Jedná se o zařízení, která pomocí polovodičových prvků – ventilů – převádějí střídavý proud na stejnosměrný a jsou určeny k napájení svařovacího oblouku. Jejich působení je založeno na skutečnosti, že polovodičové prvky vedou proud pouze jedním směrem; v opačném směru (polovodiče) prakticky nepropouští elektrický proud.
Ve svařovacích usměrňovačích se nejvíce používají selenové a křemíkové polovodiče. Selenové polovodiče jsou široce používány, protože jsou levné a mají vysokou přetížitelnost (jejich účinnost je asi 75 %).
Svařovací usměrňovače mají oproti měničům s rotačními rotory (stolní) některé výhody, protože mají lepší ukazatele energie a hmotnosti, vyšší účinnost a snadno se udržují. Kromě toho mají nižší ztráty naprázdno a lepší svařovací vlastnosti (v důsledku širších regulačních limitů) a při provozu nedochází k hluku. Nedostatečná měděná vinutí byla nahrazena hliníkovými.
Princip činnosti svařovacího usměrňovače
Svařovací usměrňovače se montují podle dvou nejběžnějších schémat: jednofázový můstkový celovlnný usměrnění a třífázový můstek.
Obr. 1. Základní schematická schémata usměrňovačů: a – jednofázový můstek, b – třífázový můstek
Nejběžnější je třífázový můstkový usměrňovací obvod, který poskytuje větší stabilitu svařovacího oblouku s menším počtem ventilů při stejných daných hodnotách usměrněného napětí a proudu, rovnoměrnější zatížení všech tří fází elektrické sítě a lepší použití svařovacího usměrňovacího transformátoru.
Když usměrňovač pracuje podle tohoto schématu, v každém daném okamžiku vedou proud pouze dva prvky zapojené do série se zátěží. Během jedné periody se tak získá šest zvlnění proudu.
Svařovací usměrňovače lze v závislosti na vnějších charakteristikách rozdělit do tří typů: se strmě klesající charakteristikou s tuhou (nebo plochou) charakteristikou univerzální, poskytující dopadající, tuhé a ploché charakteristiky
KONCEPCE ZAŘÍZENÍ SVAŘOVACÍHO TRANSFORMÁTORU A REGULÁTORU (CHOCKET)
Svařovací transformátory se používají při svařování střídavým proudem ke snížení napětí tovární sítě z 220-380 V na 60-65 V, které je nutné pro vybuzení svařovacího oblouku.
Velikost svařovacího proudu se mění regulátorem (tlumivkou). Transformátor a regulátor mohou být vyrobeny ve formě samostatných zařízení nebo kombinovány v jednom krytu a mají vinutí na společném jádru.
Moderní typy svařovacích transformátorů (STN, TS atd.) se vyrábí v jednoplášťovém provedení. Transformátory vyráběné v minulých letech (typ STE), které se ještě někdy v průmyslu používají, měly dvouplášťové provedení (se samostatnou tlumivkou).
Elektrický obvod a magnetický systém transformátoru typu STN v jednoplášťovém provedení jsou na Obr. 20. Základem transformátoru je uzavřený magnetický obvod 1 (jádro), sestavený z velkého počtu stejných desek, vylisovaných z tenkého (0,5 mm) plechu transformátorové (elektro) oceli a dotažených čepy. Jádro obsahuje vinutí 2 a 3 s různým počtem závitů. Pokud střídavý proud prochází vinutím 2 s velkým počtem závitů, zmagnetizuje jádro 1 a vytvoří v něm střídavý magnetický tok. Tento magnetický tok působí na závity druhého vinutí 3, v důsledku čehož se v něm objeví indukovaný střídavý proud, ale o jiném napětí, jehož hodnota závisí na počtu závitů vinutí 3. Čím více závitů vinutí 3 má, tím vyšší je napětí proudu v něm indukovaného a naopak. Protože vinutí 3 svařovacího transformátoru má méně závitů než vinutí 2, proud vznikající ve vinutí 3 bude mít nižší napětí, ale větší velikost.
