Технічні характеристики зварювальних агрегатів з двигунами внутрішнього згорання (125143)

Посмотреть архив целиком


Зварювальні генератори і перетворювачі


Джерела живлення постійного підрозділяються на дві основні групи: зварювальні перетворювачі обертального типу (зварювальні генератори), і зварювальні випрямні установки (зварювальні випрямлячі).

Генератори постійного струму підрозділяються: по кількості живлених – на однопостові і багатопостові, за способом установки — на стаціонарні і пересувні, по роду приводу — на генератори з електричним приводом і двигунами внутрішнього згорання, по конструктивному виконанню — на однокорпусні і двокорпусні.

За формою зовнішніх характеристик зварювальні генератори можуть бути з падаючими, жорсткими, пологопадаючими характеристиками і комбінованого типу .

Найбільшого поширення набули генератори з падаючими зовнішніми характеристиками, що працюють по наступним трьом основним схемам:

з незалежним збудженням і розмагнічуючою послідовною обмоткою;

з паралельною намагнічуючою і розмагнічуючою послідовною обмотками збудження;

з розщепленими полюсами.

Жоден з трьох видів генераторів з падаючими зовнішніми характеристиками не виділяється істотними перевагами як по технологічних, так і по енергетичних і ваговим показникам.


Генератори з незалежним збудженням і послідовною розмагнічуючою обмоткою


Генератор Г має дві обмотки збудження (мал. 1, а): обмотку незалежного збудження, живлену від окремого джерела через мережу змінного струму і напівпровідниковий випрямляч, і послідовну розмагнічуючу обмотку, включену послідовно з обмоткою якоря.. Струм в ланцюзі незалежного збудження регулюється реостатом Р. Магнітний струм Фн, що створюється обмоткою незалежного збудження, протилежний по своєму напряму магнітному потоку Фр розмагнічуючої обмотки. При холостому ході, тобто коли зварювальний ланцюг розімкнений, ерс| генератора визначається, по формулі


Е=СФн,


де E — ерс (електрорушійна сила); С — постійна складова генератора; Фн — магнітний потік обмотки незалежного збудження.

При замкнутому ланцюзі зварювальний струм проходить через послідовну обмотку РО, створюючи магнітний потік Фр, протилежно направлений магнітному потоку Фн. Результуючий потік Фрез представляє різниця потоків:


Фрезн| — Фр.


Із збільшенням струму в зварювальному ланцюзі Фр збільшуватиметься, а Фрез, ерс і, напруга на затисках генератора — падати, створюючи падаючу зовнішню характеристику генератора.


Мал. 1. Принципова електрична схема зварювального генератора:

а — з незалежним збудженням і розмагнічуючою послідовною обмоткою, б — з паралельною і розмагнічуючою послідовною обмоткою, що намагнічує


Зварювальний струм в генераторах цієї системи регулюється реостатами P і секціонуванням послідовної обмотки, тобто зміною числа ампер-витків.

Вітчизняною промисловістю випущені зварювальні перетворювачі ПСО-120, ПСО-500, ПСО-315М ГД-502, укомплектовані генераторами з незалежним збудженням і послідовною розмагнічуючою обмоткою ГСО-120, ГСО-500, ГСО-800 і ГC-1000-11.

Основні технічні дані перетворювачів з генераторами що працюють за даною схемою, приведені в табл. 1.


1. Технічні характеристики перетворювачів ПСО-120, ГД-502, ПСО-500, ПСО-315М

Параметри

Тип перетворювача

ПСО-120

ГД-502

ПСО-500

ПСО-315М

Тип генератора

ГСО-120


ГСО-500


Номінальна напруга, В

25

40

40

32

Напруга холостого ходу, В

48—65

90

55—90

80

Номінальна величина зварювального струму (при ПР = 60%), А

120

500

500

315

Межі регулювання струму, А

30— 120

15—500

1 20—600

115—315

Потужність електродвигуна, кВт

4

28

17

Напруга живлячої мережі, В

220/380

220/380

220/380

220/380

ККД перетворювача, %

46

62

59

Коефіцієнт потужності (косинус «фі»)

0,88

0,9

Виконання

Однокорпусний на колесах

Однокор-пусний

Однокорпусний на колесах

Маса, кг

155

400

540

310


Для отримання жорсткої зовнішньої характеристики послідовні розмагнічуючі обмотки перемикаються так, щоб вони діяли згідно з обмоткою незалежного збудження. За такою схемою працюють зварювальні перетворювачі ПСГ-350, ПСГ-500 з генераторами ГСГ-350 і ГСГ-500 відповідно.

Основні технічні дані перетворювачів з генераторами, що працюють за даною схемою, приведені в табл. 2.


