Сварочные генераторы постоянного тока, однопостовые генераторы

Категория:
Сварка металлов


Сварочные генераторы постоянного тока, однопостовые генераторы

В настоящее время преобладает сварка дугой переменного тока с питанием от сварочного трансформатора, так как решающим часто является не качество сварки, а низкая стоимость трансформаторов, простота их обслуживания, незначительная площадь для установки. Качество же сварки в большинстве случаев несколько выше при постоянном токе. Сварка постоянным током легче осуществима в полевых условиях и вообще при отсутствии силовой электрической сети на месте работ. Кроме того, имеются работы, практически осуществимые только на постоянном токе: сварка неплавящимся электродом, сварка металла малых толщин, сварка некоторых цветных металлов, наплавка твердых сила-вод и пр.

Из источников постоянного тока наибольшее значение имеют однопо-стовые сварочные генераторы, сконструированные для питания одного сварочного поста или одной сварочной дуги. Однопостовой сварочный генератор, имеющий крутопадающую характеристику, не поддерживает постоянного напряжения на своих зажимах, оно быстро меняется вместе с изменением нагрузки, падая почти до нуля при коротком замыкании цепи, когда электрод касается изделия (рис. 29). Поэтому однопостовые генераторы иногда называют генераторами переменного напряжения. Сила тока такого генератора остается более или менее постоянной за время горения дуги.

Рис. 1. Характеристики одно-постового генератора

В настоящее время сварочные агрегаты работают практически при постоянном числе оборотов. Поэтому единственная возможность изменять электродвижущую силу — соответственно изменять магнитный поток, пронизывающий обмотку якоря генератора, что достигается изменением величины общего потока генератора или его направления.

Существует два основных способа воздействия на магнитный поток генератора:
1) применение размагничивающих обмоток на полюсах генератора;
2) использование реакции якоря генератора.

Рассмотрим сначала применение размагничивающей обмотки. В этом случае получается генератор с так называемым дифференциальным возбуждением (рис. 2). На каждом полюсе генератора имеется две обмотки: одна из них, основная, питается от постороннего источника постоянного тока и называется обмоткой независимого возбуждения; вторая — включена последовательно с обмоткой якоря и сварочной дугой и называется последовательной, или сериесной обмоткой самовозбуждения. Последовательная обмотка создает магнитодвижущую силу, противоположную магнитодвижущей силе обмотки независимого возбуждения, т. е. последовательная обмотка ослабляет общий магнитный поток, размагничивает генератор с увеличением нагрузки; она может быть названа противокомпаундной.

Рис. 2. Электрическая схема генератора с дифференциальным возбуждением и его характеристики

С увеличением нагрузки Awc последовательной обмотки растет, a Awa генератора уменьшается. При замыкании сварочной цепи прикосновением электрода к изделию A wc последовательной обмотки настолько возрастает, что в генераторе остается лишь незначительный магнитный поток, необходимый для поддержания тока короткого замыкания в системе.

Таким образом, ток короткого замыкания приблизительно пропорционален току независимого возбуждения, и для изменения тока короткого замыкания, а следовательно, и сварочного тока, необходимо соответственно изменять ток независимого возбуждения, что осуществляется реостатом или так называемым магнитным регулятором в цепи возбуждения.

Первые советские сварочные генераторы СМ имели дифференциальное возбуждение. Для питания обмотки независимого возбуждения к сварочному генератору пристраивался небольшой вспомогательный генератор с постоянным напряжением — возбудитель. В дальнейшем эти генераторы были заменены генераторами СМГ с самовозбуждением, не требующими отдельного возбудителя (что повышает надежность работы генератора) и рассчитанными преимущественно на номинальный сварочный ток 300 а.

В генераторе СМГ значительную роль играет реакция якоря, магнитный поток, создаваемый якорной обмоткой. Для использования реакции якоря применена особая форма магнитопровода машины с четырьмя основными полюсными сердечниками и двумя дополнительными (рис. 3). Основные сердечники имеют необычное чередование полярности: рядом расположены два северных сердечника, а затем два южных и генератор является двухполюсным, несмотря на наличие четырех основных сердечников. Два соседних сердечника можно рассматривать как один полюс, у которого вырезана средняя часть. Подобный генератор получил название «генератор с расщепленными полюсами». Одна пара основных сердечников имеет глубокие вырезы, уменьшающие сечение железа и создающие состояние, близкое к магнитному насыщению в зоне выреза уже при нормальной работе машины. Основные сердечники с вырезами называются главными; при нагрузке они подмагничи-ваются действием реакции якоря, но магнитный поток в них возрастает мало вследствие насыщения.

Вторая пара основных сердечников, называемых поперечными, размагничивается действием реакции якоря, и магнитныи поток в них может от максимального положительного значения плавно изменяться до максимального отрицательного, проходя через нулевое. В результате суммарный магнитный поток машины, не очень сильно меняясь по величине, меняет свое направление: поворачивается почти на 90° от оси полюсов рр, когда электродвижущая сила машины максимальна, и почти до нейтральной линии пп, когда электродвижущая сила мала, а напряжение на щетках близко к нулю (режим короткого замыкания). Особенностью генератора СМГ является также наличие третьей вспомогательной щетки в; напряжение между этой щеткой и одной из главных остается практически постоянным, не зависит от нагрузки машины. Это объясняется тем, что щетки а — в снимают напряжение с части обмотки якоря, проходящей под главным основным полюсом, магнитный поток в котором всегда почти постоянен.

