Понижающий трансформатор, основой которого является магнитопровод (сердечник), изготовлен из большого количества тонких пластин (толщиной 0,5 мм) трансформаторной стали, стянутых между собой шпильками. На магнитопроводе имеются первичная и вторичная (понижающая) обмотки из медного или алюминиевого провода.
Дроссель состоит из магнитопровода, набранного из листов трансформаторной стали, на котором расположены витки медного или алюминиевого провода, рассчитанного на прохождение сварочного тока максимальной величины. На магнитопроводе имеется подвижная часть, которую можно перемещать с помощью винта, вращаемого рукояткой.
Первичная обмотка трансформатора подключается в сеть переменного тока напряжением 220В или 380В. Переменный ток высокого напряжения, проходя по обмотке, создает действующее вокруг магнитопровода переменное магнитное поле, под действием которого во вторичной обмотке индуктируется переменный ток низкого напряжения. Обмотку дросселя включают в сварочную цепь последовательно со вторичной обмоткой трансформатора.
Величину сварочного тока регулируют путем изменения воздушного зазора между передвижной и неподвижной частями магнитопровода. При увеличении воздушного зазора магнитное сопротивление магнитопровода увеличивается, магнитный поток соответственно уменьшается, а, следовательно, уменьшается индуктивное сопротивление катушки и увеличивается сварочный ток. При полном отсутствии воздушного зазора дроссель можно рассматривать как катушку на железном сердечнике; в этом случае величина тока будет минимальной. Следовательно, для получения большей величины тока воздушный зазор можно увеличить (рукоятку на дросселе вращать по часовой стрелке), а для получения меньшей величины тока зазор уменьшить (рукоятку вращать против часовой стрелки).
Регулирование сварочного тока рассмотренным способом позволяет настраивать режим сварки плавно и с достаточной точностью. Конструкция дросселя со ступенчатым регулированием сварочного тока позволяет изменять величину сварочного тока при помощи передвигающегося контакта путем включения определенного количества витков обмотки. В этом случае регулирование сварочного тока будет ступенчатым. Магнитопровод дросселя в этом случае изготавливают неразъемным, вследствие чего конструкция его значительно упрощается. Современные сварочные трансформаторы типа ТД, ТС, ТСК, СТШ и другие выпускаются в однокорпусном исполнении.
Трансформаторы с нормальным магнитным рассеиванием и реактивной обмоткой на общем сердечнике. Реактивная обмотка включена в сварочную цепь последовательно с таким расчетом, что ее поток направлен навстречу основному потоку трансформатора. Действие реактивной обмотки и регулирование сварочного тока аналогичны действию дросселя.
Трансформаторы с подвижными обмотками с увеличенным магнитным рассеянием. Трансформаторы с подвижными обмотками (к ним относятся сварочные трансформаторы типа ТС, ТСК и ТД) получили широкое применение при ручной дуговой сварке. Они имеют повышенную индуктивность рассеяния и выполняются однофазными, стержневого типа, в однокорпусном исполнении.
Могут применяться для наплавки и сварки под флюсом тонкими проволоками.
В трансформаторах типа ТСК параллельно первичной обмотке подключен конденсатор для повышения коэффициента мощности.
Сварочные выпрямители
Сварочный выпрямитель представляет собой аппарат, преобразующий переменный ток в постоянный (пульсирующий) при помощи полупроводниковых вентилей. Его действие основано на том, что полупроводниковые элементы проводят ток только в одном направлении, в то время как в обратном направлении полупроводники электрический ток практически не пропускают. Сварочный выпрямитель состоит из двух основных частей: трансформатора с устройством для регулирования сварочного тока или напряжения и выпрямительного блока, собранного по трехфазной мостовой схеме.
В сварочных выпрямителях используются селеновые и кремниевые вентили (полупроводники). Селеновые вентили имеют небольшой КПД, но обладают большей перегрузочной способностью, чем кремниевые. Поэтому селеновые вентили применяются в выпрямителях как с падающей, так и с жесткой характеристикой. Кремниевые же применяются в выпрямителях с падающей характеристикой, т.е. там, где ток короткого замыкания незначительно превышает рабочий ток. К тому же кремниевым вентилям требуется охлаждение, поэтому выпрямители с такими вентилями оснащаются вентиляторами.
Падающая характеристика в сварочном выпрямителе создается включением в цепь реактивной катушки или применением трансформатора с увеличенным магнитным рассеянием. Во многих выпрямителях трансформаторы имеют подвижные первичные обмотки. Сварочный ток регулируют при помощи секционированных обмоток трансформатора, специальным дросселем насыщения или изменением расстояния между обмотками.
