Сварочный преобразователь псг 500. Источники питания сварочной дуги постоянного тока (сварочные генераторы и выпрямители). Сварочные агрегаты с двигателями внутреннего сгорания

В настоящее время применяют преобразователи ПСО-315 и ПСО-ЗОО-2 на номинальный сварочный ток 315 А. Они предназначены для питания постоянным током одного сварочного поста для ручной дуговой сварки, наплавки и резки металлов штучными электродами, а также для питания сварочным током установок для механизированной сварки под флюсом. В этих преобразователях применены сварочные генераторы ГСО-ЗООМ и ГСО-ЗОО, которые представляют собой четырехполюсные коллекторные машины постоянного тока с самовозбуждением, отличающиеся друг от друга только частотой вращения. Для работы на номинальном сварочном токе 500 А используется более мощный преобразователь ПД-502.

В отличие от генератора ГСО-ЗОО генератор ГД-502 преобразователя ПД-502 имеет независимое возбуждение. Обмотка независимого возбуждения питается от сети переменного трехфазного тока через специальный индуктгв-но-емкостный преобразователь напряжения, который одновременно служит стабилизатором тока при колебаниях напряжения в сети. Плавное регулирование сварочного тока в пределах каждого диапазона осуществляется реостатом обмотки возбуждения, смонтированным на выносном пульте дистанционного управления и подсоединенным штепсельным разъемом к доске зажимов генератора, на этой же доске переключаются диапазоны на 125, 300 и 500 А.

На стройках и в промышленных цехах еще можно встретить преобразователи старой конструкции ПСО-500, имеющие генераторы с независимым возбуждением, и ПСО-ЗОО с генераторами с самовозбуждением и размагничивающей последовательной обмоткой, но они постепенно заменяются преобразователями ПД-502, ПСО-3!5М и ПСО-ЗОО-2.

Промышленность выпускает однопостовый преобразователь ПД-305 для ручной дуговой сварки, имеющий вентильный генератор ГД-317, представляющий собой трехфазную индукторную электрическую машину, вырабатывающую переменный ток частотой 300 Гц. Машина оснащена выпрямительным устройством из кремниевых вентилей и дистанционным управлением.

Для питания одного поста дуговой автоматизированной и механизированной сварки в защитном газе плавящимся электродом предназначен преобразователь ПСГ-500-1, внешне похожий на преобразователь ПД-502. Сварочный генератор ГСГ-500 этого преобразователя представляет собой четырехполюсную машину с самовозбуждением и обмоткой, расположенной на всех главных полюсах. Генератор не имеет размагничивающей последовательной обмотки, его внешние характеристики жесткие, в диапазонах 1, 2 и 3 имеют пределы от 50 до 500 А с наклоном не более ±0,04 В/А (рис. 5.6), что обеспечивает стабильную механизированную сварку в защитном газе.

Рис. 5.6. Внешние вольт-амперные характеристики генератора ГСГ-500

Многопостовые сварочные преобразователи предназначены для одновременного питания сварочным током нескольких постов ручной дуговой сварки. Применение нх целесообразно в цехах металлоконструкций, где сосредоточено несколько рабочих мест (пестов) сварщиков, а также при сооружении крупных металлоемких сварных объектов, расположенных компактно на строительной площадке, например доменной печи, резервуарного парка и др. Многопостовый преобразователь ПСМ-1000 (рис. 5.7) состоит из генератора СГ-1000 и асинхронного двигателя. На рисунке показан схематично генератор Г, выходные клеммы 1 и 2, реостат 3 для регулирования напряжения и балластные реостаты 4. Генератор имеет жесткую внешнюю характеристику. Падающая характеристика, необходимая для ручной дуговой сварки, создается на каждом посту балластным реостатом. На рис. 5.7 показано 9 балластных реостатов; такое количество возможно в случае использования реостатов РБ-200 на максимальный сварочный ток 200 А при коэффициенте одновременной работы постов 0,6-0,65.

Рис. 5.7. Схема многопостовой сварочной установки с генератором СГ-1000 , 1, 2--выходные клеммы; 3 - реостат для регулировки напряжения; 4 - балластные реостаты

При использовании реостатов РБ-300 на ток 300 А можно подсчитать количество реостатов п, используемых для сварки от преобразователя ПСМ-1000, по формуле

где I - номинальный ток преобразователя, равный 1000 А; I св - номинальный сварочный ток балластного реостата; а - коэффициент одновременной работы постов, отсюда п= 1000/(300-0,6) =6 постов.

Балластные реостаты выпускаются промышленностью на токи: до 200 А - РБ-200; до 315 А - РБ-302; до 500 А - РБ-500. Они представляют собой набор сопротивлений, закрепленных на рамках и помещенных в металлический корпус.

Размещение сопротивлений на рамках позволяет производить ступенчатое регулирование сварочного тока через каждые 6 А.

Правила эксплуатации преобразователей . Параллельное включение сварочных генераторов для ручной сварки применяют очень редко и только в случаях, когда для сварки на токах 350-450 А электродами большого диаметра не имеется мощных преобразователей ПД-502. При параллельном соединении генераторов с независимым возбуждением (рис. 5.8, а) должны быть отрегулированы на одинаковую величину напряжение холостого хода и сварочный ток каждого генератора. Параллельное соединение генераторов ГС0-300, работающих с самовозбуждением, выполняют, как это показано на рис. 5.8,6. Такое соединение более сложное. Напряжение холостого хода и сварочный ток должны быть отрегулированы на одинаковые величины, за этим должен быть установлен контроль амперметрами и вольтметрами.

