5.Зварювання трифазної дугою.

Зварювання здійснюється двома електродами, ізольованими один від одного (рис. 5 а). До електродотримача підводяться дві фази джерела струму, а третя фаза підводиться до виробу, що зварюється. Збуджуються й одночасно горять три зварювальні дуги: по одній між кожним електродом та виробом і третя між електродами. Така схема значно підвищує стійкість горіння дуги, покращує ступінь використання теплоти дуги і дозволяє знизити напругу холостого ходу.

При зварюванні трифазною дугою застосовують також такі схеми: зварювання двома одинарними електродотримачами (рис. 5 б); зварювання одним одинарним електродотримачем і другим електродом, покладеним у оброблення шва, але ізольовано від зварювальної деталі (рис. 5 в); зварювання пучком електродів, з яких тільки два струми ведучі, а решта холості (тобто не включені в зварювальний ланцюг і які розплавляються від теплоти дуги). Зварювання трифазною дугою застосовне при будь-яких з'єднаннях в нижньому і похилому положеннях. Такий метод особливо рекомендують для зварювання в нижньому положенні й «у човник» кутових і таврових з'єднань.

Рисунок 5 – Зварювання трифазною дугою

При ручнму дугового зварюванню трифазною дугою продуктивність праці підвищується в 2-2,5 рази при одночасній економії електроенергії до 20 - 25%

Деяким недоліком ручного дугового зварювання трифазної дугою є необхідність виготовлення спеціальних електродів, непридатність для зварювання в стельовому і вертикальному положеннях, а також велику вагу електродотримача з електродом.

Багатопостові трансформатори Для багатопостового живлення при змінному струмі можна використовувати будь-який понижуючий трансформатор трифазний необхідної потужності і з необхідною напругою вторинної обмотки. Падаюча характеристика на кожному посту створюється окремим дроселем (рис, 6а). Два-три пости можна живити також від трансформатора СТЕ-34, для чого треба мати потрібну кількість дроселів (рис. 6б).

Рис. 6. Схема багатопостові живлення змінним струмом:

а - від трифазного трансформатора, б - від трансформатора СТЕ-34

Спеціальні багатопостові зварювальні трансформатори не випускаються.

Трифазні зварювальні апарати використовують при  зварюванні трифазною дугою спареними електродами.  Зварювання здійснюється дугами, які збуджуються між кожним електродом і деталлю.

Схема трифазного зварювального апарата. Рис7

1 – зварювальний трифазний трансформатор; 2, 3 – контактор;  4, 5, 6 – дросель – регулятор; 7, 8 – електроди; 9 – деталь. При збудженні дуги зварювальне коло замикається через  деталь і електрод 8. Струм проходить по обмотці 4 регулятора і обмотці 2 контактора, який контактами 3 вмикає обмотку  5 регулятора. Виникає друга дуга. При відводі електродів від  деталі 9 струм в обмотках 4 і 2 припиняється, контактор микає коло обмотки 5 і гасить дугу між електродами.  Трифазні зварювальні апарати значно економічні, ніж однофазні, тому що забезпечують підвищену продуктивність (понад два рази), економію електроенергії (к.к.д. досягає 0,9) і рівномірне завантаження фаз мережи (при коефіцієнті потужності cosφ = 0,8). Але зварювання трифазним струмом не отримало широкого використання внаслідок складності обладнання та труднощів при зварюванні стельових и вертикальних швів. Це зварювання використовується тільки для механізованого зварювання виробів великої товщини. Трифазний зварювальний апарат ЗСТ конструкції проф. Н. С. Сілунова має потужність 45 кВ·А; вторинну напругу – 60 В; зварювальний струм – 450 А.  Заводом «Электрик» випущено зварювальні апарати для трифазного ручного зварювання типу ТТС-400 на 400 А. Для автоматичного зварювання випущено зварювальні апарати типа ТТСД-1000 на 1000 А.

Живлення трифазної дуги при автоматичному зварюванні проводиться або від спеціальних зварювальних трифазних трансформаторів, або від звичайних однофазних зварювальних трансформаторів, що з'єднуються за різними схемами. Первинні обмотки однофазних трансформаторів можуть з'єднуватися зіркою або трикутником. Вторинні обмотки з'єднуються завжди трикутником, так як при з'єднанні вторинних обмоток зіркою напруга холостого ходу між електродами досягає 110 в, що неприпустимоза умовами безпеки роботи. Зварювальні переносні трансформатори.

Трансформатори монтажні (переносні) ТСП-1 (рис. 8 а) і ТСП-2.

Рис. 8. Принципова схема (а) і зовнішні характеристики (б) трансформатора ТСП-1:

А - первинна обиотка; Б, В - вторинні обмотки

Ці трансформатори призначені для зварювання короткі: швів і прихваток, для роботи при ПР *= 20%, тобто для зварювання з великими перервами.

Вони мають збільшені магнітні потоки розсіяння; в трансформаторі ТСП-1 секціонованими вторинна обмотка, що дає 4 ступені регулювання зварювального струму (рис. 8 б); трансформатор ТСП-2 має 2 діапазони зварювальних струмів і плавне регулювання струму в межах кожного діапазону переміщенням первинної обмотки: Iсв = 90 - 140А і Iсв = 140 - 300А.

Маса цих трансформаторів відповідно 37 і 65 кг.