Существуют следующие типы выпрямителей: ВВС-120-4, ВД-102, ВД-302 — с селеновыми вентилями; ВКС-120, ВКС-300, ВД-101, ВД-301, ВКСУ-500-2 — с кремниевыми вентилями.
Сварочные выпрямители обладают некоторыми преимуществами перед преобразователями с вращающимися роторами, так как они имеют лучшие энергетические и весовые показатели, более высокий к. п. д. и просты в обслуживании. Кроме того, они имеют меньшие потери при холостом ходе и лучшие сварочные качества (в результате более широких пределов регулирования), у них к тому же отсутствует шум при работе. Дефицитные медные обмотки в них заменены на алюминиевые.
Принцип работы сварочного выпрямителя. Сварочные выпрямители собирают по двум наиболее распространенным схемам:
однофазной мостовой двухполупериодного выпрямления;
трехфазной мостовой.
Наиболее распространена трехфазная мостовая схема выпрямления, которая обеспечивает большую устойчивость горения сварочной дуги при меньшем количестве вентилей при одинаково заданных значениях выпрямленного напряжения и тока, более равномерную загрузку всех трех фаз силовой сети и лучшее использование трансформатора сварочного выпрямителя. При работе выпрямителя по этой схеме в каждый данный момент времени ток проводят только два элемента, соединенные последовательно с нагрузкой. Таким образом, в течение одного периода получается шесть пульсаций тока. Сварочные выпрямители, в зависимости от внешних характеристик, можно разделить на три типа:
с крутопадающими характеристиками;
с жесткими (или пологопадающими) характеристиками;
универсальные, обеспечивающие получение падающих, жестких и пологопадающих характеристик.
Выбор сварочного оборудования
ВД-250
Промышленный сварочный выпрямитель с подключением к двухфазной сети 380В. Предназначен для сварки, резки и наплавки углеродистых, легированных и корозионностойких сталей на постоянном (MMA-DC) и переменном (MMA-AC) токе штучными электродами Ø 2-6 мм.
Пределы регулирования 40-250 А постоянного и 60-320 А переменного сварочного тока. Медные обмотки, четыре неповоротных колеса, защита от перегрузки.
Описание:
Напряжение-380 В
Ток -DC-40-250/AC-50-320 А
Диаметр электрода 2-6 мм
ПН-40%
Напряжение холостого хода-не более 80 В
Потребляемая мощность (макс.)-16 кВт
Размеры-(ДxШxВ) -420 х 390 х 550 мм
Масса -56 кг
6. Выбор сварочного вспомогательного оборудования и инструмента
В зависимости от того, в каких условиях осуществляется процесс сварки, используются различные методы и технологии.
Различают сварку при помощи электродов, полуавтоматическую или автоматическую сварку.
Выбирается технология, которая наиболее оптимально подходит для выполняемой конструкции и ее особенностей.
Сегодня сварочный процесс существенно облегчается и ускоряется современным высокотехнологичным сварочным оборудованием, которое представлено основными и вспомогательными аппаратами.
Каждый из аппаратов рассчитан на конкретную грузоподъемность, сложность работ и другие особенности сварочного процесса.
Среди наиболее часто используемого сварочного оборудования широко известны кантователи, а также позиционеры. Они необходимы для того, чтобы помочь повернуть изделие в наиболее удобную сторону для работы с ним. Кантователи позволяют поворачивать изделия, имеющие нецилиндрическую форму, вращать вокруг своей осевой линии.
Кантователи могут использоваться ручные либо на основе электроприводов, в зависимости от сложности работы.
Другим важным оборудованием в сварочных процессах является манипулятор.
С его помощью изделия устанавливают под нужным углом, а также поворачивают в требуемую позицию.
С помощью манипуляторов можно регулировать скорость, с которой вращается планшайба, а также скорость сварного узла, который крепится на планшайбе.
Среди манипуляторов встречаются аппараты с различной грузоподъемностью. Наименьшая грузоподъемность составляет 60 килограммов, максимально допустимая – 8 тонн.
Существует группа отдельных, предназначенных для работы со уникальными изделиями, манипуляторов, грузоподъемность которых составляет сто тонн.
Скорость позиционеров колеблется в диапазоне от 0,5 тонны до четырех тонн.
К более мелкому но не менее важному оборудованию относятся:шлакоотбойные молотки для снятия шлака со сварочных швов, защитные очки для защиты глаз от отлетающего шлака, сварочная маска для защиты глаз от опасных излучений, рабочая одежда из брезента или замши для защиты тела от брызг металла и горячего шлака, а так же излучения сварочной дуги, обувь из кожи, галицы или краги для защиты рук.
Если сварочные работы производятся в металлических емкостях то необходими иметь резиновый коврик для защиты от поражения электрическим током.
Так же в некоторых случаях целесообразно использовать каску для защиты головы от падения на нее тяжелых предметов.