Сварочные аппараты переменного тока

Выпрямительные установки имеют более высокий КПД. Кро­ме того, следует отметить такие важные преимущества их, как отсутствие вращающихся частей, малую массу, небольшие габа­риты и дешевизна. Важным преимуществом являются также их высокие динамические свойства вследствие меньшей электромаг­нитной инерции. Сила тока и напряжение при изменении режи­ма работы сварочной цепи изменяются практически мгновенно. Используемая трехфазная мостовая система выпрямления обес­печивает меньшую пульсацию выпрямленного тока и более рав­номерную нагрузку фаз силовой сети переменного тока.

6.4.  Сварочные аппараты переменного тока

Применяемые на заводах и на строительно-монтажных площад­ках сварочные аппараты переменного тока подразделяют на четы­ре основные группы:

1.  С отдельным дросселем типа СТЭ.

2.  Со встроенным дросселем типа СТН и ТСД.

3.  С подвижным магнитным шунтом типа СТАН.

4.  С увеличенным магнитным рассеянием и подвижной обмот­кой типа ТС и ТСК.

Эти группы отличаются по конструкции и по электрической схеме. Сварочные аппараты состоят из понижающего трансформа­тора и специального устройства. Трансформатор обеспечивает пи­тание дуги переменным током напряжением 60…70 В, а специ­альное устройство служит для создания падающей внешней харак­теристики и регулирования величины сварочного тока.

Сварочные аппараты с отдельным дросселем (рис. 6.3) состоят из понижающего трансформатора и дросселя. Трансформатор име ет сердечник (магнитопровод) 2 из штампованных пластан, изго­товленных из

тонкой трансформаторной стали толщиной 0,5 мм. На сердечнике расположены первичная 1 и вторичная 3 обмотки. Первичная обмотка из изолированной проволоки подключается к сети переменного тока напряжением 220 или 380 В. Во вторичной обмотке, изготовленной из медной шины, индуцируется ток на­пряжением 60…70 В. Небольшое магнитное рассеивание и малое омическое сопротивление обмоток обеспечивают незначительное внутреннее падение напряжения и высокий КПД трансформатора. Последовательно вторичной обмотке в сварочную цепь включена обмотка 4 дросселя Др (регулятора тока). Сердечник (магнитопро­вод) дросселя набран из пластин тонкой трансформаторной стали и состоит из двух частей: неподвижной 5, на которой расположена обмотка дросселя, и подвижной 6, перемещаемой с помощью вин­тового приспособления 7.

Дроссель предназначен для регулирования сварочной силы тока и создания падающей внешней характеристики трансформатора на дуге. При возбуждении дуги (при коротком замыкании) большой ток, проходя через обмотку дросселя, создает мощный магнитный поток, наводящий ЭДС дросселя, направленную против напряже­ния трансформатора. Вторичное напряжение, развиваемое трансфор­матором, полностью поглощается падением напряжения в дросселе. Напряжение в сварочной цепи почти достигает нулевого значения.

При возникновении дуги сварочная сила тока уменьшается; вслед за этим уменьшается ЭДС самоиндукции дросселя, направленная

против напряжения транс­форматора, и в сварочной цепи устанавливается рабочее напряжение, необходимое для устойчивого горения дуги, меньшее, чем напряжение хо­лостого хода. Изменяя величи­ну зазора а между неподвиж­ным и подвижным магнито — проводом, изменяют индук­тивное сопротивление дроссе­ля и тем самым силу тока в сварочной цепи. При увеличе­нии зазора магнитное сопро­тивление магнитопровода дросселя увеличивается, маг­нитный поток ослабевает, уменьшается ЭДС самоиндук­ции катушки и ее индуктив­ное сопротивление. Это при­водит к возрастанию сварочной силы тока. При уменьшении зазора свароч­ная сила тока уменьшается.

По этой схеме изготовлены и эксп­луатируются сварочные трансформато­ры типа СТЭ. Такие трансформаторы широко применяются на строительно­монтажных площадках, на заводах и при сварке магистральных трубопро­водов.

Сварочные аппараты со встроенным дросселем (рис. 6.4). Магнитопровод трансформатора состоит из основного сердечника 7, на котором расположе­ны первичная и вторичная 6 обмотки собственно трансформатора, и доба­вочного сердечника 4 с обмоткой дрос­селя 5 (регулятор силы тока). Добавоч­ный магнитопровод расположен над основным и состоит из неподвижной и подвижной частей, между которы­ми при помощи винтового механизма 3 устанавливается необходимый воз­душный зазор а.

Регулирование сварочной силы тока производится изменением воздушно­го зазора а: чем больше зазор а, тем больше сварочная сила тока.

Сварочные аппараты с подвижным

магнитным шунтом (рис. 6.5) имеют целый замкнутый магнито­провод, у которого на одном стержне расположены первичная 4 и вторичная 3 обмотки, а на другом — реактивная обмотка 1. Между ними находится стержень — магнитный шунт 2. Шунт замыкает магнитные потоки, создаваемые первичной и реактивной обмот­ками. При этом образуются магнитные потоки рассеяния, которые создают значительное индуктивное сопротивление. Таким образом обеспечивается падающая внешняя характеристика трансформа­тора.

Регулирование сварочной силы тока производится перемеще­нием магнитного шунта вдоль направления магнитного потока. При выдвижении шунта рассеяние магнитных потоков первичной и ре­активной обмоток уменьшается, вследствие чего уменьшается ин­дуктивное сопротивление трансформатора. При этом значение сва­рочной силы тока возрастает. На таком принципе работают сва­рочные аппараты типа СТАН-0 и СТАН-1.

Сварочные аппараты с увеличенным магнитным рассеянием и под­вижной обмоткой без дросселя. Трансформатор имеет магнитопро­вод в виде стержней, на которых расположены по две катушки: одна с первичной обмоткой, а вторая со вторичной обмоткой. Ка­тушки обмоток соединены параллельно. Первичная катушка зак­реплена неподвижно. Катушка вторичной обмотки перемещается винтовым механизмом вручную. Регулирование сварочной силы тока осуществляется путем изменения расстояния между катушками пер­вичной и вторичной обмоток трансформатора. Чем меньше рас­стояние между катушками обмоток, тем больше сварочная сила тока. Поэтому принципу изготовлены трансформаторы типа ТС и ТСК с алюминиевыми обмотками.

Трехфазные сварочные трансформаторы применяют при сварке трехфазной дугой спаренными электродами. Применение трехфаз­ных сварочных аппаратов имеет большое экономическое значение, так как они обеспечивают высокую производительность, экономию электроэнергии (КПД достигает 0,9) и равномерную загрузку фаз сети при высоком коэффициенте мощности (cos <р < 0,8). Однако сварка трехфазным током получила ограниченное применение вви­ду сложности сварочного оборудования и непригодности для свар­ки в потолочном и вертикальном положениях.

6.5.  Электробезопасность сварочных работ

Защита от поражения электрическим током. При исправном состоянии оборудования и правильном выполнении сварочных работ возможность поражения током исключается. Однако в прак­тике поражения электрическим током происходят вследствие не­исправности сварочного оборудования или сети заземления, не­правильного подключения сварочного оборудования к сети, не­правильного ведения сварочных работ.

В этих случаях поражение от электрического тока происходит при прикосновении к токонесущим частям электропроводки и сварочной аппаратуры. Величина силы тока, проходящей через орга­низм человека, зависит от его электрического сопротивления. Это сопротивление определяется не только условиями труда, но и со­стоянием здоровья человека. Опасность поражения сварщика и под­собных рабочих током особенно велика при сварке крупногаба­ритных резервуаров, во время работы внутри емкостей лежа или полулежа на металлических частях свариваемого изделия или при выполнении наружных работ в сырую погоду, в сырых помещени­ях, котлованах, колодцах и др.

Поэтому сварочные работы должны выполняться при соблюде­нии основных условий безопасности труда. Корпус сварочного аг­регата или трансформатора должен быть заземлен. Заземление осу­ществляется, как правило, с помощью медного провода, один конец которого закрепляется к корпусу сварочного генератора или трансформатора к специальному болту с надписью «земля», а вто­рой конец присоединяется к заземляющей шине. Заземление пере­движных сварочных аппаратов и генераторов производится до их включения в силовую сеть, а снятие заземления — только после отключения от силовой сети. При наружных работах сварочные аг­регаты и трансформаторы должны находиться под навесом, в па­латке или в будке для предохранения от дождя и снега. При невоз­можности соблюдения таких условий сварочные работы во время дождя или снегопада не производят, а сварочную аппаратуру ук­рывают от воздействия влаги.

Для подключения сварочных аппаратов к сети должны исполь­зоваться настенные ящики с рубильниками, предохранителями и зажимами. Длина проводов сетевого напряжения не должна пре­вышать 10 м. При необходимости нарастить провод применяют со­единительную муфту с прочной изоляционной массой или провод с электроизолирующей оболочкой. Провод подвешивается на вы­соте 2,5…3,5 м. Спуски следует заключать в металлические трубы. Вводы и выводы должны иметь втулки или воронки, предохраня­ющие провода от перегибов, а изоляцию от порчи. Все сварочные провода должны иметь исправную изоляцию и соответствовать применяемым токам. Например, для сварочной цепи при свароч­ной силе тока 100 А необходимо применять провода марки ПР или ПРГ сечением не менее 10 мм2, при силе тока до 300 А сечение должно быть не менее 50 мм2, а при силе тока 600 А — 100 мм2. Применение оголенных проводов и проводов с ветхой и растре­панной изоляцией запрещается. При работах внутри резервуара или при сварке сложной металлической конструкции к сварщику на­значают дежурного наблюдателя, который должен обеспечить бе­зопасность работ и при необходимости оказать первую помощь.