Генераторы для ручной дуговой сварки
Наиболее распространены коллекторные генераторы, устройство которого показано на рис. 5.8.
Рис. 5.8. Устройство коллекторного генератора: 1 – вал якоря; 2 – подшипники;
3 – коллектор; 4 – узел токосъема; 5 – задний щит; 6 – якорь; 7 – обмотка возбуждения; 8 – кожух реостата; 9 – вентилятор; 10 – обмотка якоря; 11 – передний щит; 12 – магнитный полюс
В настоящее время используются коллекторные генераторы с размагничивающей последовательной обмоткой, выпускаемые в двух модификациях: с независимым возбуждением и с самовозбуждением.
Обмотка независимого возбуждения, создающая намагничивающий магнитный поток Фв, получает питание от выпрямительного блока V, включенного в силовую сеть через феррорезонансный стабилизатор напряжения СН (рис. 5.9).
Генератор имеет четыре основных полюса N-S-N-S и два дополнительных полюса полярности S1–S2.
При пуске приводного двигателя намагничивающий магнитный поток независимой обмотки образует в обмотка якоря электродвижущую силу (ЭДС) положительной полярности со стороны полюсов N и отрицательной со стороны полюсов S. К этим местам на коллекторе якоря подводятся токосъемные угольные щетки а и в. Таким образом происходит выпрямление переменного тока, вырабатываемого генератором. После зажигания дуги ток якоря в последовательной обмотке возбуждения создает в полюсах генератора магнитный поток Фр, который будет направлен против магнитного потока Фв независимой обмотки.
Рис. 5.9. Принципиальная схема и магнитная система генераторов с независимым возбуждением
В результате суммарный магнитный поток и ЭДС с увеличением сварочного тока будут уменьшаться и внешняя характеристика генератора будет крутопадающей. Плавное регулирование тока производится сопротивлением Rв, ступенчатое – изменением числа витков последовательной обмотки перемычкой 1-2-3.
По такой схеме работают генераторы преобразователей ПСО-120, ПСО-300А, ПСО-500, ПСО-800, ПД-501, ПД-502.
Генератор с самовозбуждением имеет параллельную намагничивающую обмотку возбуждения, которая получает питание от основной в и дополнительной с щеток токосъемника якоря (рис. 5.10).
При вращении якоря через щетки в и а в параллельную обмотку (самовозбуждения) начинает поступать ток, создавая магнитный поток Фв, который дополнительно индуктирует ЭДС в обмотке якоря, создавая через щетки а и в напряжение холостого хода на выходных зажимах генератора. При сварке в последовательной размагничивающей обмотке появится ток дуги, который создает размагничивающий магнитный поток Фр направленный против потока Фв и уменьшающий ЭДС генератора и напряжение на дуге. Совместные действия магнитных потоков обеспечивают падающую внешнюю характеристику генератора. Плавная регулировка сварочного тока осуществляется реостатом Rв, ступенчатая – переключением перемычкой 1–2–3 числа витков размагничивающей обмотки.
Рис. 5.10. Принципиальная схема и магнитная система генератора с
самовозбуждением с падающими внешними характеристиками
По такой схеме работают генераторы преобразователей ПД-101, ПСО-300, ПСО-315, ПС-500 и агрегатов АСБ-120, АСБ-300М, АДД-303, АДД-305,
АСД-300М, АДБ-300-7, АДБ-309, АДБ-311.
Агрегаты серии АСД и АДД имеют дизельный двигатель модели Д144, серии АДБ – карбюраторный двигатель модели ЗМЗ-320-01.
Промышленность выпускала также агрегаты с генераторами с самовозбуждением, отличающиеся от вышеописанных наличием четырех основных и четырех дополнительных полюсов и принципиальной электросхемой. Такие генераторы применяются в составе сварочных агрегатов ПАС-400, АСД-3-1, АСДП-500.
В последнее время разработаны вентильные сварочные генераторы (ВСГ). Наибольшее распространение получили вентильные сварочные генераторы типов ГД-312, ГД-314, ГД-316 и др. Они изготавливаются на базе трехфазной индукторной электрической машины.
Вентильный генератор ГД-316 У2изображен на рис. 5.11.
