Використання зварювальних трансформаторів, генераторів, випрямлячів змінного струму

Практична робота № 3

Тема: Вивчення улаштування та принципу дії апаратів дугового електричного зварювання на змінному і постійному струмові

Мета роботи:

1. Вивчити улаштування і принцип дії апаратів дугового електричного зварювання на змінному і постійному струмові

2. Вивчити будову, принцип дії та технічні характеристики зварювальних випрямлячів змінного струму.

Прилади та обладнання

1. Інструкційна карта для виконання практичної роботи

2. Модель та технічна документація зварювального генератора постійного струму, зварювальних трансформаторів змінного струму.

3. Зварювальні випрямлячі змінного струму.

Методичні вказівки та пояснення до роботи

Загальні відомості про процес електричного зварювання

Електрична зварка являє собою процес з’єднання ме­талевих деталів в результаті нагрівання їх при про­ходжені електричного струму до температури плавлення або пла­стичного стану. Відповідно розрізняють дугову і контактну зварку. При дуговій електричній зварці джерелом високої температури є електрична дуга, що являє собою стійкий електричний розряд, який виникає між основним ме­талом та плавким металевим електродом. Температура зварювальної дуги може досягати значення 5000- 8000 ⁰К.

Для живлення дуги в залежності від виду струму використовують різні типи джерел електричної енергії - зварювальні трансформатори, генератори та випрямлячі змінного струму. Кожне джерело живлення характеризується но­минальным значенням зварювального струму і диапа­зоном його регулювання, напругою холостого ходу і напругою під навантаженням, КПД, коэффи­циентом потужності, тривалістю включення і зовнішньою характеристикою.

Електрична дугова зварка може проводитися як при постійному струмі, так і при змінному. В якості джерела змінного зварювального струму використо-вуються зварювальні трансформатори. Джерела живлення для дугової зварки на постійному струмі діляться на зварювальні перетворювачі, агрегати і випрямлячі.

А) Для виконання зварювання на змінному струмові використовують зварювальний трансформатор. Це дешевий, простий і економічний пристрій. Тому він отримав на практиці широке застосування.

Електрична дугова зварка. Умови функціонування, схема з’єднань

А) Основні вимоги функціонування

1. Напруга холостого хода джерела повинна бути безпечною для людини та достатньою для збудження електричної дуги;

2. При зміні довжини дуги, а відповідно і напруги дуги - не повинно виникати значних змін зварювального струму.

3.

Наявна можливість легкого регулювання значення зварювального струму, а само джерело повинно забезпечувати достатню швидкість зростання напруги при переході від режиму зварювання до режиму холостого ходу.

Рис.2. Зварювальне електричне коло з дугою.

Використання зварювальних трансформаторів, генераторів, випрямлячів змінного струму

А) Зварювальні трансформатори.

Розрізняють дві схеми зварювальних трансформаторів:

1)Однокорпусний, з підвищеним магнітним розсіянням, коли в магнітопроводі трансформатора є рухомий маг­нитный шунт (переміщуваний за допомогою гвинтів), або обмотка для подмагничування шунта, або рухомі обмотки;

2) Двохкорпусний, з нормальним магнітним розсіянням і додатковою реактивною катушкою - регулювальним дроселем, встановленим зовні трансформатора і включеним послідовно в коло електричної дуги або вмонтованим.

При однокорпусному виконанні трансформаторів знижуються витрати сталі, підвищуються КПД і коеффі­цієнт потужності. Функціональні схеми будови

даних типів трансформаторів приведено на рис.1.а, б.

Рис.1. Функціональна схема будови зварювальних трансформаторів

Б) Зварювальний перетворювач- генератор постійного струму.

Даний пристрій є генератором по­стійнного струму, що приводиться в дію трифазним асинхронним двигуном, який безпосередньо підключається до мережі. Також поширені зварювальні агрегати, які складаються з карбюраторного або дизельного двигуна та генератора постійного струму.

Генератори постійного струму, що використовуються в зварювальних перетворювачах і агрегатах бувають двох типів:

- з обмоткою не­залежного збудження, що створює магнітне поле і розмагнічуючої послідовної об­мотки (рис.3.).

- з параллельною обмоткою самозбудження і размагні­чуючої послідовної обмотки.

Схема зварювального генератора з незалежною та послідовною обмотками магнітних полюсів приведена на рис.3.

Рис.3. Електрична схема функціонування зварювального генератора постійного струму.

В) Зварювальні випрямлячі змінного струму

Промислові зварювальні випрямлячі змінного струму в більшості випадків виконуються по трифазній двохпівперіодній схемі «Ларіонова», яка має хороші характеристики випрямлення змінного струму та допускає значні значення випрямленого струму, достатнього для виконання процесу зварювання.

До складу випрямляча входить понижуючий трифазний трансформатор змінного струму, блок напівпровідникових вентилів (діодів) та пристрій для регулювання значення випрямленого струму. Одна із схем зварювальних випрямлячів змінного струму та форма випрямленої напруги приведена на рис.4.

Рис.4. Схема функціонування трифазного випрямляча змінного струму типу ВСС-300-3 на схемі а) та графік випрямленої напруги на схемі б).

Методичні вказівки.

1. При виконанні практичної роботи опрацювати матеріал та привести загальні відомості про види електричного зварювання, умови виникнення та підтримування електричної дуги.

2. Привести особливості застосування зварювальних трансформаторів змінного струму та їх типи.

3. Привести особливості будови та застосування зварювальних генераторів постійного струму та їх типи.

4. Привести функціональну схему трифазного зварювального випрямляча змінного струму та розкрити особливості його застосування.

5. У висновку зробити порівняльний аналіз по застосуванню зварювальних пристроїв та розкрити особливості їх функціонування.

Література: 1. В.И. Гайдукевич. Справочное пособие электромонтера в строительстве. М. Стройиздат. 1986 г.

2. В.М. Рыбаков. Сварка и резка металлов. М. Высшая школа. 1997 г.

Регулювання значення струму зварювання виконується за допомогою реостату, включеного в обмотку магнітних полюсів.

по ступенях з допомогою перемикача витків обмотки W_Р та плавно в межах кожного ступеня шляхом переміщення движка реостата R_B.

Зварювальний випрямляч складається з трансформатора з пристроєм для регулювання струму і силового випрямного блоку (табл. 9.6, мал. 9.4). Багатопостовий зварювальний випрямляч з стійкою характеристикою типа ВДМ-1601, призначений для 9 пос­тов ручної дугової зварки через баластні реостати. Одержує живлення від трифазної мережі змінного струму напругою 380 В, розрахований на тривалий режим роботи і має наступні технічні характеристики:

- випрямлений струм 1600 А (для одного поста 315 А);

- ви­прямлена напруга при номінальному струмі становить 60 В;

- напруга холостого ходу 70 В;

- потужність 96 кВ-А;

- габаритні розміри 1050 Х 850 Х 1650 мм;

- маса 770 кг.

Баластний реостат застосовується тут як регулятор струму. Марка реостата РБ-302, номінальні дані: межі регулювання зварювального струму 6...315 А, габарити 610 X 370 X 500 мм, маса 29,5 кг.

До джерел зварювального струму пред'являються наступні вимоги:

- напруга холостого ходу джерела повинна бути безпечною для людини і достатньою для збудження дуги;

- при зміні довжини дуги, а отже, і напруги ду­ги не повинно відбуватися значної зміни значення зварювального струму;

- джерело енергії повинне забезпечувати легке і плавне регулювання зварювального струму;

- джерело повинне бути малоінерційним, тобто мати достаточ­но велику швидкість наростання напруги при переході від ре­жима короткого замикання до холостого ходу.

При дуговій зварці застосовують спеціальні електродотримачі (табл. 9.7), гнучкі кабелі (дроти). Для з'єднання кінців кабелю застосовуються роз'ємні і нероз'ємні з'єднувачі в ізо­лірованому корпусі (табл. 9.8).

Для підвищення безпеки робіт при дуговій зварці застосовують пристрої для зниження напруги холостого ходу зваровальних трансформаторів, яке досягається шляхом відключення електродотримачів від трансформатора і подачі на електрод пониженої напруги значенням не більше 12 В (після закінчення часу не більше 1с після обриву дуги).

Робоча напруга подається через контак­тор, включення якого виконується від сигналу, що поступає від зіткнення електроду з виробом, що практично не викликає у зварювальника відчуття додаткових труднощів.

Пристрій УСНТ-06У2 випускається з номінальними даними:

- напруга живлення 380 або 220 В;

- номінальний зварювальний струм 500 А;

- межі регулювання зварювального струму 70...560 А;

- чергова безпечна понижена напруга 12 В;

- маса 15 кг.