Дополнительный блок питания дуги
Это или дежурная дуга в оборудовании для плазменных процессов, или это дежурная дуга при импульсной сварке.
Блок управления циклом
В специализированных установках, как правило, содержит ряд электронных или электромагнитных реле, которые включает или выключает другие блоки или цепи управления.
Обычно имеется газовая аппаратура (газовые краны с электромагнитным управлением) и устройства регулирования и измерения расхода газа.
2 Принцип действия осциллятораСварочный осциллятор - это устройство для возбуждения и стабилизации дуги, приспособленное для работы с серийными источниками питания переменного и постоянного тока.
Сварочный осциллятор представляет собой искровой генератор затухающих колебаний. Он содержит низкочастотный повышающий трансформатор ПТ, вторичное напряжение которого достигает 2—3 кВ, разрядник, колебательный контур, составленный из емкости, индуктивности, обмотки связи и блокировочного конденсатора. Обмотки, в сварочном осцилляторе образуют высокочастотный трансформатор ВТ. Вторичное напряжение ПТ в начале полупериода заряжает конденсатор и при достижении определенной величины вызывает пробой разрядника. В результате колебательный контур оказывается закороченным и в нем возникают затухающие колебания с резонансной частотой. Эти высокочастотные колебания через обмотку и конденсатор прикладываются к дуговому промежутку. Блокировочный конденсатор предотвращает шунтирование обмоткой дугового промежутка для напряжения источника питания. Изоляцию обмотки сварочного трансформатора от пробоя защищает дроссель, включенный в сварочную цепь. Мощность сварочного осциллятора обычно составляет 250—350 Вт. Длительность импульсов от сварочного осциллятора должна составлять десятки микросекунд.
Осцилляторы обеспечивают наложение тока высокого напряжения и высокой частоты на сварочную цепь. Они разделяются на два типа:
1. возбудители сварочной дуги непрерывного действия
2. возбудители сварочной дуги импульсного питания
К первым относятся сварочные осцилляторы, которые, работая совместно с источниками питания дуги, обеспечивают ее возбуждение наложением на сварочные провода тока высокого напряжения (3000—6000 В) и высокой частоты (150—250 кГц). Такой ток не представляет большой опасности для сварщика при соблюдении им правил электробезопасности, но дает возможность возбуждать сварочную дугу, не касаясь электродом изделия. Высокая частота обеспечивает спокойное горение дуги даже при малых сварочных токах основного источника.
3 Электрическая схема осциллятораЭлектрические схемы осциллятора ОСПЗ-201, включенных в сварочную цепь параллельно и последовательно приведены на рисунках 2 и 3.
Рис.2- Электрическая схема осциллятора, включенного в сварочную цепь параллельно
Рис. 3 - Электрическая схема осциллятора последовательного включения
Как видно из схемы, осциллятор включен в сварочную цепь параллельно и в цепь переменного тока напряжением 220 В и частотой 50 Гц. Предохранитель Пр1 обеспечивает безаварийную работу помехозащитного фильтра ПЗ, состоящего из батареи конденсаторов. Высоковольтный низкочастотный трансформатор Т1 повышает напряжение до 6 кВ. На стороне высокого напряжения трансформатора Т1 находится высокочастотный искровой генератор, состоящий из разрядника ФВ, конденсатора Сп и первичной обмотки трансформатора высокой частоты и напряжения Т2. Этот генератор является колебательным контуром, в котором беспрерывно, с большой скоростью, накапливаются в конденсаторе и разряжаются через искровой разрядник импульсы тока высокого напряжения, создавая высокочастотную характеристику трансформатора Т2. Для защиты источника от тока высокого напряжения служит фильтр в виде конденсатора Сп, а предохранитель Пр2 защищает обмотку трансформатора Т2 от пробоев фильтра Сп. Осциллятор может питаться не от сети, а непосредственно от сварочной цепи, что улучшает его свойства.
Осцилляторы последовательного включения, показанные на рисунке 3 считаются более эффективными, так как не требуют установки в цепи источника специальной защиты от высокого напряжения. Как видно из схемы, катушка Lк включена последовательно со сварочной дугой, остальные обозначения схемы аналогичны схеме, изображенной на рисунке 2. При работе осциллятора разрядник издает тихое потрескивание; искровой зазор величиной 1,6—2 мм может быть установлен регулировочным винтом, но только при отключенном от сети осцилляторе. Следует иметь в виду, что установка и ремонт осцилляторов требуют более высокой квалификации электротехнического персонала.
4 Область применения и техническая характеристика осциллятораОсновные типы применяемых осцилляторов и их характеристики приведены в таблице 1.
