Сварочный генератор принципиальная схема

Обновлено: 08.01.2025

Сварочный электрогенератор – это прибор, который наравне способен выполнять две функции: организацию электроснабжения в автономном режиме и создание неразъемного соединения путем сварки.
Для данного оборудования характерна высокая мобильность, неповторимая функциональность и возможность решать огромное количество задач независимо от условий эксплуатации.

Устройство генераторов этого типа

Для лучшего понимания принципа работы электрогенератора необходимо ознакомиться с особенностями его конструкции.

Конструкция данного прибора включает в себя:

Индикатор отображения силы тока;
Прерыватель цепи;
Переключатель в режим "генератор";
Переключатель в режим "сварка";
Выход 230В 16А х 2;
Форсаж дуги;
Регулятор силы тока;
Клемы подключения сварочных кабелей.

К основным элементам данных устройств относят:

Этот компонент включает в себя трехфазный двигатель переменного тока и электрогенерирующее устройство, благодаря чему представляется возможным изменение параметров тока для сварки.

Этот элемент состоит из приводного ДВС, электрогенератора переменного тока и конструкции, позволяющей осуществлять контроль над параметрами тока.

Существуют вентильные и коллекторные СГ. Учитывая принцип функционирования, также различают приборы с самовозбуждением и с нейтральным возбуждением.

При разомкнутой сварочной цепи (работе с отключенной нагрузкой) на зажимах генератора возникает напряжение нулевой нагрузки, величина которого равняется электродвижущей силе, создаваемой обмоткой якоря (ОЯ). При других фиксированных факторах такое напряжение находится в непосредственной зависимости от потока магнитной индукции, воспроизводимого ОВН. Наравне с этим свойства магнитного потока обусловлены током возбуждения в обмотке, поддающимся корректировке посредством специального реостата (R).

Протекание тока в дуге якоря (Я) устройства запускается зажиганием дуги (Д). Ток проходит по виткам последовательной обмотки возбуждения ОВП, функционирующей на жестких характеристиках так, что генерируемый ею поток магнитной индукции противопоставляется таковому намагничивающей обмотки. Как следствие, рост тока способствует убыли суммарного потока в воздушном зазоре прибора, а также уменьшению электродвижущей силы, наводимой в ОЯ, и напряжению, создаваемому на зажимах. Возникает жесткая внешняя статическая характеристика.

Обратите внимание на тот факт, что огромное число установок данного типа (первым делом тех, которые предназначены для работы в составе данных агрегатов) снабжены обмоткой независимого возбуждения, для питания которой используется не какой-либо внешний объект, а дополнительная (третья) щетка, расположенная между главными, то есть генераторы выполнены с самостоятельным возбуждением.

СГ вентильного типа

Данные устройства представляют генераторы переменного тока с особыми преобразователями электричества. Такие установки снабжены механическим электропреобразователем, а не полупроводниковым, что отличает их от коллекторных аналогов.

Производство ВГС базируется на использовании трехфазных индукторных одноименнополюсных электромашин, в которых размещено по 2 пакета статора и ротора, материалом для изготовления которых служит особая электротехническая сталь.

Пакеты железа статора запрессовывают в стальную станину, посредством которой осуществляется их магнитное соединение. Пакеты железа ротора запрессовывают на втулку из стали, установленную на валу генератора. Соединяются они тоже магнитно. Каждый из пакетов железа ротора снабжен зубцами. Силовую ОЯ укладывают в углубления пакетов статора (одну для всех), а тороидальную ОВ – между пакетами железа ротора и жестко укрепляют на станине.

Условные обозначения, применяемые на изображенной на рисунке электрической схеме сварочного генератора:

2 - массивная втулка на валу;

3, 8 - пакеты железа ротора;

6, 9 - пакеты железа статора;

6 - станина;

7 - ОВ, закрепленная на станине;

Ф - главный поток магнитной индукции.