Vinutí 2, které přijímá proud ze sítě, se nazývá primární a vinutí 3, ze kterého je proud odváděn do svařovacího obvodu, se nazývá sekundární. Na Obr. 4 a dráha magnetického toku v jádře je znázorněna přerušovanými čarami. Pro získání kompaktnější konstrukce transformátoru jsou cívky jeho primárního a sekundárního vinutí obvykle umístěny na obou ramenech jádra.
(Obr.4) Elektrické schéma (a) a magnetický systém (b) transformátoru STN v jednom pouzdře
6-mobilní balíček magnetického jádra
Horní polovina magnetického obvodu 1 je použita jako jádro regulátoru proudu (tlumivka). Magnetický tok jádra transformátoru a jádra induktoru je uzavřen podél průměru
propojka společného magnetického obvodu. Cívky primárního vinutí 2 a sekundárního 3 vinutí transformátoru a jalového vinutí 5 induktoru jsou umístěny na společném magnetickém obvodu 1. Sekundární vinutí 3 a jalové vinutí 5 jsou vzájemně spojeny (protispojení). Díky tomu magnetické toky vznikající v jádře při průchodu proudu sekundárním a reaktivním vinutím směřují k sobě. V části jádra, kde je umístěno reaktivní vinutí, je pohyblivý obal 6, který tvoří s pevnou částí jádra vzduchovou mezeru a, jejíž hodnota se mění otáčením rukojeti 9 regulátoru.
Při otáčení rukojetí 9 ve směru hodinových ručiček se vzduchová mezera a zvětšuje. V důsledku toho se zvyšuje odpor proti průchodu magnetického toku v horní části jádra a magnetický tok v něm klesá; to vede k poklesu
indukční reaktance vinutí regulátoru způsobující zvýšení svařovacího proudu.
Při otáčení rukojetí 9 proti směru hodinových ručiček se vzduchová mezera a zmenšuje, což způsobuje zvýšení indukčního odporu vinutí regulátoru a snižuje se svařovací proud. Když je svařovací obvod otevřený a oblouk mezi elektrodou 7 a svařovaným kovem 8 nehoří, pak proud neprochází jalovým vinutím 5 a pracuje jako součást sekundárního vinutí 3 transformátoru.
ZAPNUTÍ, SEŘÍZENÍ A VYPNUTÍ SVAŘOVACÍHO PŘEVODNÍKU
Připojení svářecích měničů k síti by měl provádět pouze elektrikář. Elektrická svářečka má povoleno připojit svařovací kabely k měniči.
Chcete-li spustit svařovací měnič, musíte zapnout elektromotor, který otáčí kotvou generátoru. Před zapnutím elektromotoru musí svářeč:
Zkontrolujte spolehlivost všech kontaktů na křižovatce drátů svařovacího řetězu a mechanických upevňovacích prvků;
zkontrolujte, zda je těleso měniče dobře uzemněno;
Zkontrolujte kartáče a komutátor generátoru, ujistěte se, že jsou čisté a v dobrém stavu; v případě potřeby očistěte měnič od prachu a nečistot, v případě potřeby otřete a vyfoukejte komutátor a kartáče stlačeným vzduchem nebo dusíkem;
Umístěte propojku na svorkovnici 9 (viz obr. 18) do polohy odpovídající mezím přiváděného svařovacího proudu (doleva – do 300 A, doprava – do 500 A);
Otočte ručním kolem 8 (viz obr. 18) reostatu až na doraz proti směru hodinových ručiček pro regulaci svařovacího proudu;
Bezpečně připojte jeden svařovací drát ke svařovanému dílu nebo svařovacímu stolu a druhý k držáku elektrody v souladu s požadovanou polaritou proudu při svařování daného kovu nebo značky použité elektrody;
Ujistěte se, že je svařovací okruh otevřený, to znamená, že držák elektrody připevněný k drátu se nedotýká svařovacího stolu nebo svařovaného dílu.
Po dokončení výše uvedených operací můžete zapnout vypínač elektromotoru svářecího měniče. Některé elektromotory mají speciální rukojeť pro přepínání jejich vinutí z hvězdy na trojúhelník. Při spouštění těchto elektromotorů je nutné před zapnutím vypínače umístit startovací rukojeť do polohy proti znaku Y (hvězda);
když kotva motoru dostane normální počet otáček, je rukojeť umístěna proti znaku A (trojúhelník).
Při prvním spouštění byste měli zkontrolovat správný směr otáčení komutátoru, který by se měl otáčet proti směru hodinových ručiček (při pohledu ze strany komutátoru). Pokud je směr otáčení nesprávný, je třeba prohodit vodiče libovolných dvou fází v místě, kde je elektromotor připojen k napájení.
Svařovací proud se reguluje otáčením ručního kolečka, v jehož blízkosti je na tělese reostatu umístěna stupnice s dílky odpovídajícími proudu v ampérech. Pokud je na štítu svářecího měniče ampérmetr, je proud upraven podle údajů tohoto zařízení.
Převodník se vypíná vypínačem. Před vypnutím konvertoru je třeba zastavit svařování a otevřít svařovací okruh (elektroda – svařovaný kov).
Bezpečnostní pravidla pro obsluhu svařovacích měničůvolající.
Při provozu svařovacích měničů si musíte pamatovat:
Svorkové napětí motoru 380/220 V je nebezpečné. Proto musí být uzavřeny. Všechna připojení na straně vysokého napětí (380/220 V) smí provádět pouze elektrikář oprávněný k provádění elektroinstalačních prací; skříň měniče musí být spolehlivě uzemněna; napětí na svorkách generátoru, rovnající se zátěži 40 V, se při chodu generátoru GSO-500 naprázdno může zvýšit na 85 V. Při práci uvnitř i venku za přítomnosti vysoké vlhkosti, prachu, vysoké teploty okolního vzduchu (nad 30 st. o C), vodivé podlahy nebo při práci na kovových konstrukcích je napětí nad 12 V považováno za životu nebezpečné.
Za všech nepříznivých podmínek (vlhká místnost, vodivá podlaha atd.) je nutné používat gumové rohože, gumovou obuv a rukavice.
Nebezpečí poškození očí, rukou a obličeje paprsky elektrického oblouku, rozstřiky roztaveného kovu a ochranná opatření proti nim jsou stejná jako při práci se svařovacími transformátory.
Bezpečnostní opatření pro požární zařízení při provozu transformátorů
Olejové transformátory jsou požárně nebezpečné zařízení. Transformátorový olej a olejová izolace transformátoru je hořlavý hořlavý materiál a při neopatrné práci za tepla (svařování, zahřívání, sušení, používání otevřeného ohně v blízkosti transformátoru) se může snadno vznítit, což může vést k poškození transformátoru, ale i jiným zařízení. Veškeré opravy na transformátoru musí být prováděny v souladu s protipožárními opatřeními. Svařovací práce na transformátoru lze provádět za následujících podmínek: – místo svařování musí být 200-250 mm pod hladinou oleje olejového transformátoru, aby se zabránilo vznícení olejových par, musí být k dispozici hasicí stanice vybavený na pracovišti Pracovní transformátor musí být vybaven hasicím zařízením (krabice suchého písku, lopata, pěnové nebo oxid uhličité hasicí přístroje).
Při opravách a provozu transformátorů byste se měli řídit aktuálními „Bezpečnostními pravidly pro provoz elektrických instalací“. Je zakázáno lidem a strojním zařízením přibližovat se k živým částem transformátoru 110 kV blíže než 1 m pro osoby a 1,5 m pro strojní zařízení; na straně živých částí 10 kV 0,6 m pro osoby a 1,0 m pro mechanismy.
Při údržbě transformátoru je třeba dodržovat bezpečnostní předpisy.
V současné době stále nepanuje shoda ohledně nejlepších způsobů získání rigidních a rostoucích charakteristik a jejich typu, nicméně potřeby praxe nás nutí měnit vnější charakteristiky stávajících měničů pomocí speciálních „nástavců“ (ve formě např. , automatického systému regulace napětí v obvodu vinutí) buzení svařovacího generátoru), nebo vytvořit speciální generátory s tuhými nebo rostoucími charakteristikami. Nejjednodušším principem pro vytvoření speciálního svařovacího generátoru s tuhou charakteristikou je použití generátorového obvodu se dvěma budicími vinutími, nezávislými a sekvenčními, odpovídajícími zapojenými. S tímto zapojením sériové budicí vinutí vytváří vychylovací budicí tok, který zajistí tuhou nebo rostoucí vnější charakteristiku generátoru. V současné době se v průmyslu vyrábí pouze jeden typ speciálního svářecího konvertoru s přísnými a zvyšujícími se charakteristikami – PSG-350 pro napájení svařovacího okruhu automatických a poloautomatů určených pro svařování v ochranných plynech (CO2; Ar) tenkým elektrodovým drátem s a. průměr 0,8-2,0 mm. Převodník PSG-350 je jednoskříňový (rozměry 1085 X 555 X 980 mm; hmotnost 400 kg). Generátor má čtyři hlavní a čtyři přídavné póly. Na hlavních pólech jsou dvě vinutí: nezávislé budicí vinutí a sériové předpětí, rozdělené do dvou stupňů. Když se zapnou dvě otáčky sériového vinutí, získá se mírně rostoucí vnější charakteristika, a když se zapne jedna otáčka sériového vinutí, získá se tuhá charakteristika. Napětí generátoru se reguluje změnou proudu v obvodu nezávislého budícího vinutí pomocí reostatu. Generátor s takovými charakteristikami lze použít pouze při svařování tenkým elektrodovým drátem, který při zkratu plní roli tavné vložky ve svařovacím obvodu, bránící nadměrnému zvýšení Is.c.
Svařovací generátory tohoto typu mají dvě nevýhody: 1) relativně nízké napětí naprázdno, které do určité míry znesnadňuje zapálení oblouku; 2) nemožnost použití svařovacích obvodů pro napájení při ručním svařování nebo při svařování pod tavidlem, kdy je vyžadována klesající vnější charakteristika. Z tohoto důvodu je v současnosti tendence vytvářet univerzální generátorové obvody, které by umožňovaly jednoduchý přechod z klesajících charakteristik na tvrdé a rostoucí a naopak. Je zřejmé, že v budoucnu bude průmysl kromě konvenčních typů vyrábět také generátory univerzálního typu vhodné pro všechny typy obloukového svařování.
V.G. Lapachev: Ruční obloukové svařování
Téměř všechna průmyslová odvětví se neobejdou bez svařování kovů, které je nezbytné pro zajištění pevných a spolehlivých spojů. Vzhledem k široké škále svařovacích metod a svařovaných vzorků se používají různé typy přístrojů, mezi nimiž se často rozlišuje svařovací usměrňovač. Na to, co toto zařízení je a jak se kvalitativně liší od ostatní výbavy, se podíváme v tomto článku.
Zařízení a princip činnosti
Rýže. 1. Zařízení svařovacího usměrňovače
Samotný koncept svařovacího usměrňovače byl zaveden článkem 150 GOST 2601-84. Konstrukce takového zařízení obsahuje několik bloků pro implementaci různých funkcí, a to:
- Transformátor – slouží k přeměně střídavého napětí a proudu. Ve svařovacím usměrňovači se jedná o snižující transformátory určené ke snížení síťového napětí 230 V a úměrnému zvýšení proudu sekundárního okruhu.
- Usměrňovač – vyrobeno z polovodičových prvků, obvykle sestavených do můstkového obvodu. Jako prvky se často používají spínací diody nebo tyristory.
- Ochranná jednotka – chrání zařízení před přetížením, nouzovými situacemi nebo chybami svářeče.
- Ovládací panel – je modul pro nastavování, připojování a sledování provozních parametrů.
- Chladicí chladič – při procesu svařování dochází ke kolosálnímu ohřevu proudovodných částí sekundárního vinutí transformátoru a polovodičových prvků. Aby se zabránilo přehřátí svařovacího zařízení, jsou instalovány chladicí radiátory, u některých zvláště výkonných modelů s nuceným větráním.
- Spouštěcí zařízení – určený ke spuštění svařovací instalace, v některých situacích se může vypnout v případě zkratů a jiných problémů.
- Svařovací kabely s držáky elektrod – používá se k napájení místa svařování, zajištění elektrod a zajištění dobrého elektrického kontaktu.
Princip činnosti svařovacího usměrňovače je založen na přeměně elektrické energie, a to jak velikosti, tak druhu proudu. K tomu je síťové napětí po zapnutí spouštěcího zařízení přivedeno do primárního vinutí snižovacího transformátoru. V primárním vinutí začne protékat elektrický proud, který generuje EMF vzájemné indukce se sekundárním vinutím. Kde je indukováno jeho vlastní emf, což způsobuje rozdíl potenciálů na sekundárních svorkách.
Rýže. 3. Princip činnosti svařovacího usměrňovače
Napětí ze sekundárního vinutí bude přiváděno do usměrňovače. Kladné půlvlnné napětí bude vedeno přes jeden pár můstkových diod do zátěže. A záporná půlvlna bude předána dalším párem diod k elektrodě a obrobku. V tomto stavu je napětí na svorkách ‟+‟ a ‟–‟ v klidovém stavu bez zátěže.
Jakmile je na svorky „+“ a „–“ přivedena zátěž ve formě elektrody a obrobku pro svařování, v obvodu usměrňovače začne protékat pracovní proud. Kondenzátor C slouží k vyhlazení napětí na výstupu usměrňovače. Kromě kapacity může obvod používat induktor, aby se zabránilo náhlému zvýšení proudu. Některé modely svařovacích usměrňovačů mohou používat regulátor provozního proudu.
Технические характеристики
Při výběru konkrétního modelu svařovacího usměrňovače se musíte řídit typem a tloušťkou obrobků, které budete muset svařovat. A také vzít v úvahu vlastnosti sítě, ke které se připojujete.
Mezi hlavní technické vlastnosti svařovacích usměrňovačů patří:
- Napájecí napětí a jeho typ;
- Výkon svařovacího usměrňovače;
- Jmenovitý proud a rozsah jeho regulace (pokud je taková funkce k dispozici);
- Jmenovité výstupní napětí;
- Průřez přívodních vodičů a svařovacích kabelů;
- Relativní doba trvání zatížení;
- Stupeň ochrany proti prachu a vlhkosti (indikovaný indexem IP) pro některé typy svařovacích usměrňovačů je regulován v souladu s článkem 4.2 GOST 13821-77;
- Typ chlazení;
- Celkové rozměry a hmotnost.
Výše uvedené charakteristiky jsou vybírány individuálně v závislosti na očekávaných podmínkách. V určitých situacích můžete chtít při výběru vynechat některé možnosti.
Odrůdy
Svařovací usměrňovače jsou rozděleny do několika kategorií v závislosti na kritériu. Všechny jednotky jsou tedy konvenčně rozděleny na jednofázová a třífázová zařízení.
Rýže. 4. Jednofázový a třífázový svařovací usměrňovač
Podle počtu sloupků, které může jeden usměrňovač obsloužit, se rozlišují modely s jedním a více sloupky. První možnost je vhodná pro profesionální činnosti, druhá je určena pro použití v průmyslovém měřítku.
Rýže. 5. Příklad vícepolohového svařovacího usměrňovače
V závislosti na poměru proudu a napětí na výstupu usměrňovače existují zařízení s tuhou, klesající (strmou a plochou) nebo rostoucí charakteristikou proud-napětí.
Rýže. 6. Rozdělení svařovacích usměrňovačů podle typu proudově-napěťové charakteristiky
Nejběžnějšími usměrňovači jsou ty s charakteristikou strmého a plochého sklonu. První typ se používá pro ruční svařování wolframovými a ocelovými tyčovými elektrodami. Druhý typ je použitelný pro mechanizované svařování prováděné v prostředí inertního plynu.
Podle typu regulace hodnoty proudu na výstupu svařovacího usměrňovače se rozlišují:
- Transformátor – nejjednodušší, protože nastavení se provádí přepínáním počtu závitů vinutí. Což mění velikost napětí a proudu.
- Tranzistor – úprava se provádí uvedením tranzistoru do spínacího režimu, který obvod mírně otevírá nebo uzavírá podle velikosti procházejícího proudu.
- Plyn nastavitelný – změnou indukční reaktance v obvodu sekundárního vinutí transformátoru můžete snížit napětí přiváděné do usměrňovacího můstku.
- Tyristor – přepínat hodnotu provozního proudu díky samostatnému prvku.
- Střídač – zvýšení a snížení provozní hodnoty usměrňovače v důsledku přeměny vysokofrekvenčních proudů. Používá se v instalacích s dvojitou konverzí.
V závislosti na provozním proudu se svařovací usměrňovače dělí na:
- domácnost – s proudem do 200 A;
- poloprofesionální – se zatížitelností do 300 A;
- profesionální – jehož proud přesahuje 300 A.
Výhody a nevýhody
Ve srovnání s jinými typy svařovacích zařízení se usměrňovač vyznačuje řadou významných výhod:
- Má vyšší účinnost a nižší ztráty při volnoběhu;
- Menší rozměry a hmotnost, neprodukuje tolik hluku při svařování jako AC stroje;
- Elektroda se zahřívá rychleji, než když je na ni aplikováno střídavé napětí;
- Stabilní oblouk, výsledkem je rovnoměrný šev;
- Rozstřikování kovu je minimalizováno, což zlepšuje kvalitu práce;
- Umožňuje snížit rychlost spotřeby elektrod, což činí taková zařízení ekonomičtějšími;
- Je snadnější ovládat provozní parametry svařovacího usměrňovače;
- Odolnější a spolehlivější v provozu;
- Zajišťuje rovnoměrné zatížení fází v třífázovém obvodu.
Hlavní nevýhodou svařovacích usměrňovačů je jejich poměrně vysoká cena. Jsou také citlivé na dlouhodobé zkraty, před kterými je třeba je dodatečně chránit, a obávají se napěťových rázů v napájecí síti.
Jmenování
Takové zařízení na stejnosměrný proud je navrženo pro provádění svařovacích operací v široké škále oblastí lidské činnosti. Jsou široce používány pro práci s vysokouhlíkovou i nízkouhlíkovou ocelí, neželeznými kovy, slitinami hliníku a titanu, litinou, nerezovou ocelí a pro svařování s obrácenou polaritou. Podle typu svařování jsou usměrňovače určeny pro:
- Manuální oblouk s elektrodou obalenou MMA;
- Tavením kovu pod ochrannými plyny MIG;
- Argonový oblouk pomocí nekonzumovatelné TIG elektrody.
Údržba a velké závady
Před zahájením práce musí být svařovací stroj vyfoukán z prachu, k čemuž můžete použít běžný vysoušeč vlasů. Po dlouhé době nečinnosti vyžadují polovodičové prvky posílení z klidového režimu s plynulou zátěží na nominální. Toto nahromadění trvá asi 2 hodiny. Během procesu svařování je nutné neustále sledovat stupeň ohřevu, aby nedošlo k poruše svařovacího usměrňovače.
Během provozu se může objevit několik typů poruch, nejběžnější jsou:
