Источники питания дуговой сварки

Лабораторная работа № 5
Источники питания дуговой сварки
Цель работы: ознакомиться с устройством и внешними характеристиками источников
питания ручной дуговой сварки.
1. Введение
При дуговой сварке в качестве источников энергии активации используют
источники питания со специфическими характеристиками. Внешние характеристики
источников питания зависят от конкретного процесса сварки.
Процесс дуговой сварки рассматривается в координатах «напряжение дуги – ток
сварки». Графически изображают характеристику сварочной дуги и источника питания.
Точка пересечения этих кривых является рабочей точкой или режимом сварки.
При ручной дуговой сварке (со штучными электродами), ТИГ - сварке или
аргонодуговой сварке, а также сварке под флюсом используют источники питания с
круто падающей характеристикой (constant current power supply). При изменении длины
сварочной дуги отмечается незначительное изменение сварочного тока и поэтому
теоретически их можно назвать источниками с неизменным сварочным током.
Основным конструктивным элементом источников питания дуговой сварки является
трансформатор, с помощью которого снижается сетевое напряжение до напряжения
сварки (15 – 40 В) и в результате этого достигается достаточная для проплавления
металла сила сварочного тока (на примере ручной сварки в пределах 15 – 500 А).
Специфическая форма характеристики источника питания определена следующими
обстоятельствами. Величина напряжения холостого хода, с одной стороны, ограничена
выполнением условий электрической безопасности сварщика (в случае переменного
тока ниже 18 – 68 В, постоянного тока ниже 113 – 131 В), и, с другой стороны,
минимальным значением для зажигания сварочной дуги (50 – 80 В). В опасных
помещениях (металлические сосуды, сырые подвалы и т.д.) требуется дополнительная
электрическая изоляция сварщика и источника питания.
При ручной дуговой сварке следует ограничить ток короткого замыкания источника.
Для возбуждения сварочной дуги сварщик замыкает электрод с основным металлом
(деталью). В случае использования трансформатора обыкновенной конструкции ток
растет резко, и за счет перегрева изоляции обмоток трансформатор может выйти из
строя. Поэтому используют магнитопровод трансформатора специальной конструкции,
например с дополнительным зазором. При этом ток холостого хода не превышает
величины номинального сварочного тока более чем в 1,5 – 2 раза. При использовании
источника питания с круто падающей характеристикой при увеличении или
уменьшении длины сварочной дуги ток сварки уменьшается незначительно. Таким
образом, можно избежать возникновения сварочных дефектов, например образования
непровара или подрезов. В начале сварки необходимо настроить источник питания на
ток сварки, который зависит главным образом от диаметра электрода. Для изменения
тока сварки применяются различные конструктивные решения, основывающиеся на
изменении магнитных потоков рассеяния, например, смещением вторичной обмотки
относительно примарной. Сварочный трансформатор имеет сердечник-магнитопровод
из электротехнической стали. На сердечнике размещены две обмотки – первичная и
вторичная (см. рис. 6.1). При вращении рукоятки по часовой стрелке на верхней панели
со шкалой (трансформатор ТС – 500) при помощи передачи винт-гайка вторичная
обмотка приближается к первичной, магнитный поток рассеяния и индуктивное
2
сопротивление уменьшается, сварочный ток возрастает. Таким образом, обеспечивается
плавное или бесступенчатое регулирование сварочного тока.
Рис. 6.1. Схема снятия характеристик
сварочного трансформатора: 1 –
свариваемая деталь; 2 – электрод; 3 –
сердечник-магнитовод; 4 – первичная
обмотка сварочного трансформатора;
5 – вторичная обмотка сварочного
трансформатора; 6 – выключатель; 7 –
предохранители; 8 – амперметр
переменного тока; 9 – вольтметр
переменного
тока
и
10
–
компенсирующий конденсатор (только
у ТСК).
В сварочных выпрямителях (например, тип ВД306) ступенчатое регулирование тока
от диапазона больших токов (до 300А) на малые токи (до 150А) производится за счет
переключения первичной и вторичной обмоток по треугольной схеме на звезду (см.
рис. 6.2) с помощью переключателя на передней панели. В пределах каждого диапазона
сварочный ток плавно регулируется изменением расстояния между обмотками
трансформатора при вращении рукоятки на верхней панели источника.
Рис. 6.2. Схема снятия характеристик сварочного выпрямителя: I – соединение
обмоток треугольником (большие токи); II – соединение обмоток звездой (малые
токи); 1 – трансформатор; 2 – выпрямительный блок; 3 – магнитный пускатель; 4 –
электродвигатель вентилятора; 5 – пакетный выключатель; 6 – конденсаторы
снижения радиопомех; 7 – реле контроля вентиляции; 8 – амперметр постоянного тока
и 9 – вольтметр постоянного тока.
