Каково напряжение холостого хода сварочных трансформатора и генератора
Напряжение холостого хода сварочного инвертора – это напряжение между положительным и отрицательным выходными контактами устройства при отсутствии дуги. У сварочного инвертора в исправном состоянии оно должно находиться в пределах, указанных в инструкции производителя. Обычно это напряжение от 40 В до 90 В. Такой номинал обеспечивает легкое зажигание дуги при сварке металла. Это создает и безопасность работы сварщика.
Схема сварочного инверторного полуавтомата.
Напряжение холостого хода: как возникает и на что влияет
Напряжение холостого хода получается путем преобразования напряжения питающей сети (220 В или 380 В, 50 Гц) в двух последовательных преобразователях, сначала в напряжение постоянного тока, а затем в переменное частотой 20-50 кГц. Затем высокочастотное напряжение подается на регулятор, поддерживающий необходимую величину напряжения на выходных клеммах и заданную силу тока при зажигании дуги.
Преобразование тока в сварочном инверторе.
Многие считают, что этот параметр влияет только на легкость зажигания дуги, чем выше напряжение, тем легче зажигается дуга. Условия работы сварщиков при монтаже конструкций далеки от идеальных. Случайное касание токоведущих частей с завышенным напряжением может привести к несчастному случаю.
У многих моделей инверторов напряжение холостого тока и сила рабочего тока находятся в прямой зависимости. При сварке металла, покрытого толстым слоем ржавчины или краски, дуга зажигается с трудом.
Если в этой ситуации увеличить напряжение холостого хода, то рабочий ток окажется избыточным, и вместо качественного соединения металла могут образоваться шлак и поры.
На чем отражается правильность подбора режима
Правильно установленный режим холостого хода обеспечивает качественное сгорание электрода и четко выраженный капельный перенос металла в сварную ванночку, образование надежного соединения с проваром корня шва. Образование брызг при поджоге и разрыве дуги минимальное, поверхность свариваемых деталей в зоне шва почти не требует дополнительной очистки. Одним из основных признаков правильно подобранного режима является характерный шипящий звук при горении дуги.
Трехфазный сварочный выпрямитель с регулировкой напряжения холостого хода секционированием витков обмоток трансформатора.
В некоторых моделях сварочного инвертора реализована дополнительная защитная функция от поражения сварщика электрическим током при повышенном напряжении холостого хода. Аппарат автоматически снижает напряжение до безопасной величины при возникновении нештатной ситуации и восстанавливает при исчезновении. Аппараты с увеличенным напряжением холостого хода используются при сварке электродами с тугоплавкой обмазкой, применяемыми для работы со специфическими сплавами.
Определенные модели инверторов для лучшего зажигания дуги оснащены схемой сварочного осциллятора. Такие устройства использовались на трансформаторных сварочных аппаратах с переменным и постоянным током. Осциллятор преобразует питающее напряжение сети в напряжение 2,5-3 кВ с частотой 150-300 кГц и выдает его на выходные клеммы импульсами длительностью в несколько десятков миллисекунд. Осциллятор состоит из повышающего низкочастотного трансформатора, подключенного к колебательному контуру, и разрядника с вольфрамовыми контактами. На выходе стоят конденсаторы, пропускающие токи высокой частоты и ограничивающие ток низкой частоты от сварочного аппарата.
В таких устройствах еще предусмотрена защита от поражения электрическим током. Потребляемая мощность осцилляторов составляет 250-300 Вт, что незначительно увеличивает общую потребляемую мощность сварочного инвертора. Осцилляторы можно приобрести в виде отдельного блока или изготовить самостоятельно.
Возможные неполадки в работе и их причины
Причины возникновения неполадок в работе инвертора могут возникнуть по причине:
- неисправности самого инвертора;
- неудовлетворительного состояния сварочных кабелей и цепи питания устройства.
Функциональные возможности сварочного инвертора.
Температурная деформация и напряжение на выходе устройства находятся в неразрывной связи. Из-за скачков напряжения изменяется температура горения дуги, металл либо не прогревается до необходимой температуры, либо сгорает, образуя шлак и поры. Способы устранения неполадок зависят от обнаруженной неисправности. Самой простой причиной может быть плохой контакт в соединениях сварочных кабелей с крокодилами и штекерами для подключения к инвертору. Он ведет к появлению деформаций при сварке. Обычно такой дефект проявляется в резких непериодических скачках сварочного тока, самопроизвольном затухании дуги, что может привести к некачественному соединению, деформации и напряжению при сварке деталей от неравномерного нагрева.
