Сварочный аппарат
Электродуговой сварочный аппарат, как правило, представляет собой источник питания постоянного или переменного тока, сварочная цепь которого гальванически развязана от сети электропитания, выполняющий функцию дуговой сварки плавлением, контактной сварки, сварки давлением, трением и др. Он может представлять собой простой трансформатор, а так же сложный высокотехнологический агрегат стоимостью в несколько миллионов.
В течение последних 100 лет для того, чтобы получить источник питания для сварки, использовалось большинство из доступных электрических и электронных технологий: от обыкновенного трансформатора до инверторов, обеспечивающих резонанс на частоте переключения более 100 кГц, от селеновых диодов до 32-разрядных микропроцессоров.
Приведем некоторую информацию относительно сегодняшних наиболее широко используемых технологий.
Вот несколько показательных данных для дуговых сварочных аппаратов и аппаратов для ручной плазменной резки:
• Необходима гальваническая развязка выходного напряжения от входного
• напряжение сварки обычно находится в диапазоне от 10 В до 50 В
• ток сварки обычно изменяется в пределах от 40 А до 700 А
• напряжение резки обычно находится в диапазоне от 80 В до 160 В
• ток резки обычно изменяется в пределах от 20 А до 150 А
В наше время сварочный аппарат уже стал намного больше чем просто источник питания для ручной или автоматической сварки, он комбинирует в себе различные функции и такие виды сварки как:
- ручная электродуговая сварка покрытым электродом;
- аргонодуговая сварка;
- полуавтоматическая сварка;
- плазменная сварка;
- плазменная резка;
- точечная сварка.
Так же кроме электродуговых аппаратов существуют сварочные аппараты для других видов сварки :
- газовая сварка;
- контактная сварка (сопротивлением);
- электронно-лучевая;
- лазерная сварка;
- термическая и др.
Рассмотрим особенности основных сварочных аппаратов использующих различные виды сварки.
На данный момент существует три основных вида сварочных аппаратов для дуговой сварки :
- трансформаторы (наиболее просты по устройству и эксплуатации);
- генераторы (автономные источники для сварочных аппаратов);
- выпрямители (более высокого уровня по сравнению с трансформаторами );
- инвертор ( достижение в разработке сварочных аппаратов, уменьшение веса и энергозатрат);
- цифровые сварочные системы (самые технически оснащенные и «умные» сварочные аппараты).
Рассмотрим эти виды оборудования отдельно.
Это специальные виды однофазных и трехфазных трансформаторов, а также электромашинные генераторы повышенной частоты (400—500 Гц). Существуют два основных принципа построения сварочных трансформаторов: с нормальным магнитным рассеянием и дополнительным индуктивным сопротивлением — дросселем и с искусственно увеличенным магнитным рассеянием.
Трансформаторы первой группы бывают двух основных типов: а) в двухкорпусном исполнении с отдельным дросселем (рис.1 а) между обмотками трансформатора 1 и дросселя 2 имеется только электрическая связь, а величина сварочного тока изменяется путем изменения воздушного зазора 3 в магпитопроводе дросселя; б) в однокорпусном исполнении (рис. 1, б) между обмотками трансформатора и дросселя существует как электрическая, так и магнитная связь; трансформаторы этого типа экономичнее и удобнее в эксплуатации.
В трансформаторах второй группы (в однокорпусном исполнении) необходимые внешние характеристики создаются за счет изменения реактивного сопротивления трансформатора. Это достигается за счет принудительного изменения расстояния между первичной 4 (рис. 1, в) и вторичной 5 обмотками млн за счет изменения величины рассеяния магнитосиловых линий при помощи магнитного подвижного шунта 6 (рис.1, г), вводимого в зазор между удаленными друг от друга обмотками 4 и 5. На рис. 1, д показана схема трансформатора, в котором наряду с основными обмотками 4 и 5, размещенными на различных стержнях магнитопровода, имеется дополнительная обмотка 7, охватывающая обе основные обмотки. Включая дополнительную обмотку 7 встречно или согласно основным, изменяют сопротивление трансформатора и его характеристику. Выпускаются транс форматоры с шунтом 8 (рис. 1, е), магнитное устройство которых регулируется подмагничивающей катушкой 9, а также трансформаторы с магнитной коммутацией потоков (рис. 1, ж). В этом случае часть витков вторичной обмотки 5 вынесена в верхнее окно, что позволяет регулировать и наклон характеристик. Вид обычного трансформатора показан на рисунке.
Это специальные виды электрических машин постоянного тока. Заданные внешние характеристики могут быть получены различными путями.
1. Применением генератора постоянного тока с жесткой характеристикой и последовательным включением в сварочную цепь балластных сопротивлений. Такая схема используется в многопостовых генераторах.