Современные источники сварки с электронным управлением т.н. инверторы имеют
специфическую
внешнюю
характеристику (Рис. 6.3) и цепь
обратной связи. Это обеспечивает
постоянство сварочного тока при
изменении
длины
дуги
и
стабильность горения дуги.
Рис. 6.3. Внешняя статическая
характеристика инверторного
источника питания для дуговой
сварки
3
2. Оборудование и приборы
1. Сварочный трансформатор ТС 500.
2. Сварочный выпрямитель ВДУ 306.
3. Сварочный инвертор.
4. Вольтметр.
5. Клещи тока.
3. Ход работы
1. Определение характеристик сварочного выпрямителя.
Для каждой характеристики источника питания определяется три характерные
точки: холостой ход, короткое замыкание, рабочая точка-сварка. Для этого используют
вольтметры и клещи для измерения силы тока, и полученные для каждой настройки
точки соединяют плавной кривой. Для сварочного выпрямителя снимают
характеристики при трех разных настройках и заносят замеры в таблицу 6.1.
2. Для сварочного трансформатора снимаются дополнительно характеристики в двух
рабочих точках:
а) сварка короткой (нормальной) дугой,
б) сварка длинной дугой.
Замеры заносят в таблицу 6.2.
3. Объяснить с помощью схемы ручной дуговой сварки процессы и явления в процессе
сварки.
4. Отчет по работе
При оформлении работы следует пользоваться материалами в виде таблиц и схем
приложения.
5. Контрольные вопросы
1. Что называется внешней характеристикой источника сварочного тока?
2. Что определяет максимальное значение напряжения холостого хода источника
питания?
3. Что определяет минимальное значение напряжения холостого хода источника
питания?
4. Какой режим является режимом короткого замыкания и когда он наблюдается в
процессе сварки?
5. Почему следует ограничить ток короткого замыкания при ручной дуговой сварке, а
не при МАГ- сварке (сварке полуавтоматом)?
6. Как регулируется ток сварки трансформатора?
7. Как производится грубое регулирование сварочного тока выпрямителя?
8. Как влияет увеличение длины дуги на ток сварки при ручной сварке?
9. Почему сварочные инверторы отличаются от сварочных выпрямителей малой
массой?
10. По каким соображениям следует при ручной дуговой сварке использовать
источники с круто падающей характеристикой?
4
ТАЛЛИННСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Materjalitrehnika instituut
Metallide tehnoloogia õppetool
Laboratoorsed tööd konstruktsioonimaterjalide tehnoloogias 200 /200 õ.a.
Töö nimetus
Töö nr 6
Üliõpilane
Rühm
Matrikli nr:
Juhendaja:
Töö tehtud:
Töö esitatud:
Arvestatud:
Цель работы:
Ход работы:
1. Сущность дуговой сварки
1 - .................................................................
2- ..................................................................
3- ..................................................................
4- ..................................................................
5- ..................................................................
6- ..................................................................
7- ..................................................................
8- ..................................................................
9- ..................................................................
10- ................................................................
Pис. 6.4. Сущность дуговой сварки
11- ................................................................
Ток сварки ...................................................................полярность, обозначение ....................
Движения при сварке .................................................а)
б)
5
2. Характеристики сварочного выпрямителя
Результаты измеpений внести в табл. 6.1 и оформить графически на рис. 6.5
Таблица 6.1. Вольт-амперная характеристика сварочного выпрямителя
Характеристики
Режим сварки
I характеристика
U, B
I, A
II характеристика
U, B
I, A
III характеристика
U, B
I, A
Холостой ход
Короткое замыкание
Сварка (раб. точка)
Способ регулирования тока: грубая настройка ............................................................
тонкая настройка ............................................................
U, B
Параметры режима сварки
Ток сварки (Iсв) рассчитывается по
формуле
2
I св = 6 ⋅ d эл
+ 20 ⋅ d эл = Κ Κ (А),
где
dэл – диаметр электрода, мм.
Напряжение сварочной дуги (Uсв)
определяется, как:
U св = 20 + 0,04 ⋅ I св = Κ Κ (B).
I, A
Рис. 6.5. Внешние характеристики сварочного выпрямителя
6
3. Характеристики сварочного трансформатора
Результаты измеpений внести в табл. 6.2 и оформить графически на рис. 6.6
Таблица 6.2. Характеристика сварочного трансформатора
Режим работы
Напряжение
Ток
U,B
I,A
Холостой ход
Короткое замыкание
Сварка
а)короткой дугой (2-3 мм)
б) длинной дугой (6-10 мм)
U, B
I, A
Рис. 6.6 Характеристика трансформатора