Способ устранения прост и может быть выполнен самостоятельно. Для устранения необходимо снять защитные изоляционные ручки, отсоединить кабель и осмотреть места соединения. При наличии окислов и следов нагрева нужно зачистить поверхности наждачной шкуркой и собрать, тщательно затянув соединительные болты. Кабели с подломленными или оборванными жилами и поврежденной изоляцией необходимо заменить на аналогичные. Длину кабеля лучше сохранить прежнюю. Многие модели инверторов рассчитаны на строго определенную нагрузку по индуктивному сопротивлению и при изменении длины кабеля могут изменить параметры работы.
Следующая причина может быть в неисправности самого устройства. Для определения работоспособности аппарата необходимо замерить прибором напряжение на выходных клеммах инвертора и напряжение в питающей сети. При нормальном сетевом напряжении низкое напряжение на выходе инвертора будет свидетельствовать о неисправности устройства. Ремонт инвертора лучше доверить специалистам из сервисного центра.
Если напряжение на выходе инвертора находится в допустимых пределах при нормальном напряжении питающей сети, следует тщательно проверить цепь подачи питающего напряжения на устройство от вводной точки электроснабжения или прибора учета. Минимальная потребляемая мощность устройств в режиме сварки находится в пределах 4-5 кВт. Необходимое сечение подводящих проводов из меди при такой мощности должно быть не менее 2,5 мм 2 с длительно допустимым рабочим током 25 А по всей цепи питания. Кабель с меньшим сечением будет быстро нагреваться, на нем будут возрастать потери напряжения.
Обязательно необходимо проверить качество всех соединений по цепи питания. Слабая скрутка или другой вид некачественного соединения тоже могут создавать проблемы при сварочных работах и привести к возгоранию. Разъемные соединения из пары вилка-розетка должны быть нового типа с увеличенным диаметром электропроводящих штифтов на вилках. Вилки старого типа не выдерживают нагрузки при длительных режимах работы. Розетки тоже должны быть соответствующего типа. Длина подводящих питание линий не может быть больше 50 м, если иное не указано в технической документации на устройство.
В сельской местности часто наблюдается нештатная работа инверторов из-за перегруженных общих линий электропроводки и заниженного напряжения сети.
Если при попытке зажечь дугу питающее напряжение падает до недопустимо низкого значения в точке ввода, это свидетельствует о недостаточной пропускной способности общей линии и ее перегрузке.
Иногда в такой ситуации могут помочь стабилизаторы напряжения. Эффективность работы стабилизаторов также зависит от нескольких причин и не всегда оправдывается. Общая потребляемая мощность комплекта из сети электроснабжения составит мощность сварочного устройства плюс потери в устройстве стабилизации. Увеличатся расходы по оплате электроэнергии, возрастет перегрузка общих линий, что еще более снизит напряжение на вводе.
Перед решением использовать такое устройство в комплекте со сварочным оборудованием желательно обратиться в электросети с письменным заявлением о некачественном электроснабжении.
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Напряжение - холостой ход - сварочный трансформатор
Недостатками источников питания постоянного тока являются необходимость использования дорогих мощных низковольтных диодов и значительное падение напряжения на выпрямительном блоке, составляющее до половины напряжения холостого хода сварочного трансформатора . [31]
Плавиковый шпат, способствуя получению качественных швов, вызывает, однако, некоторое ухудшение стабильности дугового разряда под слоем флюса; стабильность может быть повышена увеличением напряжения холостого хода сварочного трансформатора . [32]
На рис. 4.20 показаны зависимости времени установления переходных процессов tp 3 Тс, вычисленные для сварки под флюсом электродами диаметрами 3; 4 и 5 мм ( напряжение холостого хода сварочного трансформатора Ux . Как видно, с уменьшением диаметра электрода интенсивность саморегулирования возрастает. [33]
Электрическая схема установки обеспечивает: подготовку установки и прекращение сварки; зажигание дуги при сварочном токе без замыкания электрода на свариваемое изделие; автоматическое отключение установки ( снятие напряжения холостого хода сварочного трансформатора ) в случае обрыва дуги или в случае короткого замыкания; подачу аргона за 1 - 1 5 сек до начала сварки и прекращение подачи через 8 или 15 сек после окончания сварки или немедленно в случае невозбуждения дуги в начале сварки. [34]
При ручной дуговой сварке переменным током напряжение на электроде при холостом ходе сварочного трансформатора может превысить безопасную величину, что особенно опасно при выполнении электросварочных работ внутри металлических емкостей, а также на открытом воздухе, поэтому при отсутствии ограничения напряжения холостого хода самого источника сварочного тока, в соответствии с требованиями ГОСТ 12.3.003 - 75, используют ограничители напряжения холостого хода сварочного трансформатора . [35]