Таблица 1 - основные типы применимых осцилляторов
| Показатель | ОСП3-2М | ОСЦВ-2 | М-3 | ОСПП3-300М |
| Напряжение питающей сети, В, и род тока | 220, переменный | 65, переменный | 200, переменный | |
| Вторичное напряжение холостого хода, В | ||||
| Род тока дуги | переменный, постоянный | переменный | переменный, постоянный | |
| Включение в сварочную цепь | параллельно | последовательно | ||
| Потребляемая мощность, кВт | 0,045 | 0,08 | 0,14 | - |
| Масса, кг | 6,5 | - |
При сварке переменным током требуются возбудители с импульсным питанием, которые наряду с первоначальным возбуждением дуги должны способствовать ее зажиганию при смене полярности переменного тока. Казалось бы, что сварочные осцилляторы отвечают этому требованию. Однако они неудовлетворительно выполняют повторные зажигания при смене полярности переменного тока источника, в результате чего действующий сварочный ток колеблется и ухудшается качество сварки. Кроме того, несинхронизированные сварочные осцилляторы создают значительные радиопомехи.
Другим способом бесконтактного возбуждения дуги является применение импульсных генераторов, использующих накопительные емкости, которые заряжаются от специального зарядного устройства и в моменты повторного возбуждения дуги разряжаются на дуговой промежуток. Так как фаза перехода сварочного тока через нуль во время сварки не остается строго постоянной, то для обеспечения надежной работы генератора необходимо устройство, позволяющее синхронизировать разряды емкости с моментами перехода тока дуги через ноль.
Контрольные вопросы и задания:
1. Классификация специализированных установок
2. Дополнительные и основные узлы специализированных установок
3. Недостатки и преимущества дополнительных узлов специализированных установок
4. Назначение и устройство осцилляторов
Лекция № 12
План
1.Назначение, конструкция, принцип действия установки для сварки неплавящимся электродом в среде аргона2.Функциональная блок-схема установки для сварки неплавящимся электродом в среде аргона3.Обозначение установки для сварки неплавящимся электродом в среде аргонаЛитература:
1. И.В. Гуменюк, О. Ф. Иваськов, О. В. Гуменюк Технология электродуговой сварки. - Киев: Грамота, 2007
2. Китаев A.M., Китаев Я.А. Справочная книга сварщика. - М.: Машиностроение,990
3. 3. Шебеко Л.П. Оборудование и технология дуговой автоматической и полуавтоматической сварки, - Москва «Высшая школа» 1986
1 Назначение, конструкция, принцип действия установки для сварки неплавящимся электродом в среде аргонаВ настоящее время выпускаются УДГ, УДГУ.
УДГ имеет трансформатор с подмагничивающим неподвижным шунтом. Блок управления цикла с помощью реле дуги обеспечивает при выключении напряжения холостого хода включение осциллятора. Когда зажигается дуга и напряжение на выходе источника питания падает с напряжения холостого хода до напряжения дуги, реле дуги отключается, при этом выключается осциллятор и включается ГСИ. Реле времени в блоке управления циклом отключает осциллятор, даже если дуга не зажглась. .Плавное регулирование тока обеспечивается подмагничиванием шунта трансформатора .
Установки типа УДГУ предназначены как для сварки на переменном токе, так и выпрямленном токе. В диагональ моста включают дополнительный тиристор для компенсации постоянной составляющей (источник питания с фазовым регулированием тока). Трансформаторы здесь нерегулируемы. Основная идея: обеспечить возможность работы на прямой полярности без наплавления электрода, кроме сварки на переменном токе.
С точки зрения горения дуги переменного тока установки хуже, чем УДГУ поскольку при фазовом регулировании получаются большие перерывы между током прямой и обратной полярности. ИСВУ по силовой схеме близок УДГУ, но значительно более сложный. Здесь имеется дополнительно импульсный блок, стабилизация режимов с помощью комбинированных обратных связей по току и напряжению. Но в отличие от установок УДГ, УДГУ он не имеет собственного осциллятора и газовой аппаратуры. Длительность импульса и паузы регулируется с большой дискретностью, ступенчатым набором
В настоящее время для этих целей используется также инверторный источник питания. У инверторных источников питания длительность импульсов и пауз от частоты не зависит и может быть произвольной. Определяется постоянной времени сварочной ванны 0.01-1 сек.
2 Функциональная блок-схема установки для сварки неплавящимся электродом в среде аргонаБлок заварки кратера предназначен для плавного уменьшения тока и предотвращения образования дефектов типа кратер. Кроме того, в составе установки есть еще блок управления циклом, который обеспечивает при нажатии кнопки ПУСК включение электропневмоклапана для продувки шлангов и горелки защитным газом.
