Источники сварочного тока

Источники сварочного тока

Требования к источникам

• -должны обеспечить легкое зажигание и устойчивое горение дуги;
• -ограничивать величину тока короткого замыкания;
• -должны быть безопасными в работе и обладать хорошими динамическими свойствами. Динамические свойства определяются временем восстановления напряжения от момента короткого замыкания, когда оно почти равно нулю, до значения 18−20В, когда происходит зажигание дуги. Это время не должно превышать 0,05 с, чем быстрее восстанавливается напряжение, тем динамичнее свойства источника питания.
• -для ручной дуговой сварки требуются источники сварочного тока с крутопадающей внешней характеристикой;
• -надежность;
• -ремонтопригодность;
• -транспортабельность;
• -невысокая стоимость;

Вольтамперная характеристика сварочной дуги

Область I (падающая характеристика) характеризуется резким падением напряжения Uд на дуге с увеличением тока сварки Iсв. При увеличении тока сварки происходит увеличение площади, а следовательно, и электропроводности столба дуги.

Область II характеристики увеличения тока сварки не вызывают изменения напряжения дуги (жесткая характеристика). Такое положение характеристики на этом участке происходит за счет увеличения сечения столба дуги, анодного и катодного пятен пропорционально величине сварочного тока. При этом плотность тока и падение напряжения на протяжении всего участка не зависят от изменения тока и остаются почти постоянными.

Область III с увеличением сварочного тока возрастает напряжение на дуге Uд. Такая характеристика называется возрастающей. При работе на этой характеристике плотность тока на электроде увеличивается без увеличения катодного пятна, при этом возрастает сопротивление столба дуги и напряжение на дуге увеличивается.

Внешняя характеристика может быть

• крутопадающей1 ;
• пологопадающей2;
• жесткой3 ;
• возрастающей 4 .

Крутопадающая внешняя характеристика

Режим горения сварочной дуги определяется точкой пересечения характеристик дуги 1 и источника тока 2 . Точка А называется точкой холостого хода – источник тока включен, развивая максимальное напряжение (60−80В), а сварочная цепь разомкнута. Точка В – точка неустойчивого горения дуги. При изменении соответствующей ей тока дуга либо гаснет, либо ток дуги возрастает до режима устойчивого горения. Точка С является точкой устойчивого горения дуги (U р = 15−30В). Точка D соответствует режиму короткого замыкания, который имеет место при зажигании дуги и ее замыкании характеризуется малым напряжением, стремящимся к нулю, и повышенным, но ограниченным током , чтобы не допустить перегрева токопроводящих проводов и источников тока.

Источники сварочного тока

• Сварочные трансформаторы.
• Сварочные выпрямители ( преобразователи ).
• Многопостовые источники питания.
• Источники питания с частотными преобразователями (инверторные).
• Сварочные преобразователи (генераторы).

Сварочные трансформаторы

• Сварочный трансформатор (рис. 4) снижает высокое напряжение сети (220 или 380В) до напряжения холостого хода (60−80В). Кроме того, трансформатор создает на дуге падающую внешнюю характеристику.

Виды сварочных трансформаторов

• С подвижными обмотками;
• С подвижным шунтом;
• С секционными обмотками;
• 1 фазные;
• 2 фазные;
• 3 фазные;

Трансформатор с подвижными обмотками

Трансформатор с подвижными обмотками

Трансформатор с подвижным шунтом

• Изменяя положение магнитного шунта (сердечника) с помощью регулировочного винта происходит регулирование сварочного тока

Трансформатор с подвижным шунтом

Трансформатор с секционными обмотками

Изменяя количество витков вторичной катушки, производим регулирование сварочного тока.

Достоинства:

-Компактность;

Недостатки:

-Ступенчатая регулировка;

Трансформатор с секционными обмотками

Сварочный трансформатор

Достоинства:

-простота;

-надежность;

-низкая стоимость;

-не боится (перегрева) работы на больших токах;

-не боится запыленности, механических воздействий;

Недостатки:

-низкое качество шва (требуется квалифицированный сварщик);

-перепады напряжения сети мешают работе;

-большой вес и размеры;

Трехфазные трансформаторы позволяют варить более толстый металл. Позволяют варить двумя электродами одновременно ( первичные обмотки соединены звездой, вторичные треугольником). Трехфазные трансформаторы наиболее часто применяются в качестве многопостовых источников питания (позволяют вести сварку 2 электродами одновременно).