Рис. 5.8, Параллельное подсоединение генераторов с независимым возбуждением (а), с самовозбуждением (б)

Параллельные включения допустимы только для машин, имеющих одинаковые внешние характеристики и электромагнитные системы.

При эксплуатации преобразователей необходимо соблюдать следующие основные правила. Перед пуском нового или не бывшего долгое время в эксплуатации преобразователя необходимо тщательно его осмотреть для выявления и устранения возможных повреждений и проверки комплектности, очистить от грязи и пыли, проверить исправность коллектора и токоснимателя со щетками, проверить исправность изоляции обмоток, зачистить и закрепить контакты, проверить качество смазки подшипников и при необходимости ее заменить, проверить состояние приборов и пусконаладочной аппаратуры/ После проведения указанной профилактики преобразователь ставят на отведенное место. Там же устанавливают коммутационный аппарат (рубильник закрытого типа), подводят к нему силовой провод от сети й Подсоединяют преобразователь. Напряжение сети должно соответствовать напряжению электродвигателя преобразователя 220 или 380 В.

Должно быть выполнено защитное заземление корпуса, вторичной цепи преобразователя и коммутационного аппарата. Вся эта работа выполняется электромонтажником, который обязан проверить работу преобразователя на холостом ходу, работу вентиля гора, токоснимателя со щетками и при необходимое.и устранить неисправности.

Ежедневно перед началом работы электросварщик обязан осмотреть преобразователь и убедиться, что у него, а также у коммутационного аппарата, силовой и сварочной проводки нет повреждений, после чего можно включить аппарат и при нормальней его работе приступить к сварке.

Один раз в месяц необходимо очистить преобразователь от пыли и грязи, продуть его сжатым воздухом, проверить состояние контактов и при необходимости очистить коллектор от пыли, зачистить контакты и подтянуть зажимы.

Один раз в три месяца электромонтажник должен проверить изоляцию токоведущих частей и проводов преобразователя, состояние коллектора, пусковой, регулировочной и измерительной аппаратуры и устранить неисправности.

Один раз в шесть месяцев электромонтажник должен проверить состояние коллектора и токоснимателя, наличие смазки в подшипниках и при необходимости заменить ее. Он также должен осмотреть и привести в порядок пусковую, регулировочную и измерительную аппаратуру и все контакты.

Один раз в год следует провести профилактический осмотр и исправление неисправностей преобразователя в объеме, соответствующем первоначальной профилактике.

Основные неисправности преобразователей и их устранение . Наиболее частая неисправность заключается в сильном искрении щеток, нагреве и обгорании всего коллектора или его части. Причиной этого могут быть плохая пришлифовка коллектора и щеток, загрязнение или биение коллектора, а также нарушение контактов в обмотке якоря. Если преобразователь сильно перегревается, что вызвано его перегрузкой, следует немедленно уменьшить нагрузку. Если преобразователь гудит, то причиной может быть обрыв цепи фаз или нарушение контактов в кх соединениях. Надо сменить предохранители, восстановить контакты. Если генератор не дает напряжения, значит произошел обрыв в цепи возбуждения, которую необходимо восстановить. Всю работу по устранению неисправностей выполняет электромонтажник по требованию сварщика.

Основной неисправностью преобразователя с вентильным генератором является выход из строя силовых вентилей на большом токе. Чтобы избежать этого, следует не допускать перегрузки генератора.

Контрольные вопросы

Укажите преимущества и недостатки источников питания постоянным током
Что называют сварочным преобразователем? Как он устроен?
Как устроен коллекторный генератор? Для чего служит коллектор?
Как устроены генераторы с независимым возбуждением и с самовозбуждением?
Какое допускается по ГОСТу напряжение холостого кода у сварочных генераюров?
Расскажите устройство вентильных сварочных гнераторов.
Перечислите правила эксплуатации преобразователей.

Упражнения

Вам поручено сварить сталь большой толщины на токе 350-400 А. Какой преобразователь нужен для этой работы?
Можно ли подключить четыре поста с балластными реостатами РЬ-500 к преобразователю ПСМ-1000 при коэффициенте одновременности а=0,6?

Он называется так потому, что преобразовывает переменный ток от бытовой или промышленной сети в постоянный ток, оптимально подходящий для большинства видов сварки.

Несмотря на суть конечного результата - постоянный ток - преобразователь действует по совершенно иному принципу, чем выпрямитель или инвертор.

Его конструкция предполагает удлиненную цепочку прохождения энергии. Сначала переменный ток переходит в механическую энергию, а она в свою очередь преобразуется обратно в электрическую, но уже постоянного характера.

Конструктивно преобразователь состоит из электродвигателя, как правило, асинхронного, и генератора постоянного тока, объединенных в одном корпусе. Поскольку генератор, использующий принцип электромагнитной индукции, также вырабатывает переменный ток, в схеме присутствует коллектор, преобразующий его в постоянный.