Он представляет собой двухпакетную индукторную машину повышенной частоты с выпрямительным блоком и распределительным устройством. Статор генератора представляет собой два пакета 4 из листовой электротехнической стали, закрепленных внутри трубчатого корпуса. В пазах обоих пакетов уложена трехфазная силовая обмотка 10. Ротор машины представляет собой массивный вал 9 с двумя зубчатыми пакетами из электротехнической стали. Зубцы одного пакета сдвинуты относительно другого на 22,5° (половину зубцового деления). Неподвижная обмотка возбуждения 5 размещается между пакетами ротора и жестко крепится к корпусу машины с помощью специальных пальцев. Выпрямительный блок 2 состоит из двух комплектов вентилей БВП-19-230, собранных по трехфазной мостовой схеме, он установлен в трубе, через которую вентилятор 8 протягивает поток воздуха для охлаждения вентилей и генератора в целом. Распределительное устройство собрано в коробке 1, здесь находятся трансформаторы и диоды системы возбуждения, доска зажимов для подключения сварочных проводов, переключатель диапазонов 7 и розетка 3 для подключения реостата 6 дистанционного регулирования тока.
Рис. 5.11.Вентильный генератор ГД-316 У2
Принцип действия генератора изучим по его схеме (рис. 5.12). Самовозбуждение индукторного генератора G при пуске обеспечивается остаточным магнитным потоком, который индуцирует в силовой обмотке ОС переменную ЭДС величиной 5–7 В. При помощи трансформатора напряжения Т1эта ЭДС через вентили V1и V2прикладывается к обмотке возбуждения ОВ, по которой протекает ток, усиливающий магнитный поток возбуждения.
ЭДС генератора постепенно увеличивается и достигает установившегося значения напряжения холостого хода, которое настраивается реостатом R1. С появлением нагрузки обмотку возбуждения через вентиль V4 начинает питать трансформатор тока Т2. С ростом тока нагрузки ЭДС трансформатора T1 снижается, а трансформатора T2 – увеличивается, что и гарантирует надежное возбуждение при любых режимах работы: от холостого хода до короткого замыкания. В те интервалы переменного тока, когда напряжение трансформаторов существенно снижается, ток в обмотке возбуждения поддерживается энергией ее магнитного поля, замыкаясь через диод V3, благодаря чему обеспечивается непрерывность возбуждения. Индуктированное в силовых обмотках трехфазное переменное напряжение выпрямляется диодными блоками VD1, VD2 и подается на нагрузку. От коммутационных перенапряжений блоки защищены резистором R3.
Рис. 5.12. Принципиальная схема генератора ГД-316 У2
Естественные внешние характеристики генератора с питанием обмотки возбуждения от одного только трансформатора T1 имеют форму, неблагоприятную для начального зажигания. Именно поэтому обмотку возбуждения питают еще и от трансформатора T2, вводя таким образом положительную обратную связь по току, которая должна компенсировать снижение ЭДС трансформатора T1 с ростом нагрузки, а также размагничивающее действие потоков рассеяния и реакции якоря. При положительной связи с ростом сварочного тока увеличивается ток возбуждения и ЭДС генератора, в результате чего формируются более пологие характеристики. Изменяя сопротивление реостата R2, тем самым меняют глубину обратной связи, т.е. регулируют ток. Грубое регулирование выполняется переключателем S, при его размыкании можно вместо двух параллельно работающих в каждой фазе силовых обмоток оставить под нагрузкой только одну. При этом вдвое увеличится индуктивное сопротивление генератора и уменьшится ток. Другие конструкции вентильных генераторов мало отличаются от описанного генератора ГД-316.
Вентильные сварочные генераторы типа ГД, как выпускавшиеся ранее
(ГД-308, ГД-311, ГД-312 и др.), так и производимые в настоящее время (ГД-2001, ГД‑2002, ГД-2501, ГД-2507, ГД-316, ГД-3121, ГД-4002, ГД-4003 и др.), входят в состав сварочных агрегатов с бензиновыми (АДБ-313, АДБ-317, АДБ-318, АДБ-3123, АДБ-3128, АДБ-4х2501 и др.) и дизельными (АДД-3115, АДД-3116, АДД-4002, АДД-4003, АДД-2х2501, АДД-4х2502, АДД-502, АДД-504 и др.), приводными двигателями внутреннего сгорания, а также в состав навесных сварочных установок (УСН, САТ и др.), в которых вращение генераторов осуществляется от приводов тракторов. Они предназначены в основном для питания одного поста при ручной дуговой сварке, резке и наплавке металлов постоянным током в полевых условиях. Причем следует иметь в виду то, что вентильные генераторы типа ГД могут работать только при направлении вращения ротора, указанном заводом-изготовителем стрелкой.