До цієї групи трансформаторів відносяться також СТШ-250, ТДП-1 (зварювальний струм 55 - 175 А, маса 38 кг); ПВМ-250 зварювальний струм 92-250 А, маса 38 кг); «Розряд» (зварювальний струм 90-250 А, маса 41 кг).

Трансформатор для зварювання трифазної дугою

Трансформатор для зварювання трифазної дугою ТТСД-1000. Цей трансформатор виконаний з двох однофазних трансформаторів ТСД-1000-3. Послідовно з вторинною обмоткою включені два дроселі РСТЕ-34, паралельно з'єднані між собою. Дроселі регулюють так, щоб опору їх були однакові, тому що струми в обох дугах однакові.

Трифазний зварювальний апарат ЗВТ.

Трифазний зварювальний апарат ЗВТ конструкції проф. Н. С. Сілунова має потужність 45 кВ-А, вторинна напруга - 60 В, зварювальний ток- 450 А. Заводом «Електрик» для ручного зварювання випущені трифазні зварювальні апарати ТТС-400 на 400 А, що складаються з двох спарених трансформаторів СТН в єдиному корпусі. Схема живлення трифазної зварювальної дуги наведена на рис. 32. Для автоматичного зварювання заводом «Електрик» випущені трифазні зварювальні апарати ТТСД-1000 на 1000 А, що складаються з двох спарених трансформаторів ТСД-1000-4.

Трифазні зварювальні апарати забезпечують високу продуктивність, економію електроенергії (к.к.д. досягає 0,9) і рівномірне завантаження фаз мережі при високому коефіцієнті потужності (cos ф = 0,8), проте зважаючи на складність зварювального устаткування і труднощів при зварюванні стельових і вертикальних швів застосовуються обмежено.

Рис9

При необхідності забезпечити великий зварювальний струм і при відсутності зварювальних апаратів достатньої потужності можна застосовувати паралельне включення трансформаторів. Схема такого включення зварювальних апаратів представлена на рис. 9. Для паралельної роботи потрібно застосовувати трансформатори з однаковими зовнішніми характеристиками і напруженнями первинної та вторинної ланцюгів. Однойменні кінці первинних обмоток а з'єднують між собою і загальні клеми 1 включають в силову мережу змінного струму. Однойменні кінці вторинної обмотки також з'єднані між собою: клеми 2 підключають до дроселів Др, а клеми - До деталі. Дроселі з'єднують між собою також паралельно. Зварювальний струм регулюють обертанням рукояток дроселів так, щоб забезпечити рівність навантажень на трансформатори. Рівність навантажень перевіряють амперметром.

У деяких випадках для підвищення стійкості горіння дуги, що живиться змінним струмом, застосовують спосіб накладення на зварювальний струм частотою 50 Гц струмів високої частоти (150 ... 500 кГц) і високої напруги (1500 ... 6000 В). Такі заходи вживають при зварюванні тонкостінних виробів дугою малої потужності і при зварювальному струмі 20 ... 40 А, а також при зварюванні в захисних газах, зварюванні спеціальних сталей і деяких кольорових металів.

Для отримання струмів високої частоти і високої напруги застосовують осциллятори -параллельного і послідовного включення. Принципова схема осцилятора паралельного включення ОСПЗ-2М і його включення в зварювальний ланцюг показана на рис. 10. Осцилятори ОСПЗ-2М включають безпосередньо в живильну мережу напругою 220 В. Він складається з підвищувального (з 220 В до 6000 В) трансформатора ПТ і коливального контуру. Коливальний контур, що складається з високочастотного трансформатора ВЧТ, конденсатора С5 і розрядника Р, виробляє високочастотний струм. Контур пов'язаний зі зварювальної ланцюгом індуктивно через трансформатор ВЧТ, висновки вторинної обмотки якого приєднують: один - до клеми «земля» вивідний панелі, а інший-до другої клеми через конденсатор Сб і запобіжник Ярг Конденсатор Сб перешкоджає проходженню струму високої напруги і низької частоти в зварювальну ланцюг і служить для захисту зварювальника в разі пробою конденсатора Сз. Запобіжник Пр2 вимикає осцилятор у разі пробою конденсатора СБ Для усунення радіозавад у мережі живлення осцилятор забезпечений фільтром з двох захисних дроселів Др 1 і Др-2. і чотирьох конденсаторів Ci, Ci, Сз і Са. Фільтр захищає ланцюг живлення від струмів високої частоти. Для загального захисту від радіо- перешкод осцилятор має екранує металевий кожух.

Осцилятори послідовного включення (М-3, ОС-1) застосовують в установках для дугового зварювання в захисних газах. Вони забезпечують більш надійний захист генератора (або силового випрямного блоку) від пробою високочастотним напругою осцилятора.

При застосуванні осцилятора дуга загоряється легко, навіть без дотику електрода до виробу (при зазорі 1 ... 2 мм), що пояснюється попередньою іонізацією повітряного проміжку між електродом і зварюваної деталлю. Рис10

Інститутом електрозварювання ім. Є. О. Патона розроблений імпульсний генератор ГІ-1, який .подает струм високої напруги (200 ... 300 В) імпульсами в ті моменти, коли напруга в зварювального ланцюга переходить через нульове значення. Такі генератори більш надійні в роботі і більш економічні, ніж осцилятори, оскільки вимагають менше енергії.