Электрооборудование сварочных установок

При неудовлетворительных показаниях сопротивления изоля­ции возможно, что изоляция необязательно повреждена, а просто отсырела. При этом электродвигатели и аппараты подвергаются сушке. Имеются специальные сушильные шкафы. Малые двигате­ли можно просушивать софитами с лампами накаливания.

ГЛАВА 6. ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ СВАРОЧНЫХ УСТАНОВОК

6.1.  Виды электрической сварки

Сваркой называется процесс получения неразъемного соедине­ния материалов путем местного нагрева свариваемых кромок дета­лей до пластического или расплавленного состояния.

Прочность сварного соединения обеспечивается атомными или молекулярными связями. Важное значение имеет при этом взаим­ная диффузия атомов свариваемых материалов.

Современная сварочная техника располагает большим разно­образием способов сварки. Наибольшее распространение получила электрическая дуговая сварка, при которой местный нагрев сва­риваемых кромок осуществляется теплом электрической дуги.

Электродуговая сварка, при которой расплавление ме­талла свариваемых кромок деталей и электрода (или присадочно­го металла) производится за счет тепла, выделяемого электри­ческой дугой, выполняется вручную, полуавтоматически и авто­матически.

Ручная дуговая сварка может производиться двумя способами: способом Бенардоса и способом Славянова.

Сварку способом Бенардоса осуществляют следую­щим образом. Свариваемые кромки изделия приводят в соприкос­новение. Между неплавящимся электродом (угольным, графито­вым или вольфрамовым) и изделием возбуждают электрическую дугу. Кромки изделия и вводимый в зону дуги присадочный мате­риал нагревают до плавления и получают ванночку расплавленно­го металла. После затвердевания ванночки образуется сварной шов. Данный способ используется, как правило, при сварке цветных металлов или их сплавов, а также при наплавке твердых сплавов.

Сварку способом Славянова выполняют с помощью плавящегося электрода. Электрическая дуга возбуждается между ме­таллическим (плавящимся) электродом и свариваемыми кромка­ми изделия. Получается общая ванна расплавленного металла, ко­торая, охлаждаясь, образует сварной шов.

Автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом осу­ществляется путем механизации основных движений, выполняе­мых сварщиком, — подачи электрода вдоль его оси в зону дуги и перемещения его вдоль свариваемого шва.

При полуавтоматической сварке механизирована подача электро­да вдоль его оси в зону дуги, а перемещение электрода вдоль сварива­емого шва производит сварщик вручную. При автоматической сварке механизированы все операции, необходимые для процесса сварки.

Расплавленный металл защищен от воздействия кислорода и азота воздуха специальным гранулированным флюсом. Высокая произво­дительность и хорошее качество швов обеспечили широкое приме­нение автоматической и полуавтоматической сварки под флюсом.

Электрическая контактная сварка производится при помощи тепла, выделяемого током при прохождении через свариваемые кромки изделия. При этом в месте соприкосновения кромок выде­ляется наибольшее количество тепла, разогревающее их до сва­рочного состояния. Завершается сварка последующим сдавливани­ем свариваемых кромок.

6.2.  Основные требования к источникам питания сварочной дуги

Электродуговая сварка начинается с короткого замыкания сва­рочной цепи — контакта между электродом и деталью. При этом происходит выделение теплоты и быстрое разогревание места кон­такта. Эта начальная стадия требует повышенного напряжения сва­рочного тока.

В процессе сварки при переходе капель электродного метал­ла в сварочную ванну происходят очень частые короткие замы­кания сварочной цепи. Вместе с этим изменяется длина сва­рочной дуги. При каждом коротком замыкании напряжение тока падает до нулевого значения. Для последующего восстановле­ния дуги необходимо напряжение порядка 25…30 В. Такое на­пряжение должно быть обеспечено за время не более 0,05 с, чтобы поддержать горение дуги в период между короткими за­мыканиями.

Следует учесть, что при коротких замыканиях сварочной цепи развиваются большие токи (токи короткого замыкания), которые могут вызвать перегрев в проводке и обмотках источника тока. Эти условия процесса сварки в основном и определили требования, предъявляемые к источникам питания сварочной дуги. Для обес­печения устойчивого процесса сварки источники питания дуги должны удовлетворять следующим требованиям:

1.  Напряжение холостого хода должно быть достаточным для легкого возбуждения дуги и в то же время не должно превышать нормы техники безопасности. Для однопостовых сварочных гене­раторов напряжение холостого хода не должно быть более 80 В, а для многопостовых — не более 60 В. Для сварочных трансформато­ров установлено наибольшее допустимое напряжение 70 В при сва­рочной силе тока более 200 А и напряжение 100 В при сварочной силе тока менее 100 А.

