Знімання зовнішньої характеристики джерела живлення зварювальним струмом

Мета роботи:

Дослідити, як змінюватиметься напруга на виводних клемах джерела зварювального струму, якщо змінювати струм навантаження.

Загальні відомості

Головною умовою стійкого горіння зварювальної дуги є відповідність зовнішньої характеристики джерела живлення статичній вольтамперній характеристиці дуги.

Зовнішньою характеристикою джерела живлення називається залежність між струмом зварювального ланцюга та напругою джерела, тобто u=f [I], яка показується графічно.

Зовнішня характеристика джерела живлення, як і вольт-амперна характеристика дуги, може бути спадною, жорскою або зростаючою.

У випадку ручного дугового зварювання та автоматичного зварювання під шаром флюсу з автоматичним регулюванням напруги на дузі, коли характеристика дуги жорстка (рис.7.1.а, крива 1), зовнішня характеристика джерела живлення повинна бути крутоспадною (рис.7.1.а, крива 2). Із збільшенням крутизни падіння зовнішньої характеристики в робочій частині (точка С) зменшується коливання струму при зміні довжини дуги.

У разі автоматичного зварювання під флюсом на автоматах з саморегулюванням дуги, коли статична характеристика дуги жорстка, зовнішня характеристика джерела живлення для підвищення ефекту саморегулювання повинна бути положистоспадною (рис. 7.1.а, крива 3).

Якщо зварювання відбувається в середовищі захисних газів на постійному струмі і за великої щільності струму й зростаючої статичної характеристики дуги (рис.7.1.б, крива 1), зовнішня характеристика джерела може бути жорсткою або зростаючою (рис.7.1.б, криві 4,5).

Рис.7.1. Статична вольт-амперна характеристика зварювальної дуги (1) та зовнішні характеристики джерел струму: 2- крутоспадна; 3- положистоспадна; 4- жорстка; 5- зростаюча; А- холостий хід джерела струму; В - точка запалювання дуги; С- точка стійкого горіння дуги; Д- точка короткого замикання.

Тому дуже необхідно знати до початку процесу зварювання, яку характеристику має джерело зварювального струму.

З великої кількості джерел зварювального струму (трансформатори, випрямлювачі, перетрворювачі) розглянемо зварювальний перетворювач ПСО-500 і знімемо його зовнішню характеристику.

На перетворювачі зварювальному однопостовому (ПСО-500) встановлений генератор ГСО-500 з незалежним збудженням і розмагнічуючою послідовною обмоткою. Принципову схему генератора цього типу дано на рис.7.2.

Зварювальний генератор має дві обмотки збудження. Обмотка незалежного збудження W_н, яка утворює магнітний потік незалежного збудження Ф_н. Ця обмотка живиться від стороннього джерела постійного струму. Сила струму в ланцюгу незалежного збудження регулюється реостатом.

Друга обмотка W_р увімкнена послідовно в ланцюг зварювального струму, тому величина магнітного потоку Ф_р, який діє у протилежний бік, залежить від сили зварювального струму. Результуючий магнітний потік (Ф_рез= Ф_н- Ф_р) із збільшенням зварювального струму буде зменшуватися, а тому буде зменшуватися ЕРС генератора (Е=кnФ). Водночас буде падати і напруга на клемах генератора.

Рис.7.2. Електрична схема зварювального генератора з диференційним збудженням (а) та його зовнішні характеристики (б).

У разі короткого замикання в зварювальному ланцюзі струм зростає настількі, що магнітний потік Ф_р=Ф_н, тобто Ф_н- Ф_р=0;

Ф_н= W_нІ_н, Ф_р= W_рІ_кз; W_нІ_н= W_рІ_кз;

,

де І_н, І_кз- відповідно струм незалежного збудження та струм короткого замикання; W_н, W_р- число вітків відповідно незалежної та розмагнічуючої обмотки.

Таким чином, струм короткого замикання пропорційний струму незалежного збудження, і щоб змінити зварювальний струм, необхідно відповідно змінювати струм незалежної обмотки збудження, що здійснюється реостатом.

Обладнання і матеріали

Зварювальний перетворювач ПСО-500; комплект вимірювальних приладів; баластний реостат типу РБ-300.

Порядок виконання роботи

1.Зібрати електричну схему, щоб зняти напругу й силу струму запропонованого джерела ГСО-500, яку зображено на рис. 7.3.

Рис.7.3. Схема увімкнення електроприладів для зняття зовнішньої характеристики генератора ГСО-500: 1- регулятор сили зварювального струму; 2- обмотка незалежного збудження; 3- якір; 4- розмагнічуюча обмотка; 5- клемна колодка; 6- вольтметр; 7- шунт; 8- амперметр; 9- баластний реостат; 10- електродотримач; 11- зварювальний стіл

2. Провести вимірювання на холостому ходу джерела, тобто при розімкненому ланцюгу.

3. Провести вимірювання під навантаженням, увімкнувши послідовно рукоятки баластного реостата:1, 1+2, 1+2+3, 1+2+3+4, 1+2+3+4+5.

4. Провести вимірювання при короткому замиканні зварювального ланцюга.

5. Вимірювання провести за пп.2-4, встановлюючи регулятор зварювального струму в 4-е, а потім у 8-е положення.

6. Результати вимірювань занести до табл.7.1, форму якої наведено нижче.

7. За табличними даними накреслити зовнішню характеристику зварювального генератора ГСО-500 (попередньо вибрати масштаб) по вертикалі - напруга, по горизонталі - сила зварювального струму.

8. Аналізуючи табличні данні, а також накреслений графік, зробити висновок про форму характеристики за різних положень регулятора сили зварювального струму.

9. Скласти звіт про лабораторну роботу. У звіті необхідно відобразити тему, мету роботи, відповіді на контрольні запитання, порядок проведення роботи, вмістити схему увімкнення електроприладів, таблицю з даними проведених досліджень, графічно побудовані зовнішні характеристики та висновки по роботі.

Таблиця 7.1

Експериментальні дані по зварювальному перетворювачу з генератором ГСО-500

№ з/п	Режими роботи	Показання приладів
Вольтметр, В	Амперметр, А
при положенні регулятора
	Холостий хід Увімкнення ступеня №1 Увімкнення ступеня 1+2 Увімкнення ступеня 1+2+3 Увімкнення ступеня 1+2+3+4 Увімкнення ступеня 1+2+3+4+5 Коротке замикання

Контрольні запитання

1. Назвіть джерела живлення зварювальним струмом.

2. Як створюється крутоспадна характеристика в зварювальному генераторі ГСО-500?

3. Як регулюється зварювальний струм у генераторі типу ГСО-500?

Завдання для самостійної роботи

1. За додатком після складання звіту про лабораторну роботу виконати завдання №13, 14.

Лабораторна робота №8