Таким образом, вспомогательная щетка в заменяет отдельную машину-возбудитель и питает обмотки возбуждения генератора (рис. 4). с Поскольку необычная магнитная система генераторов СМГ расщепленными полюсами затрудняет их производство, наша промышленность начала возвращаться к генераторам с дифференциальным возбуждением, несколько модернизировав их. Пристройка отдельной машины-возбудителя к сварочному генератору нежелательна, поэтому возбудитель заменен статическим селеновым выпрямителем, присоединяемым к силовой сети переменного тока и питающим обмотку независимого возбуждения. Однако для замены одного маленького возбудителя необходим целый комплект аппаратуры: трансформатор, преобразующий напряжение сети в более удобное для питания цепи возбуждения, селеновый выпрямитель и феррорезонансный стабилизатор напряжения. Последний необходим для обеспечения независимости работы генератора от колебаний напряжения силовой сети. Без стабилизатора напряжения колебания напряжения сети будут вызывать колебания тока возбуждения, а те, в свою очередь, колебания сварочного тока, что делает работу генератора неустойчивой.

Рис. 3. Магнитная схема генератора СМГ: 1 — главные полюсы; 2 — поперечные полюсы; 3 — дополнительные полюсы; а и б — главные щетки; в — вспомогательная щетка

Рис. 4. Электрическая схема генератора СМГ: а и б — главные щетки; 8 — вспомогательная щетка

Эта довольно сложная система питания независимого возбуждения применена, например, в сварочном генераторе ГСО-500 (номинальный сварочный ток 500 а при ПР 60%). Для работы генератора необходима силовая сеть переменного тока, питающая обмотку независимого возбуждения выпрямленным током. Поэтому работниками ленинградского завода «Электрик» была разработана оригинальная система генераторов с самовозбуждением, вспомогательной щеткой на коллекторе без расщепления полюсов. Эти генераторы не требуют постороннего источника тока для питания возбуждения. Сварочные однопостовые генераторы изготовляются на номинальные сварочные токи 120—1000 а.

Генератор постоянного тока ГСО-500 —четырехполюсный, с независимым возбуждением и размагничивающей последовательной обмоткой, обеспечивающей падающую внешнюю характеристику генератора. Независимая обмотка возбуждения питается от сети переменного тока через стабилизатор напряжения и селеновый выпрямитель. Последовательная обмотка имеет промежуточный вывод, позволяющий производить переключение генератора на номинальный ток 300 или 500 а. Номинальный сварочный ток 500 а при ПР 60%; напряжение холостого хода до 90 в\ номинальная мощность 20 кет.; пределы регулирования тока 125—600 а; число оборотов 2900 в минуту.

Генератор ГСО-ЗОО с самовозбуждением, с питанием обмотки возбуждения от вспомогательной щетки на коллекторе. Номинальный сварочный ток 300 а при Г1Р 60%; пределы регулирования переключением размагничивающей последовательной обмотки 75—200 и 180—320 а. Напряжение холостого хода до 80 в. Число оборотов 1450 в минуту.

Для привода сварочного генератора необходим электродвигатель достаточной мощности. Генератор, соединенный с приводным электродвигателем, называется сварочным агрегатом. Если номинальные числа оборотов генератора и двигателя совпадают, тогда соединяют их валы, такой агрегат наиболее удобный и компактный. Агрегат из сварочного генератора и приводного электродвигателя может иметь общий корпус, общий вал, на который посажены якоря обеих машин, и всего два шарикоподшипника. Такая конструкция агрегата часто называется преобразователем.

Рис. 5. Сварочный преобразователь ПСО-300

Преобразователь ПСО-ЗОО с генератором ГСО-ЗОО имеет электродвигатель мощностью 14 кет; на продольном разрезе рис. 5 слева виден коллектор генератора, справа — якорь электродвигателя. Генераторы ГСО-ЗОО и ГСЮ-500 имеют переключение на два режима сварки; его внешние характеристики показаны на рис. 5.

Существенное преимущество сварочных преобразователей — удовлетворительный коэффициент мощности, порядка 0,8, а также малая чувствительность к колебаниям напряжения питающей силовой электрической сети. Колебания напряжения мало влияют на число оборотов трехфазного асинхронного электродвигателя; оно остается практически постоянным, следовательно, постоянны условия работы свароч-сварочной цепи.

Рис. 6. Внешние характеристики сва рочного генератора ГСО-З00:

Сварочный агрегат может иметь приводной двигатель внутреннего сгорания, тогда он становится автономной передвижной электростанцией и пригоден для работы в любых, например полевых, условиях при отсутствии электрических силовых линий, для строительных, монтажных и прочих работ. Агрегат АСБ-300-7 из генератора ГСО-ЗОО и автомобильного бензинового двигателя ГАЗ-МК мощностью 30 л. с. весит 850 кг (рис. 7). Агрегат смонтирован на общей фундаментной раме и удобен для перевозки на автомашине. Агрегат имеет кожух из листового железа для защиты от дождя и снега и может работать на открытом воздухе в любую погоду. Нагрузка генератора при сварке сильно колеблется, нормальные двигатели внутреннего сгорания сильно меняют число оборотов при изменениях нагрузки, что недопустимо для сварочных агрегатов, поэтому двигатели следует снабжать специальными особо чувствительными и быстродействующими регуляторами числа оборотов.

Рис. 7. Сварочный агрегат АСБ-300-7

Для специальных работ выпускают однопостовые сварочные агрегаты повышенной мощности. При отсутствии таких специальных агрегатов можно использовать параллельное соединение на одну дугу двух или трех обычных стандартных сварочных агрегатов на 300 или 500 а.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум