3.5. Трансформаторы для сварки трехфазной дугой
При сварке трехфазной дугой применяют два электрода. В качестве третьего электрода используется свариваемое изделие. Две фазы источника подключают к электродам, третью – к изделию. Условия горения трехфазной дуги при сварке плавящимися электродами существенно отличаются от условий горения при использовании неплавящихся электродов. При автоматической сварке высокая стабильность процесса достигается только при одинаковой скорости плавления электродов в трехфазной дуге. Этого можно достигнуть, применяя источники питания с равными и одновременно изменяющимися индуктивными сопротивлениями в каждой из фаз. При этом соотношение U0 и UД должно соответствовать выражению U0 / UД = 1,17. Крутизна падения внешней характеристики должна обеспечивать устойчивое горение дуги.
При сварке плавящимися электродами возможно применение трех схем трансформаторов (рис. 3.27): а) – с подвижными обмотками, б) – с дросселем насыщения и в) – с магнитной коммутацией. Недостатками первой схемы являются наличие подвижных частей и их вибрация, а второй – невозможность регулирования напряжения холостого хода. Трансформаторы с магнитной коммутацией позволяют регулировать наклон ВАХ и изменять напряжение холостого хода.
а) б) в)
Рис. 3.27. Принципиальные схемы трансформаторов для сварки трехфазной дугой
При сварке неплавящимися электродами появляется возможность раздельного регулирования тока в каждой из дуг.
В промышленности получила распространение сварка трехфазной дугой алюминия и его сплавов. Для питания трехфазной дуги при этом способе применяются трансформаторы серии ИТД (рис. 3.28).
Техническая характеристика трансформаторов типа ИТД-600/1000М
Номинальный сварочный ток А 500
Пределы регулирования тока, А 100–500
Напряжение холостого хода, В 60
Напряжение на дуге, В 12–18
Ток подмагничивания, А 5
Масса, кг 1170
Рис. 3.28. Принципиальная схема трансформатора типа ИТД
Первичная и вторичная обмотки трансформатора включены по схеме открытого треугольника. Благодаря увеличенному магнитному рассеянию, внешняя ВАХ источника крутопадающая. Обмотки управления Wy1 и Wy2 обеспечивают плавное регулирование тока в каждой из дуг.
Конденсаторная батарея С1 предназначена для подавления постоянной составляющей в полупериоды обратной полярности в дугах, горящих между электродами и изделием. Для стабилизации дуги в эти же полупериоды применен стабилизатор дуги (СД). Зажигание дуги производится с помощью осциллятора ОСЦ посредством реле. Трансформатор снабжен устройством для заварки кратера в конце сварки.
Конструктивно источник питания выполнен в виде силового шкафа и шкафа управления. В силовом – расположены собственно силовой трансформатор, магнитные пускатели, контактор, защитные конденсаторы, вентилятор, переключатель ступеней и конденсаторная батарея. В шкафу управления находятся блоки коммутации, два магнитных усилителя, осциллятор и устройство заварки кратера. Шкафы связаны между собой кабелями.
4 Сварочные выпрямители
4.1 Элементы преобразования в источниках питания и схемы силовых выпрямительных блоков
В современных источниках питания для сварки, в особенности специализированных, широко применяются устройства, осуществляющие преобразование переменного тока в постоянный или, наоборот, постоянного в переменный. Преобразователи с естественной коммутацией, составленные из таких элементов, как трансформаторы, реакторы, конденсаторы и вентили, применяются для передачи энергии между двумя цепями переменного тока разных частот или между цепями переменного и постоянного тока как в одном, так и в обоих направлениях. Преобразователи с естественной коммутацией могут быть подразделены на две большие группы:
– преобразователи, обеспечивающие передачу потока энергии между системами переменного и постоянного тока;
– преобразователи, обеспечивающие передачу потока энергии между двумя системами переменного тока, которые работают при различных напряжениях или частотах (специальные преобразователи).
Преобразователи с естественной коммутацией, относящиеся к первой группе и соединяющие системы переменного и постоянного тока, могут быть управляемыми и неуправляемыми. Для снижения потребления реактивной мощности на стороне постоянного тока управляемого преобразователя можно присоединить шунтирующий диод. В неуправляемых преобразователях или управляемых преобразователях с шунтирующим диодом энергия может передаваться только из системы переменного тока в систему постоянного тока, следовательно такие преобразователи могут работать только в выпрямительном режиме.
Управляемые преобразователи могут передавать энергию в обоих направлениях. Когда энергия передается из системы переменного тока в систему постоянного тока, происходит преобразование переменного напряжения в постоянное – выпрямление. Когда энергия передается в противоположном направлении, происходит преобразование постоянного напряжения в переменное – инвертирование.
В сварочных источниках питания даже управляемые преобразователи передают энергию, как правило, только в одном направлении.
Неуправляемые и управляемые преобразователи, передающие энергию только из системы переменного тока в систему постоянного тока, называют выпрямителями. Управляемые преобразователи, передающие энергию только из системы постоянного тока в систему переменного тока, называют инверторами.
В сварочных источниках питания, за некоторыми исключениями, в основном используются преобразователи, обеспечивающие передачу потока энергии между системами переменного и постоянного тока, т. е. преобразователи первой группы.
Выпрямители для дуговой сварки отличаются многочисленностью конструктивных решений и многообразием внешнего вида. Вместе с тем они имеют и общие элементы: силовой трансформатор, выпрямительный блок, пускорегулирующую, измерительную и защитную аппаратуру. В специализированных выпрямителях содержится ряд других элементов, облегчающих ведение процесса сварки. Ниже рассмотрим функции, которые выполняют отдельные элементы сварочных выпрямителей, и их устройство.