Пример оборудования

В качестве примера можно рассмотреть широко известный в профессиональных кругах сварочный преобразователь ПСО-500.

Он состоит из сигарообразного корпуса, на котором сверху закреплен блок с контрольной аппаратурой, управляющими элементами (пакетным выключателем и реостатным регулятором) и контактами для подключения электродов, а внутри на одном вращающемся валу смонтированы асинхронный двигатель и генератор, разделенные вентилятором охлаждения.

Прямая электрическая связь между генератором и двигателем отсутствует . Двигатель, запускаемый от питающей сети, начинает с высокой скоростью вращать вал, с которым связан его ротор.

На этот вал насажен и якорь генератора. В результате вращения якоря в его обмотках индуцируется переменный ток, который коллектором преобразуется в постоянный и подается на сварочные клеммы.

ПСО-500 относится к однопостовым сварочным преобразователям мобильного типа. Он смонтирован на трехколесной тележке. Величина сварного тока, выдаваемого ПСО-500, может достигать 300 или 500 А - в зависимости от перемычки, соединяющей одну из клемм с последовательной обмоткой генератора.

Выходной ток регулируется вручную, с помощью верньера, связанного с реостатом (устройством изменения сопротивления). Контроль тока производится по встроенному амперметру.

Числовой индекс в маркировке - 350, 500, 800, 1000 - означает максимальный постоянный ток, на работу с которым рассчитан данный преобразователь. Некоторые модели с помощью верньера могут быть настроены так, чтобы выдавать сварочный ток больше номинального, но работа в таком режиме чревато перегревом и быстрым выходом аппарата из строя.

Достоинства

Как и любое другое оборудование, сварочные преобразователи (которые исторически появились гораздо раньше инверторов) имеют определенные преимущества, и одновременно несут ряд определенных неудобств. К их достоинствам можно отнести:

большой сварочный ток - у некоторых моделей, в частности, ПСО-500 и ПСГ-500, он доходит до 500 А, есть и более мощные устройства;
неприхотливость в работе;
нечувствительность к перепадам входного напряжения;
сравнительно высокая надежность при квалифицированном обслуживании;
хорошая ремонтопригодность, удобство сервисного обслуживания.

Током, который способны выдавать эти устройства, можно варить очень толстые швы, порядка 10-30 мм. Это еще одно важное преимущество, благодаря которому используют сварочные преобразователи.

Недостатки

Однако конструктивные особенности определяют и основные недостатки сварочных преобразователей, из-за которых их, по крайней мере, в бытовой сфере (сварочные работы в мелком бизнесе, на даче, в гараже) вытеснили инверторы. В первую очередь это:

большие габариты и масса (она может доходить до полутонны и выше);
низкий КПД;
повышенная электрическая опасность;
шумность работы;
необходимость в сервисном обслуживании.

Кроме того, наличие вращающихся с высокой скоростью деталей уменьшает степень надежности машины. Узким местом варочного преобразователя, как и самого электродвигателя, являются шарикоподшипники, на которых закреплен вал.

Они нуждаются в периодической проверке и замене масла 1-2 раза в год. Также необходимо контролировать состояние коллектора и щеток токосъемников.

Под повышенной электрической опасностью имеется в виду тот факт, что перед началом сварочных работ преобразователь обязательно должен быть заземлен, подключение его к сети по правилам должно проводиться только электриком.

Классификация

Сварочные преобразователи классифицируются по различным параметрам. В том числе по количеству (одно- и многопостовые) и по типу привода (от электродвигателя либо, например, от двигателя внутреннего сгорания). По конструктивному исполнению они могут быть стационарными и передвижными, в одинарном или сдвоенном корпусе.

Существуют и универсальные преобразователи, в зависимости от установленного переключателя способные работать как в том, так и в другом режиме.

Дело в том, что специфика сварочных работ в защитных газах, автоматическая или полуавтоматическая, требует исключительно жесткой выходной характеристики.

К таким преобразователям относится, к примеру, система ПСГ-500. Сварочные преобразователи модельного ряда ПСО имеют падающую характеристику, ПСУ - универсалы, способные переключаться в нужный режим работы.

ПСО и другие виды преобразователей с падающей характеристикой применяются в промышленности, в системах автоматической и ручной сварки, оснащенных авторегуляторами напряжения.

С точки зрения прикладной физики преобразователи также подразделяются в зависимости от технологии, реализованной в генераторе. Генератор может быть с расщепленными полюсами, с отдельными намотками намагничивания и размагничивания, с намоткой размагничивания и независимым возбуждением. Но на практике существенной разницы в значимых технических характеристиках между всеми этими типами нет.

Сварочный преобразователь представляет собой комбинацию электродвигателя переменного тока и сварочного генераторапостоянного тока. Электрическая энергия сети переменного тока преобразуется в механическую энергию электродвигателя, вращает вал генератора и преобразуется в электрическую энергию постоянного сварочного тока. Поэтому КПД преобразователя невелик: из-за наличия вращающихся частей они менее надежны и удобны в эксплуатации по сравнению с выпрямителями. Однако для строительно-монтажных работ использование генераторов имеет преимущество по сравнению с другими источниками благодаря их меньшей чувствительности к колебаниям сетевого напряжения.

Для питания электрической дуги постоянным током выпускаются передвижные и стационарные сварочные преобразователи. На рис. 11 показано устройство одно-постового сварочного преобразователя ПСО-500, выпускаемого серийно нашей промышленностью.

Рис.1 Схема сварочного преобразователя ПСО-500

2-Электродвигатель

3-Вентелятор

4-Катушки полюсов

5-Якорь полюсов

6-Коллектор

7-Токо съемники

8- Маховичок для регулирования тока

9-сварочные клеммы

10-Амперметр

11-Пакетный выключатель

12-Коропка пускарегулирующей и контрольной аппаратуры преобразователя

Однопостовой сварочный преобразователь состоит из двух машин: из приводного электродвигателя 2 и сварочного генератора постоянного тока, расположенных в общем корпусе 1. Якорь 5 генератора и ротор электродвигателя расположены на общем валу, подшипники которого установлены в крышках корпуса преобразователя. На валу между электродвигателем и генератором находится вентилятор 3, предназначенный для охлаждения агрегата во время его работы. Якорь генератора набран из тонких пластин электротехнической стали толщиной до 1 мм и снабжен продольными пазами, в которых уложены изолированные витки обмотки якоря. Концы обмотки якоря припаяны к соответствующим пластинам коллектора 6. На полюсах магнитов насажены катушки 4 с обмотками из изолированной проволоки, которые включаются в электрическую цепь генератора.

Генератор работает по принципу электромагнитной индукции. При вращении якоря 5 его обмотка пересекает магнитные силовые линии магнитов, в результате чего в обмотках якоря наводится переменный электрический ток, который при помощи коллектора 6 преобразуется в постоянный; с щеток токосъемника 7, при нагрузке в сварочной цепи, ток течет с коллектора к зажимам 9.

Пускорегулирующая и контрольная аппаратура преобразователя смонтирована на корпусе 1 в общей коробке 12.

Преобразователь включается пакетным выключателем 11. Плавное регулирование величины тока возбуждения и регулирование режима работы сварочного генератора производят реостатом в цепи независимого возбуждения маховичком8. С помощью перемычки, соединяющей дополнительный зажим с одним из положительных выводов от последовательной обмотки, можно устанавливать сварочный ток для работы до 300 и до 500 А. Работа генератора на токах, превышающих верхние пределы (300 и 500 А), не 2эекомендуется, так как возможен перегрев машины и нарушится система коммутации.

Величина сварочного тока определяется амперметром 10, шунт которого включен в цепь якоря генератора, смонтированного внутри корпуса преобразователя.

Обмотки генератора выполняют из меди или алюминия. Алюминиевые шины армируют медными пластинками. Для защиты от радиопомех, возникающих при работе генератора, применен емкостный фильтр из двух конденсаторов.

Перед пуском преобразователя в работу необходимо проверить заземление корпуса; состояние щеток коллектора; надежность контактов во внутренней и внешней цепи; штурвал реостата повернуть против часовой стрелки до упора; проверить, не касаются ли концы сварочных проводов друг друга; установить перемычку на доске зажимов соответственно требуемой величине сварочного тока (300 или 500 А).

Пуск преобразозателя осуществляется включением двигателя в сеть (пакетным выключателем 11). После подсоединения к сети необходимо проверить направление вращения генератора (если смотреть со стороны коллектора, ротор должен вращаться против часовой стрелки) и в случае необходимости поменять местами провода в месте их подключения к питающей сети.

Для пояснения принципа работы сварочного преобразователя рассмотрим упрощенную электрическую схему преобразователя ПСО-500 (рис. 2). Асинхронный электродвигатель 1 с коротко-замкнутым ротором имеет три обмотки статора, включенные по схеме «звезда» (380 в). Пакетный выключатель 2 служит для включения электродвигателя в сеть трехфазного переменного тока напряжением 380 в. Четырех полюсный сварочный генератор 8 имеет обмотку 5 независимого возбуждения и последовательную размагничивающую обмотку 7, обеспечивающую падающую внешнюю характеристику генератора. Обмотки 5 и 7 расположены на разных полюсах. Независимая обмотка возбуждения 5 питается постоянным током от селенового выпрямителя 4, включенного в сеть питания обмоток электродвигателя через стабилизатор напряжения (однофазный трансформатор) 3 и включается одновременно с пуском электродвигателя.

Сварочный ток регулируется реостатом 6, включенным в цепь независимой обмотки возбуждения 5. Величина тока измеряется амперметром 9. Сварочная цепь подключается к зажимам доски 10, на которой имеется перемычка, переключающая секции последовательной обмотки 7 на два диапазона сварочного тока: до 300 а и до 500 а. Конденсаторы 11 устраняют радиопомехи, возникающие при работе преобразователя.

(Рис.2) Принципиальная электрическая схема сварочного преобразователя ПСО-500

1- Асинхронный электродвигатель

2- Пакетный выключатель

3- Стабилизатор напряжения

4- Селеновый выпрямитель

5-обмотка независимым возбуждением

6- Регулируемый реостат

7- Последовательная размагничивающая обмотка

8- Четырех полюсный сварочный генератор

9-Амперметр

10- зажимы доски

11- Конденсаторы

Принципиальная электрическая схема сварочного генератора с независимым возбуждением и размагничивающей последовательной обмоткой.