С помощью рисунка можно ознакомиться с конструкцией вентильного устройства. Здесь трехфазная обмотка индукторного устройства выводами подключается к трехфазному диодному мосту УО, представленному силовыми диодами из кремния. Подвергшийся выпрямлению ток питает сварочный пост. Служащие для ручной дуговой сварки жесткие внешние статические характеристики вентильного генератора формируются в частности благодаря внутреннему индуктивному сопротивлению непосредственно электромашины.

На электрической схеме вентильного сварочного генератора были использованы следующие обозначения:

ОЯ - обмотка якоря;

ОВ - обмотка возбуждения;

ТV, ТА - трансформаторы напряжения и тока;

VD - силовой вентильный блок;

VD1, VD2, VD3 - диоды в цепи возбуждения;

R – реостат, позволяющий управлять параметрами тока.

Во время нагрузки, то есть при проведении сварки, от вентильного СГ, конструктивно соответствующего схеме, загрузка всех фаз машины осуществляется симметрично.

Схема сварочного инвертора

До недавних пор все сварочные работы выполнялись при помощи мощных понижающих трансформаторов. Во многих случаях эти устройства были неудобными, в основном из-за сложностей с их перемещением и высокой энергоемкости. Ситуация коренным образом изменилась, когда появилась схема сварочного инвертора, созданная на основе современных технологий. Получились небольшие легкие устройства с широким набором функций. Вся их работа осуществляется благодаря наличию в конструкции импульсного преобразователя, способного производить высокочастотные токи. Именно они обеспечивают быстрое зажигание сварочной дуги, поддерживают ее стабильное состояние в течение всего периода работы.

Отличительные черты инверторов

Любое инверторное устройство по своей сути является блоком питания, внутри которого происходят физические процессы преобразования электроэнергии.

В сварочных инверторных устройствах они протекают по следующей схеме:

На начальном этапе выполняется преобразование входного переменного напряжения (220 В, 50 Гц) в постоянный ток.
На втором этапе осуществляется обратное превращение тока с постоянной синусоидой в переменный ток с высокой частотой.
Затем созданное напряжение понижается, осуществляется окончательное выпрямление тока с сохранением требуемых высокочастотных показателей. Этот порядок нужно знать, если требуется собрать сварочный инвертор своими руками.

Именно такой порядок действий дал возможность для снижения размеров и веса инверторных устройств. Старая сварочная аппаратура функционировала совсем по другому принципу. Здесь снижение напряжения на первичной обмотке, приводило к росту силы тока во вторичной трансформаторной обмотке. Полученная таким образом сила тока огромного значения, позволила применить дуговой способ сваривания. Поэтому, на вторичной обмотке пришлось снизить количество витков, но увеличить одновременно размеры сечения проводника. Подобная схема делала конструкцию очень громоздкой и тяжелой.

Электрическая схема сварочного инвертора дала реальный шанс повысить частотные показатели рабочего тока до 60, а в некоторых моделях и до 80 кГц без увеличения массы и размеров. В схеме были использованы полевые транзисторы, взаимодействующие между собой на таких же высоких частотах. Они соединяются с трансформаторной катушкой и передают на нее ток с заданной частотой. Поскольку самой катушке не требуется повышать частоту, за счет этого она сохраняет свои миниатюрные размеры. Выходные данные получаются, как и у обычной сварки, но габариты и масса инверторного устройства существенно отличаются в сторону уменьшения.

Взаимодействие основных узлов и деталей инвертора

На входе устройства обязательно нужен постоянный сигнал. Он получается с помощью сетевого выпрямителя, превращающего напряжение 220 вольт в постоянный ток. Основой конструкции этого модуля служит стандартный диодный мост и конденсаторы, сглаживающие пульсации после выпрямления.

Под действием высоких токов даже простейший диодный мост сильно нагревается и требует постоянного охлаждения в процессе работы. Во многих моделях установлен специальный радиатор и термический предохранитель, выполняющий отключение при нагреве моста до 90 градусов.