Технічні характеристики перетворювачів ПСГ-350, ПСГ-500

Параметри

Тип перетворювача


ПСГ-350

ПСГ- 500

Тип генератора

ГСГ-350

ГСГ-500

Номінальна напруга, В

30

35

Напруга холостого ходу, В

15—35

15—40

Номінальний зварювальний струм (при ПР=65%), А

350

500

Межі регулювання струму, А

50—350

50—500

Тип електродвигуна

АВ-61/2

АВ-71/2

Потужність електродвигуна, кВт

14

28

Напруга живлячої мережі, В

220/380

220/380

ККД перетворювача, %

63

65

Коефіцієнт потужності (косинус «фі»)

0,88

0,86

Исполнение

Однокорпусний на колесах

Маса, кг

400

500


Генератори паралельною намагнічуючою і послідовною розмагнічуючою обмоткам збудження


Відмітною особливістю генераторів такої схеми є використання принципу самозбудження (мал. 1, б), для цього є дві обмотки збудження — НО і РО. В результаті генератора індукується магнітним потоком обмотки, приєднаної до щіток генератора а і с . Напруга між цими щітками майже постійно по величині, тому магнітний потік Фн практично не міняється. Обмотка генератора НО називається обмоткою незалежного збудження.

При навантаженні зварювальний струм проходить через обмотку РО|, включену так, що її магнітний потік Фр направлений проти магнітного потоку Фн обмотки незалежного збудження. При збільшенні струму в зварювальному ланцюзі зростає розмагнічуюча дія послідовної обмотки РО|, а напруга генератора стає меншою, оскільки тому що, індукована в обмотці якоря генератора, залежить від результуючого магнітного потоку генератора.

При короткому замиканні магнітні потоки Фр і Фн рівні, напруга на затисках генератора близька до нуля.

Падаюча зовнішня характеристика виходить внаслідок розмагнічуючої дії обмотки РО.

Плавне регулювання зварювального струму в генераторах цієї системи здійснюється реостатами Р. Можливо також додаткове регулювання зварювального струму перемиканням витків серієсної обмотки збудження.

Схема допускає чотирьохполюсного виконання генераторів, що дозволяє спростити конструкцію і відповідно зменшити масу.

За даною схемою працюють найбільш поширені перетворювачі ПСО-300, ПСО-500, ПС-500 з генераторами ГСО-300, ГСО-500, ГС-500 і деякі інші зварювальні агрегати. Основні технічні дані перетворювачів з генераторами, що працюють за цією схемою, дані в табл. 3.


Технічні характеристики перетворювачів ПСО-300, ПСО-500, ПС-500-11

Параметри

Тип перетворювача

ПСО-300

ПСО-500

ПС-500-11

Тип генератора

ГСО-300

ГСО-500

ГС-500-Ц

Номінальна напруга, В

30

40

40

Напруга холостого ходу, В

55—80

60—90

60-90

Номінальний зварювальний струм (при ПР = 65%), А

300

500

500

Межі регулювання струму, А

75—320

120—600

120—600

Тип електродвигуна

АВ-62-4

А-72/4

А-72/4

Потужність електродвигуна, кВт

14

28

28

Напруна живлячої мережі, В

220/380

220/380

220/380

ККД перетворювача, %

52

55

55

Коефіцієнт потужності (косинус «фи»)

0,88

0,86

0,86

Виконання

Однокорпусний на колесах

Маса, кг

400

940

940



Генератори з розщепленими полюсами


У генераторів цієї групи падаючі зовнішні характеристики виходять в результаті розмагнічуючої дії магнітного потоку обмотки якоря (реакції якоря) (мал. 2). Генератор Г має чотири основні магнітні полюси N1|, N2|, S1|, S2 і три групи щіток а, b, с на колекторі. На відміну від розглянутих генераторів, у яких північні і південні магнітні полюси чергуються між собою, у генераторів цієї групи однойменні полюси поряд.


Мал. 2. Принципова електрична схема генератора з розщепленими полюсами (а) і схема магнітних силових полів (б)


Кожну пару однойменних полюсів вважаємо одним, але розщепленим на два. Генератори з розщепленими полюсами фактично двополюсними. Вертикально розташовані полюси називаються поперечними, а горизонтальні — головними. Головні полюси мають вирізи для зменшення площі поперечного перетину і завжди працюють при повному магнітному насиченні, тобто магнітний потік, що створюється цими полюсами, при всіх навантаженнях залишається незмінним. Магнітний потік полюсів, що створюється обмотками НГ і НП, умовно можна розділити на два потоки Фг і Фп, що замикаються через певні пари полюсів. Один магнітний потік має напрям від північного полюса n1 до південного S1, а другий — від північного полюса N2 до південного S2 якоря залежить від інтенсивності магнітних потоків Фп і Фг. Чим інтенсивніше магнітний потік, що перетинається провідниками якоря, тим більше.

При збудженні електричної дуги через обмотку якоря проходить струм, який створює магнітний потік обмотки якоря (показаний штриховими лініями). Цей магнітний потік залежить від струму : чим менша величина струму в обмотці якоря, тим менший магнітний потік якоря. Магнітний потік якоря, який співпадає по напряму з магнітним потоком N2, S2 головних полюсів (напрями магнітних потоків полюсів показані стрілками), збільшує його; направлений же в протилежну сторону магнітний потік Фп зменшує його.