На рис.3 Дана схема генератора ГСО-500 с независимым возбуждением и размагничивающей последовательной обмоткой. Намагничивающая обмотка независимого возбуждения питается током от отдельного источника (сети переменного тока через полупроводниковый селеновый выпрямитель), а размагничивающая включена последовательно с обмоткой якоря так, что создаваемый ею магнитный поток Ф р направлен навстречу магнитному потоку Ф нв обмотки возбуждения. Ток I нв в обмотке возбуждения, а следовательно, и величину магнитного потока Ф нв в ней можно плавно изменять с помощью реостата R. Последовательная размагничивающая обмотка обычно секционирована, что позволяет применять ступенчатое регулирование сварочного тока изменением числа действующих ампер-витков в обмотке. Напряжение холостого хода генератора определяется током в обмотке независимого возбуждения. При увеличении сварочного тока I св возрастает магнитный поток Ф р в размагничивающей обмотке, который, действуя встречно потоку Ф нв обмотки независимого возбуждения, уменьшает напряжение в сварочной цепи, создавая падающую внешнюю характеристику генератора (рис. 146).

Изменяют внешние характеристики регулированием тока в обмотке независимого возбуждения и переключением числа витков размагничивающей обмотки. По этой схеме работают сварочные генераторы преобразователей ПСО-120, ПСО-800. Для получения жесткой внешней характеристики последовательные размагничивающие обмотки переключаются так, чтобы они действовали согласованно с обмоткой независимого возбуждения. По такой схеме работают генераторы преобразователей ПСГ-350 и ПСГ-500.

(Рис.3)схема Генератора с независимым возбуждением и размагничивающей последовательной обмоткой.

Цель работы:изучить структуру белых, серых, ковких и высокопрочных чугунов, ознакомиться с их основными свойствами, маркировкой, зависимостью свойств чугунов от их структуры.

Рисунок 1Диаграмма системы сплавов Fe–C

Рисунок 2Классификация чугуна по строению

Опишем в отдельности каждый вид чугуна. Как видно из рисунка №2 всего 9 разновидностей чугунов по металлической основе и форме графитных включений.

Серый чугун маркируется буквами СЧ и цифрами, характеризующими величину временного сопротивления при испытаниях на растяжение. Марки, механические свойства и ориентировочный составсерых чугунов приведен в табл.

По мере округления графитных включений их отрицательная роль как надрезов металлической основы снижается, и механические свойства чугуна растут. Округленная форма графита достигается модифицированием. Модификаторами чугуна служат SiCa, FeSi, Al, Mg. При использовании в качестве модификатора магния в количестве до 0,5 %, вводимого перед разливкой, получают высокопрочный чугун с шаровидной формой включений графита.

Механические свойства и состав (%) серых чугунов
по ГОСТ 14120–85

Марка чугуна	σ в, МПа, не менее	Твёрдость НВ, не более	Состав, %, не более
С	Si	Mn	P	S
СЧ 10			3,5–3,7	2,2–2,6	0,5–0,8	0,3	0,15
СЧ 15			3,5–3,7	2,0–2,4	0,5–0,8	0,2	0,15
СЧ 20			3,3–3,5	1,4–2,4	0,7–1,0	0,2	0,15
СЧ 25			3,2–3,4	1,4–2,4	0,7–1,0	0,2	0,15
СЧ 30			3,0–3,2	1,3–1,9	0,7–1,0	0,2	0,12
СЧ 35			2,9–3,0	1,2–1,5	0,7–1,1	0,2	0,12

Маркируется высокопрочный чугун буквами ВЧ и числом, характеризующим величину временного сопротивления, например ВЧ 35. Механические свойства некоторых высокопрочных чугунов приведены в табл. Из высокопрочных чугунов изготавливают ответственные детали: зубчатые колеса, коленчатые валы.

Минимальные механические свойства и твердость
высокопрочных чугунов по ГОСТ 7293–85

Марка чугуна	σ в	σ 0,2	δ	Твердость НВ
МПа	%
ВЧ 35				140–170
ВЧ 40				140–202
ВЧ 45				140–225
ВЧ 50				153–145
ВЧ 60				192–277
ВЧ 70				228–302
ВЧ 80				248–351
ВЧ 100				270–360

Ковкий чугун маркируют буквами КЧ и цифрами временного сопротивления и относительного удлинения, например КЧ 35–10. В табл. 3 приведены марки, механические свойства и химический состав некоторых ковких чугунов. Отливки из ковких чугунов применяют для деталей, работающих при ударных и вибрационных нагрузках (картеры, редукторы, фланцы, муфты).

Механические свойства и химический состав (%) ковких чугунов
по ГОСТ 1215–79

СВАРОЧНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

Источники питания постоянного тока подразделяются на две основные группы: сварочные преобразователи вращающегося типа (сварочные генераторы) и сварочные выпрямительные установки (сварочные выпрямители).
Генераторы постоянного тока подразделяются: по количеству питаемых постов - на однопостовые и многопостовые, по способу установки - на стационарные и передвижные, по роду привода - на генераторы с электрическим приводом и двигателями внутреннего сгорания, по конструктивному выполнению - на однокорпусные и двухкорпусные. По форме внешних характеристик сварочные генераторы могут быть с падающими, жесткими, пологопадающими характеристиками и комбинированного типа.
Наибольшее распространение получили генераторы с падающими внешними характеристиками, работающие по следующим трем основным схемам:
с независимым возбуждением и размагничивающей последовательной обмоткой;
с намагничивающей параллельной и размагничивающей последовательной обмотками возбуждения;
с расщепленными полюсами.
Ни один из трех видов генераторов с падающими внешними характеристиками не выделяется существенными преимуществами как по технологическим, так и по энергетическим и весовым показателям.

Сварочный преобразователь содержит приводной трехфазный электродвигатель, сварочный электрогенератор постоянного тока и устройство регулирования сварочного тока.

Сварочный агрегат содержит приводной двигатель внутреннего сгорания, сварочный электрогенератор постоянного тока и устройство регулирования сварочного тока.

Сварочные генераторы подразделяют по конструкции на коллекторные и вентильные, а по принципу действия на генераторы с самовозбуждением и с независимым возбуждением.

Сварчоные генераторы коллекторного типа с независимым возбуждением применялись в сварочных преобразователях, выпуск которых в нашей стране прекращен в 90х годах 20 века, но пока еще в некоторых организациях эксплуатируются.

Остальные виды генераторов в настоящее время являются составной частью сварочных агрегатов.

Коллекторные сварочные генераторы

Коллекторные генераторы являются машинами постоянного тока, содержащими статор с магнитными полюсами и обмотками, а также ротор с обмотками, концы которых выведены на пластины коллектора.

При вращении ротора витки его обмотки пересекают силовые линии магнитного поля и в них индуцируется ЭДС.

Графитовые щетки осуществляют подвижный контакт с пластинами коллектора. Щетки машины располагаются на электрической (геометрической) нейтрали коллектора, где ЭДС в витках меняет свое направление. Если сдвинуть щетки с нейтрали, то напряжение генератора снизится и переключение обмоток будет происходить под напряжением, что в сварочных генераторах под нагрузкой приведет к очень быстрому расплавлению коллектора электрической дугой.

ЭДС на щетках сварочного генератора пропорциональна магнитному потоку, создаваемому магнитными полюсами Е2 = сФ, где Ф - магнитный поток; с - постоянная генератора, определяемая его конструкцией и зависящая от числа пар полюсов, количества витков в якорной обмотке, скорости вращения якоря.

Напряжение на выходе генератора при нагрузке U2 = E2 - JсвRг, где U2 - выходное напряжение на клеммах генератора при нагрузке; Jсв - сварочный ток; Rг - суммарное сопротивление участка цепи якоря внутри генератора и щеточных контактов.

Поэтому внешняя статическая характеристика такого генератора полого падающая. Для получения круто падающей внешней статической характеристики в коллекторных генераторах применяется принцип внутреннего размагничивания машины, что обеспечивается статорной обмоткой размагничивания. При необходимости получения жесткой внешней статической характеристики используется подмагничивающая обмотка статора.

Сварочное оборудование - Преобразователи сварочные

Сварочный преобразователь представляет собой комбинацию электродвигателя переменного тока и сварочного генератора постоянного тока. Электрическая энергия сети переменного тока преобразуется в механическую энергию электродвигателя, вращает вал генератора и преобразуется в электрическую энергию постоянного сварочного тока. Поэтому КПД преобразователя невелик: из-за наличия вращающихся частей они менее надежны и удобны в эксплуатации по сравнению с выпрямителями. Однако для строительно-монтажных работ использование генераторов имеет преимущество по сравнению с другими источниками благодаря их меньшей чувствительности к колебаниям сетевого напряжения.

Однопостовой сварочный преобразователь ПСО-500 состоит из двух машин: из приводного электродвигателя 2 и сварочного генератора ГСО-500 постоянного тока, расположенных в общем корпусе 1. Якорь 5 генератора и ротор электродвигателя расположены на общем валу, подшипники которого установлены в крышках корпуса преобразователя. На валу между электродвигателем и генератором находится вентилятор 3, предназначенный для охлаждения агрегата во время его работы. Якорь генератора набран из тонких пластин электротехнической стали толщиной до 1 мм и снабжен продольными пазами, в которых уложены изолированные витки обмотки якоря. Концы обмотки якоря припаяны к соответствующим пластинам коллектора в. На полюсах магнитов насажены катушки 4 с обмотками из изолированной проволоки, которые включаются в электрическую цепь генератора.

Пускорегулирующая и контрольная аппаратура преобразователя смонтирована на корпусе 1 в общей коробке 12.

Преобразователь включается пакетным выключателем 11. Плавное регулирование величины тока возбуждения и регулирование режима работы сварочного генератора производят реостатом в цепи независимого возбуждения маховичком S. С помощью перемычки, соединяющей дополнительную клемму с одним из положительных выводов от последовательной обмотки, можно устанавливать сварочный ток для работы до 300 и до 500 А. Работа генератора на токах, превышающих верхние пределы (300 и 500А), не рекомендуется, так как возможен перегрев машины и нарушится система коммутации.

Величина сварочного тока определяется амперметром 10, шунт которого включен в цепь якоря генератора, смонтированного внутри корпуса преобразователя.

Обмотки генератора ГСО-500 выполняются из меди или алюминия. Алюминиевые шины армируют медными пластинками. Для защиты от радиопомех, возникающих при работе генератора, применен емкостный фильтр из двух конденсаторов.