При подключении сварки к сети происходит сильное увеличение зарядного тока конденсаторов. Возникает реальная опасность пробоя компонентов диодного моста. Защититься от этого помогает схема плавного пуска, снижающая уровень тока при включении. После выхода аппарата в нужный режим, эта схема отключается с помощью реле коммутации.

Пройдя через выпрямительный модуль, напряжение, увеличенное до 310 В, попадает на участок импульсного преобразователя с ключами – транзисторами. Данные компоненты превращают подводимое напряжение в импульсные сигналы прямоугольной формы, частотой 60-80 кГц. Ключевым транзистора во время работы также требуются радиаторы охлаждения.

Наиболее важные функции в схеме инвертора принадлежат понижающему трансформатору. Он отличается компактными размерами и незначительным весом. Кроме того, в нем дополнительно предусмотрена выходная обмотка, обеспечивающая питание схемы управления. В приемную обмотку поступают прямоугольные импульсы на 310 В и частотой 60-80 кГц. Одновременно с этим, напряжение во вторичной обмотке за счет малого количества витков понижается до 60-70 вольт, а выходной ток увеличивается до 110-130 А и окончательно выпрямляется.

С этой целью сигнал от трансформатора поступает к выходному выпрямителю. Именно здесь появляется постоянный ток, под действием которого возникает сварочная дуга. В схеме используются сдвоенные диоды, имеющие высокое быстродействие и определяющие максимальное потребление тока всего инвертора. Данные элементы также охлаждаются с помощью радиаторов.

Принципиальная схема сварочного инвертора

Одной из основных функций инверторных сварочных установок является возможность увеличения частоты тока с 50 Гц стандартного значения, до 60-80 кГц, требуемых для работы. Все регулировки на выходе устройства производятся уже с высокочастотными токами, с использованием компактных малогабаритных трансформаторов. Частота увеличивается на том участке инверторной схемы, где предусмотрено расположение контура на основе мощных силовых транзисторов. На эти транзисторы возможна подача исключительно постоянного тока, поэтому на входе и выполняется выпрямление переменного напряжения.

Принципиальная схема сварочного инвертора условно разделяется на две составляющие. Это зона силового участка и цепь со схемой управления. Основным компонентом силового участка выступает диодный мост, где выполняется превращение переменного тока в постоянный. Такое преобразование приводит к возникновению импульсов, требующих сглаживания.

Сглаживание или фильтрация этих импульсов производится электролитическими конденсаторами, установленными за диодным мостом. Следует помнить, что напряжение, выходящее из моста, приблизительно на 40% превышает его величину на входе. Из-за этого диоды выпрямителя подвергаются сильному нагреву, и их работоспособность может заметно снизиться. Защита от перегрева элементов выпрямителя осуществляется радиаторами, включенными в конструкцию. Непосредственно на диодном мосту установлен термический предохранитель, отключающий питание при нагреве свыше 80-90 градусов.

Работа преобразователя приводит к созданию высокочастотных помех, попадающих через вход в электрическую сеть. Во избежание подобных ситуаций, перед выпрямителем производится установка фильтра, обеспечивающего электромагнитную совместимость. Такой фильтр включает в себя дроссель и конденсаторы.

Сама электросхема инвертора, выполняющего преобразование постоянного тока в переменный со значительно увеличившейся частотой, включает в себя транзисторы, собранные по схеме так называемого косого моста. Они переключаются между собой с высокой частотой и формируют переменный ток с такой же частотой, в пределах десятков или даже сотен килогерц. Результатом таких преобразований является переменный ток высокой частоты с прямоугольной амплитудой.

На выходе инвертора требуется получить постоянный ток с показателями, достаточными для выполнения сварочных работ. Эта функция выполняется понижающим трансформатором, расположенным сразу же за транзисторной схемой. Окончательное получение постоянного тока на выходе производится выпрямителем высокой мощности, собранным на основе диодного моста.