2. Применением генераторов с магнитным потоком, изменяющимся в зависимости от изменения величины сварочного тока. Эти генераторы могут быть разделены на три основные группы:
а) с обмоткой независимого возбуждения и размагничивающей последовательной обмоткой; ампер-витки последней направлены встречно ампер-виткам обмотки независимого возбуждения;
б) с самовозбуждением; ампер-витки параллельной намагничивающей и последовательной размагничивающей обмоток направлены встречно;
в) с самовозбуждением; генераторы имеют намагничи вающую обмотку возбуждения и используют размагничивающее действие реакции якоря.
Выпускаются генераторы с самовозбуждением, схема которых показана на рис.
Намагничивающая обмотка питается от третьей, дополнительной щетки с. Благодаря поперечной реакции якоря напряжение между третьей и основной щетками мало зависит от тока нагрузки. Режим сварки регулируют при помощи реостата Р в цепи намагничивающей обмотки возбуждения НО, который определяет напряжение холостого хода генератора. При коротком замыкании напряжение дуги равно нулю, а электродвижущая сила генератора сварочного аппарата падает до величины, уравновешивающей падение напряжения в сопротивлении сварочной цепи. Для расширения пределов регулирования от размагничивающей обмотки РО сделан дополнительный вывод.
Однопостовые генераторы для питания установок полуавтоматической или автоматической сварки должны иметь пологопадающую или жесткую характеристику. Для получения широкого диапазона регулирования они имеют независимое питание обмотки возбуждения.
Универсальный сварочный генератор позволяет получать внешние характеристики различной формы (падающей или жесткой) и регулировать динамические свойства (рис. 2). Включая последовательную обмотку СО встречно или согласно и изменяя число витков в обмотке, можно получить жесткую или падающую характеристику. Соответствующие динамические свойства генератора сварочного аппарата достигаются включением витков регулируемого дросселя Д.
По типу привода вращающиеся источники питания разделяются на преобразователи, снабженные электродвигателями, и на агрегаты, снабженные дизельными или бензиновыми двигателями внутреннего сгорания .
Этот сварочный аппарат состоит из трансформатора и блока вентилей. Иногда в комплект выпрямителя входит также дроссель, включенный в цепь постоянного тока для получения нормального переноса электродного металла в дуге.
В основном применяют многофазные выпрямители. В выпрямителях с полого-падающей характеристикой используют трансформаторы с малым сопротивлением короткого замыкания. Для получения падающей характеристики необходимы трансформаторы с дросселями или с развитым магнитным рассеянием, аналогичные ранее описанным. В современных выпрямителях применяют преимущественно кремниевые вентили, а в ряде случаев селеновые. Селеновые выпрямители обладают большой перегрузочной способностью и необходимы для сварочных аппаратов с падающей или жесткой характеристиками.
Кремниевые выпрямители применяют главным образом в источниках с падающими характеристиками. Они отличаются малым размером и, как следствие, очень напряженным тепловым режимом работы.
Схема выпрямителя с трехфазным трансформатором и выпрямительным блоком, собранным по трехфазной мостовой схеме, показана на рис. 3. При этой схеме каждый выпрямительный элемент проводит ток в прямом направлении в течение 1/3 периода, что исключает резкие пульсации тока.
Применяют выпрямители шестифазные, а также выпрямители, в которых внешняя характеристика создается полупроводниковыми приборами. Современные выпрямители часто содержат схемы автоматического регулирования и стабилизации напряжения при наличии внешних возмущений .
Это последнее слово техники в сварочном производстве. Инвертор является блоком питания и гениратором сварочного тока, и имеет габариты в 10 раз меньше габаритов выпрямителей и трансформаторов с темиже характеристиками, а главное иинверторный аппарат имеет КПД около 90%.
Как показано на рисунке выше, основным принципом работы сварочного аппарата инвертора является многократное поэтапное преобразование электрической энергии. Можно выделить основные этапы преобразования тока в сварочном инверторе:
• выпрямление переменного сетевого напряжения частотой 50 Гц в первичном выпрямителе, собранном из силовых диодов по мостовой схеме;
• преобразование полученного выпрямленного напряжения с повышенными пульсациями в переменное напряжение высокой частоты с помощью инвертирующего преобразователя;
• понижение переменного напряжения высокой частоты импульсным высокочастотным трансформатором до значения, соответствующего напряжению сварки, с формированием необходимого вида вольтамперной характеристики;
• преобразование вторичным выпрямителем переменного напряжения высокой частоты, имеющего величину сварочного напряжения, в постоянное напряжение со сглаживанием пульсаций тока.
Источник: //weldingsite.com.ua/st219.html
В течение последних 100 лет для того, чтобы получить источник питания для сварки, использовалось большинство из доступных электрических и электронных технологий: от обыкновенного трансформатора до инверторов, обеспечивающих резонанс на частоте переключения более 100 кГц, от селеновых диодов до 32-разрядных микропроцессоров.
Приведем некоторую информацию относительно сегодняшних наиболее широко используемых технологий.
Вот несколько показательных данных для дуговых сварочных аппаратов и аппаратов для ручной плазменной резки:
• Необходима гальваническая развязка выходного напряжения от входного
• напряжение сварки обычно находится в диапазоне от 10 В до 50 В
• ток сварки обычно изменяется в пределах от 40 А до 700 А
• напряжение резки обычно находится в диапазоне от 80 В до 160 В
• ток резки обычно изменяется в пределах от 20 А до 150 А
В наше время сварочный аппарат уже стал намного больше чем просто источник питания для ручной или автоматической сварки, он комбинирует в себе различные функции и такие виды сварки как:
- ручная электродуговая сварка покрытым электродом;
- аргонодуговая сварка;
- полуавтоматическая сварка;
- плазменная сварка;
- плазменная резка;
- точечная сварка.
Так же кроме электродуговых аппаратов существуют сварочные аппараты для других видов сварки :
- газовая сварка;
- контактная сварка (сопротивлением);
- электронно-лучевая;
- лазерная сварка;
- термическая и др.
Рассмотрим особенности основных сварочных аппаратов использующих различные виды сварки.
На данный момент существует три основных вида сварочных аппаратов для дуговой сварки :
- трансформаторы (наиболее просты по устройству и эксплуатации);
- генераторы (автономные источники для сварочных аппаратов);
- выпрямители (более высокого уровня по сравнению с трансформаторами );
- инвертор ( достижение в разработке сварочных аппаратов, уменьшение веса и энергозатрат);
- цифровые сварочные системы (самые технически оснащенные и «умные» сварочные аппараты).
Рассмотрим эти виды оборудования отдельно.
Трансформаторы сварочные (источники питания переменным током).
Это специальные виды однофазных и трехфазных трансформаторов, а также электромашинные генераторы повышенной частоты (400—500 Гц). Существуют два основных принципа построения сварочных трансформаторов: с нормальным магнитным рассеянием и дополнительным индуктивным сопротивлением — дросселем и с искусственно увеличенным магнитным рассеянием.
Трансформаторы первой группы бывают двух основных типов: а) в двухкорпусном исполнении с отдельным дросселем (рис.1 а) между обмотками трансформатора 1 и дросселя 2 имеется только электрическая связь, а величина сварочного тока изменяется путем изменения воздушного зазора 3 в магпитопроводе дросселя; б) в однокорпусном исполнении (рис. 1, б) между обмотками трансформатора и дросселя существует как электрическая, так и магнитная связь; трансформаторы этого типа экономичнее и удобнее в эксплуатации.
В трансформаторах второй группы (в однокорпусном исполнении) необходимые внешние характеристики создаются за счет изменения реактивного сопротивления трансформатора. Это достигается за счет принудительного изменения расстояния между первичной 4 (рис. 1, в) и вторичной 5 обмотками млн за счет изменения величины рассеяния магнитосиловых линий при помощи магнитного подвижного шунта 6 (рис.1, г), вводимого в зазор между удаленными друг от друга обмотками 4 и 5. На рис. 1, д показана схема трансформатора, в котором наряду с основными обмотками 4 и 5, размещенными на различных стержнях магнитопровода, имеется дополнительная обмотка 7, охватывающая обе основные обмотки. Включая дополнительную обмотку 7 встречно или согласно основным, изменяют сопротивление трансформатора и его характеристику. Выпускаются транс форматоры с шунтом 8 (рис. 1, е), магнитное устройство которых регулируется подмагничивающей катушкой 9, а также трансформаторы с магнитной коммутацией потоков (рис. 1, ж). В этом случае часть витков вторичной обмотки 5 вынесена в верхнее окно, что позволяет регулировать и наклон характеристик. Вид обычного трансформатора показан на рисунке.
Электрогенераторы и электростанции для сварочных аппаратов
Это специальные виды электрических машин постоянного тока. Заданные внешние характеристики могут быть получены различными путями.
1. Применением генератора постоянного тока с жесткой характеристикой и последовательным включением в сварочную цепь балластных сопротивлений. Такая схема используется в многопостовых генераторах.
2. Применением генераторов с магнитным потоком, изменяющимся в зависимости от изменения величины сварочного тока. Эти генераторы могут быть разделены на три основные группы:
а) с обмоткой независимого возбуждения и размагничивающей последовательной обмоткой; ампер-витки последней направлены встречно ампер-виткам обмотки независимого возбуждения;
б) с самовозбуждением; ампер-витки параллельной намагничивающей и последовательной размагничивающей обмоток направлены встречно;
в) с самовозбуждением; генераторы имеют намагничи вающую обмотку возбуждения и используют размагничивающее действие реакции якоря.
Выпускаются генераторы с самовозбуждением, схема которых показана на рис.
Намагничивающая обмотка питается от третьей, дополнительной щетки с. Благодаря поперечной реакции якоря напряжение между третьей и основной щетками мало зависит от тока нагрузки. Режим сварки регулируют при помощи реостата Р в цепи намагничивающей обмотки возбуждения НО, который определяет напряжение холостого хода генератора. При коротком замыкании напряжение дуги равно нулю, а электродвижущая сила генератора сварочного аппарата падает до величины, уравновешивающей падение напряжения в сопротивлении сварочной цепи. Для расширения пределов регулирования от размагничивающей обмотки РО сделан дополнительный вывод.
Однопостовые генераторы для питания установок полуавтоматической или автоматической сварки должны иметь пологопадающую или жесткую характеристику. Для получения широкого диапазона регулирования они имеют независимое питание обмотки возбуждения.
Универсальный сварочный генератор позволяет получать внешние характеристики различной формы (падающей или жесткой) и регулировать динамические свойства (рис. 2). Включая последовательную обмотку СО встречно или согласно и изменяя число витков в обмотке, можно получить жесткую или падающую характеристику. Соответствующие динамические свойства генератора сварочного аппарата достигаются включением витков регулируемого дросселя Д.
По типу привода вращающиеся источники питания разделяются на преобразователи, снабженные электродвигателями, и на агрегаты, снабженные дизельными или бензиновыми двигателями внутреннего сгорания .
Выпрямители сварочные однопостовые (источники питания постоянным током).
Этот сварочный аппарат состоит из трансформатора и блока вентилей. Иногда в комплект выпрямителя входит также дроссель, включенный в цепь постоянного тока для получения нормального переноса электродного металла в дуге.
В основном применяют многофазные выпрямители. В выпрямителях с полого-падающей характеристикой используют трансформаторы с малым сопротивлением короткого замыкания. Для получения падающей характеристики необходимы трансформаторы с дросселями или с развитым магнитным рассеянием, аналогичные ранее описанным. В современных выпрямителях применяют преимущественно кремниевые вентили, а в ряде случаев селеновые. Селеновые выпрямители обладают большой перегрузочной способностью и необходимы для сварочных аппаратов с падающей или жесткой характеристиками.
Кремниевые выпрямители применяют главным образом в источниках с падающими характеристиками. Они отличаются малым размером и, как следствие, очень напряженным тепловым режимом работы.
Схема выпрямителя с трехфазным трансформатором и выпрямительным блоком, собранным по трехфазной мостовой схеме, показана на рис. 3. При этой схеме каждый выпрямительный элемент проводит ток в прямом направлении в течение 1/3 периода, что исключает резкие пульсации тока.
Применяют выпрямители шестифазные, а также выпрямители, в которых внешняя характеристика создается полупроводниковыми приборами. Современные выпрямители часто содержат схемы автоматического регулирования и стабилизации напряжения при наличии внешних возмущений .
Инверторные сварочные аппараты.
Это последнее слово техники в сварочном производстве. Инвертор является блоком питания и гениратором сварочного тока, и имеет габариты в 10 раз меньше габаритов выпрямителей и трансформаторов с темиже характеристиками, а главное иинверторный аппарат имеет КПД около 90%.
Как показано на рисунке выше, основным принципом работы сварочного аппарата инвертора является многократное поэтапное преобразование электрической энергии. Можно выделить основные этапы преобразования тока в сварочном инверторе:
• выпрямление переменного сетевого напряжения частотой 50 Гц в первичном выпрямителе, собранном из силовых диодов по мостовой схеме;
• преобразование полученного выпрямленного напряжения с повышенными пульсациями в переменное напряжение высокой частоты с помощью инвертирующего преобразователя;
• понижение переменного напряжения высокой частоты импульсным высокочастотным трансформатором до значения, соответствующего напряжению сварки, с формированием необходимого вида вольтамперной характеристики;
• преобразование вторичным выпрямителем переменного напряжения высокой частоты, имеющего величину сварочного напряжения, в постоянное напряжение со сглаживанием пульсаций тока.
Источник: //weldingsite.com.ua/st219.html
Размещено компанией СТС [21.10.2010]
комментарии (0)
Нет комметариев
Чтобы оставить комментарий к статье, необходимо авторизоваться на портале или зарегистрироваться.