Практичне заняття №5

Тема: Джерела живлення зварювальної дуги змінного струму.

Навчальна мета:

Знати: будову та принцип роботи зварювальних трансформаторів, які застосовуються при ручному зварюванні; способи регулювання зварювального струму.

Вміти: Готувати зварювальні трансформатори до виконання зварювання. Вибирати електроди та силу зварювального струму.

Основні питання заняття

1. Будова,принцип роботи та способи регулювання зварювального струму зварювальних трансформаторів марок ТД, ТДФ і ТСД.

2. Вибір електродів та сили зварювального струму при зварювальних роботах.

Література:

1. Живописцев Е.Н., Косицын О.А. Электротехнология и электрическое освещение. – М.: Агропромиздат, 1990. – 303 с.

2. Кудрявцев Н.Ф. Электрооборудования и автоматизация сельскохозяйственных агрегатов и установок. – М.: Агропромиздат, 1988. – 480 с.

3. Гайдук В.Н., Шмигель В.Н. Практикум по электротехнологии. – М.: Агропромиздат, 1989. – 175 с.

4. Болотов А.В., Шепель Г.А. Электротехнологические установки. – М: Высш. шк., 1988. – 336 с.

1. Будова, принцип роботи та способи регулювання зварювального струму зварювальних трансформаторів марок ТД, ТДФ і ТСД.

Зварювання дугою змінного струму менш якісне ніж на постійному струмі, проте, зварювальні трансформатори дешевші та простіші в експлуатації. Зварювальні трансформатори представляють собою одно- або трифазні понижувальні трансформатори з вторинною напругою холостого ходу U_хх = 60…80 В, розраховані на великі зварювальні струми. Вони можуть бути однопостовими – для живлення тільки одного робочого місця та багатопостовими – для одночасного живлення декількох зварювальних дуг. Однопостові трансформатори зазвичай мають падаючу зовнішню характеристику, а багатопостові – жорстку. Первинні обмотки однофазних трансформаторів найчастіше виконують на напругу живлення 380 В, а трифазні – на 380/220 В.

Джерело живлення зварювальної дуги повинно забезпечувати: надійне запалювання дуги, її стійке горіння та регулювання зварювального струму.

Для надійного запалювання дуги напруга холостого ходу джерела повинна бути більша за напругу запалювання дуги. В той же час напруга холостого ходу повинна бути безпечною для зварювальника. В звичайній атмосфері напруга запалювання дуги для стальних електродів становить 50…55 В, а напруга холостого ходу на затискачах джерела складає 65…80 В (обмежується умовами техніки безпеки для обслуговуючого персоналу).

Важливим параметром джерела наряду з напругою холостого ходу є струм короткого замикання І_к, який по відношенню до номінального струму джерела І_н повинен знаходитись в межах:

; А.

При великому струмові короткого замикання погіршується якість шва – метал розбризкується, а при малому І_к – погано запалюється електрична дуга. Це зумовлено слабким розігріванням електродів в момент їх імпульсного доторкання, що в свою чергу призводить до слабкої термоелектричної емісії електронів з катоду і недостатньої іонізації міжелектродного проміжку.

Стійке горіння дуги забезпечується правильним вибором зовнішньої характеристики джерела живлення. Зовнішня характеристика – це залежність між напругою на затискачах джерела та струмом, що протікає у зварювальному колі при навантаженні.

Джерело живлення зварювальної дуги, що застосовується при ручному зварюванні повинне мати крутопадаючу зовнішню характеристику для забезпечення стійкого горіння дуги (рис. 5.1).

Рис. 5.1. Крутопадаюча зовнішня характеристика:

U_хх – напруга холостого ходу джерела; І_к – струм короткого замикання.

В.

Для отримання крутопадаючої зовнішньої характеристики зварювальні трансформатори виконуються:

1. Зі збільшеним магнітним розсіюванням.

2. З нормальним магнітним розсіюванням і ввімкненням в коло дуги великого індуктивного опору у вигляді додаткової котушки з феромагнітним осердям (дроселя).

В зварювальних трансформаторах зі збільшеним магнітним розсіюванням зміну індуктивного опору трансформатора (відповідно повного опору дуги) здійснюють:

1. Зміною відстані між первинною та вторинною обмотками трансформатора.

2. Намагнічуванням магнітного шунта, який містить обмотку керування.

В зварювальних трансформаторах з нормальним магнітним розсіюванням індуктивний опір трансформатора змінюють шляхом зміни індуктивного опору додаткової котушки.

Зварювальний трансформатор типу ТД призначений для ручного зварювання та наплавлення електродом, що плавиться.