Многопостовые источники питания

При необходимости размещения значительного числа сварочных постов на ограниченной производственной площади целесообразно применять более мощные источники питания. Эти источники обеспечивают работу нескольких постов одновременно через общий шинопровод, подключенный к выходным зажимам источника. Такие источники называют многопостовыми источниками питания дуги. Основное требование, предъявляемое к ним, — обеспечение устойчивой работы каждого подключенного поста как в установившемся, так и в переходных режимах независимо от воздействия других постов. Эта независимость постов обеспечивается неизменностью напряжения холостого хода для каждого поста.

Многопостовые источники

При многопостовом питании каждый сварочный пост подключается к шинопроводу через отдельное постовое (балластное) сопро­тивление. Многопосто­вой источник (В) обслуживает п сварочных постов (СП1 —СПи) через общий шинопровод (ШП). Каждый сварочный пост подклю­чен к шинопроводу через балластное сопротивление (РБ), с по­мощью которого производят регулирование силы сварочного тока

Реостат балластный

Многопостовые источники

Выпрямитель

Реостат балластный

Сварочный выпрямитель

Сварочный выпрямитель имеет преимущества:

-более высокий к. п. д. и меньшие потери на холостом ходу

-лучшие динамические свойства

-меньшую массу

-Использование дуги постоянного тока: уменьшает эффект разбрызгивания металла, качество шва улучшается, дуга на постоянном токе обладает большей стабильностью, поскольку нулевые значения отсутствуют.  

  Кривая синусоидального тока

Диодный мост

Сварочный выпрямитель

Сварочный выпрямитель состоит из двух основных частей: понижающего трехфазного трансформатора I с регулирующим устройством и выпрямительного блока ВС , состоящего из селеновых (или кремниевых) вентилей. Конструкцию сварочного выпрямителя несколько усложняет входящий в него вентилятор ДВ для охлаждения выпрямительного блока.

Теперь получается не переменный ток, а пульсирующий. Такой ток для сварки еще менее пригоден, чем переменный. Чтобы получить именно постоянный ток, выпрямитель следует дополнить сглаживающим фильтром (конденсатором).

В момент наличия напряжения конденсатор запасает в себя электрическую энергию, а когда напряжение понижается, то он ее отдает обратно в цепь. С учетом нагрузки колебания напряжения на конденсаторе имеют вид, как на рис. ниже.

В трехфазном выпрямителе - шесть фаз постоянного напряжения вместо трех, которые были в однотактной схеме. Вот почему требования к сглаживающему фильтру снижаются, и в некоторых случаях без него можно полностью обойтись.

Сварочный выпрямитель

Сварочный выпрямитель

Инверторные аппараты

Пример структурной схемы инвертора:

-на входе схемы стоит входной выпрямительный блок;

-далее располагается модуль преобразующий постоянный ток в высокочастотный переменный (до 200 кГц);

-в конце находится выходной выпрямительный блок преобразующий переменный ток после аппарата в постоянный рабочий параметр (происходит увеличение силы тока и падение напряжения до рабочих параметров).

Инверторные аппараты

Достоинства:

-высокий КПД;

-перепады напряжения не мешают работе;

-высокое качество шва (низкие требования к квалификации сварщика)

-электронные помощники (легкий поджиг, отключение при коротком замыкании, защита от кратковременных залипаний ( инвертор выдает серию мощных импульсов, чтобы расплавить застывшую каплю), защита от перегрева (необходимо уточнять какими защитами оборудован конкретный инвертор)

-малый вес и размеры;

Недостатки:

-Сложность в ремонте;

-Боится высоких и низких температур;

-Нельзя работать на предельных режимах;

-Боится пыли, влаги и механических воздействий;

-При больших перепадах напряжения отключается (срабатывает автоматика);

Бензиновый сварочный генератор