Головні полюси завжди працюють при повному магнітному насиченні. Отже, магнітний потік якоря практично не може збільшити магнітний потік Фг, він може тільки зменшити магнітний потік поперечних полюсів Фп. У момент короткого замикання в зварювальному ланцюзі магнітний потік якоря має найбільшу величину і зменшує результуючий магнітний потік до нуля, отже, генератора також рівна нулю.

За відсутності навантаження в зварювальному ланцюзі (при холостому ході) в обмотці якоря струму немає, магнітний потік якоря також відсутній, тому потік Фп і, отже, результуючий магнітний потік мають найбільшу величину, а генератор — найбільшу напругу. Таким чином, в наслідок розмагнічуючої дії магнітного потоку обмотки якоря (реакції якоря) створюється падаюча зовнішня характеристика.

По даній схемі (з розщепленими полюсами) в промисловості знайшли застосування перетворювачі ПС-300М, ПС-300М-1, ПС-300Т з генераторами СГ-300О-М, СГ-ЗОО-м-1, СГ-300Т і деякі інші зварювальні агрегати. Основні технічні дані перетворювачів з генераторами, що працюють за цією схемою, дані в табл. 4.



Технічні характеристики перетворювачів ПС-300М, ПС-300М-1, ПС-300Т

Параметри

Тип перетворювача

ПС-300М

ПС-300М-1

ПС-300Т

Тип генератора

сг-300м

СГ-300М-1

СГ-300Т

Напруга холостого ходу, В

50—76

50—76

Номінальний зварочний струм

340

340

300

(при ПР = 65%), А




Межі регулювання струму, А

80—380

80—360

75—340

Тип електродвигуна

А-64-2

А-64-2

АТ-62-4Т

Потужність електродвигуна, кВт

14

14

14

Виконання

Однокорпусний

Однокорпусний стационарний

Маса, кг

600

590

600


Зварювальні перетворювачі


Багатопостові перетворювачі

Вони призначені для одночасного живлення декількох зварювальних постів . У промисловості використовуються багатопостові перетворювачі ПСМ-1000|, ПСМ-500|. Перетворювач ПСМ-1000 має однокорпусного виконання стаціонарного типу і складається з трифазного асинхронного двигуна АВ-91-4 з короткозамкнутим ротором і шестиполюсного генератора СГ-1000 із змішаним збудженням. Окрім шунтової обмотки на головних полюсах розміщена послідовна обмотка для підтримки постійної напруги при збільшенні навантаження. Генератор має жорстку характеристику, напруга регулюється реостатом, включеним в ланцюг паралельної обмотки збудження.

Падаюча зовнішня характеристика, необхідна для ручної дугової зварки , створюється самостійно на кожному зварювальному посту баластним реостатом типу РБ (цей реостат дозволяє ступінчасто змінювати величину зварювального струму ). Схема включення перетворювача ПСМ-1000 і баластних реостатів показана на мал. 3.


Мал. 3. Схема приєднання зварювальних постів через баластні реостати до зварювального перетворювача ПСМ-1000:

А — амперметр, V — вольтметр, Ш — шунт, РР — реостат регулювальний, РБ — реостат баластний


Основним недоліком багатопостових перетворювачів є низький ККД| зварювальних постів. До переваг багатопостових перетворювачів відносяться: простота обслуговування, низька вартість устаткування , невелика площа для розміщення устаткування і висока надійність в експлуатації.

Перетворювачі для зварки в захисних газах

Для автоматичної і механізованої зварки в захисних газах необхідні зварювальні перетворювачі, що забезпечують жорсткі або зростаючі зовнішні характеристики. Для цієї мети промисловість випускає перетворювачі ПСГ-350, ПСГ-500, а також універсальні перетворювачі ПСУ-300 і ПСУ-500. Універсальні перетворювачі типу ПСУ призначені для ручної дугової зварки , наплавлення і різання металів постійним струмом , оскільки забезпечують отримання круто падаючих зовнішніх характеристик.

На мал. 4 показані зовнішні характеристики перетворювачів ПСУ-300.


Мал. 4. Зовнішні характеристики перетворювача ПСУ-300:

1 — крутопадаючі, 2 — жорсткі


Перетворювач ПСГ-500 має однокорпусного виконання. Генератор перетворювача має на основних полюсах дві обмотки збудження: одну незалежну і іншу послідовну, підмагнічуваючу.

Електрична схема перетворювача ПСГ-500 показана на мал. 5. Обмотка, незалежного збудження харчується від мережі змінного струму через ферорезонансний стабілізатор напруги і блок селенових випрямлячів ВС, що забезпечують постійну, не залежну від коливань напругу мережі , напругу збудження. Напруга на затисках генератора плавно регулюється в межах 15—40 В реостатом Р, включеним послідовно в ланцюг обмотки збудження.

Якір генератора має малу індуктивність, завдяки чому при короткому замиканні електроду з виробом швидко зростає зварювальний струм, межі регулювання величини струму 60—500 А.