Источники питания постоянным током. Сварочные преобразователи однопостовые и многопостовые

     
ИСТОЧНИКИ  ПИТАНИЯ ПОСТОЯННЫМ ТОКОМ.
СВАРОЧНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ОДНОПОСТОВЫЕ И МНОГОПОСТОВЫЕ

Общие сведения о генераторах и преобразователях

Источники питания постоянным током - сварочные генераторы - широко применяются для сварки конструкций. Они обладают следующими преимуществами по сравнению с источниками переменного тока:

дуга постоянного тока горит более устойчиво из-за отсутствия затуханий, связанных с изменениями полярности переменного синусоидального тока;

ввиду высокой стабильности дуги постоянного тока обеспечивается высокое качество сварки (отсутствие непроваров, включений и других дефектов);

при сварке постоянным током возможно применение всех выпускаемых промышленностью марок электродов, в то время как электроды некоторых марок непригодны для сварки переменным током;

источники питания постоянным током менее чувствительны к колебаниям напряжения в сети, чем трансформаторы;

источники постоянного тока - сварочные генераторы, вырабатывающие постоянный ток, - удобны для использования в комплекте с двигателями внутреннего сгорания при монтажных работах в местах, где отсутствует электроэнергия.

Наряду с указанными выше преимуществами сварочные генераторы постоянного тока имеют следующие недостатки:

генераторы имеют движущиеся (вращающиеся) с большой скоростью части, за которыми должно быть установлено постоянное техническое наблюдение и обслуживание;

токосъемные устройства генераторов должны подвергаться периодическому ремонту или замене;

коэффициент полезного действия их ниже, чем у трансформаторов;

они более сложны и трудоемки в изготовлении, поэтому их стоимость более высокая;

расход электроэнергии и другие технико-экономические показатели у генераторов хуже, чем у трансформаторов.

Сварочные однопостовые преобразователи состоят из приводного асинхронного электродвигателя трехфазного тока и сварочного генератора, расположенных в общем корпусе. Преобразователи предназначены для работы в помещениях и на открытом воздухе, где их устанавливают в специальных машинных залах или в крайнем случае под навесами для защиты от осадков. Преобразователь ПСО-500 (рис.1) состоит из корпуса, внутри которого закреплены электромагнитные полюсы генератора.

Рис.1. Сварочный преобразователь ПСО-500:

1 - генератор; 2 - корпус; 3 -- якорь; 4 - коллектор; 5 - токосъемник; 6 - маховик; 7 - коробка; 8 - зажимы; 9 -амперметр; 10 - вентилятор;
11 - электродвигатель

Якорь генератора находится на общем валу с асинхронным электродвигателем. На валу между генератором и электродвигателем закреплен вентилятор, который охлаждает преобразователь. Электромагнитные полюсы и якорь генератора состоят из набора листов электротехнической тонкой стали. На магнитах полюсов расположены катушки с обмотками. Якорь имеет продольные пазы, куда уложена изолированная обмотка, концы которой припаяны к пластинам коллектора. Угольные щетки токосъемника плотно прилегают к коллектору. Вся пускорегулирующая аппаратура и амперметр расположены в коробке. Маховик служит для регулирования тока реостатом, включенным в цепь обмотки возбуждения. В настоящее время преобразователь ПСО-500 заменен несколько улучшенным преобразователем ПД-502 аналогичного устройства.

Коллекторные однопостовые генераторы

Рис.2. Схемы коллекторных генераторов для ручной дуговой сварки, внешние вольтамперные характеристики генератора
при работе на диапазоне малых токов (а), больших токов (б)

Основным механизмом преобразователя является источник питания дуги - сварочный генератор. Наиболее распространены коллекторные генераторы, в которых выпрямление электрического переменного тока, вырабатываемого генератором, осуществляется путем снятия с его коллектора с помощью угольных щеток постоянного тока. В настоящее время используются коллекторные генераторы с независимым возбуждением или с самовозбуждением и последовательной размагничивающей обмоткой. На рис.2, (I) показана электромагнитная схема генератора этой серии. Как видно из схемы, на подвижном корпусе генератора укреплены электромагнитные полюсы N и S (основные и дополнительные), а на общем валу с электродвигателем находится якорь генератора "Я" с коллектором. При вращении вала по коллектору скользят токосъемные щетки: основные а и b и дополнительная с (рис.2, II, III), которая используется для обмотки самовозбуждения, В генераторе с независимым возбуждением и последовательной размагничивающей обмоткой (рис.2, II) обмотка независимого возбуждения НО питается постоянным током от самостоятельного источника. Последовательная обмотка ПО питается постоянным током от щеток а и b. При пуске двигателя обмотка НО вызывает магнитный поток Ф, который образует в обмотке якоря электродвижущую силу (ЭДС) положительной полярности со стороны полюсов N и отрицательной со стороны полюсов S. К этим местам на коллекторе якоря подводятся токосъемные угольные щетки а и b. Таким образом, происходит выпрямление переменного тока, вырабатываемого генератором.

При холостом ходе напряжение на зажимах генератора, согласно ГОСТ 304-82 по условиям безопасности сварщика, не должно быть больше 100 В, что соблюдается в конструкциях отечественных коллекторных генераторов.

После зажигания дуги ток цепи якоря в последовательной обмотке возбуждения ПО вызовет в полюсах генератора магнитный поток Ф, который будет направлен против магнитного потока Ф независимой обмотки НО. Суммарный магнитный поток и ЭДС с увеличением сварочного тока будут уменьшаться на зажимах генератора, подучится крутопадающая внешняя характеристика. На рис.2, IV показана внешняя характеристика при работе на диапазоне малых и больших токов. В данном случае генератор имеет два диапазона, но их может быть и больше. Плавное регулирование тока производится сопротивлением и, изменяющим ток НО. При работе на диапазоне малых токов сварочный кабель подсоединяют к зажиму 1 (см. рис.2, II); при  работе на диапазоне  больших токов - к зажиму 2.

Принципиальная схема сварочного генератора с самовозбуждением и последовательной обмоткой показана на рис.2, III. Как видно из схемы, параллельная обмотка самовозбуждения ОС питается током от основной а и дополнительной с щеток токосъемника якоря. При вращении якоря в его обмотке индуктируется ЭДС за счет остаточного магнетизма главных полюсов, и через щетки а и с в обмотку самовозбуждения начинает поступать ток, образуя магнитный поток Ф, который дополнительно индуктирует ЭДС в обмотке якоря, создавая через щетки а и Ъ напряжение холостого хода на выходных зажимах генератора. При сварке в обмотке ПО появится электрический ток, который образует размагничивающий магнитный поток Ф, направленный против потока Ф0 и уменьшающий ЭДС генератора и напряжение на дуге. Совместные действия магнитных потоков Ф и Ф обеспечивают   падающую   внешнюю характеристику генератора. Регулировка сварочного тока осуществляется реостатом в больших и малых диапазонах.