Сварка в машиностроении.Том 4 (Николаев Г.А. - Сварка в машиностроении), страница 12

На практике сварочную дугу возбуждают специальным устройством, называемым осциллятором. Осциллятор представляет собой генератор затухающих по амплитуде знакопеременных высокой чаототы (порядка 100 — 300 кГц) импульсов высокого напряжения (около 3 кВ). При подаче импульсов на промежуток между изделием и электродом происходит пробой промежутка искрой и появление свободных электронов. Кратковременный искровой разряд развивается в дуговой, создавая условия для горения сварочной дуги, питаемой от основного источника питания ИП Применяюг две схемы включения осцнллятора в цепь дуги: параллельную и последовательную. В схеме осциллятора параллельного включения (рнс. 4) Сг ск ив г —— Рис. 4.

Схема осцнллятора параллельного включения трансформатор Т1 промышленной частоты (50 Гц) повышает напряжение сети до 3000 — 6000 В. Напряжение вгоричной обмотки Т1 подведено к разряднику Р, входящему в колебательный контур, в котором возникают высокочастотные колебания частотой 1= 150000 —:300000 Гц.

При возрастании синусоидального напряжения на выходе трансформатора Т1 заряжается конденсатор С,. В его элек- Ски трическом поле накапливается энергия †. По достижении определенного зна- 2 чения напряжения на вторичной обмотке трансформатора Т1 происходит пробой искрой воздушного промежутка разрядника Р. Конденсатор С„разряжается на индуктивность 1.„являющуюся первичной обмоткой высокочастотного трансформатора Т2, осуществляющего магнитную связь осцнллятора со сварочным контуром. В колебательном контуре ф— 1.к — Р возникает ток 1.

Энергия поля конденсатора С при его разряде за вычетом потерь на резистивные сопротивления а Е ~~ преобразуется в энергию магнитного поля индуктивпости 1.к, равную — ",— В колебательном контуре ф— 1.„— Р возникает знакопеременный, затухающий по амплитуде колебательный процесс с угловой частотой, зависящей от величин Ск и Л». Трансформатор Т2 через вторичную обмотку 1., осуществляет ввод высоковольтного высокочастотного напряжения на дуговой промежуток (зажимы с и й), Защита источника от воздействия этого напряжения осуществляется с помощью Г-образного фильтра, состоящего из индуктивности 1.ф н емкости Сф.

Если трансформатор источника пи|ания имеет повышенное магнитное рассеяние, то наличие индуктивного фильтра 1.ф не обязательно. Блокировочиые конденсаторы Сь создают условия безопасной работы сварщика и предотвращают повреждение источника питания при пробое конденсатора С„. В осциллнгоре естьпомехозащитпый фильтр ПЗФ сети от высокочастотных колебаний.

Колебания, возникшие в колебательном контуре, затухают примерно за 2 мс, так как энергия поля конденсатора С„расходуется на покрытие потерь в трансформаторе Т2, а также в электрических Разрядниках Р и дуге. Импульсы колебаний, генерируемых осциллятором, периодически повторяются после восстановления электрической прочности Разрядника Р. В источниках питания дуги переменным током осцнллягор облсг- чает повторное возбуждение дуги после смены полярности. Импульсы должны подаваться с небольшим опережением во времени к моменту перехода сварочного тока через нуль.

Принципиальная электрическая ехема осциллятора последовательного включения приведена на рис. 5. Катушка в индуктивностью Ьк колебательного контура включена последовательно о дугой, Сечение обмотки рассчитывается на сварочный ток. Зашита источника от воздействия высокочастогного высокого папряже- с К Г 1 а ния, возникающего на индуктивности 1.„при разряде конденсатора Са, осу- „св 1 ~ -д ществляется путем шунтирования нс- К точника конденсатором Сф, Осцилляторы последовательного включения г~ Б компактнее и проще, чем параллельного.

Работают осцилляторы обычно только в начале процесса сварки Рис. 5. Схема осциллятора последова- В схемах источников предусмотрено тельного включения автоматическое отключение оспиллятора после возбуждения дуги. Импульсный стабилизатор горения дуги переменного тока (ИСГД) применяют при сварке переменным током неплавящимся электродом изделий из легких сплавов в среде защитного газа. При этом виде сварки возникают трудности повторного возбуждения дуги при переходе на обратную полярность. На рис. 6 приведена принципиальная схема ИСГД.

Форма сварочного тока источника во вре. мени может быть синусоидальной, трапецеидальной и прямоугольной. Конденсатор С„ заряжается от трансформатора Т через вентиль И. Наличие вентиля У1 предотвращает разряд конденсатора $ ип С„при уменьшении напряжения )ккм иаь В цепи разряда конденсатора Са включены тиристор У2 в эас ! кзве ~2 ккгл алл и ограничительный балластный резистор Яб,~~.

Разряд конден! сатора Са на дуговой проме( иг1 Ск $и Ш жуток происходит при подаче 1 сигнала положительного потенциала на управляющий электрод УЗ тиристора 1/2 от системы исГд управления (на рис. 6 схема Рис. 6. Принципиальная системы управления не приве- стабилизатора горения дена). Сигнал, подаваемый на тока электрод УЗ, открывает тири- стор лишь тогда, когда на анод вентиля У2подан положительный потенциал относительно катода. Запирается тиристор 1/2после полного разряда конденсатора С„. Импульс обеспечивает повторное возбуждение дуги на обратной полярности сварочного тока. Параметры импульса — амплитуда порядка ц00 В, длительность 60 — 80 мкс — устанавливаются в соответствии с требованиями технологии.

Мгновенная амплитуда тока импульса 60 — 80 А. Устройство для плавного снижения сварочного тока в конце сварки. При быстром прекращении сварочного тока в шве образуется кратер. Для исключения данного технологического дефекта шва необходимо плавно снижать' сварочный ток в конце сварки до нуля примерно за 5 — 6 с. В установках для автоматизированной сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов это осуществляется автоматически с использованием специального узла РССТ вЂ” регулятора с~ада сварочного тока, воздействующего на цепь управления регулятора свароч"ого тока Обычно на практике это осуществляется путем разряда предвари- схема импульсного дуги переменного 50 Источники питания для дуговой сварки, наплавки и резки Ревкимы работы и единая структура обозначений источников питания 51 тельно заряженного конденсатора на резистивное сопротивление.

Однако при разряде конденсатора непосредственно на цепь регулятора тока, обладающего ревистивным сопротивлением небольшой величины, требуется конденсатор весьма большой емкости. Для уменьшения емкости конденсаторной батареи в РССТ современных источников используют промежуточные полупроводниковые усилители на транзисторах. В этом случае разряд конденсаторной батареи происходит на цепь эмиттер †ба транзистора, а обмотка регулятора тока включена в коллекторную цепь транзистора, где ток в 30 — 40 раз больше тока базы.

Промежуточный полупроводниковый усилитель на транзисторах в схеме РССТ позволяет не только резко снизить емкость батареи, но и создать возможность для регулирования времени снижения сварочного тока РЕЖИМЫ РАБОТЫ И ЕДИНАЯ СТРУКТУРА ОБОЗНАЧЕНИЙ ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ Режимы работы источников питания. Любая электротехническая установка, в том числе и источник питания, рассчитана на определенную нагрузку, при которой он работает, не перегреваясь выше установленных норм.

Наименее тепло. стойкими в источнике являются изоляция обмоток и р-и — переходы выпрямительных блоков. При одной и той же нагрузке источник питания нагревается до разной температуры Т при различной температуре окружающей среды Т,, Температура окружающей среды по ГОСТУ принята равной 40' С на высоте 1000 м над уровнем моря. Источник питания рассчитан по нагреву на определенный режим работы, определяемый характером изменения нагрузки во времени. Режим характеризуется графиком нагрузки, представляющим зависимость отдаваемой мощности Р во времени.

Ток, напряжение и мошность источника, при которых он работает в данном режиме не перегреваясь выше нормы, называют номинальными (расчетными). Номинальные ток, напряжение, мощность и режим работы указываются предприятием-изготовителем на щитке исгочника и в каталоге.

Различают три режима работы источников питания: продолжительный, перемежающийся и повторно- кратковременный, Продолжительным называется такой режим, при котором источник успевает за время работы нагреться до установившейся температуры перегрева 0г. Перегревом называется разность температур Т источника питания н То окружающей среды.

За установившуюся температуру Тх и температуру Оу перегрева принимают такие значения, при которых наступает равенство тепла, выделяемого в источнике при его работе, и отдаваемого в окружающую среду. На рис. ?, а приведены зависимости нагрузки Р (О, нарастание температуры 0 (1) перегрева и температуры Т (1) источника для продолжительного режима работы. Величина подкасательной т экспоненциальной кривой 0 (11, имеющая размерность времени, называется постоянной времени нагрева.

Она характеризует скорость возрастания 0 и Т данного источника. За время 1, равное т, перегрев достигает 63% Оу. Г1еремежающийся режим характерен тем, что за время работы |р (рнс. 7, б) температура источника не достигает значения Ту, а во время перерывов г'„в работе не успевает охладиться до температуры Т,, На практике время (ц соответствует режиму работы на холостом ходу, Охлаждение, так же как и нагрев, происходит по экспоненциальному закону, но постоянная времени охлаждения тоха несколько больше постоянной времени нагрева (т хл >т„,,р). По истечении некоторого времени, во время которого периоды 1р работы чередуются с периодами („ паузы, температура Т источника достигает среднего значения Тдо„между Т и Т . Эта температура соответствует номинальным (расчетным) значениям 1 е. тока / напряжения (?„и мощности Р„.

Перемежающиися режим работы харакНэ р теризуется относительной продолжительностью нагрузки (,41 гр Пи = 100, р п где |р+ („= |ц — время цикла при нагрузке. Повторно-кратковременный режим отличается от перемежающегося тем, что источник не работает на холостом ходу, а отключается от питающей силовой сети, На рис, 8 показана зависимость нагрузки для повторно-кратковременного режима. В таком режиме, как правило, работают источники питания установок РкВт Р,кВт с,с Т С т 1с В с В, а) д',) Рис. 7. Зависимость нагрузки Р ((), нарастание температуры перегрева 0 (т) и температуры Т (1) источника для продолжительного (а) и для перемежающегося режимов работы (б) для механизированной сварки.