2.  Напряжение горения дуги (рабочее напряжение) должно бы­стро устанавливаться и изменяться в зависимости от длины дуги, обеспечивая устойчивое горение сварочной дуги. С увеличением длины дуги напряжение должно быстро возрастать, а с уменьше­нием — быстро падать. Время восстановления рабочего напряже­ния от 0 до 30 В после каждого короткого замыкания (при капель­ном переносе металла от электрода к свариваемой детали) должно быть менее 0,05 с.

3.  Значение силы тока короткого замыкания не должно превы­шать сварочное значение силы тока более чем на 40…50%. При этом источник тока должен выдерживать продолжительные корот­кие замыкания сварочной цепи. Это условие необходимо для пре­дохранения обмоток источника тока от перегрева и повреждения.

4.  Мощность источника тока должна быть достаточной для вы­полнения сварочных работ.

Кроме того, необходимы устройства, позволяющие регулиро­вать значение сварочной силы тока в требуемых пределах. Свароч­ное оборудование должно отвечать требованиям ГОСТов.

6.3.  Сварочные преобразователи постоянного тока

Сварочные преобразователи постоянного тока подразделяют на следующие группы:

По количеству питаемых постов — однопостовые, предназна­ченные для питания одной сварочной дуги; многопостовые, пита­ющие одновременно несколько сварочных дуг.

По способу установки — стационарные, устанавливаемые не­подвижно на фундаментах; передвижные, монтируемые на тележ­ках.

По роду двигателей, приводящих генератор во вращение, — ма­шины с электрическим приводом; машины с двигателем внутрен­него сгорания (бензиновым или дизельным).

По способу выполнения — однокорпусные, в которых генератор и двигатель вмонтированы в единый корпус; раздельные, в кото­рых генератор и двигатель установлены на единой раме, а привод осуществляется через специальную соединительную муфту.

Наибольшее распространение в строительстве получили одно­постовые генераторы с расщепленными полюсами, работающие по принципу использования магнитного потока якоря для получе­ния падающей внешней характеристики.

На рис. 6.1 показана схема сварочного генератора такого типа. Генератор имеет четыре основных и два дополнительных полюса. При этом одноименные основные полюсы расположены рядом, составляя как бы один раздвоенный полюс.

Обмотки возбуждения имеют две секции: нерегулируемую 2 и регулируемую 1. Нерегулируемая обмотка расположена на всех че­тырех основных полюсах, а регулируемая помещена только на по­перечных полюсах генератора. В цепь регулируемой обмотки воз буждения включен реостат 3.

На дополнительных полюсах располо­жена сериесная обмотка 4. По ней­тральной линии симметрии меж­ду разноименными полюсами на коллекторе генератора расположе­ны основные щетки а и Ь, к кото­рым подключается сварочная цепь. Дополнительная щетка с служит для питания обмоток возбуждения. Грубое регулирование производит­ся смещением щеточной травер­сы, на которой расположены все три щетки генератора. Если сдви­гать щетки по направлению вра­щения якоря, то размагничиваю­щее действие потока якоря увели­чивается и величина сварочной силы тока уменьшается. При об­ратном сдвиге размагничивающее

действие уменьшается и сварочная сила тока увеличивается. Более плавное и точное регулирование силы тока производят реостатом, включенным в цепь обмотки возбуждения. Увеличивая или умень­шая реостатом силу тока возбуждения в обмотке поперечных по­люсов, изменяют магнитный поток Фд, тем самым изменяются напряжение тока генератора и величина сварочного тока.

Кроме генераторов с размагничивающим действием реакции якоря применяют сварочные генераторы, у которых падающая вне­шняя характеристика и ограничение величины силы тока коротко­го замыкания обеспечивается размагничивающим действием пос­ледовательной обмотки возбуждения, включенной в сварочную цепь. Принципиальная схема такого генератора представлена на рис. 6.2.

Генератор имеет две обмотки: обмотку возбуждения 1 и размаг­ничивающую обмотку 2. Обмотка возбуждения питается либо от основной и дополнительной щеток (а и с), либо от специального источника тока с постоянным напряжением. Поэтому магнитный поток Фв, создаваемый этой обмоткой, постоянный и не зависит от нагрузки генератора. Размагничивающая обмотка включена пос­ледовательно с обмоткой якоря так, что при горении дуги свароч­ный ток, проходя через обмотку, создает магнитный поток Фп, направленный против потока Фв.

В последнее время большое применение в сварочном производ­стве получили выпрямительные сварочные установки. Они преоб­разуют переменный ток в постоянный при помощи селеновых, германиевых или кремниевых выпрямителей.