Что называется сварочным преобразователем. Сварочный преобразователь: принцип работы. Правила безопасности при эксплуатации сварочных преобразователей

Сварочный электрический преобразователь представляет собой совокупность генератора постоянного тока и электрического двигателя постоянного тока. В процессе работы происходит преобразование сетевой электроэнергии переменного тока в механическую энергию электрического двигателя. В результате вращения генераторного вала она преобразуется в электрическую энергию постоянного тока, используемого для сварки. Преобразователь имеет относительно небольшой КПД, а из-за присутствия вращающихся элементов в сравнении с выпрямителем он считается менее надежным. Но для строительно-монтажных работ применение генераторов имеет свои преимущества. Например, если сравнивать с прочими источниками, они менее чувствительны к сетевым колебаниям напряжения.

Устройство сварочного электрического преобразователя: электрический приводной двигатель, генератор, вырабатывающий сварочный ток. Из-за того, что конструкция включает вращающиеся элементы, надежность и КПД устройства ниже, чем у стандартных трансформаторов, выпрямителей.

Но преобразователи при этом имеют свое преимущество – вырабатывают сварочный ток, практически не зависящий от сетевых перепадов напряжения. Их целесообразнее всего использовать в случае повышенных требований к качеству сварочных работ.

Рабочие узлы преобразователя сварочного оборудования, пускорегулирующая аппаратура в том числе, размещены в одном корпусе. Отличают передвижные агрегаты и преобразователи (для осуществления строительно-монтажных работ), стационарные посты (используются на производствах). Они имеют немного разные характеристики.

Принцип работы

Принцип работы механизма ПСО-500 предоставляет возможность вырабатывать постоянный, переменный ток. Достаточно часто в производственных цехах используются именно преобразователи марки ПСО-500, так как они характеризуются высокой технической производительностью, надежностью.

Особенности установки

• В основе устройства используется генератор марки ГСО-500, назначение которого – вырабатывать постоянный электрический ток.
• Два рабочих режима: до 300 А и 500 А.
• Ротор электромотора, якорь генератора оборудованы на одном валу. Между ними размещена крыльчатка вентилятора, обеспечивающая эффективное охлаждение механизма.
• Пакетник, выполняющий функцию запуска устройства, и реостат, регулирующий рабочий процесс, размещены в едином блоке, закрепленном на корпусе установки.
• Для регулировки сварочного тока используется реостат, который подключен к цепи обмотки возбуждения.

Преобразователь сварочный модели ПСО-500 смонтирован на колесном шасси, имеет небольшой вес. Благодаря этим характеристикам установка является достаточно мобильной и может использоваться на строительных площадках.

Техника безопасности

При использовании преобразователей нужно соблюдать требования по технике безопасности для электроустановок:

• корпус обязательно должен быть заземлен; работы, связанные с подключением агрегата к электросети, должен производить исключительно профессиональный электрик;
• учитывая, что оборудование подключается к источнику питания с напряжением 220/380 В, двигательная клеммная коробка должна быть закрыта и надежно изолирована.

Несмотря на то что сварочные преобразователи расходуют больше электрической энергии из-за низкого КПД, наличия механических связей, сварочный ток всегда стабильный независимо от перепадов сетевого напряжения. Это предоставляет возможность выполнять сварные швы высокого качества.

Также необходимо соблюдать в процессе работы со сварочным преобразователем следующие требования:

• обязательное заземление корпуса установки;
• на клеммах двигателя напряжение в 380/220 В считается опасным, они обязательно должны быть надежно изолированы, прикрыты. Соединительные работы осуществляются опытным электриком, у которого есть допуск к работам с высоким напряжением;
• на клеммах генератора при нагрузке напряжение составляет 40 В, на холостом ходу напряжение генератора марки ГСО-500 может увеличиваться до 85 В. В процессе эксплуатации оборудования в закрытых помещениях с повышенной влажностью, при наличии пыли, на открытом воздухе, при повышенных температурах окружающей среды (более 30 градусов), токопроводящем половом основании, выполнении сварки материалов на конструкциях, сделанных из металла, напряжение более 12 В представляет опасность для человеческой жизни.

Классификация сварочных преобразователей и агрегатов. Для сварки постоянным током источниками питания служат сварочные преобразователи и сварочные агрегаты. Сварочный преобразователь состоит из генератора постоянного тока и приводного электродвигателя, сварочный агрегат - из генератора и двигателя внутреннего сгорания. Сварочные агрегаты употребляются для работы в полевых условиях и в тех случаях, когда в питающей электрической сети сильно колеблется напряжение. Генератор и двигатель внутреннего сгорания (бензиновый или дизельный) монтируются на общей раме без колес, на катках, колесах, в кузове автомашины и на базе трактора.

Для работы в разных условиях выпускаются агрегаты: АСБ-300-7 - бензиновый двигатель ГАЗ-320, смонтированный с генератором ГСО-300-5 на раме без колес; АСД-3-1 - дизельный двигатель и генератор СГП-3-VIII - в том же исполнении; АСДП-500 - как и предыдущий агрегат, но установленный на двухосном прицепе; СДУ-2 - агрегат, смонтированный на базе трактора Т-100М; ПАС-400-VIII - двигатель типа ЗИЛ-164. и генератор СГП-3-VI, смонтированные на жесткой раме, снабженной роликами для перемещения по ровному полу. Выпускаются и другие агрегаты, отличающиеся конструктивным исполнением.

Сварочные генераторы бывают однопостовыми и многопостовыми, рассчитанными для одновременного питания нескольких сварочных постов. Однопостовые сварочные генераторы изготовляются с падающей или жесткой внешними характеристиками.

Большая часть генераторов, комплектующих сварочные агрегаты и преобразователи (типа ПС и ПСО), имеют падающую внешнюю характеристику. Генератор преобразователя типа ПСГ имеет жесткую вольт-амперную характеристику. Выпускаются генераторы универсальные, позволяющие получать и падающую, и жесткую характеристики (преобразователи типа ПСУ).

Сварочные преобразователи ПСО-500, ПСО-ЗООА, ПСО-120, ПСО-800, ПС-1000, АСО-2000, ПСМ-1000-4 и другие снабжаются в основном асинхронными трехфазными короткозамкнутыми двигателями в однокорпусном исполнении. Они имеют колеса для перемещения по цеху или устанавливаются неподвижно на плите.

Технические данные некоторых преобразователей приведены в табл. 51.

Устройство и работа сварочных генераторов. Промышленностью выпускаются сварочные генераторы трех типов: с независимой и параллельной обмотками возбуждения, размагничивающей последовательной обмоткой и с расщепленными полюсами.

Генераторы с независимой обмоткой возбуждения и размагничивающей последовательной обмоткой (рис. 119) применяются главным образом в сварочных преобразователях ПС0420, ПСО-ЗООА, ПСО-500, ПСО-800, ПС-1000, АСО-2000, отличающихся мощностью и конструктивным оформлением.

На схеме генератора (рис. 199, а ) показаны две обмотки возбуждения: независимая Н и последовательная С , которые расположены на разных полюсах. В цепь независимой обмотки включен реостат РТ . Последовательная обмотка изготовлена из шины большою сечения, так как в ней протекает большой сварочный ток. От части ее витков сделана отпайка, вынесенная на переключатель П .

Магнитный поток последовательной обмотки направлен навстречу магнитному потоку, создаваемому независимой обмоткой возбуждения. В результате действия этих потоков появляется результирующий поток. При холостом ходе последовательная обмотка не работает.

Напряжение холостого хода генератора определяется током в обмотке возбуждения. Это напряжение можно регулировать реостатом РТ , изменяя величину тока в цепи намагничивающей обмотки.

При нагрузке в последовательной обмотке появляется сварочный ток, создающий магнитный поток противоположного направления. С увеличением сварочного тока противодействующий магнитный поток увеличивается, а рабочее напряжение уменьшается. Таким образом образуется падающая внешняя характеристика генератора (рис. 119, б ).

Изменяют внешние характеристики регулированием тока в обмотке независимого возбуждения и переключением числа витков размагничивающей обмотки.