Модулятор-стабилизатор обеспечивает: регулирование тока импульса и тока паузы в пределах 35 - 315 А; ступенчатое регулирование длительности импульса и паузы в пределах 0 02 - 0 5 с; плавное регулирование длительности стартового импульса сварочного тока в пределах 0 05 - 5 с, с которого начинается процесс сварки; эффективное первоначальное возбуждение сварочной дуги и стабилизацию ее горения в процессе сварки; автоматическое отключение напряжения холостого хода сварочного трансформатора при перерывах в сварке длительностью более 1 с. Стабилизация горения дуги вольто-добавочными импульсами, подаваемыми в дуговой промежуток в начале каждого полупериода сварочного тока, позволяет применять электроды практически с любым типом покрытия, предназначенные для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей. Хорошие результаты получают при сварке углеродистых и нержавеющих сталей. За счет стартового импульса сварочного тока удается избегать, дефектов в начальных участках и в замках швов. [36]
При сварке на переменном токе такой способ интенсификации процесса саморегулирования не может быть использован в полной мере. Напряжение холостого хода сварочного трансформатора выбирают из условия надежного повторного возбуждения дуги, и его нельзя произвольно снизить. Поэтому постоянная времени Т и соответственно длительность переходного процесса tp зависят от режима сварки. [37]
Как и в прежние годы [13], число поражений, обусловленных прикосновением к токоведущим частям первичных и вторичных цепей, на сварочных установках осталось примерно одинаковым. Следовательно, ограничители напряжения холостого хода сварочных трансформаторов применяются еще не везде, где это необходимо. [38]
Для получения устойчивой и спокойной дуги время восстановления дуги t должно быть возможно малым. Время t уменьшается с увеличением напряжения холостого хода сварочного трансформатора . [40]
Из серийных устройств можно рекомендовать ограничитель напряжения холостого хода сварочных трансформаторов типа УСНТ-05У2 ( взамен выпускавшегося ранее УСНТ-4), разработанный Вильнюсским отделением ВНИИЭСО. Это устройство обеспечивает автоматическое снижение напряжения холостого хода сварочных трансформаторов до величины, не превышающей 12 В, в течение 0 5 с после угасания дуги или прекращения сварки. Снижение напряжения в режиме холостого хода достигается введением в первичную обмотку трансформатора резисторов, шунтируемых в процессе сварки встречно-параллельно включенными тиристорами. [41]
При одном активном сопротивлении при сварке происходят перерывы в горении дуги в каждом периоде. Время перерыва можно уменьшить различными способами, например увеличением напряжения холостого хода сварочного трансформатора ( этот способ не используется ввиду опасности для сварщика) или путем снижения напряжения, необходимого для зажигания дуги. Второй способ связан с применением электродных покрытий, имеющих особые технологические свойства. При работе на токах более 250 А напряжение холостого хода может быть снижено и, следовательно, повышена устойчивость дуги. [42]
При одном активном сопротивлении при сварке происходят перерывы в горении дуги в каждом периоде. Время перерыва можно уменьшить различными способами, например увеличением напряжения холостого хода сварочного трансформатора ( этот способ не используется ввиду опасности для сварщика) или путем снижения напряжения, необходимого для зажигания дуги. В юрой способ свя ан с применением электродных мокры i ни. Такие иокрьпия еше не разработаны. При работе на сварочных токах более 250 А напряжение холостого хода может быть снижено и. [44]
Напряжение холостого хода источника тока для дуговой сварки при номинальном напряжении сети не должно превышать: 80 В эффективного значения - для источников переменного тока ручной дуговой и полуавтоматической сварки; 140 В эффективного значения - для источников переменного тока автоматической сварки. [1]
Напряжение холостого хода источника тока для дуговой сварки при номинальном напряжении сети не должно превышать: 80 В эффективного значения - для источников переменного тока ручной дуговой и полуавтоматической сварки; 140 В эффективного значения - для источников переменного тока автоматической сварки. [2]
Напряжение холостого хода источника тока для плазменной обработки при номинальном напряжении сети не должно превышать: 180 В - для устройств ручной резки, плазменной сварки или наплавки; 300 В - для устройств полуавтоматической резки или напыления; 500 В - для устройств автоматической резки. [3]
Напряжение холостого хода источника тока должно обеспечивать легкое зажигание дуги, но не превышать допустимых для безопасной работы сварщика пределов. [4]
Напряжение холостого хода источника тока должно быть не меньше напряжения зажигания дуги. [6]
Напряжение питания электродвигателей не должно превышать напряжения холостого хода источника тока для плазменной обработки. [7]
В первом случае семейство внешних характеристик получается путем ступенчатого изменения напряжения холостого хода источника тока , во втором - путем плавного изменения его эквивалентного сопротивления. Возможна также комбинированная плавно-ступенчатая настройка режима. На рисунке показаны семейства внешних характеристик, полученные при различных способах регулирования тока 1р при заданном постоянном рабочем напряжении t / p: a - путем изменения напряжения холостого хода; б - путем изменения эквивалентного сопротивления источника тока при неизменном напряжении холостого хода; в - комбинированное регулирование путем плавного изменения эквивалентного сопротивления и ступенчатого изменения напряжения холостого хода. [8]
Емкости должны быть заземлены, а электрододержатель сблокирован с ограничителем напряжения холостого хода источника тока . Для изоляции от свариваемого металла должны использоваться диэлектрические маты и коврики, шлемы и рукавицы из диэлектрического материала. [9]
При электросварочных работах емкости должны быть заземлены, а электрододержатель сблокирован с ограничителем напряжения холостого хода источника тока . Электросварщики должны пользоваться диэлектрическими перчатками, галошами, ковриком и шлемом. Использовать металлические щитки не допускается. [10]
В качестве источника питания используются сварочные мотор-генераторы ( ПС-300, ПС-500, ПСМ-1000) или выпрямители. При работе с чистым аргоном напряжение холостого хода источника тока не должно быть ниже 60 - 65 в. При использовании водорода, азота или гелия требуется более высокое напряжение холостого хода. [11]
В качестве источника питания используются сварочные мотор-генераторы или выпрямители. При работе с чистым аргоном напряжение холостого хода источника тока не должно быть ниже 60 - 65 в. При использовании водорода, азота или гелия требуется еще более высокое напряжение холостого хода. [12]
Сила тока регулируется скоростью подачи электродной проволоки. Напряжение дуги устанавливается примерно равным напряжению холостого хода источника тока . Закономерности изменения формы и размеров шва в зависимости от основных параметров режима примерно такие же, как и при сварке под флюсом. [14]
Устройство и принцип работы источников сварочного тока
Цель работы — практическое знакомство с устройством и принципом работы источников сварочного тока, изучение методики расчета режимов ручной сварки.
Общая характеристика источников сварочного тока
В качестве источников сварочного тока применяют:
Источники переменного тока (сварочные трансформаторы);
Источники постоянного тока (сварочные преобразователи и полупроводниковые выпрямители).
Источники питания сварочной дуги должны удовлетворять следующим требованиям:
Напряжение холостого хода должно быть достаточным для зажигания дуги, но не превышать безопасную для сварщика величину (60–65 В);
Мощность источника тока должна быть достаточной для питания дуги необходимым по силе сварочным током;
Источники сварочного тока должны иметь устройства для плавного регулирования тока в нужных для сварки пределах;
Источники питания должны иметь небольшой вес, размеры и стоимость, а также должны быть удобными в эксплуатации.
Одной из важнейших характеристик источника питания сварочной дуги является внешняя статическая (вольтамперная) характеристика, представляющая собой кривую зависимости между напряжением сварочной дуги и силой сварочного тока. В зависимости от назначения источники питания имеют разнообразные внешние характеристики (рис. ). Источник тока для ручной сварки обладает крутопадающей внешней характеристикой (кривая 1). При автоматической сварке под флюсом внешняя характеристика пологая (кривая 2) для повышения устойчивости процесса. Если же сварка ведется в защитных средах с применением тонких электродных проволок, источник тока должен иметь жесткую (кривая 3) или пологовозрастающую (кривая 4) характеристики.
Другим показателем работы источника сварочного тока является продолжительность работы (ПР) или продолжительность включения (ПВ). Эти величины характеризуют повторно-кратковременный режим работы, на который рассчитаны источники питания.
Сварочные трансформаторы. В зависимости от конструкции магнитоэлектрической системы сварочные трансформаторы делятся на две большие группы.
1. Трансформаторы с нормальным магнитным рассеиванием и дополнительной реактивной катушкой (СТЭ, РСТЭ, СТН) (рис. а).
2. Трансформаторы с увеличенным магнитным рассеиванием. Эти источники питания в свою очередь делятся на три подгруппы: с подвижными катушками (рис. б), с магнитным шунтом (рис. в) и со ступенчатым (витковым) регулированием.