Защитные компоненты и схема управления

В процессе работы сварочный инвертор постоянно подвергается потенциальной опасности из-за возможных сбоев в сети и самой системе. Исключить негативные факторы помогают защитные элементы, установленные на различных участках схемы.

Предотвратить перегрев и сгорание транзисторов во время преобразований токов возможно при помощи специальных демпфирующих цепей. Другие блоки и узлы, присутствующие в электрической схеме и работающие под большими нагрузками, защищены элементами принудительного охлаждения. К каждому из них подключены термодатчики, отключающие питание при температурах нагрева, превышающих критическую отметку. Внутри инверторной аппаратуры система охлаждения, состоящая из вентиляторов и радиаторов, занимает достаточно много места.

Каждая схема инвертора оборудуется ШИМ-контроллером, обеспечивающим управление всей электрической схемой. От него поступают сигналы к разделительному трансформатору, силовым диодам и транзисторам. Для эффективного управления всей системой самому контроллеру также требуется подача установленных электрических сигналов. Такие сигналы вырабатываются операционным усилителем, к которому на вход подается выходной ток, преобразованный в инверторе. Если его значение расходится с заданными показателями, усилитель выполняет формирование управляющего сигнала и далее передает его на контроллер. Такая схема позволяет своевременно отключить аппарат при возникновении критических ситуаций в электрической схеме.

Как устранить неисправности инвертора

В некоторых случаях нарушения правил эксплуатации могут привести к выходу из строя даже самых надежных компонентов схемы сварочного инвертора. Основными причинами являются сбои в системах охлаждения, эксплуатация устройств в условиях повышенной влажности или запыленности. Большое количество пыли, осевшей на радиаторе, создает препятствие движению воздуха и своевременному отводу тепла. Поэтому производители рекомендуют периодически чистить аппаратуру.

Поиск возможных неисправностей нужно начинать от простого к сложному, поскольку современные схемы оборудованы многоступенчатой защитой от коротких замыканий и перегревов. Следует внимательно изучить инструкцию, где подробно указаны особенности эксплуатации конкретного устройства.

Среди основных причин возможных неисправностей можно выделить следующие:

Напряжение в сети слишком высокое или низкое. Инвертор сохраняет свою работоспособность в пределах 170-250 вольт.
Использование сетевого провода слишком большой длины или с небольшим сечением. Минимальное сечение должно быть не ниже 2,5 мм 2 , а длина питающего кабеля – не более 30 м.
Длина стандартного сварочного кабеля не превышает 3 м, а сечение – 35-50 мм 2 . Нарушение этих параметров приводит к сбоям в работе.
Некачественные контактные соединения силового и питающего кабеля.

В случае обнаружения неисправности, рекомендуется не ремонтировать сварочный инвертор самостоятельно, особенно если схема слишком сложная. Лучше всего – пригласить специалиста для проведения окончательной диагностики на соответствующем оборудовании.

Плюсы и минусы сварочных инверторов

Основными преимуществами инверторных устройств являются следующие:

Использование современных технологий позволило снизить массу аппаратов до 5-12 кг, в зависимости от модели. Обычные сварочные агрегаты весят в среднем от 18 до 35 кг.
Высокий КПД инверторов – до 90%. Такой показатель достигается за счет снижения затрат на нагрев деталей и компонентов.
Низкое энергопотребление, примерно с 2 раза меньше, чем у обычных сварочных трансформаторов.
Универсальность и широкий диапазон регулировок позволяют работать с разными металлами, использовать разные технологии сварки.
Множество полезных дополнительных опций: плавный пуск, антизалипание, форсаж и другие.
Напряжение, подаваемое на дугу, отличается высокой стабильностью. С этой целью автоматика обеспечивает взаимодействие всех компонентов схемы, создавая наиболее оптимальные условия для работы.
Даже простой инвертор может работать с любыми типами электродов.
Возможность программирования и настройки некоторых моделей на определенный тип сварочных работ.