Пуск преобразователя осуществляется включением двигателя в сеть (пакетным выключателем 11). После подсоединения к сети необходимо проверить направление вращения генератора (если смотреть со стороны коллектора, ротор должен вращаться против часовой стрелки) и в случае необходимости поменять местами провода в месте их подключения к питающей сети.

Правила безопасности при эксплуатации сварочных преобразователей

При эксплуатации сварочных преобразователей необходимо помнить:

напряжение на клеммах двигателя, равное 380/220 В, является опасным. Поэтому «ни должны быть закрыты. Все подсоединения со стороны высокого напряжения (380/220 В) должен осуществлять только электрик, имеющий право на производство электромонтажных работ;
корпус преобразователя должен быть надежно заземлен;
напряжение на клеммах генератора, равное при нагрузке 40 В, при холостом ходе генератора ГСО-500 может повышаться до 85 В. При работе в помещениях и на открытом воздухе при наличии повышенной влажности, пыли, высокой окружающей температуры воздуха (выше 30oС), токопроводящего пола или при работе на металлических конструкциях напряжение выше 12 В считается опасным для жизни.

При всех неблагоприятных условиях (сырое помещение, токопроводящий пол и др.) необходимо пользоваться резиновыми ковриками, а также резиновой обувью и перчатками.

Опасность поражения глаз, рук и лица лучами электрической дуги, брызгами расплавленного металла и меры защиты от них те же, что и при работе от сварочных трансформаторов.

Источник: Фоминых В.П. Электросварка

www.autowelding.ru

Преобразователь для сварки: устройство и особенности

Во многих случаях для выполнения сварочных работ применяют установки, основным узлов которых является понижающий трансформатор, но существуют и другие виды сварочного оборудования. О том, что такое сварочный преобразователь, знают в основном только профессионалы, но существует множество процессов, в которых их применение является единственно возможным вариантом.

Конструктивное устройство

Сварочный преобразователь это электрическая машина, состоящая из приводного электродвигателя и генератора, который обеспечивает выработку тока, необходимого для выполнения работ. В связи с тем, что устройство сварочного генератора включает в себя вращающиеся детали, его КПД и надежность несколько ниже, чем у традиционных выпрямителей и трансформаторов.

Но преимущество преобразователя заключается в том, что он вырабатывает сварочный ток, который практически не зависит от перепадов питающего напряжения. Поэтому его применение целесообразно для выполнения сварочных работ, к которым предъявляются высокие требования по качеству.

Все рабочие узлы сварочного преобразователя, в том числе и пускорегулирующая аппаратура, монтируются в одном едином корпусе. При этом существуют передвижные сварочные преобразователи и агрегаты, а так же стационарные посты. Первые, в основном применяют при выполнении монтажно-строительных работ, вторые, в заводских условиях.

Установки данного типа могут вырабатывать значительный сварочный ток (до 500 А и более), но стоит помнить о том, что эксплуатация в режимах, превышающих нормативный показатель по этому параметру, не допускается. Работа в критичных режимах может привести к выходу установки из строя.

Преобразователь ПСО 500

Принцип работы сварочного преобразователя позволяет вырабатывать постоянный и переменный сварочный ток. Очень часто на производстве можно увидеть преобразователь ПСО 500, который отличается высокой надежностью и производительностью.

К его особенностям можно отнести следующие моменты:

Основная часть установки сварочный генератор ГСО 500, вырабатывающий постоянный ток.
Ротор двигателя и якорь генератора расположены на одном валу, при этом между ними расположена крыльчатка вентилятора, которая обеспечивает эффективное охлаждение установки.
Преобразователь может работать в двух режимах - до 300 А и 500 А.
Плавная регулировка сварочного тока осуществляется при помощи реостата, включенного в цепь обмотки возбуждения.
Пакетник, которым осуществляется включение установки в работу, и регулирующий реостат расположены в одном блоке, который крепится на корпусе агрегата.

Сварочный преобразователь ПСО 500 установлен на колесную базу, которая обеспечивает ему хорошую мобильность. Благодаря этому агрегат может эксплуатироваться в условиях строительной или монтажной площадки.

При эксплуатации сварочных преобразователей необходимо соблюдать правила безопасной эксплуатации электрооборудования:

Корпус агрегата должен быть в обязательном порядке заземлен, все работы по подключению установки к питающей сети должны выполняться квалифицированным электриком.
Учитывая то, что преобразователь должен подключаться к сети 220/380В, клеммная коробка двигателя должна быть надежно изолирована и закрыта.

Несмотря на то, что сварочный преобразователь потребляет больше энергии для выполнения работ (в связи с наличием механических связей и невысоким КПД), он обеспечивает стабильный сварочный ток, независящий от перепадов питающего напряжения, что позволяет повысить качество сварного шва.

steelguide.ru

Устройство сварочного преобразователя

Сварочные однопостовые преобразователи состоят из приводного асинхронного электродвигателя трехфазного тока и сварочного генератора, расположенных в общем корпусе.