При работе трансформатора обмотки создают в сердечнике магнитные потоки: Φ1 — поток первичной обмотки; Φ2 — поток вторичной обмотки; Φ3 — поток реактивной обмотки. Потоки Φ1 и Φ2 направлены навстречу друг другу и образуют равнодействующий поток трансформатора Φ0=Φ1–Φ2. При нагрузке магнитный поток реактивной обмотки Φ3 размагничивает общий поток, так как имеет одинаковое с Φ2 направление. При коротком замыкании магнитный поток Φ3 становится большим, а общий поток Φ0=Φ2–Φ3 — минимальным. Напряжение на дуге будет равным нулю, а ток — току короткого замыкания. Таким образом, взаимодействие магнитных потоков обеспечивает падающую внешнюю характеристику. Регулирование силы сварочного тока осуществляется изменением магнитного потока реактивной обмотки Φ3, который меняется при изменении зазора между подвижной частью магнитопровода и основным магнитопроводом. Увеличение зазора ведет к уменьшению потока Φ3 и, следовательно, к возрастанию силы сварочного тока и наоборот.
В трансформаторах с увеличенным магнитным рассеиванием одна из обмоток выполняется подвижной. При нагрузке вокруг обмоток трансформатора образуются магнитные потоки Φ1 и Φ2, проходящие в основном по сердечнику и складывающиеся в общий поток Φ0. Часть магнитных силовых линий рассеивается и не проходит через сердечник, а замыкается через воздух. Потоки Φ1 и Φ2 называют потоками рассеивания. С увеличением нагрузки на трансформатор потоки Φ1 и Φ2 возрастают, индуктируют в обмотках ЭДС самоиндукции, противодействующую основной ЭДС. При этом напряжение падает до нуля.
Регулирование силы сварочного тока производят изменением расстояния между обмотками. При увеличении этого расстояния магнитные потоки Φ1 и Φ2 увеличиваются, в результате чего основной поток и сила тока на дуге уменьшаются.
Сварочные преобразователи. Наибольшее распространение получили генераторы с падающими внешними характеристиками, работающие по трем основным магнитоэлектрическим схемам:
Генераторы с независимым возбуждением и последовательной размагничивающей обмоткой (рис. а);
Генераторы с намагничивающей параллельной и размагничивающей последовательной обмотками возбуждения ( б);
Генераторы с расщепленными полюсами.
Генератор работает следующим образом. Магнитный поток Φн, создаваемый обмоткой, противоположен по направлению магнитному потоку Φр. На холостом ходу, когда сварочный ток равен нулю и размагничивающая обмотка (РО) не действует, ЭДС генератора создается только магнитным потоком Φн. При нагрузке сварочный ток начинает создавать магнитный поток Φр, направленный навстречу потоку Φн. Результирующий магнитный поток генератора Φрез равен разности потоков Φн и Φр: Φрез=Φн–Φр. Благодаря этому с увеличением сварочного тока результирующий магнитный поток, ЭДС и напряжение генератора уменьшаются. Силу сварочного тока генератора можно регулировать не только реостатом (плавная регулировка), но и переключением числа витков обмотки РО (грубая регулировка).
Сварочные выпрямители. В отличие от преобразователей, сварочные выпрямители просты в изготовлении и надежны в эксплуатации, имеют более высокий КПД и меньшие потери холостого хода. Основные узлы выпрямителей: понижающий трансформатор, выпрямительный блок из селеновых, кремниевых или германиевых полупроводниковых вентилей; регулирующее устройство и система принудительной вентиляции. Полупроводниковые диоды включаются по различным схемам, наиболее распространенные схемы включения показаны на рис. . При однофазном токе и включении диодов по мостовой схеме (рис. а) получается пульсирующий ток постоянного направления. При использовании трехфазного тока (рис. б) получают выровненный сварочный ток постоянного направления. Эта схема чаще всего применяется в сварочных выпрямителях.
Регулирование сварочного тока осуществляется регулятором понижающего трансформатора или дополнительными балластными реостатами (сопротивлениями), включенными последовательно в цепь сварочной дуги.
Расчет режимов ручной сварки
Режимом сварки называют совокупность характеристик сварочного процесса, обеспечивающих получение сварных соединений заданных размеров, формы и качества. При ручной сварке такими характеристиками являются: диаметр электрода, сила сварочного тока, длина сварочной дуги, напряжение горения дуги.
Диаметр электрода выбирают в зависимости от толщины металла и типа сварного соединения (табл. ).
Читайте также: