Преобразователи для сварки в защитных газах. Электрическая схема сварочного преобразователя ПСГ-500.

Преобразователи для сварки в защитных газах. Для автоматической и механизированной сварки в защитных газах необходимы сварочные преобразователи, обеспечивающие жесткие или возрастающие внешние характеристики. Для этой цели промышленность выпускает преобразователи ПСГ-350, ПСГ-500, а также универсальные преобразователи ПСУ-300 и ПСУ-500. Универсальные преобразователи типа ПСУ предназначены для ручной дуговой сварки, наплавки и резки металлов постоянным током, поскольку обеспечивают получение крутопадающих внешних характеристик.

Преобразователь ПСГ-500 имеет однокорпусное исполнение. Генератор преобразователя имеет на основных полюсах две обмотки возбуждения: одну независимую и другую последовательную, подмагничивающую. Электрическая схема преобразователя ПСГ-500 показана на рис. 107.

Рис 107. Электрическая схема сварочного преобразователя ПСГ-500:

Тр- трансформатор стабилизирующий, Г - генератор сварочный, ДЗГ - доска зажимов генератора, Д - двигатель, ДЗД - доска зажимов двигателя, ПК - пакетный выключатель, ВС - выпрямитель селеновый, Р - реостат цепи возбуждения, ДПД -доска переключения двигателя, V - вольтметр, Кз - конденсатор защитный, Кс - конденсатор стабилизирующий

Обмотка независимого возбуждения питается от сети переменного тока через феррорезонансный стабилизатор напряжения и блок селеновых выпрямителей ВС, обеспечивающих постоянное, не зависящее от колебаний напряжение сети, напряжение возбуждения. Напряжение на зажимах генератора плавно регулируется в пределах 15-40 В реостатом Р, включенным последовательно в цепь обмотки возбуждения. Якорь генератора имеет малую индуктивность, благодаря чему при коротком замыкании электрода с изделием быстро возрастает сварочный ток, пределы регулирования величины тока 60-500 А.

Основные технические данные преобразователей типа ПСГ приведены в табл. 31.

31. Технические данные сварочных преобразователей ПСГ-350, ПСГ-500

Таблица 40. Неисправности сварочных преобразователей, причины их вызывающие, и способы устранения

При сварке неплавящимся электродом источники переменного тока имеют падающую внешнюю характеристику.

Дуга постоянного тока при сварке неплавящимся электродом имеет высокую устойчивость; для питания дуги применимы выпрямители или электромашинные преобразователи обычного типа с падающими внешними характеристиками.

Осцилляторы. Для возбуждения дуги без закорачивания электрода на изделие, а также для повышения устойчивости горения дуги переменного тока служат осцилляторы. Эти аппараты вырабатывают высокое напряжение (несколько тысяч вольт, при частоте 150-250 кГц), достаточное для электрического пробоя промежутка между электродом и изделием. Высокое напряжение при высокой частоте безопасно для человека: ток распространяется только по поверхности тела и не поражает жизненно важных органов.

Принципиальная схема осциллятора показана на рис. 3. Он состоит из повышающего трансформатора ПТ, конденсатора С, высокочастотного трансформатора ВТ, разрядника Р и защитного конденсатора ЗС. Трансформатор ПТ заряжает конденсатор С. При повышении напряжения на конденсаторе промежуток между электродами разрядника Р пробивается и конденсатор разряжается на первичную обмотку трансформатора ВТ. Поскольку эта обмотка представляет собой индуктивность, в разрядной цепи возникают электрические затухающие колебания высокой частоты. При этом во вторичной обмотке ВТ наводится э. д. с. высокой частоты, вызывающая пробой промежутка между электродом и свариваемым изделием. Конденсатор ЗС служит для ограничения тока промышленной частоты во вторичной цепи ВТ, пропуская при этом ток высокой частоты. Для устранения радиопомех в питающей сети на вход осциллятора устанавливается фильтр в виде дросселя (на схеме не показан). Он защищает цепь питания от токов высокой частоты. Кроме того, для защиты окружающей среды от радиопомех осцилляторы обычно закрываются металлическим экранирующим кожухом.

Осцилляторы бывают в двух исполнениях: для включения параллельно дуге, как это показано на рис. 3, и для включения последовательно с дугой. В последнем случае вторичная обмотка ВТ имеет достаточно большое сечение.

Для повышения устойчивости горения дуги переменного тока, кроме осцилляторов, применяются импульсные генераторы, назначение которых - резко повышать напряжение между электродом и изделием в начале каждого полупериода сварочного тока, когда повторно возбуждается дуга.

Рис. 3. Принципиальная схема осциллятора

Сварочный осциллятор - это устройство для возбуждения и стабилизации дуги, приспособленное для работы с серийными источниками питания переменного и постоянного тока. Сварочный осциллятор представляет собой искровой генератор затухающих колебаний. Он содержит низкочастотный повышающий трансформатор ПТ, вторичное напряжение которого достигает 2—3 кВ, разрядник, колебательный контур, составленный из емкости, индуктивности, обмотки связи и блокировочного конденсатора. Обмотки, в сварочном осцилляторе образуют высокочастотный трансформатор ВТ. Вторичное напряжение ПТ в начале полупериода заряжает конденсатор и при достижении определенной величины вызывает пробой разрядника. В результате колебательный контур оказывается закороченным и в нем возникают затухающие колебания с резонансной частотой. Эти высокочастотные колебания через обмотку и конденсатор прикладываются к дуговому промежутку. Блокировочный конденсатор предотвращает шунтирование обмоткой дугового промежутка для напряжения источника питания. Изоляцию обмотки сварочного трансформатора от пробоя защищает дроссель, включенный в сварочную цепь. Мощность сварочного осциллятора обычно составляет 250—350 Вт. Длительность импульсов от сварочного осциллятора должна составлять десятки микросекунд.

Осцилляторы обеспечивают наложение тока высокого напряжения и высокой частоты на сварочную цепь. Они разделяются на два типа:

возбудители сварочной дуги непрерывного действия

возбудители сварочной дуги импульсного питания

К первым относятся сварочные осцилляторы, которые, работая совместно с источниками питания дуги, обеспечивают ее возбуждение наложением на сварочные провода тока высокого напряжения (3000—6000 В) и высокой частоты (150—250 кГц). Такой ток не представляет большой опасности для сварщика при соблюдении им правил электробезопасности, но дает возможность возбуждать сварочную дугу, не касаясь электродом изделия. Высокая частота обеспечивает спокойное горение дуги даже при малых сварочных токах основного источника. Электрическая схема осциллятора ОСПЗ-201 приведена на рис.1,

Рис.1 Электрическая схема осциллятора, включенного в сварочную цепь параллельно

Рис.2 Электрическая схема осциллятора последовательного включения

Как видно из схемы, осциллятор включен в сварочную цепь параллельно и в цепь переменного тока напряжением 220 В и частотой 50 Гц. Предохранитель Пр1 обеспечивает безаварийную работу помехозащитного фильтра ПЗ, состоящего из батареи конденсаторов. Высоковольтный низкочастотный трансформатор Т1 повышает напряжение до 6 кВ. На стороне высокого напряжения трансформатора Т1 находится высокочастотный искровой генератор, состоящий из разрядника ФВ, конденсатора Сг и первичной обмотки трансформатора высокой частоты и напряжения Т2. Этот генератор является колебательным контуром, в котором беспрерывно, с большой скоростью, накапливаются в конденсаторе и разряжаются через искровой разрядник импульсы тока высокого напряжения, создавая высокочастотную характеристику трансформатора Т2. Для защиты источника от тока высокого напряжения служит фильтр в виде конденсатора Сп, а предохранитель Пр2 защищает обмотку трансформатора Т2 от пробоев фильтра Сп. Осциллятор может питаться не от сети, а непосредственно от сварочной цепи, что улучшает его свойства.

Осцилляторы последовательного включения (рис.2) считаются более эффективными, так как не требуют установки в цепи источника специальной защиты от высокого напряжения. Как видно из схемы, катушка 1к включена последовательно со сварочной дугой, остальные обозначения схемы аналогичны рис.1. При работе осциллятора разрядник издает тихое потрескивание; искровой зазор величиной 1,6—2 мм может быть установлен регулировочным винтом, но только при отключенном от сети осцилляторе. Следует иметь в виду, что установка и ремонт осцилляторов требуют более высокой квалификации электротехнического персонала. Основные типы применяемых осцилляторов и их характеристики приведены в табл.

Таблица

При сварке переменным током требуются возбудители с импульсным питанием, которые наряду с первоначальным возбуждением дуги должны способствовать ее зажиганию при смене полярности переменного тока. Казалось бы, что сварочные осцилляторы отвечают этому требованию. Однако они неудовлетворительно выполняют повторные зажигания при смене

полярности переменного тока источника, в результате чего действующий сварочный ток колеблется и ухудшается качество сварки. Кроме того, несинхронизированные сварочные осцилляторы создают значительные радиопомехи.

Другим способом бесконтактного возбуждения дуги является применение импульсных генераторов, использующих накопительные емкости, которые заряжаются от специального зарядного устройства и в моменты повторного возбуждения дуги разряжаются на дуговой промежуток. Так как фаза перехода сварочного тока через нуль во время сварки не остается строго постоянной, то для обеспечения надежной работы генератора необходимо устройство, позволяющее синхронизировать разряды емкости с моментами перехода тока дуги через ноль.

Тема 17.

Импульсные возбудители дуги

Это такие устройства, которые служат для подачи синхронизированных импульсов повышенного напряжения на сварочную дугу переменного тока в момент изменения полярности. Благодаря этому значительно облегчается повторное зажигание дуги, что позволяет снизить напряжение холостого хода трансформатора до 40—50 В.

Импульсные возбудители применяют только для дуговой сварки в среде защитных газов неплавящимся электродом. Возбудители с высокой стороны подключаются параллельно к сети питания трансформатора (380 В), а на выходе — параллельно дуге.

Мощные возбудители последовательного включения применяют для сварки под флюсом.

Импульсные возбудители дуги более устойчивы в работе, чем осцилляторы, они не создают радиопомех, но из-за недостаточного напряжения (200—300 В) не обеспечивают зажигания дуги без соприкосновения электрода с изделием. Возможны также случаи комбинированного применения осциллятора для начального зажигания дуги и импульсного возбудителя для поддержания ее последующего стабильного горения.

Тема 18.

Установка для ручной сварки вольфрамовым элек­тродом в аргоне.

Установки для ручной сварки

Источник тока для сварки неплавящимся электродом обычно конструктивно объединяется с устройством для поджига дуги и аппаратурой управления циклом сварки и подачей защитного газа. Это устройство снабжается сварочной горелкой или комплектом горелок на разные токи, комплектом соединительных проводов и шлангов. Источник тока для сварки переменным током включает в себя устройство для подавления постоянной составляющей тока, с ним конструктивно объединяется также стабилизатор горения дуги. В таком виде эти изделия содержат все необходимое для ручной сварки и называются установками для сварки постоянным или соответственно переменным током.

Промышленность серийно выпускает установку для плазменной и аргонодуговой сварки на постоянном токе типа УПС-301 У4. В нее входят: сварочный выпрямитель с тиристорным регулированием сварочного тока, горелки для плазменной и аргонодуговой сварки, блок поджигания, содержащий возбудитель дуги типа УПД-1 или ВИС-501, газовая аппаратура (клапан, ротаметры), дистанционный регулятор сварочного тока. Установка обеспечивает сварку пульсирующей дугой и точечную сварку.

Для сварки от мощных шинопроводов постоянного тока (от многопостовых источников) выпускается установка УДГ-201УЗ. Установка представляет собой переносной транзисторный регулятор тока, имеет вертикальную (штыковую) внешнюю характеристику, обеспечивает зажигание дуги коротким замыканием на малом токе, работу в режиме сварки пульсирующей дугой, снабжена устройством для плавного нарастания тока при зажигании дуги и плавного снижения его в конце сварки, комплектуется газовой аппаратурой и горелкой без водяного охлаждения.

Для сварки на переменном токе промышленность выпускает комплектные установки типов УДГ-301-1 и УДГ-501-1. Установки содержат сварочный трансформа- тор с подмагничиваемым шунтом, возбудитель-стабилиза-тор дуги, диодно-тиристорную ячейку для компенсации постоянной составляющей сварочного тока, аппаратуру управления циклом, устройство для заварки кратера и комплектуются сварочными горелками серии ГР. Для увеличения радиуса действия эти установки имеют съемный переносной блок поджигания, в котором размещены газовый клапан, возбудитель-стабилизатор дуги и орган дистанционного управления сварочным током. I

На базе установки УДГ-301 выпускается универсальная установка типа УДГУ-301 для сварки на переменном и постоянном токе.

Технические данные установок для ручной сварки

приведены в табл. 6.3.

Для ручной сварки на переменном токе применяются сварочные трансформаторы совместно со стабилизатором дуги и компенсатором постоянной составляющей сварочного тока. В комплекте с горелками и газовой аппаратурой источник сварочного тока образует пост для ручной сварки. В состав простейшего поста для сварки на переменном токе входит сварочный трансформатор, стабилизатор дуги или постоянно включенный осциллятор (возбудитель) и балластный реостат в качестве компенсатора постоянной составляющей тока дуги. Для таких постов промышленность выпускает сварочный трансформатор в комплекте с возбудителем-стабилизатором дуги ВСД-01 трансформатор ТДМ-503-4.

Тема 19.