Краткие теоретические сведения

На практике в качестве источников сварочного тока применяются сварочные трансформаторы (для сварки на переменном токе); сварочные генераторы или полупроводниковые выпрямительные установки (для сварки на постоянном токе).

Источники питания сварочной дуги должны удовлетворять следующим требованиям:

1) напряжение холостого хода, т. е. напряжение на зажимах источника питания при разомкнутой сварочной цепи, должно быть достаточным для зажигания дуги, но не превышать значения, безопасного для сварщика;

мощность источника должна быть достаточной для питания дуги необходимым сварочным током;

источники питания сварочной дуги должны иметь устройства для плавного регулирования силы тока в необходимых для сварки пределах;

источники питания должны иметь небольшие массу, габариты и стоимость, а также быть удобными в эксплуатации.

Одной из важнейших характеристик источника питания сварочной дуги является его внешняя статическая (вольтамперная) характеристика – зависимость напряжения в сварочной цепи от силы сварочного тока. Для ручной дуговой сварки источники тока должны обладать крутопадающей характеристикой. Такая характеристика обеспечивает ограничение тока короткого замыкания значением не более 1,5 от установленного сварочного тока. При автоматической и полуавтоматической сварке под флюсом для улучшения устойчивости процесса внешняя характеристика должна быть пологой. Сварка в среде защитных газов электродными проволоками малого диаметра требует источников тока с жесткими или пологими характеристиками.

Важной характеристикой источника тока является продолжительность работы (ПР) или продолжительность включения (ПВ). Обе характеристики, выраженные в процентах, необходимы для оценки повторно-кратковременного режима работы, на который рассчитан источник питания.

Для ручной сварки от однопостового источника продолжительность работы рассчитывается по формуле:

, (5)

где t_св – среднее время горения дуги;

t_х.х – время перерывов на смену электродов.

При автоматической и полуавтоматической сварке во время перерывов источник питания полностью отключается от сети, поэтому его режим характеризуется продолжительностью включения, которая рассчитывается по формуле:

(6)

где t_п – время пауз.

Для однопостовых трансформаторов и машин постоянного тока номинальные значения ПР и ПВ приняты равными 65%, а для многопостовых источников тока – 100%.

Наиболее распространенными источниками питания для сварки на переменном токе являются сварочные трансформаторы. Основные свойства сварочных трансформаторов – падающая внешняя характеристика, возможность регулирования режима и ограничения тока короткого замыкания – обусловливаются наличием в электрической сварочной цепи регулируемого индуктивного сопротивления:

, (7)

где U – напряжение в сварочной цепи;

Х – индуктивное сопротивление сварочной цепи;

R – активное (омическое) сопротивление цепи.

Активное сопротивление практически постоянно, а индуктивное зависит от значения тока нагрузки. При коротком замыкании за счет увеличения индуктивного сопротивления напряжение в сварочной цепи падает до минимального значения, что обеспечивает существенное снижение тока.

Различают две основные принципиальные электромагнитные схемы сварочных трансформаторов:

с нормальным (малым) магнитным рассеянием и дополнительной реактивной обмоткой-дросселем;

увеличенным магнитным рассеиванием (с подвижным магнитным шунтом или с подвижными обмотками).

Наибольшее распространение получили передвижные понижающие трансформаторы стержневого типа ТС и ТСК с увеличенным магнитным рассеиванием, имеющие подвижные вторичные обмотки.

Сварочный ток регулируется изменением расстояния между первичной и вторичной обмотками. Передвижение вторичной обмотки осуществляется в вертикальном направлении вращением рукоятки, насаженной на ходовой винт, по которому перемещается гайка, запрессованная в верхнюю планку крепления катушек вторичной обмотки. При вращении рукоятки ходового винта по часовой стрелке вторичная обмотка опускается, при этом с уменьшением расстояния между обмотками индуктивность рассеивания понижается, а ток в сварочной цепи растет. магнитная и электрическая схемы трансформаторов типа ТС представлены на рис. 3.1.

В трансформаторах ТСК для повышения коэффициента мощности (cosj) параллельно первичной обмотке подключен конденсатор емкостью 190 мкф. Трансформаторы с подвижными обмотками получили широкое распространение. Одно из главных преимуществ их по сравнению со сварочными трансформаторами других типов состоит в том, что подвижная обмотка значительно меньше склонна к вибрации под действием переменных электродинамических сил, чем подвижные сердечники в дросселях или магнитные шунты.