На стержньовому магнітопроводі трансформатора розміщені рознесені первинні ω₁ та вторинні ω₂ обмотки (рис. 5.2). Крутизну зовнішньої характеристики та значення зварювального струму регулюють зміною відстані між ними. Магніторушійні сили первинної та вторинної обмоток створюють результуючий основний магнітний потік Φ, який замикається по магнітопроводу,і магнітні потоки розсіювання Φ_S1іΦ_S2. Потоки розсіювання індукують в обмотках ЕРС розсіювання, дія яких проявляється як індуктивний опір обмоток. Таким чином, чим більші потоки розсіювання, тим більша індуктивність обмоток і менший струм. Силові лінії потоків розсіювання Φ_S1іΦ_S2направлені зустрічно, тому при зближенні обмоток потоки розсіювання послаблюються, а струм зростає і навпаки. Ступінчате регулювання зварювального струму регулюють перемиканням обмоток з послідовного (діапазон малих струмів) на паралельне (великі струми) з’єднання.

Трансформатори типу ТДФ призначені для автоматичного зварювання під флюсом. В трансформаторах такого типу (рис. 5.3) значення потоку розсіювання Φ_Sі, отже, вторинного струму залежать від ступеню намагнічування магнітного шунта з обмоткою керування ω_кер.

Збільшення струму керування в обмотці ω_кер, призводить до намагнічування шунта та зменшення потоку розсіювання Φ_S, що, в свою чергу, викликає зменшення індуктивного опору обмоток трансформатора і збільшення зварювального струму.

Рис. 5.2. Конструктивна схема зварювального трансформатора типу ТД з

підвищеним магнітним розсіюванням.

В трансформаторах марки ТСД (рис. 5.4) з нормальним магнітним розсіюванням, обмотки розміщують на стержньовому магнітопроводі таким чином, щоб потоки розсіювання були мінімальними. Для отримання необхідної індуктивності в коло дуги послідовно з вторинною обмоткою включають додаткову реактивну котушку ω_p.

Рис. 5.3. Конструктивна схема зварювального трансформатора типу ТДФ з

підвищеним магнітним розсіюванням.

В залежності від її конструктивного виконання розрізняють трансформатори з окремою і суміщеною котушкою. Промисловість випускає трансформатори тільки з суміщеною реактивною котушкою, яку розміщують на магнітопроводі разом з обмотками трансформатора.

Крутизна падаючої зовнішньої характеристики трансформатора визначається значенням індуктивного опору котушки. Величину індуктивного опору змінюють шляхом переміщення рухомого пакету магнітопроводу дроселя за допомогою рукоятки. Зі збільшенням повітряного проміжку в магнітопроводі магнітний потік в реактивній котушці та її індуктивний опір зменшуються, а зварювальний струм збільшується.

Рис. 5.4. Конструктивна схема зварювального трансформатора типу ТСД з

нормальним магнітним розсіюванням:

1 – рухомий пакет магнітопроводу; 2 – рукоятка; 3 – додаткова реактивна

котушка (дросель).

2. Вибір електродів та сили зварювального струму при зварювальних роботах.

Шви зварних з’єднань в залежності від взаємного розміщення деталей поділяють на: стикові, кутові та внапусток. Форма та розміри шву залежать від режиму зварювання. При ручному дуговому зварюванні основними параметрами режиму є діаметр електроду, значення струму та напруги, рід і полярність струму, швидкість зварювання. Для підвищення стійкості горіння дуги змінного струму у флюси електродів вводять елементи з низьким потенціалом іонізації – калій, кальцій, натрій. При виборі значення зварювального струму необхідно пам’ятати, що з його збільшенням зростає кількість виділеної теплоти та підвищується тиск дуги. При цьому глибина проварювання зростає. Великий струм підвищує швидкість плавлення електродів і призводить до утворення швів з підвищеною напруженістю металу.

Силу зварювального струму вибирають в залежності від марки та діаметра електрода, при цьому враховують розміщення зварювального шва в просторі, вид з’єднання, товщину та склад металу, що зварюється, температуру навколишнього середовища. При цьому необхідно працювати на максимально можливому струмі (для надійного запалювання дуги). В цьому випадку довше зберігається іонізація дугового проміжку.

Струм для електродів вибирають, виходячи із співвідношення:

І_звар. = 50·d_ел;

де d_ел – діаметр електрода, мм.

d_ел = 1,5…6 мм.

Електроди такого діаметра застосовують при товщині зварювального металу 0,5…10 мм.

Контрольні питання

1. Які вимоги пред’являються до джерел живлення електричної зварювальної дуги і як вони забезпечуються в джерелах?

2. Які способи регулювання сили зварювального струму застосовуються в зварювальних трансформаторах, які застосовуються при ручному зварюванні?

3. Яким чином регулюють зварювальний струм в трансформаторах з підвищенням магнітним розсіюванням?

4. Яким чином регулюють зварювальний струм в трансформаторах з нормальним магнітним розсіюванням?

5. Як вибирають силу зварювального струму?