Рис. 5.1. Сварочный преобразователь ПСО-500: 1 - генератор; 2- корпус 3 - якорь; 4 - коллектор; 5 - токосъемник; б - маховик; 7 -коробка; 8 - зажимы; 9 - амперметр; 10 - вентилятор; 11 - электродвигатель

Преобразователи предназначены для работы в помещениях и на открытом воздухе, где их устанавливают в специальных машинных залах или в крайнем случае под навесами для защиты от осадков. Преобразователь ПСО-500 (рис. 5.1) состоит из корпуса, внутри которого закреплены электромагнитные полюсы генератора. Якорь генератора находится на общем валу с асинхронным электродвигателем.

На валу между генератором и электродвигателем закреплен вентилятор, который охлаждает преобразователь. Электромагнитные полюсы и якорь генератора состоят из набора листов электротехнической тонкой стали. На магнитах полюсов расположены катушки с обмотками. Якорь имеет продольные пазы, куда уложена изолированная обмотка, концы которой припаяны к пластинам коллектора. Угольные щетки токосъемника плотно прилегают к коллектору. Вся пускорегулирующая аппаратура и амперметр расположены в коробке. Маховик служит для регулирования тока реостатом, включенным в цепь обмотки возбуждения. В настоящее время преобразователь ПСО-500 заменен несколько улучшенным преобразователем ПД-502 аналогичного устройства.

www.metalcutting.ru

Устройство и сфера применение сварочного преобразователя

Специфическая разновидность сварочного аппарата, применяемая в основном в промышленности, а также в некоторых видах строительно-монтажных работ – это и есть сварочный преобразователь. Он называется так потому, что преобразовывает переменный ток от бытовой или промышленной сети в постоянный ток, оптимально подходящий для большинства видов сварки.

Принцип действия

Несмотря на суть конечного результата - постоянный ток - преобразователь действует по совершенно иному принципу, чем выпрямитель или инвертор. Его конструкция предполагает удлиненную цепочку прохождения энергии. Сначала переменный ток переходит в механическую энергию, а она в свою очередь преобразуется обратно в электрическую, но уже постоянного характера.

Пример оборудования

В качестве примера можно рассмотреть широко известный в профессиональных кругах сварочный преобразователь ПСО-500. Он состоит из сигарообразного корпуса, на котором сверху закреплен блок с контрольной аппаратурой, управляющими элементами (пакетным выключателем и реостатным регулятором) и контактами для подключения электродов, а внутри на одном вращающемся валу смонтированы асинхронный двигатель и генератор, разделенные вентилятором охлаждения.

Прямая электрическая связь между генератором и двигателем отсутствует. Двигатель, запускаемый от питающей сети, начинает с высокой скоростью вращать вал, с которым связан его ротор. На этот вал насажен и якорь генератора. В результате вращения якоря в его обмотках индуцируется переменный ток, который коллектором преобразуется в постоянный и подается на сварочные клеммы.

Достоинства

большой сварочный ток - у некоторых моделей, в частности, ПСО-500 и ПСГ-500, он доходит до 500 А, есть и более мощные устройства;
неприхотливость в работе;
нечувствительность к перепадам входного напряжения;
сравнительно высокая надежность при квалифицированном обслуживании;
хорошая ремонтопригодность, удобство сервисного обслуживания.

Недостатки

большие габариты и масса (она может доходить до полутонны и выше);
низкий КПД;
повышенная электрическая опасность;
шумность работы;
необходимость в сервисном обслуживании.

Принцип их действия - переход электрической энергии в механическую и обратно - подразумевает большие энергетические затраты на вращение вала. Этим обусловлен очень высокий расход электроэнергии, делающий устройство невыгодным для «домашнего» применения. Кроме того, наличие вращающихся с высокой скоростью деталей уменьшает степень надежности машины. Узким местом варочного преобразователя, как и самого электродвигателя, являются шарикоподшипники, на которых закреплен вал. Они нуждаются в периодической проверке и замене масла 1-2 раза в год. Также необходимо контролировать состояние коллектора и щеток токосъемников.

Под повышенной электрической опасностью имеется в виду тот факт, что перед началом сварочных работ преобразователь обязательно должен быть заземлен, подключение его к сети по правилам должно проводиться только электриком.

Классификация

Сварочные преобразователи классифицируются по различным параметрам. В том числе по количеству сварочных постов (одно- и многопостовые) и по типу привода (от электродвигателя либо, например, от двигателя внутреннего сгорания). По конструктивному исполнению они могут быть стационарными и передвижными, в одинарном или сдвоенном корпусе.

Преобразователи также отличаются по форме выходной характеристики. Для многих видов работ решающее значение имеет именно эта классификация. По форме выходной характеристики сварочные преобразователи разделяют на устройства, выдающие падающую либо жесткую характеристику (последние также способны выдавать пологопадающую). Существуют и универсальные преобразователи, в зависимости от установленного переключателя способные работать как в том, так и в другом режиме.

Дело в том, что специфика сварочных работ в защитных газах, автоматическая или полуавтоматическая, требует исключительно жесткой выходной характеристики. К таким преобразователям относится, к примеру, система ПСГ-500. Сварочные преобразователи модельного ряда ПСО имеют падающую характеристику, ПСУ - универсалы, способные переключаться в нужный режим работы.

ПСО и другие виды преобразователей с падающей характеристикой применяются в промышленности, в системах автоматической и ручной сварки, оснащенных авторегуляторами напряжения.