Автоматический регулятор питающей системы для сварки неплавящимся электродом

Системы регулирования тока и напряжения.

163.

164.Возникающие в процессе ЭШС при постоянной скорости подачи по тем или иным причинам кратковременные отклонения длины «мокрого» вылета самопроизвольно ликвидируются, если причина возникновения отклонения исчезает. Если же возмущение сохраняется длительно, то процесс переходит в новое состояние, отличное от исходного. Саморегулирование плавления электрода при ЭШС в достаточной мере интенсивно, и сварочный ток практически не изменяется при действии на систему любых возмущений. Статические характеристики U_ш = f(I_ш) сварочной головки с постоянной V_п электродной проволоки представляют собой отрезок прямых, практически перпендикулярных к оси I_ш(рис.6.16), и по форме аналогичны характеристикам системы саморегулирования дуги.

165.

166.

167.

168.Рис. 6.16. Пределы колебаний напряжения на шлаковой ванне ΔU_ш при смещении характеристики источника питания в пределах ΔU_н, вызванных колебаниями напряжения сети: а – крутопадающей; б – жесткой; в – пределы колебаний при отработке возмущений по напряжению при саморегулировании шлаковой ванны 1, 2 – статические характеристики источника питания и сварочной головки соответственно

169.

170.Наиболее сильное влияние на режим сварки оказывают колебания напряжения питающей сети, если внешняя характеристика источника питания крутопадающая (рис.6.16,а). При использовании источника питания с жесткой внешней характеристикой, которые широко применяются для ЭШС, относительные изменения U_ш приблизительно равны относительным изменениям напряжения U_и (рис.6.16,б).

171.Из характеристик U_ш = f(I_ш) (рис.6.16,в) видно, что увеличению падения напряжениям U_ш соответствует снижение проводимости шлаковой ванны и величины тока электрошлакового процесса. Проводимость можно снизить лишь при уменьшении «мокрого» вылета электрода, равного длине части электрода, погруженного в шлаковую ванну. При чрезмерном повышении U_ш «мокрый» вылет может настолько уменьшиться, что дальнейшее протекание процесса станет невозможным. Между поверхностью шлаковой ванны и электродом возбуждается дуга, оголению электрода способствуют электромагнитные силы.

172.Снижению U_ш соответствуют увеличение «мокрого» вылета электрода и возрастание проводимости ванны, при этом процесс из устойчивого режима (точка А) переходит в новое состояние (точка А') – рис 6.16, в. Средняя температура ванны падает, что увеличивает вероятность образования непровара. При чрезмерном снижении напряжения U_ш расстояние ℓ_ш оказывается настолько малым, что возникает местный перегрев шлака и его вскипание, несмотря на пониженную среднюю температуру шлаковой ванны. Вскипание шлака в объеме между концом электрода и поверхностью металлической ванны сопровождается образованием дуги. Рассмотренные случаи подтверждают необходимость ограничения колебаний. Кроме того, определяющим параметром, который непосредственно влияет на ширину провара кромок свариваемых деталей, является напряжение на шлаковой ванне. Поэтому для получения равномерной ширины провара необходимым условием является стабилизация напряжения на шлаковой ванне.

173.Время переходного процесса при саморегулировании ЭШС пропорционально квадрату характерного линейного размера электрода (например, квадрату диаметра электродной проволоки или квадрату толщины пластины). С увеличением размеров электрода время восстановления нарушившегося по тем или иным причинам процесса резко возрастает. Однако большая тепловая инерционность шлаковой ванны позволяет получить удовлетворительную стабилизацию энергетических параметров процесса ЭШС при его саморегулировании, иногда и при сварке пластинчатыми электродами с большим поперечным сечением.

174.В тех случаях, когда колебания напряжения сети значительны и к качеству соединений предъявляются жесткие требования, сварочные аппараты целесообразно комплектовать регуляторами напряжения, воздействующими на источник питания при постоянной скорости подачи электрода. Наиболее просто такая система реализуется с помощью тиристорного контактора, последовательно включенного в первичную цепь сварочного трансформатора. Сварочный трансформатор подключается к сети с помощью пары встречно - параллельно соединенных тиристоров с фазным управлением.

175.В тех случаях, когда системы с одним регулятором не дают желаемого эффекта, применяют системы одновременного регулирования тока и напряжения. Системы с двумя регуляторами используют при сварке длинными пластинчатыми электродами (когда необходимо компенсировать падение напряжения на пластине для получения постоянного напряжения на шлаковой ванне), при больших колебаниях напряжения питающей сети или при сварке швов с переменным поперечным сечением (когда требуется изменение режима сварки по заданной программе). Непрерывное программирование тока сварки наряду с регулированием напряжения обеспечивает плавное изменение теплового режима шлаковой ванны в течение всей сварки, что сохраняет заданную скорость наплавки металла шва и позволяет повысить его качество. Для этого применяют две системы регулирования. Первая система состоит из регулятора напряжения, воздействующего на ЭДС источника питания, и регулятора тока, воздействующего на скорость подачи электрода. Вторая система содержит регулятор, стабилизирующий напряжение воздействием на скорость подачи, и регулятор, стабилизирующий ток воздействием на ЭДС источника питания. По количеству элементов указанные системы равноценны, однако первая система обладает большими технологическими возможностями, так как позволяет практически безынерционно стабилизировать напряжение источника питания.

176.

177.

178.

179.

180.

181.

182.

183.