При коротком замыкании сила тока возрастает настолько, что размагничивающий поток резко увеличивается. Результирующий поток, а следовательно, и напряжение на клеммах генератора практически падают до нуля.

Сварочный ток регулируется двумя способами: переключением числа витков размагничивающей обмотки (два диапазона) и реостатом в цепи независимой обмотки (плавное регулирование). При подключении сварочного провода на левую клемму (рис. 119, а ) устанавливаются малые токи, на правую - большие.

Генераторы с параллельной намагничивающей и последовательной размагничивающей обмотками возбуждения относятся к системе генераторов с самовозбуждением (рис. 120). Поэтому их полюса изготовляются из ферромагнитной стали, имеющей остаточный магнетизм.

Как видно из схемы (рис. 120, а ), генератор имеет на основных полюсах две обмотки: намагничивающую Н и последовательно включенную размагничивающую С. Ток намагничивающей обмотки создается якорем самого генератора, для чего служит третья щетка С , расположенная на коллекторе посредине между основными щетками а и б .

Встречное включение обмоток создает падающую внешнюю характеристику генератора (рис. 120, б ). Сварочный ток плавно регулируется реостатом РП, включенным в цепь обмотки самовозбуждения. Для ступенчатого регулирования тока размагничивающая обмотка секционирована так же, как и в генераторе типа ПСО. По такой схеме работают генераторы сварочных преобразователей ПС-300, ПСО-ЗООМ, ПС-3004, ПСО-300 ПС-500, САМ-400.

Генератор с расщепленными полюсами (рис. 121) не имеет последовательной обмотки. В этом генераторе расположение полюсов отличается от обычных электрических генераторов постоянного тока. Магнитные полюса не чередуются (за северным следует южный, затем опять северный и т. д.), а одноименные полюса располагаются рядом (два северных и два южных, рис. 121, б ). Горизонтальные полюса Nr называются главными, а вертикальные N п - поперечными.

Рис. 121. Генератор с расщепленными полюсами: а, б - принципиальные магнитная и электрическая схемы; Ф г я, Ф п я - магнитные потоки якоря, Фг - главный магнитный поток, Ф п - поперечный магнитный поток, ГН - нейтраль, П - обмотка поперечных полюсов, Гл - обмотка главных полюсов, РТ - реостат

Главные полюса имеют вырезы, уменьшающие их поперечное сечение для полного насыщения магнитным потоком уже при холостом ходе. Поперечные полюса имеют большое сечение и работают на всех режимах при неполном насыщении. На главных полюсах размещены только главные обмотки возбуждения, а на поперечных - только поперечные. В цепи поперечных обмоток возбуждения установлен регулировочный реостат РТ . Обе обмотки включены между собой параллельно и получают питание от щеток, т. е. генератор работает с Самовозбуждением. Генератор имеет две главные щетки а и б и дополнительную щетку с .

При нагрузке в обмотке якоря появляется ток, который создает магнитный поток якоря, подмагничивающий главные полюса и размагничивающий поперечные. Так как главные полюса полностью насыщены, то действие подмагничивающего потока не сказывается. С увеличением сварочного тока магнитный поток якоря увеличивается, его размагничивающее действие (против потока поперечных полюсов) возрастает и это приводит к уменьшению рабочего напряжения; создается падающая внешняя характеристика генератора. Таким образом, падающая характеристика генератора получается за счет размагничивающего действия магнитного потока якоря.

Плавное регулирование сварочного тока осуществляется реостатом в цепи поперечной обмотки возбуждения 1 .

1 (В выпускавшихся ранее генераторах этого типа (СУГ-2а, СУГ-26 и др.) грубая регулировка тока осуществлялась смещением щеток от нейтрали. )

По схеме с расщепленными полюсами работают генераторы преобразователей ПС-300М, СУГ-2ру и др.

Конструкции однопостовых сварочных преобразователей. Преобразователи ПС-300-1 и ПСО-300 служат для питания одного поста, для сварки, наплавки и резки. Преобразователи рассчитаны на рабочий ток от 65 до 340 А.

Сварочный генератор преобразователя относится к типу генератора с параллельной намагничивающей и последовательной размагничивающей обмотками возбуждения.

Генератор имеет крутопадающие внешние характеристики (рис. 120, б ) и два диапазона сварочных токов: 65 - 200 А и при подключении сварочного кабеля к левому зажиму (+) с полным числом витков последовательной размагничивающей обмотки; 160 - 340 А - при подключении к правому зажиму (+) с частью витков последовательной обмотки. В цепь намагничивающей обмотки возбуждения включен реостат типа РУ-Зб сопротивлением 2,98 Ом на токи 4,5 - 12 А, предназначенный для регулирования сварочного тока.

Преобразователь ПСГ-300-1 предназначен для питания поста полуавтоматической сварки в защитном газе. Генератор преобразователя имеет жесткую внешнюю характеристику, которая создается подмагничивающим действием последовательной обмотки возбуждения. Независимая обмотка возбуждения питается от селенового выпрямителя, подключенного к сети переменного тока через феррорезонансный стабилизатор. В цепь обмотки независимого возбуждения включен реостат, позволяющий плавно регулировать напряжение на зажимах генератора от 16 до 40 В. Преобразователь включается в сеть пакетным выключателем. Пределы регулирования сварочного тока 75 - 300 А.

Универсальные сварочные преобразователи ПСУ-300, ПСУ-500 имеют как падающие, так и жесткие внешние характеристики. Преобразователи этого типа состоят из однопостового сварочного генератора постоянного тока и приводного трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, находящихся в одном корпусе.

Сварочный генератор типа ГСУ изготовляется с четырьмя основными и двумя дополнительными полюсами (рис. 122). На двух основных полюсах уложены витки основной намагничивающей обмотки возбуждения, которая получает питание от сети через стабилизирующий трансформатор и селеновый выпрямитель. На двух других основных полюсах уложены витки последовательной обмотки возбуждения; магнитный поток этих полюсов направлен навстречу основному намагничивающему потоку. Обмотки дополнительных полюсов предназначены для улучшения коммутации.

Для получения крутопадающих внешних характеристик включается независимая обмотка возбуждения, последовательная размагничивающая и часть витков обмотки дополнительных полюсов.

При переходе на жесткие внешние характеристики (рис. 122, б ) последовательная размагничивающая обмотка частично отключается, но включается увеличенное количество витков обмотки дополнительных полюсов.

Изменение вида характеристики осуществляется переключением пакетного переключателя, установленного на распределительном устройстве, и присоединением сварочных проводов к двум соответствующим зажимам на клеммовой доске.

§ 105. Сварочные преобразователи

Рис. 105. Схема присоединения сварочных постов через балластные реостаты к сварочному преобразователю ПСМ-1000:
А - амперметр, V - вольтметр, Ш - шунт, РР - реостат регулировочный, РБ - реостат балластный

Рис. 106. Внешние характеристики преобразователя ПСУ-300:
1 - крутопадающие. 2 - жесткие

31. Технические данные преобразователей ПСГ-356, ПСГ-500

Рис. 107. Электрическая схема преобразователя ПСГ-500:
Тр - трансформатор стабилизирующий, Г - генератор сварочный, ДЗГ - доска зажимов генератора, Д - двигатель, ДЗД - доска зажимов двигателя, ПК - пакетный выключатель, ВС - выпрямитель селеновый, Р - реостат цепи возбуждения, ДПД - доска переключения двигателя, V - вольтметр, К з - конденсатор защитный, К с - конденсатор стабилизирующий

Рис. 108. Упрощенная электрическая схема универсального преобразователя ПСУ-300

32. Основные технические данные универсальных преобразователей

§ 10. Устройство и обслуживание сварочных преобразователей. .

Для питания электрической дуги постоянным током выпускаются передвижные и стационарные сварочные преобразователи. На рис. 17 показано устройство однопостового сварочного преобразователя ПСО-500, выпускаемого серийно нашей промышленностью.

Рис. 17. Схема сварочного преобразователя ПСО-500 :

1 - корпус, 2 - электродвигатель, 3 - вентилятор, 4 - катушка полюсов, 5 - якорь генератора, 6 - коллектор, 7 - токосъемник, 8 - маховичок для регулирования тока, 9 - сварочные зажимы, 10 - амперметр, 11 - пакетный выключатель, 12 - коробка пускорегулирующей и контрольной аппаратуры преобразователя

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 двигателя 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 с помощью 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 включателем 11. Величина тока возбуждения и режим работы сварочного генератора плавно регулируются реостатом в цепи независимого возбуждения маховичком 8. С помощью перемычки, соединяющей дополнительный зажим с одним из положительных выводов от последовательной обмотки, можно устанавливать сварочный ток до 300 и 500 А. Работа генератора на токах, превышающих верхние пределы (300 и 500 А), не рекомендуется, так как возможен перегрев машины и нарушение системы 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.

Перед пуском преобразователя в работу необходимо проверить заземление корпуса; состояние щеток коллектора; надежность контактов во внутренней и внешней цепях; 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 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.

Сварочный преобразователь состоит из асинхронного двигателя и генератора постоянного тока, собранных в одном корпусе.

Ротор двигателя и якорь генератора находятся на одном валу. Преобразователь установлен на раме или на колесах.

Генераторы, комплектующие сварочные преобразователи, работают по схемам, показанным на рис. 1.

Генератор с независимой обмоткой возбуждения и размагничивающей последовательной обмоткой (рис. 1,в). Независимая обмотка 1, питающаяся от сети переменного тока через селеновый выпрямитель, создает магнитный поток, индуктирующий на щетках генератора напряжение, необходимое для возбуждения дуги. Падающую характеристику создает размагничивающая обмотка 2, поток которой направлен встречно потоку обмотки 1. Регулирование сварочного тока производится переключением числа витков последовательной обмотки: зажим а - диапазон больших токов, зажим б - диапазон малых токов. В пределах каждого диапазона сварочный ток плавно регулируется реостатом R.

По этой схеме выполнены преобразователи ПСО-120, ПСО-ЗООА, ПД-303, ПСО-500, ПСО-800, ПС-1000-III, АСО-2000.

Генератор с параллельной обмоткой возбуждения и размагничивающей последовательной обмоткой (рис. 1,б). Магнитные полюса этого генератора должны иметь остаточный магнетизм, поэтому их изготовляют из ферромагнитной стали.

Параллельная обмотка возбуждения 1 питается от щеток а - с; магнитный поток этой обмотки индуктирует на щетках а - в напряжение, необходимое для зажигания дуги. Напряжение на щетках а - с не меняется в течение всех стадий сварочного процесса (холостой ход, горение дуги, короткое замыкание). Последовательная обмотка 2 при горении дуги размагничивает генератор, создавая падающую характеристику. Регулирование сварочного тока производится так же, как и в генераторе, описанном выше.

По этой схеме выполнены преобразователи ПД-101, ПС-300-1, ПСО-300М, ПС-500.

Генераторы, построенные по этой схеме, устанавливают на агрегатах с двигателями внутреннего сгорания.

Генератор с расщепленными полюсами (рис. 1,в). На магнитных полюсах этого генератора имеются только параллельные обмотки 1, одна из которых регулируется. Напряжение на щетках а -с не меняется в течение всех стадий сварочного процесса. Падающая характеристика создастся размагничивающим действием потока (реакции) якоря, направленным навстречу магнитному потоку регулируемой обмотки.

Сварочный ток регулируют реостатом R в цепи обмотки возбуждения. В преобразователях этого типа довоенного выпуска (СМГ-2. СУГ-2А, СУГ-2Б и др.) грубая регулировка тока осуществлялась сдвигом щеток: большие токи - сдвиг против вращения якоря, малые токи - сдвиг по вращению.

По этой схеме выполнены преобразователи ПС-300М, ПС-ЗООМ-1, ПС-300Т. В эксплуатации находится значительное количество преобразователей, выпущенных до войны и в послевоенный период: СМГ-2А, СМГ-2Б, СУГ-2А, СУГ-2Б, СУГ-2р и др.

Технические характеристики однопостовых преобразователей приведены в табл. 1.

Таблица 1. Технические характеристики однопостовых сварочных преобразователей с падающей характеристикой

Примечание. Для всех преобразователей ПР 65%; для ПД-303 и ПСО-ЗООМ - 60%.