регулятора UZ, що да змогу розванта жити вказан вентил вд мпульсного струму.

Ус мпульсн джерела живлення у залежност вд принципу побудови силово схеми можно подлити на так типи:

з нагромаджуванням енерг у конденсатор С;

з нагромаджуванням енерг у реактор L;

з нагромаджуванням енерг у формувальнй лини LС;

без нагромаджування енерг (формувальн мпульси генеруються з пвхвил змнно синусодально напруги або комутацю у кол постйного струму);

комбнован, що використовують поднання наведених типв.

Розглянемо принципи побудови деяких типових схем.

Силова схема джерела (рис.5.4,а) явля собою однофазний од нопвперодний випрямляч, що складаться з силового знижувального трансформатора Т та дода VD, який заряджа конденсатор С у позитивний пвперод напруги мереж. У негативний пвперод генеруться мпульс струму при розряд конденсатора через тиристор VS. Частота мпульсв струму 50 мп/с.

Схема (рис.5.4,б) однофазного керованого двопвперодного випрям ляча з нулевим виводом вд вторинно обмотки трансформатора та двома тиристорами VS1 VS2, як заряджають конденсатор, одним тиристором VS3, що розряджа конденсатор С, генеру мпульси струму з частотою до 100 мп/с.

Рис. 5.4. Силов електричн схеми мпульсних джерел з нагромаджувачами енерг Максимальна частота мпульсв перевищу частоту мереж, тому за ряд та розряд конденсатора вдбуваться протягом одного пвпероду ме режно напруги. В усх режимах роботи схеми власна частота коливань у зарядному кол повинна бути бльшою за частоту мереж у 2,5...3,0 рази.

Розглянут схеми отримують живлення вд мереж змнного струму, частота мпульсв, що ними генеруться, визначаться частотою мереж.

Джерело, схему якого наведено на рис.5.4,в, живиться вд зварювального джерела постйного струму, для зарядження конденсатора до напруги, бльш високо, нж напруга дуги, застосований принцип множення напруги (подвоння, потроння т.н.). Пд час паузи мж мпульсами струму у на веденй схем з подвонням напруги конденсатори С1 та С2 заряджаються через тиристори VS1, VS2 та VS3 безпосередньо вд зварювальногоджере ла живлення, а пд час формування мпульсу струму при розряд конденса торв С1 та С2 через тиристори VS4 та VS5 здйснються послдовне з'днання заряджених конденсаторв податься подвйна напруга. Форма унполярних мпульсв, як генерують розглянут мпульсн джерела, - ек споненцйна або синусода, яка згаса.

Джерело, схему якого наведено на рис.5.4,г, генеру мпульси, близьк за формою до прямокутникв. Живлення схеми здйснються вд джерела постйного струму через зарядний тиристор VS1, який пода напругу на формувальну ню, що складаться з LC-осередкв. Розряд формувально н через тиристор VS2 утворю мпульси прямокутно форми.

Схеми мпульсних джерел без нагромаджувачв енерг (у яких мпу льси формуються з пвхвил змнно синусодально напруги) наведен на рис.5.5. Силова електрична схема (рис.5.5,а) явля собою мостовий пвке рований випрямляч з двома тиристорами VS1, VS2, двома додами VD1, VD2 та силовим знижувальним трансформатором Т. При вмиканн одного тиристора забезпечуться частота 50 мп/с, двох - 100 мп/с.

Рис. 5.5. Силов електричн схеми мпульсних джерел без нагромаджувачв енерг На рис.5.5,б наведено силову схему генератора мпульсв у вигляд ке рованого випрямляча з двома первинними обмотками, що ввмкнут через тиристори VS1 та VS2 у мережу, та додом VD у вторинному кол знижу вального трансформатора Т. Регулювання частоти мпульсв виконуться подбно до схеми на рис.5.5,а. У силовй схем, яка наведена на рис.5.5,в, тиристори VS1 та VS2, ввмкнут зустрчно-паралельно у коло первинно обмотки трансформатора, виконують роль регулятора струму. Вторинне коло трансформатора виконане як двопвперодний випрямляч на додах VD1 та VD2 з нульовим виводом вд вторинно обмотки трансформатора.

Двопвперодна керована схема випрямляча (рис.5.5,г) може працюва ти як генератор мпульсв у двох режимах з великою та малою амплтудою мпульсв струму. Одночасне вмикання тиристорв VS1 та VS5 протягом одного пвпероду утворю дапазон мпульсв мало амплтуди, а VS2 та VS5 - велико амплтуди. У другий пвперод вмикаються тиристори VS4, VS6 та VS3, VS6 вдповдно для рзних амплтуд мпульсв струму.

Форма мпульсв, що генеруються розглянутими схемами мпульсних джерел без нагромаджувачв енерг, - частина синусоди при частотах 50 100 мп/с. Реалзацю принципв формування мпульсв струму та побудо ви силових схем розглянемо на прикладах типових мпульсних джерел живлення для ДЗПЕ.

5.4. мпульсн джерела живлення з нагромаджувачами енерг мпульсн джерела живлення типу ИИП. Джерела цього типу (ИИП- та ИИП-2) розроблен в нститут електрозварювання м. к.О. Патона ще у 70-х роках. Так мпульсн джерела побудован за схемою, наведеною на рис.5.4,а призначен для мпульсно-дугового зварювання плавким елек тродом в аргон. Джерело (рис.5.6) генератором мпульсв з частотою мп/с та використовуться при спльнй робот з зварювальним джерелом живлення. Форма унполярних мпульсв, що генеруються, - згасаюча си нусода.

Рис. 5.6. Спрощена принципова електрична схема мпульсного джерела живлення типу ИИП Як нагромаджувач енерг використовуються батаре конденсаторв С1ЕС3, що заряджаються вд секцоновано вторинно обмотки силового трансформатора Т1 через дод VD1 у позитивний пвперод живильно на пруги. мпульси струму утворюються пд час розряду конденсаторв через реактор L у негативний пвперод, коли вмикаться тиристор VS. Для вми кання тиристора на його керуючий електрод податься мпульс, сформова ний фазозсувним пристром, до складу якого входять вторинна обмотка трансформатора Т1, резистори R1 та R2, диференцюючий трансформатор Т2, конденсатор С4, доди VD2 та VD3 контакти реле К1.

Керування роботою мпульсного джерела здйснються за допомогою блока керування, що складаться з двох реле К1 та К2, змнного резистора R4. Замикаючими контактами реле К1 вмикаться тиристор VS. Реле К спрацьову тльки при вимиканн реле К2, а реле К2 вимикаться у почат ковий момент зварки внаслдок падння напруги у зварювальному кол.

Настроються реле К2 на вимикання при зниженнй зварювальнй напруз змнним резистором R4. Реле К2 вмикаться у момент закнчення процесу зварювання та розмикаючими контактами вимика живлення котушки ре ле К1. Так, при холостому ход зварювального джерела вдбуваться вими кання мпульсного джерела, а при збудженн дуги - його вмикання. Пере микачами S1 регулються напруга заряду, а S2 - тривалсть мпульсу стру му. Для отримання частоти 100 мп/с слд паралельно увмкнути два дже рела ИИП. Технологчн характеристики мпульсних джерел живлення ИИП-1 та ИИП-2 наведен у дод.2 (див. табл.2.4).

Генератор мпульсв ГПИ-3 призначений для мпульсно-дугового зва рювання плавким електродом в аргон та його сумш при паралельному вмиканн з зварювальним джерелом живлення. Частота мпульсв струму, що генеруються, змнються плавно, форма мпульсв - прямокутна. Гене ратор мпульсв складаться з силового трифазного керованого випрямля ча, формувально н, зарядного розрядного тиристорв та елементв схеми керування.

Силова частина електрично схеми генератора (рис.5.7) вмщу три фазний керований випрямляч, який у свою чергу складаться з трансфор матора Т1 з нульовим виводом та тиристорв VS1...VS3, зарядного тири стора VS4, формувально н (см LC-осередкв) та розрядного тиристора VS5.

Рис. 5.7. Принципова електрична схема генератора мпульсв ГПИ- Керуюч мпульси, як вмикають тиристори VS1...VS4, формуються схемою фазового керування з частотою 150 мп/с. Конденсатор С8 заряд жаться вд трифазного некерованного випрямляча з нульовим виводом через змнний резистор R1. Опр резистора R1 визнача час заряду конден сатора С8 та момент вмикання додного тиристора (динстора) VS6. При вмиканн динстора конденсатор С8 розряджаться на первинну обмотку трансформатора Т2. мпульси керування з вторинних обмоток одночасно подаються на керуюч електроди тиристорв VS1...VS3. При подач мпульса вдчиняться той тиристор, який ма бльшу позитивну анодну напругу. Таким чином резистором R1 регулються напруга на виход вип рямляча.

Одночасно мпульси керування з вторинно обмотки трансформатора Т2 потрапляють на керуючий електрод тиристора VS4, що забезпечу од наков умови заряду формувально н. мпульси керування, як вмика ють розрядний тиристор VS5, формуються релаксацйним генератором.

Напруга на конденсатор С9 зроста до напруги вмикання динстора VS7.

Pages:     | 1 | 2 | 3 | 4 |    Книги, научные публикации