Далее срабатывает включение встроенного осциллятора. Он может работать несколько секунд. Если дуга не зажглась, то напряжение на выходе падает с напряжения холостого хода до напряжения дуги, при этом срабатывает реле дуги, которое отключает осциллятор и включает генератор стабилизирующих импульсов (рабочий режим сварки). Если дуга обрывается, то снова начинает работать осциллятор. В нормальном процессе при нажатии кнопки "СТОП" происходит плавный спад тока, время спада регулируется в пределах нескольких секунд. Отклонение газового клапана происходит еще позднее с тем, чтобы обеспечить защиту остывающего металла и вольфрама электрода .На установках УДГ,УДГУ в составе предусмотрен газовой аппаратуры, но устройств для измерения расхода газа там нет.
Установки УДГ имеют трансформатор с подмагниченным шунтом. Установки УДГУ и ИСВУ имеют нерегулируемый трансформатор, а регулирование тока обеспечивается тиристорным мостом (однофазная мостовая схема выпрямления). Принцип регулирования - фазовый. Установки УДГУ позволяют вести сварку и на постоянном, и на переменном токе. Это для того, чтобы обеспечить ее функциональные возможности в установках ИСВУ нет газовой аппаратуры и осциллятора, но зато есть импульсный блок для работы в импульсном режиме .Они предназначены для работы только на переменном токе.
3 Обозначение установки для сварки неплавящимся электродом в среде аргонаНапример, установка УДГУ-205У3 расшифровывается так: У –установка, Д – дуговая, Г – сварка в защитном газе, У – универсальная, 200 – номинальный ток, А, 05 – модификация, У - для умеренного климата, 3 - для закрытых помещений, где колебание температуры, влажности, влияние песка и пыли меньше, чем на открытом воздухе.
Контрольные вопросы и задания:
1. Назначение и устройство установки для сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов.
2. Порядок работы на установке для сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов.
Лекция № 13
План
1. Общие сведения об инверторных источниках питания2. Назначение, функциональная блок-схема3. Принцип работы инверторных источников питания, технические характеристики
Литература:
1. И.В. Гуменюк, О. Ф. Иваськов, О. В. Гуменюк Технология электродуговой сварки. - Киев: Грамота, 2007
2. Китаев A.M., Китаев Я.А. Справочная книга сварщика. - М.: Машиностроение,990
3. 3. Шебеко Л.П. Оборудование и технология дуговой автоматической и полуавтоматической сварки, - Москва «Высшая школа» 1986
1.Общие сведения об инверторных источниках питанияВпервые сварочные инверторы появились на рынке во второй половине 1970-х годов.
Принцип работы: переменный ток промышленной частоты 50/60 Гц выпрямляется диодным мостом, затем с помощью полупроводникового инвертора преобразуется в переменный ток высокой частоты, обычно в диапазоне 5-100 КГц.
В результате это позволяет уменьшить размер трансформатора и катушки, делая источник питания маленьким и портативным при низких потерях и высоком КПД 80-90%.
Возможности: высокая рабочая частота также позволяет управлять источником питания со скоростью, которая сравнима со скоростью процесса переноса капель металла в сварочной дуге.
Поэтому, такие источники питания имеют превосходные рабочие характеристики.
Преимущества инверторных источников питания:
¾ незначительный вес и небольшой размер;
¾ хорошие сварочные характеристики;
¾ возможность использования для различных способов сварки;
¾ высокий КПД.
Благодаря малому весу и размерам понижающего трансформатора инверторные источники питания также оказываются небольшими по габаритам и легкими, что, собственно говоря, и являются основным достоинство этих источников. Их рекомендуют использовать в тех случаях, где имеют значение малые массы и габариты – при сварке на монтаже, быту, на ремонтных работах.
Другим достоинством является их универсальность, так как их внешние вольт-амперные характеристики могут быть любой формы, поскольку формируются искусственно с помощью системы управления с использованием обратных связей по току и напряжению (т.е. в реальном масштабе времени).
Благодаря своим высоким динамическим свойствам (т.е. высокому быстродействию) и возможности управления параметрами сварки в реальном масштабе времени эти источники питания обладают лучшими сварочными свойствами по сравнению с другими типами источников питания, а также часто наделяются дополнительными функциями, которые способствуют улучшению процесса сварки, такими как дистанционное управление, мягкий старт и др.
Основной недостаток:
¾ сложность адаптации к различным питающим напряжениям.
2.Назначение, функциональная блок-схемаОсновным блоком такого выпрямителя является инвертор - устройство, преобразующее постоянное напряжение в высокочастотное переменное.
Сварочный инвертор работает следующим образом. Сетевой выпрямительный блок преобразует переменное напряжение сети в постоянное. Затем это выпрямленное напряжение преобразуется с помощью инвертора в однофазное переменное высокой частоты (до 50 кГц и выше).
Далее напряжение понижается трансформатором, вновь выпрямляется, сглаживается и подается на дугу. Благодаря тому, что на выходе инвертора напряжение имеет высокую частоту, размеры и вес трансформатора может быть резко снижен, так как эффективность трансформации повышается с частотой переменного тока. При этом также снижается длина провода первичной и вторичной обмоток.