Источники питания при сварке переменным током
При дуговой сварке применяют переменный и постоянный ток и в соответствии с этим разнообразные источники питания: для переменного тока — сварочные трансформаторы, для постоянного тока — сварочные агрегаты, преобразователи и выпрямители.
Наиболее распространенным источником питания при ручной дуговой варке являются сварочные трансформаторы.
Падающая внешняя характеристика сварочных трансформаторов достигается включением в сварочную цепь реактора (регулятора), обладающего достаточным индуктивным сопротивлением. Реакторы выполняются в виде отдельных агрегатов или в комбинации с трансформатором, имеющем общий сердечник (рис. 18.40). Первичные обмотки трансформаторов изготавливают из голой меди на стандартное напряжение 220 и 3S0 В или с переключателями витков на 220/380 В.
Рекламные предложения на основе ваших интересов:
Дополнительные материалы по теме:
Рис 18. 40. Соединения трансформатора и регулятора:
1 — сеть; 2 — трансформатор; 3 — емкостный фильтр; 4 — регулятор; 5 — электрододержатель; 6,7 — свариваемые изделия
Промышленностью выпускаются несколько типов сварочных трансформаторов.
Сварочные трансформаторы типа ТСП. Переносные однопостовые трансформаторы, выпускаемые в двух исполнениях, предназначены для питания дуги при ручной дуговой сварке.
Трансформатор ТСП-1 имеет повышенную индуктивность рассеяния, необходимую для получения падающей внешней характеристики. Первичная и вторичная обмотки расположены надвухстержневом магнитопроводе, причем первичная обмотка имеется только на одном стержне. Особенностью трансформатора является то, что он не имеет подвижных частей в магнитопроводе. Регулировка сварочного тока производится переключением витков вторичной обмотки. Охлаждение трансформатора — естественное, воздушное.
Трансформатор ТСП-2 выполнен с подвижными катушками, поэтому регулирование сварочного тока производится изменением расстояния между первичной и вторичной обмотками. Оба трансформатора имеют однокорпусную конструкцию.
Сварочные трансформаторы типа ТС имеют большую мощность, но также являются однопо-стовыми. Сердечники трансформаторов стержневого типа. Катушки первичной обмотки неподвижны, а вторичной обмотки могут перемешаться с помощью ходового винта. Рукоятка этого винта выведена на крышку кожуха. Там же расположена шкала силы тока.
Сварочные трансформаторы типа СТЭ. Одно-постовые трансформаторы этого типа являются наиболее распространенными. Благодаря последовательно включенным регуляторам (реакторам) трансформаторы имеют падающие характеристики. Они имеют двухкорпусное исполнение и состоят из собственного однофазного понизительного трансформатора и регулятора, служащего для плавного регулирования силы сварочного тока и создания падающей характеристики. Регулятор, имеющий небольшую относительную массу, может легко перемещаться сварщиком, что обеспечивает удобство эксплуатации. Регулятор имеет одну обмотку из голой меди прямоугольного сечения.
Он снабжен механическим токоуказателем, шкала которого проградуирована в амперах, обеспечивающим погрешность показаний в пределах ±10%. Конструкция кожухов обеспечивает защиту от осадков, поэтому трансформаторы могут работать и на открытом воздухе.
Сварочный трансформатор ТД-500. Однопос-товой сварочный трансформатор предназначен для питания электрической дуги при ручной дуговой сварке, резке и наплавке металлов переменным током частотой 50 Гц.
У него два диапазона регулирования тока. Для диапазона малых токов (85—240 А) напряжение холостого хода увеличено до 76 В, что обеспечивает хорошее зажигание и стабильное горение дуги при сварке электродами диаметром 3—5 мм. Обмотки трансформатора выполнены с теплостойкой и влагостойкой изоляцией. Трансформатор-регулятор собирается на общем магнито-проводе.
Подъем (увеличение сварочного тока) и опускание пакета (уменьшение сварочного тока) осуществляются электродвигателем мощностью 0,25 кВт через систему передач, которая включается двумя магнитными пускателями, управляемыми двумя пусковыми импульсными кнопками. Точная регулировка силы тока должна производиться по амперметру пульта управления автомата.
Сварочные трансформаторы ТДФ-1001 и ТДФ-1601 являются более мощными однопостовыми трансформаторами, предназначены для питания дуги однофазным переменным током частотой 50 Гц при автоматической и полуавтоматической сварке под флюсом. Регулирование тока осуществляется подмагничиванием магнитного шунта. Схема управления обеспечивает стабилизацию сварочного режима.
Трансформаторы выполняются в однокорпус-ном исполнении.
Источники питания сварочной дуги переменного тока (сварочные трансформаторы)
Внешняя характеристика источников питания сварочной дуги
Внешняя характеристика источников питания (сварочного трансформатора, выпрямителя и генератора) — это зависимость напряжения на выходных зажимах от величины тока нагрузки. Зависимость между напряжением и током дуги в установившемся (статическом) режиме называется вольт-амперной характеристикой дуги.
Внешние характеристики сварочных генераторов, показанные на рис. 1 (кривые 1 и 2), являются падающими. Длина дуги связана с ее напряжением: чем длиннее сварочная дуга, тем выше напряжение. При одинаковом падении напряжения (изменении длины дуги) изменение сварочного тока неодинаково при неодинаковых внешних характеристиках источника. Чем круче характеристика, тем меньше влияет длина сварочной дуги на сварочный ток. При изменении напряжения на величину δ при крутопадающей характеристике изменение тока равно а1, при пологопадающей — а2.
Рис. 1. Внешняя характеристика источников питания: 1 — крутопадающая внешняя характеристика; 2 — пологопадающая; 3 — жёсткая; 4 — пологовозрастающая
Рис. 2. Внешняя характеристика источников питания и сварочной дуги: а — сплошная линия — генератора, штрихованная — дуги в момент возбуждения; штрихпунктирная — дуги при горении; б — характеристика источников питания сварочной дуги.
Для обеспечения стабильного горения дуги необходимо, чтобы характеристика сварочной дуги пересекалась с характеристикой источника питания (рис. 2).
В момент зажигания дуги (рис. 2, а) напряжение падает по кривой от точки 1 до точки 2 — до пересечения с характеристикой генератора, т. е. до положения, когда электрод отводится от поверхности основного металла. При удлинении дуги до 3 — 5 мм напряжение возрастает по кривой 2—3 (в точке 3 осуществляется устойчивое горение дуги). Обычно ток короткого замыкания превышает рабочий ток, но не более чем в 1,5 раза. Время восстановления напряжения после короткого замыкания до напряжения дуги не должно превышать 0,05 с, этой величиной оцениваются динамические свойства источника.
На рис. 2,6 показаны падающие характеристики 1 и 2 источника питания при жесткой характеристике дуги 3, наиболее приемлемой при ручной дуговой сварке.
Напряжение холостого хода (без нагрузки в сварочной цепи) при падающих внешних характеристиках всегда больше рабочего напряжения дуги, что способствует значительному облегчению первоначального и повторного зажигания дуги. Напряжение холостого хода не должно превышать 75 В при номинальном рабочем напряжении 30 В (повышение напряжения облегчает зажигание дуги, но одновременно увеличивается опасность поражения сварщика током). Для постоянного тока напряжение зажигания должно быть не менее 30 — 35 В, а для переменного тока 50 — 55 В. Согласно ГОСТ 7012 —77Е для трансформаторов, рассчитанных на сварочный ток 2000 А, напряжение холостого хода не должно превышать 80 В.
Повышение напряжения холостого хода источника переменного тока приводит к снижению косинуса «фи». Иначе говоря, увеличение напряжения холостого хода снижает коэффициент полезного действия источника питания.
Источник питания для ручной дуговой сварки плавящимся электродом и автоматической сварки под флюсом должен иметь падающую внешнюю характеристику. Жесткая характеристика источников питания (рис. 1, кривая 3) необходима при выполнении сварки в защитных газах (аргоне, углекислом газе, гелии) и некоторыми видами порошковых проволок, например СП-2. Для сварки в защитных газах применяются также источники питания с пологовозрастающими внешними характеристиками (рис. 1, кривая 4).
Относительная продолжительность работы (ПР) и относительная продолжительность включения (ПВ) в прерывистом режиме сварочной дуги
Относительная продолжительность работы (ПР) и относительная продолжительность включения (ПВ) в прерывистом режиме характеризуют повторно-кратковременный режим работы источника питания.
Величина ПР определяется как отношение продолжительности рабочего периода источника питания к длительности полного цикла работы и выражается в процентах
где tp — непрерывная работа под нагрузкой; tц — длительность полного цикла. Условно принято, что в среднем tp = 3 мин, а tц = 5 мин, следовательно, оптимальная величина ПР % принята 60%.
Различие между ПР% и ПВ% состоит в том, что в первом случае источник питания во время паузы не отключается от сети и при разомкнутой сварочной цепи работает на холостом ходу, а во втором случае источник питания полностью отключается от сети.
СВАРОЧНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ
Сварочные трансформаторы по фазности электрического тока подразделяются на однофазные и трехфазные, а по количеству постов — на однопостовые и многопостовые. Однопостовой трансформатор служит для питания сварочным током одного рабочего места и имеет соответствующую внешнюю характеристику.
Многопостовой трансформатор служит для одновременного питания нескольких сварочных дуг (сварочных постов) и имеет жесткую характеристику. Для создания устойчивого горения сварочной дуги и обеспечения падающей внешней характеристики в сварочную цепь дуги включает дроссель. Для дуговой сварки сварочные трансформаторы подразделяются по конструктивным особенностям на две основные группы:
трансформаторы с нормальным магнитным рассеянием, конструктивно выполненные в виде двух раздельных аппаратов (трансформатор и дроссель) или в едином общем корпусе;
трансформаторы с развитым магнитным рассеянием, конструктивно различающиеся по способу регулирования (с подвижными катушками, с магнитными шунтами, со ступенчатым регулированием).
ОБСЛУЖИВАНИЕ СВАРОЧНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
При эксплуатации сварочных трансформаторов следует следить за надежностью контактов, не допускать перегрева обмоток, сердечника и его деталей. Необходимо раз в месяц смазывать регулировочный механизм и не допускать загрязнений рабочих частей трансформаторов.
Необходимо следить за надежностью заземления и оберегать трансформатор от механических повреждений.
При работе трансформатора нельзя допускать превышения величины сварочного тока против указанной в паспорте. Запрещается перетаскивание трансформатора или регулятора с помощью сварочных проводов.
Раз в месяц трансформатор необходимо обдуть (очистить) струей сухого сжатого воздуха и проверить состояние изоляции.
Попадание влаги на обмотки трансформатора резко снижает электрическое сопротивление, в результате чего возникает опасность пробоя изоляции. Если сварочные трансформаторы установлены на открытом воздухе, их необходимо укрывать от атмосферных осадков. В таких случаях следует делать навесы или специальные передвижные будки.
Технические характеристики сварочных трансформаторов
| Параметры | Марка трансформаторов | ||||||||||||||||
| СТЭ- 24У | СТЭ- 34У | СТН- 350 | СТН- 500 | СТН- 500-1 | ТСК- 300 | ТСК- 500 | ТС -300 | ТС -500 | ТСД- 500 | ТСД- 1000-3 | ТСД- 2000-2 | СТШ- 500 | СТШ -500-80 | ТСП -1 | ТД -500 | ТД -502 | |
| Номинальный режим работы, ПР% | 65 | 65 | 65 | 65 | 65 | 65 | 65 | 65 | 65 | 60 | 65 | 65 | 60 | 60 | от 20 | 60 | 60 |
| Напряжение холостого хода, В | 65 | 60 | 70 | 60 | 60 | 63 | 60 | 63 | 60 | 80 | 69-78 | 77―85 | 60 | 80 | 65―70 | 60―75 | 59―73 |
| Напряжение номинальное, В | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 45 | 42 | 53 | 30 | 50 | 30 | 30 | 40 |
| Номинальная мощност, кВּА | 23 | 30 | 25 | 32 | 32 | 20 | 32 | 20 | 32 | 42 | 76 | 180 | 32 | — | 12 | 32 | 26,6 |
| Пределы регулирования сварочного тока, А | 100-500 | 150-700 | 80-450 | 150-700 | 150-700 | 110-385 | 165-650 | 110-385 | 165-650 | 200-600 | 400-1200 | 800-2200 | 145-650 | 260-800 | 105,15 | 85-720 | |
| Напряжение сети, В | 220,38 | 220,38 | 220,38 | 220,38 | 220,38 | 380 | 220,38 | 220,38 | 220,38 | 220,38 | 220,38 | 380 | 220,38 | 220,38 | 220,38 | 220 или 380 | 220,38 |
| К. п. д., % | 83 | 86 | 83 | 86 | 86 | 84 | 84 | 84 | 85 | 87 | 90 | 89 | 90 | 92 | 75 | — | — |
| Коэффициент мощности (косинус «фи») | 0,5 | 0,53 | 0,5 | 0,54 | 0,52 | 0,73 | 0,65 | 0,51 | 0,53 | 0,62 | 0,62 | 0,64 | 0,53 | 0,62 | — | 0,53 | 0,8 |
| Габаритные размеры трансформатора, мм: — длина — ширина — высота | |||||||||||||||||
| Масса, кг: — трансформатора — регулятора | 130 62 | 160 100 | 220 — | 250 — | 275 — | 215 — | 280 — | 185 — | 250 | 445 | 540 | 670 | 220 | 323 | 35 | 210 | 230 |
Трансформаторы с нормальным магнитным рассеянием
Трансформаторы с отдельным дросселем. Жесткая внешняя характеристика такого трансформатора получается за счет незначительного магнитного рассеяния и малого индуктивного сопротивления обмоток трансформатора. Падающие внешние характеристики создаются дросселем, имеющим большое индуктивное сопротивление.
Технические данные трансформаторов СТЭ-24У и СТЭ-34У с дросселями приведены в таблице.
Трансформаторы типа СТН со встроенным дросселем. По этой конструктивной схеме выполнены трансформаторы СТН-500 и СТН-500-1 для ручной дуговой сварки и трансформаторы с дистанционным управлением ТС Д-500, ТС Д-2000-2, ТСД-1000-3 и ТСД-1000-4 для автоматической и полуавтоматической сварки под флюсом. Технические данные указанных трансформаторов приведены в таблице.
Схема конструкции трансформатора типа СТН системы академика В. П. Никитина и его внешние статические характеристики показаны на рис. 1. Магнитное рассеяние и индуктивное сопротивление обмоток (1 и 2) трансформатора невелики, внешняя характеристика жесткая. Падающая характеристика создается за счет реактивной обмотки 3, создающей индуктивное сопротивление. Верхняя часть магнитопровода является одновременно и частью сердечника дросселя.
Величина сварочного тока регулируется перемещением подвижного пакета 4 (винтовым механизмом с помощью рукоятки 5). Напряжение холостого хода у этих трансформаторов 60 —70 В, а номинальное рабочее напряжение Uном = 30 В. Несмотря на объединенный магнитопровод, трансформатор и дроссель работают независимо друг от друга. В электротехническом отношении трансформаторы типа СТН не отличаются от трансформаторов с отдельными дросселями типа СТЭ.
Для автоматической и полуавтоматической сварки применяют трансформаторы типа ТСД. Общий вид конструкции трансформатора ТСД-1000-3 и его электрическая схема показаны на рис. 2 и 3.
Трансформаторы типа ТСД имеют повышенное напряжение холостого хода (78-85 В), необходимое для стабильного возбуждения и горения сварочной дуги при автоматической сварке под флюсом. Падающая внешняя характеристика трансформатора создается реактивной обмоткой.
Трансформатор типа ТСД имеет специальный электропривод для дистанционного регулирования сварочного тока» Для включения приводного синхронного трехфазного электродвигателя ДП с понижающим червячным редуктором служат два магнитных пускателя ПМБ и ПММ, управляемые кнопками. Перемещение подвижной части пакета магнитопровода ограничивается конечными выключателями ВКБ и ВКМ.
Трансформаторы снабжены фильтрами для подавления радиопомех. Кроме применения для автоматической и полуавтоматической сварки под флюсом, трансформаторы ТСД-1000-3 и ТСД-2000-2 применяются в качестве источника питания для термической обработки сварных соединений из легированных и низколегированных сталей.
Рис. 3. Электрическая схема трансформатора ТСД-1000-3: Тр — понижающий трансформатор, КУБ, КУМ — кнопки дистанционного управления сварочным током — «Больше», «Меньше», ПМБ, ПММ — магнитные пускатели, ДП — двигатель провода механизма перемещения пакета магнитопровода, ВКБ, ВКМ — конечные выключатели, ДВ — двигатель вентилятора, Трс — трансформатор сварочный
Трансформаторы с развитым магнитным рассеянием
Трансформаторы типа ТС и ТСК представляют собой передвижные понижающие трансформаторы стержневого типа с повышенной индуктивностью рассеяния. Они предназначены для ручной дуговой сварки и наплавки, могут применяться для сварки под флюсом тонкими проволоками. В трансформаторах типа ТСК параллельно первичной обмотке подключен конденсатор для повышения коэффициента мощности.
Трансформаторы типа ТС, ТСК не имеют подвижных сердечников, склонных к вибрации, поэтому они работают почти бесшумно. Регулирование сварочного тока осуществляется изменением расстояния между подвижной I и неподвижной II катушками (рис. 1, в). При удалении подвижной катушки от неподвижной увеличиваются магнитные потоки рассеяния и индуктивное сопротивление обмоток. Каждому положению подвижной катушки соответствует своя внешняя характеристика. Чем дальше находятся друг от друга катушки, тем большее число магнитных силовых линии будет замыкаться через воздушные пространства, не захватывая второй обмотки, и тем круче будет внешняя характеристика. Напряжение холостого хода в трансформаторах этого типа при сдвинутых катушках на 1,5-2 В больше номинального значения (60 – 65 В)
Конструкция трансформатора ТС-500 и внешние вольт-амперные характеристики показаны на рисунках. Технические данные трансформаторов ТС и ТСК приведены в табл. 1.
Для автоматической сварки нашли применение сварочные трансформаторы типа ТДФ-1001 и ТДФ-1601, предназначенные для питания дуги при сварке под флюсом однофазным переменным током частотой 50 Гц. Трансформаторы рассчитаны для работы в закрытых помещениях, с повышенной индуктивностью рассеяния. Они обеспечивают создание необходимых крутопадающих внешних характеристик и плавное регулирование сварочного тока в требуемых пределах, а также его частичную стабилизацию при колебаниях напряжения в сети в пределах от 5 до 10% от номинального значения. Технические данные трансформатора типа ТДФ приведены в табл. 2.
Технические характеристики трансформаторов СТШ-250 и ТСП-2
| Параметры | ТДФ-1001 | ТДФ-1601 |
| Номинальный сварочный ток, А | 1000 | 1600 |
| Пределы регулирования сварочного тока, А: — на ступени «малых» токов — на ступени «больших» токов | 400-700 700-1200 | 600-1100 1100-1800 |
| Номинальное первичное напряжение, В | 220 или 380 | 380 |
| Частота, Гц | 50 | 50 |
| Первичный ток, А: — при исполнения на 220 В — при исполнении на 380 В | 360 220 | — 480 |
| Вторичное напряжение холостого хода, В: — при минимальном сварочном токе — при максимальном сварочном токе | 68 71 | 95 105 |
| Условное номинальное рабочее напряжение, В | 44 | 60 |
| Вторичное напряжение в зависимости от величин сварочного тока (Iсв), В | Uн=20+0,04 Iсв | Uн=50+0,00625 Iсв |
| Отношение продолжительности рабочего периода к продолжительности цикла (ПВ), % | 100 | 100 |
| Коэффициент полезного действия, % | 87 | 88 |
| Потребляемая мощность, кВт | 82 | 182 |
| Масса, кг | 740 | 1000 |
Внешние характеристики трансформатора ТДФ-1001 и ТДФ-1601 показаны на рис. 2, а и б.
Трансформаторы типа ТДФ-1001 и ТДФ-1601 — стационарные установки в однокорпусном исполнении с принудительной вентиляцией. Установка состоит из трансформатора, сетевого контактора, вентилятора и блок-схемы управления.
Рис. 3. Электрическая схема трансформатора СТШ-500: 1 — магнитопровод; 2 — катушка первичной обмотки; 3 — катушка вторичной обмотки; 4 — магнитные шунты
Рис. 4. Электрическая схема трансформатора ТМ-300-П
Трансформаторы с магнитными шунтами типа СТАН, ОСТА и СТШ (в настоящее время не выпускаются).
Трансформатор СТШ стержневого типа, однофазный, выполнен в однокорпусном исполнении и предназначен для питания электрической сварочной дуги переменным током частотой 50 Гц при ручной дуговой сварке, резке и наплавке металлов. На рис. 3 показана схема трансформатора СТШ-500.
Магнитопровод (сердечник трансформатора) изготовляется из электротехнической стали Э42 толщиной 0,5 мм. Стальные листы соединяют изолированными шпильками.
Катушки первичной обмотки трансформатора выполнены из изолированного алюминиевого провода прямоугольного сечения, а вторичной — из голой алюминиевой шины, между витками которой прокладывают асбестовые прокладки, предназначенные для изоляции витков от короткого замыкания.
Регулятор тока состоит из двух подвижных магнитных шунтов, расположенных в окне магнитопровода. Вращением винта по часовой стрелке шунты раздвигаются, а против часовой — сдвигаются, происходит плавное регулирование сварочного тока. Чем меньше расстояние между шунтами, тем меньше сварочный ток, и наоборот. Шунты изготовляют из той же электротехнической стали, что и магнитопровод.
Для снижения помех, возникающих при сварке, применяют емкостный фильтр из двух конденсаторов типа КБГ-И. Конденсаторы смонтированы на стороне высокого напряжения.
Промышленностью создан ряд новых переносных источников питания сварочной дуги переменным током — малогабаритные трансформаторы. Примерами таких трансформаторов являются, например, монтажные трансформаторы ТМ-300-П, ТСП-1 и ТСП-2.
Монтажный трансформатор ТМ-300-П предназначен для питания сварочной дуги при однопостовой дуговой сварке на монтажных, строительных и ремонтных работах. Трансформатор обеспечивает крутопадающую внешнюю характеристику (с отношением тока короткого замыкания к току номинального рабочего режима 1,2—1,3) и ступенчатое регулирование сварочного тока, что позволяет выполнять сварку электродами диаметром 3,4 и 5 мм. Он однокорпусный, имеет малую массу и удобен для транспортирования. Трансформатор ТМ-300-П имеет разделенные обмотки, что позволяет получать значительное индуктивное сопротивление для создания падающих внешних характеристик. Магнитопровод стержневого типа набирается из холоднокатаной текстурированной стали Э310, Э320, Э330 толщиной 0,35-0,5 мм. Электрическая схема трансформатора приведена на рис. 4.
Первичная обмотка состоит из двух катушек одинакового размера, полностью размещенных на одном стержне магнитопровода. Вторичная обмотка также состоит из двух катушек, из которых одна — основная — размещается на стержне магнитопровода вместе с первичной обмоткой, а вторая — реактивная — имеет три отпайки и размещается на другом стержне магнитопровода.
Реактивная вторичная обмотка значительно удалена от первичной обмотки и имеет большие потоки рассеяния, определяющие повышенное индуктивное ее сопротивление. Величина сварочного тока регулируется переключением числа витков реактивной обмотки. Такое регулирование тока позволяет увеличить напряжение холостого хода при малых токах, обеспечивая условия для устойчивого горения сварочной дуги.
Первичную обмотку выполняют из медного провода с изоляцией, а вторичную обмотку наматывают шинкой. Обмотки пропитывают кремнийорганическим лаком ФГ-9, что позволяет повышать температуру их нагрева до 200° С. Магнитопровод с обмотками размещается на тележке с двумя колесами. Для сварки в монтажных условиях электродами диаметром 3 и 4 мм применяют облегченный трансформатор ТСП-1. Трансформатор рассчитан на кратковременную работу при коэффициенте загрузки поста менее 0,5 и электродах диаметром до 4 мм. Электрическая схема и внешние характеристики такого трансформатора показаны на рис. 5. Вследствие большого расстояния между первичной обмоткой А и вторичной обмоткой Б образуются значительные потоки магнитного рассеяния.
Падение напряжения за счет индуктивного сопротивления обмоток обеспечивает крутопадающие внешние характеристики.
Регулирование сварочного тока ступенчатое, как и у сварочного трансформатора ТМ-300-П.
Для уменьшения массы конструкция трансформатора выполнена из высококачественных материалов — магнитопровод — из холоднокатаной стали, а обмотки — из алюминиевых проводов с теплостойкой стеклянной изоляцией.
Технические данные трансформатора ТСП-1 приведены в таблице 1.
Для сварки в монтажных условиях выпускаются также малогабаритные облегченные сварочные трансформаторы СТШ-250 с плавным регулированием сварочного тока, разработанные Институтом электросварки имени Е. О. Патона, и ТСП-2, разработанные Всесоюзным научно-исследовательским институтом электросварочного оборудования.
Для выполнения сварочных работ на различной высоте в монтажных условиях создан специальный сварочный трансформатор ТД-304 на салазках, оборудованный дистанционным регулированием сварочного тока непосредственно с рабочего места электросварщика.
Многопостовые и специальные сварочные трансформаторы
Для многопостовой сварки может быть использован любой сварочный трансформатор типа СТЭ с жесткой внешней характеристикой при условии присоединения к каждому посту регулятора тока (дросселя) типа РСТ, обеспечивающего падающую внешнюю характеристику.
Количество постов, подключаемое к многопостовом сварочному трансформатору, определяется по формуле
n=Iтр / Iп ּ K ,
где n — количество постов; Iтр — номинальный ток сварочного трансформатора; Iп — сварочный ток поста; K — коэффициент загрузки, равный 0,6—0,8.
На рис. 1 показана электрическая схема многопостовой сварки от однофазного трансформатора с жесткой характеристикой и регулятором тока типа РСТ.
 |  |
| Рис. 1. Схема многопостовой сварки от трансформатора с жесткой характеристикой: 1 — трансформатор, 2 — дроссели постовые, 3 — сварочные дуги | Рис. 3. Схема сварки трехфазной дуги |
Применение многопостовых сварочных трансформаторов позволяет более полно использовать мощность оборудования. Для многопостовой сварки применяют также трехфазные трансформаторы с параллельным питанием нескольких сварочных постов. Как видно из рис. 2, такой трансформатор имеет первичную обмотку 1, соединенную «треугольником», и вторичную обмотку 2, соединенную «звездой». Фазовое напряжение (напряжение между пулевым проводом и любой из фаз) должно быть 65—70 В. Регулирование сварочного тока и обеспечение падающей характеристики на каждом сварочном посту осуществляется с помощью дросселей типа РСТ.
Многопостовые сварочные трансформаторы имеют ограниченное применение. Трехфазный сварочный трансформатор может быть применен для ручной дуговой сварки двумя электродами (рис. 3). В этом случае обеспечивается большая производительность сварки, экономится электроэнергия, больше косинус «фи», равномернее распределяется нагрузка между фазами. Регулятор тока такого трансформатора Тр состоит из двух сердечников с регулируемыми воздушными зазорами. Две обмотки регулятора 1 и 2 расположены на одном сердечнике и включаются последовательно с электродами, обмотка 3— на втором сердечнике и подключается к свариваемой конструкции. При трехфазной сварке горят по рассматриваемой схеме одновременно три дуги: две между каждым из электродов 4, 5 и свариваемым изделием 6 и одна между электродами 4 и 5. Для прекращения горения дуги между электродами 4 и 5 предусмотрен магнитный контактор К, катушка которого включена параллельно обмотке 3 регулятора и разрывает электрическую цепь между электродами.
Рис. 2. Схема включения многопостового трехфазного сварочного трансформатора: 1 — первичная обмотка, 2 — вторичная обмотка, 3 — регуляторы тока (дроссели), 4 — сварочные дуги
Параллельное включение однофазных сварочных трансформаторов
Сварочные трансформаторы соединяют на параллельную работу с целью повышения мощности источника питания. Для этого используют два или несколько однотипных трансформаторов с одинаковыми внешними характеристиками и первичными обмотками, рассчитанными на одно и то же напряжение. Подключение нужно производить к одним и тем же фазам сети соответствующих одноименных зажимов первичных обмоток трансформаторов, их вторичные обмотки соединяют также через одноименные зажимы.
Схема параллельного соединения однофазных сварочных трансформаторов с дросселями типа СТЭ показана на рисунке. При параллельном соединении двух трансформаторов величина сварочного тока в цепи возрастает соответственно в 2 раза по сравнению с одним трансформатором. Соответственно с подключением на параллельную работу трех трансформаторов ток увеличивается в 3 раза.
Необходимым условием параллельной работы трансформаторов является равномерное распределение между ними величины сварочного тока. Регулировать величину сварочного тока следует одновременно одинаковым числом поворотов ручек всех регуляторов или одновременным нажатием кнопок (как. например, в трансформаторах типа ТСД). Равенство нагрузок между трансформаторами проверяется амперметрами.
Схема параллельного включения сварочных трансформаторов: А,В,С — фазы сети переменного тока; СТ1, СТ2 — сварочные трансформаторы; Др1, Др2 — дроссели; Р — рубильник; Iн1, Iн2 — номинальные токи для каждого трансформатора; Iнр — номинальный ток при параллельном включении; Uн — номинальное напряжение при параллельном включении
Осцилляторы и импульсные возбудители дуги
Осциллятор — это устройство, преобразующее ток промышленной частоты низкого напряжения в ток высокой частоты (150—500 тыс. Гц) и высокого напряжения (2000—6000 В), наложение которого на сварочную цепь облегчает возбуждение и стабилизирует дугу при сварке.
Основное применение осцилляторы нашли при аргно-дуговой сварке переменным током неплавящимся электродом металлов малой толщины и при сварке электродами с низкими ионизирующими свойствами покрытия. Принципиальная электрическая схема осциллятора ОСПЗ-2М показана на рис. 1.
Осциллятор состоит из колебательного контура (конденсатора С5, в качестве индукционной катушки используется подвижная обмотка трансформатора ВЧТ и разрядника Р) и двух индуктивных дроссельных катушек Др1 и Др2, повышающего трансформатора ПТ, высокочастотного трансформатора ВЧТ.
Колебательный контур генерирует ток высокой частоты и связан со сварочной цепью индуктивно через высокочастотный трансформатор, выводы вторичных обмоток которого присоединяются: один к заземленному зажиму выводной панели, другой — через конденсатор С6 и предохранитель Пр2 ко второму зажиму. Для защиты сварщика от поражения электрическим током в цепь включен конденсатор С6, сопротивление которого препятствует прохождению тока высокого напряжения и низкой частоты в сварочную цепь. На случай пробоя конденсатора С6 в цепь включен плавкий предохранитель Пр2. Осциллятор ОСПЗ-2М рассчитан на подключение непосредственно в двухфазную или однофазную сеть напряжением 220 В.
 |  |
| Рис. 1. Принципиальная электрическая схема осициллятора ОСПЗ-2М: СТ — сварочный трансформатор, Пр1, Пр2 — предохранители, Др1, Др2 — дроссели, С1 — С6 — конденсаторы, ПТ — повышающий трансформатор, ВЧТ — высокочастотный трансформатор, Р — разрядник | Рис. 2. Схема включения осциллятора М-3 и ОС-1 в сварочную цепь: Тр1 — трансформатор сварочный, Др — дроссель, Тр2 — повышающий трансформатор осциллятора, Р — разрядник, С1 — конденсатор контура, С2 — защитный конденсатор контура, L1 — катушка самоиндукции, L2 — катушка связи |
При нормальной работе осциллятор равномерно потрескивает, и за счет высокого напряжения происходит пробой зазора искрового разрядника. Величина искрового зазора должна быть 1,5—2 мм, которая регулируется сжатием электродов регулировочным винтом. Напряжение на элементах схемы осциллятора достигает нескольких тысяч вольт, поэтому регулирование необходимо выполнять при отключенном осцилляторе.
Осциллятор необходимо зарегистрировать в местных органах инспекции электросвязи; при эксплуатации следить за его правильным присоединением к силовой и сварочной цепи, а также за исправным состоянием контактов; работать при надетом кожухе; кожух снимать только при осмотре или ремонте и при отсоединенной сети; следить за исправным состоянием рабочих поверхностей разрядника, а при появлении нагара — зачистить их наждачной бумагой. Осцилляторы, у которых первичное напряжение 65 В, подключать к вторичным зажимам сварочных трансформаторов типа ТС, СТН, ТСД, СТАН не рекомендуется, так как в этом случае напряжение в цепи при сварке понижается. Для питания осциллятора нужно применять силовой трансформатор, имеющий вторичное напряжение 65—70 В.
Схема подключения осцилляторов М-3 и ОС-1 к сварочному трансформатору типа СТЭ показана на рис.2. Технические характеристики осцилляторов приведен в таблице.
Технические характеристики осцилляторов
| Тип | Первичное напряжение, В | Вторичное напряжение холостого хода, В | Потребляемая мощность, Вт | Габаритные размеры, мм | Масса, кг |
| М-3 ОС-1 ОСЦН ТУ-2 ТУ-7 ТУ-177 ОСПЗ-2М | 40 — 65 65 200 65; 220 65; 220 65; 220 220 | 2500 2500 2300 3700 1500 2500 6000 | 150 130 400 225 1000 400 44 | 350 x 240 x 290 315 x 215 x 260 390 x 270 x 310 390 x 270 x 350 390 x 270 x 350 390 x 270 x 350 250 х 170 х 110 | 15 15 35 20 25 20 6,5 |
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.
Стабилизатор сварочной дуги
Для повышения производительности ручной дуговой сварки и экономичного использования электроэнергии создан стабилизатор сварочной дуги СД-2. Стабилизатор поддерживает устойчивое горение сварочной дуги при сварке переменным током плавящимся электродом путем подачи на дугу в начале каждого периода импульса напряжения.
Стабилизатор расширяет технологические возможности сварочного трансформатора и позволяет выполнять сварку на переменном токе электродами УОНИ, ручную дуговую сварку неплавящимся электродом изделий из легированных сталей и алюминиевых сплавов.
Схема внешних электрических соединений стабилизатора показана на рис. 3, а, осциллограмма стабилизирующего импульса — на рис. 3, б.
Сварка c применением стабилизатора позволяет экономичнее использовать электроэнергию, расширить технологические возможности применения сварочного трансформатора, уменьшить эксплуатационные расходы, ликвидировать магнитное дутье.
Сварочное устройство «Разряд-250». Это устройство разработано на базе сварочного трансформатора ТСМ-250 и стабилизатора сварочной дуги, выдающего импульсы частотой 100 Гц.
Функциональная схема сварочного устройства и осциллограмма напряжения холостого хода на выходе устройства показаны на рис. 4, а, б.
 |  |
| Рис. 4. Сварочное устройство «Разряд-250»: а — схема устройства; б — осциллограмма напряжения холостого хода на выходе устройства |
Устройство «Разряд-250» предназначено для ручной дуговой сварки переменным током плавящимися электродами любого типа, в том числе предназначенными для сварки на постоянном токе. Устройство может использоваться при сварке неплавящимися электродами, например, при сварке алюминия.
Устойчивое горение дуги обеспечивается подачей на дугу в начале каждой половины периода переменного напряжения сварочного трансформатора импульса напряжения прямой полярности, т. е. совпадающего с полярностью указанного напряжения.