В качестве минусов отметим недостатки, не оказывающие влияния на качество работ:

Высокая стоимость инверторов, примерно на 20-50% превышающая цену обычной аппаратуры.
Транзисторы обладают повышенной уязвимостью, а их стоимость иногда составляет 60% от цены всего устройства.
Невозможность производить сварку инверторами в сложных условиях эксплуатации.

Схема сварочного генератора

Сварочные генераторы используются в условиях, когда отсутствуют внешние источники питания. Данные устройства самостоятельно вырабатывают электроэнергию, достаточную для полноценного функционирования сварочного поста. В их конструкцию входит сам сварочный аппарат и генератор, вырабатывающий электроэнергию. Наиболее широкое распространение получили силовые установки, работающие на бензине.

Физические свойства ручной дуговой сварки

Для выполнения ручной дуговой сварки используются электроды. Они подаются к месту сваривания постепенно, по мере расплавления, и перемещаются вдоль шва. В это время проявляется основное физическое свойство, когда между электродом и основным металлом загорается дуга. В этот момент стержень расплавляется и жидкий металл в виде капель стекает в так называемую сварочную ванну.

Одновременно со стержнем расплавляется и покрытие электрода, в затем, превращаясь в газ, защищает пространство около дуги и саму ванну на расплавленной поверхности, препятствует контакту атмосферного воздуха с расплавленным металлом. Постепенно дуга перемещается, сварочная ванна становится твердой, металл кристаллизуется, и в этом месте образуется соединительный шов, на поверхности которого появляется твердая корка из шлака.

Сварочная дуга образуется и поддерживается с помощью переменного или постоянного тока, подведенного к электроду и самой металлической конструкции. На самом электроде и поверхности ванны образуются так называемые активные пятна. Расстояние между ними составляет длину дуги. Металл расплавляется на определенную глубину, размер которой зависит от нескольких факторов. Прежде всего, это рабочий режим сварки и ее расположение в пространстве. Существенное влияние оказывает скорость движения дуги, конструкция соединения, размеры и форма кромок, свариваемых между собой.

Как работают генераторные установки

Схема сварочного генератора часто применяется не только на производстве, но и в домашних условиях при выполнении ремонтных работ. Нередко они используются как автономные источники электроэнергии и являются незаменимым оборудованием, особенно на дачах и в загородных домах при регулярных отключениях электричества.

В целом, действия сварочных электрогенераторов происходят по одной и той же схеме.

В якорной обмотке появляется ток с переменным значением. Он появляется там, где эти обмотки пересекают магнитные силовые линии, находящиеся на полюсах статора.
Затем ток подводится к коллекторам и преобразуется из переменного в постоянный.
На следующем этапе этот постоянный ток подается на угольные щетки, очень плотно контактирующие с коллекторами.
В завершение процесса ток идет к зажимам, подключенным к этим щеткам, а уже от них – к сварочным проводам.

Точно также работает и бензиновый генератор для сварочного аппарата. В конструкции каждого агрегата имеется обмотка возбуждения со свойствами намагничивания. Для ее питания могут быть использованы разные способы:

С помощью независимых внешних источников питания.
Непосредственно от генератора, с обмотки якоря при помощи дополнительной щетки, соединенной с намагничивающей обмоткой возбуждения.

В первом случае в генераторе используется независимое возбуждение, а во втором – самовозбуждение. Работа каждого из них может происходить в разных режимах, которые при необходимости регулируются плавными изменениями намагничивающего тока.

Большое значение имеет последовательная обмотка возбуждения, входящая в конструкцию генератора. Ее основным отличием является малое число витков. Обмотка последовательно соединяется с дугой и подает к ней электрический ток. В результате, сила тока в ней будет одинакова с силой тока на сварочной дуге. Каждая обмотка разделяется на несколько секций и функционирует не только полностью, но и отдельными частями.

Сварка этого типа используется в основном для ручной работы с помощью единичных электродов. Именно для таких случаев предусмотрены генераторы с резко падающими внешними характеристиками, когда при повышении тока уменьшается напряжение. Такой ток требуется для поддержания постоянного стабильного горения дуги, которое может быть неровным из-за неравномерного движения руки сварщика.

Коллекторная схема генераторных установок

Одной из ведущих схем подобной аппаратуры являются сварочные генераторы коллекторного типа. Работы этих устройств осуществляется следующим образом.

При нахождении сварочной цепи в разомкнутом виде, и отсутствии нагрузки, на зажимах аппарата появляется так называемое напряжение нулевой нагрузки. Его величина эквивалентна ЭДС, возникающей в якорной обмотке. При нахождении в рабочих режимах данное напряжение находится в полной зависимости от потока магнитной индукции, появляющегося в независимой обмотке возбуждения. Одновременно, магнитный поток зависит от тока возбуждения в обмотке и регулируется специальным реостатом.

В момент зажигания дуги запускается течение тока в якорной обмотке. Далее ток идет через витки в последовательной обмотке возбуждения. В ней создается магнитный поток, направленный против другого магнитного потока, который создается в намагничивающей обмотке ОВН. В связи с этим сварочный ток возрастает, а суммарный магнитный поток в воздушном зазоре генератора снижается. Соответственно происходит уменьшение ЭДС, наводимой в якорной обмотке, и снижение генерируемого напряжения на зажимах.

Таким образом, наблюдается образование крутопадающей внешней статической характеристики. В большинстве сварочных установок коллекторного типа имеется обмотка независимого возбуждения, питающаяся через дополнительную щетку, расположенную между основными. То есть, в этих генераторах присутствует функция самовозбуждения.

Схема генераторов вентильного типа

Бензогенераторы данного типа выполнены в виде индукторного трехфазного генератора переменного тока. Он отличается повышенной частотой, а в схеме имеется встроенный выпрямительный блок. Трехфазная якорная обмотка переменного тока установлена на статоре. Она соединяется по схеме «звезда» или «треугольник». Между двумя роторными пакетами, на статоре также расположена обмотка возбуждения.

Сам ротор изготовлен в виде двух пакетов, состоящих из зубчатых элементов, изготовленных из электротехнической стали. Он не имеет обмоток и вращается вокруг своей оси. В каждом пакете ротора имеется восемь зубцов, смещенных относительно друг друга на 180 градусов.

Когда по обмотке возбуждения проходит постоянный ток, в ней происходит возникновение переменного магнитного потока. Его распределение осуществляется таким образом, чтобы первый пакет создавал лишь северные полюсы, а второй – южные. При совмещении зубцов ротора и статора достигается максимальное значение магнитного потока, а величина сопротивления на пути этого потока будет минимальной. Магнитный поток становится минимальным, когда зубец статора совпадает с пазом ротора.

Таким образом наглядно видно, что обмотка возбуждения принимает непосредственное участие в создании пульсирующего или переменного магнитного потока. Пронизывая трехфазную обмотку статора, этот поток вызывает наведение в ней переменной ЭДС с повышенной частотой. В свою очередь, переменная ЭДС с помощью выпрямительного блока преобразуется в постоянное напряжение вентильного генератора.

Название устройства связано с выпрямительным блоком, в котором используются кремниевые вентили, собранные по трехфазной схеме в виде моста. Питание обмотки возбуждения осуществляется через трехфазную силовую цепь генератора. Для этого существует специальный блок, в который входят трансформаторы тока и напряжения, а также выпрямители. После запуска генератор изначально самовозбуждается за счет остаточного магнитного потока.

По сравнению с коллекторными устройствами, схема для сварочного генератора вентильного типа обладает существенными преимуществами. У них отсутствуют ненадежные скользящие контакты, они обладают повышенным КПД, отличаются компактными размерами и небольшой массой. Вентильные аппараты зарекомендовали себя более надежными в эксплуатации, высокой стабильностью горения и эластичностью сварочной дуги.

Конструктивные особенности сварочных аппаратов

Все сварочные устройства изготавливаются в компактном виде, включают в себя саму сварку и генератор сварочного аппарата. Агрегаты могут работать на бензине или дизельном топливе и применяются в тех местах, где случаются частые перебои с подачей электроэнергии или электричества нет вообще.

В соответствии с конструктивным исполнением генераторы могут быть передвижными или стационарными, одно- или многопостовыми, с различными вольтамперными характеристиками. Наибольшее распространение получил бензиновый сварочный генератор, средняя мощность которого не превышает 100 кВт. Эти агрегаты просты и удобны в обслуживании, обладают незначительной массой, могут эксплуатироваться в сложных условиях, в том числе при низкой температуре.

Среди недостатков следует отметить пониженный рабочий ресурс, существенный расход топлива и невозможность работы свыше 6 часов в день. Тем не менее, они очень популярны у потребителей в качестве резервной или аварийной аппаратуры. Лучшим вариантом считаются инверторные устройства, способные выдавать постоянную частоту 50 Гц, и выполнять сварочные работы с высоким качеством швов.

Дизельный сварочный генератор хотя и не такой мобильный, но тем не менее, он отличается повышенной выносливостью и способностью непрерывно работать в течение длительного времени. Они создают мало шума и расходуют незначительное количество топлива. Дизельные генераторы очень удобны при больших объемах сварочных работ и в случае необходимости могут использоваться как электростанции круглосуточно обеспечивая бесперебойную подачу электроэнергии.

Сварочные генераторы

Сварочные генераторы входят в состав сварочных преобразователей и сварочных агрегатов.

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 - J св R г, 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.

Сварочный генератор с независимым возбуждением и размагничивающей обмоткой

Рис. 1 Схема сварочного генератора с независимым возбуждением и размагничивающей обмоткой

Отличительной особенностью такого генератора является то, что на магнитных полюсах расположены две обмотки возбуждения. Одна (намагничивающая) питается от постороннего источника тока (с независимым возбуждением), а по другой (размагничивающей) протекает сварочный ток.

Размагничивающая обмотка, играя роль сопротивления, включенного последовательно с дугой, обеспечивает падающую характеристику генератора, а при ее секционировании ступенчато регулирует величину тока.

Включение в работу всех витков размагничивающей обмотки дает ступень малых токов, а включение части витков - ступень больших токов.

Плавное регулирование сварочного тока осуществляется за счет изменения напряжения холостого хода, для чего служит реостат R в цепи намагничивающей обмотки. Увеличение сопротивления R приводит к снижению намагничивающего тока снижению потока намагничивания Фн, напряжения холостого хода генератора и, наконец, к уменьшению сварочного тока.

Генератор обеспечивает падающую внешнюю статическую характеристику только при вращении в одну сторону, указанную на корпусе стрелкой. В сварочных преобразователях необходимо контролировать правильное направление вращения электродвигателя до проведения сварки на холостом ходу.

Сварочный генератор с самовозбуждением и размагничивающей обмоткой

Главное отличие этого типа генераторов в том, что намагничивающая обмотка возбуждения питается не от постороннего источника, а от самого генератора. Поэтому они называются генераторами с самовозбуждением.

Рис. 2. Принципиальная электрическая схема и устройство магнитной системы четырех полюсного генератора с самовозбуждением

В коллекторных сварочных генераторах, кроме основных полюсов и обмоток, есть ещё две дополнительных полюса, на которых размещается по витку дополнительной последовательной обмотки. Это необходимо для компенсации магнитного потока реакции якоря и сохранения положения электрической нейтрали машины при изменении нагрузки.

Для нормальной работы генератора с самовозбуждением необходимо, чтобы напряжение, подаваемое на намагничивающую обмотку, не изменялось в процессе сварки, т.е. не зависело от режима сварки. С этой целью в генераторе установлена третья дополнительная щетка, которая располагается между двумя основными щетками.

Напряжение, питающее намагничивающую обмотку, оказывается независящим от сварочного тока. Падающая же характеристика генератора обеспечивается за счет размагничивающего действия размагничивающей обмотки, проявляющегося под второй половиной полюсов.

Особенность сварочных генераторов с самовозбуждением состоит в том, что их запуск возможен только при вращении якоря, в одном направлении, указанном стрелкой на торцевой крышке статора. Это связано с тем, что первоначальное возбуждение генератора при его запуске происходит благодаря остаточному намагничиванию полюсов.

При вращении якоря в противоположную сторону в обмотке возбуждения потечет ток обратного направления, который своим нарастающим магнитным полем в какой-то момент времени компенсирует остаточное намагничивание полюсов, т.е. суммарный магнитный поток под полюсами станет равным нулю. В этом случае для возбуждения генератора необходимо намагничивающую обмотку временно подсоединить к независимому источнику постоянного тока.

Вентильные сварочные генераторы

Сварочные генераторы этого типа появились в середине 70-х годов 20 века после освоения производства силовых кремниевых вентилей. В этих генераторах функцию выпрямления тока вместо коллектора выполняет полупроводниковый выпрямитель, на который подается переменное напряжение генератора.

В сварочных агрегатах применяются генераторы три типа конструкции генераторов переменного тока: индукторный, синхронный и асинхронный. В России сварочные агрегаты выпускаются с индукторными генераторами с самовозбуждением, независимым возбуждением и со смешанным возбуждением.

Рис. 3. Схема вентильного генератора с самовозбуждением

В индукторном генераторе неподвижная обмотка возбуждения питается постоянным током, но создаваемый ею магнитный поток имеет переменный характер. Он максимален при совпадении зубцов ротора и статора, когда магнитное сопротивление на пути потока минимально, и минимален при совпадении впадин ротора и статора. Следовательно, ЭДС наводимая этим потоком, тоже переменная.

Три рабочие обмотки расположены на статоре со сдвигом на 120°, поэтому на выходе генератора образуется трехфазное переменное напряжение. Падающая характеристика генератора получается за счет большого индуктивного сопротивления самого генератора. Реостат в цепи возбуждения служит для плавной регулировки сварочного тока.

Отсутствие скользящих контактов (между щетками и коллектором) делает данный генератор более надежным в эксплуатации. Кроме того, у него более высокий КПД, меньшие масса и габариты, чем у коллекторного генератора.

Рис. 4. Принципиальная электрическая схема вентильного сварочного генератора типа ГД-312 с самовозбуждением

Для обеспечения работы на холостом ходу питание обмотки возбуждения осуществляется от трансформатора напряжения, а для питания ее в режиме короткого замыкания – от трансформатора тока. В режиме нагрузки – сварки – на обмотку возбуждения подается смешанный сигнал управления пропорциональный части выходного напряжения и пропорциональный току. Вентильные генераторы выпускаются марки ГД-312 и применяются для ручной сварки металлов в составе агрегатов типа АДБ.

Рис. 5. Принципиальная схема сварочного генератора ГД-4006

В России выпускают несколько конструкций многопостовых агрегатов с количеством постов от 2х до 4х. На рынке представлены универсальные агрегаты для нескольких способов сварки или сварки и плазменной резки. В частности агрегат АДДУ-4001ПР.

Формирование искусственных ВСХ агрегата АДДУ-4001ПР обеспечивается тиристорным силовым блоком с микропроцессорным управлением. Более широкие технологические возможности обеспечивает применение в агрегатах инверторных силовых блоков, как например в агрегате Vantage 500.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Читайте также: