Способы регулирования сварочного тока и напряжения в коллекторных генераторах

Во всех источниках питания сварочной дуги различают два способа регулирования режимов сварки: ступенчатый и плавный.

При ступенчатом регулировании в определенном интервале можно получить всего несколько определенных значений этого параметра. Например, если в источнике сварочный ток регулируется от 100 до 500 А, то при ступенчатом способе регулирования можно получить: 100, 150, 200, 300, 400, 500 А. При плавном регулировании этого параметра в том же самом интервале можно получить любое значение этого параметра. При холостом ходе генератора магнитный поток его  создается одной намагничивающей обмоткой возбуждения. Так как сварочная цепь разомкнута, то в обмотке якоря и в последовательной обмотке тока не будет, и они не будут создавать магнитные потоки. Напряжение холостого хода генератора определяется выражением:

                                                         (26)

где:  - постоянная генератора ();

            - число оборотов якоря генератора;

            - магнитное сопротивление генератора;

            - ток в намагничивающей обмотке возбуждения (в параллельной или независимой);

            - число витков намагничивающей обмотки возбуждения.

Из уравнения следует, что, изменяя ток намагничивания, будет изменяться напряжение холостого хода генератора.

При нагрузке (горении дуги) сварочный ток создает размагничивающий поток последовательной обмотки. В генераторах с независимым возбуждением и с самовозбуждением к намагничивающей обмотке подводится почти постоянное напряжение, поэтому их магнитные потоки не изменяются при нагрузке.

,                             (27)

где: - число витков последовательной обмотки возбуждения;

            - величина сварочного тока;

            - величина сопротивления внутренней цепи генератора (якоря, последовательной обмотки возбуждения и соединительных проводов).

Из уравнения (27) следует, что если последовательная обмотка возбуждения размагничивающая, то внешняя характеристика генератора - падающая, так как при увеличении  напряжение дуги () уменьшается.

При коротком замыкании уравнение (26) примет вид:

                                             (28)

Из уравнения (28) определяем ток короткого замыкания:

                                                                (29)

Из которого следует, что сварочный ток зависит от величины тока в намагничивающей обмотке возбуждения () или от числа её витков () и от числа витков размагничивающей обмотки возбуждения ().

Таким образом, регулирование сварочного тока в этих генераторах можно осуществлять двумя способами: изменениям тока намагничивания в независимой или параллельной обмотках возбуждения; изменением числа витков последовательной обмотки возбуждения. Для изменения тока намагничивания в цепь независимой или параллельной обмотки возбуждения следует включить регулировочный реостат (), который позволит плавно изменять сварочный ток, причем с минимальной затратой времени на изменение режима сварки.

Рисунок 19 - Способы регулирования сварочного тока в коллекторных генераторах

Однако, как следует из уравнений (26) и (28), при уменьшении величины тока в намагничивающей обмотке уменьшается не только сварочный ток, но и напряжение холостого хода генератора, что значительно затруднит возбуждение дуги при сварке на малых токах.

При изменений числа витков последовательной обмотки возбуждения, изменяется величина потока размагничивания, что приведет к изменению сварочного тока. С этой целью последовательную обмотку делают из нескольких катушек и их концы выводят на клеммную доску низкого напряжения. Этот способ позволяет изменить сварочный ток ступенчато, причем на изменение его затрачивается достаточно много времени. Таким образом, в генераторах от последовательной обмотки возбуждения делают 1 или 2 дополнительных вывода, что позволяет получить две или три ступени регулирования сварочного тока. В пределах каждой ступени ток регулируется реостатом в цепи намагничивающей обмотки возбуждения, при этом напряжение холостого хода генератора изменяется значительно меньше.

В генераторах с самовозбуждением и падающей внешней характеристикой, чтобы включить регулировочный реостат в цепь параллельной обмотки возбуждения необходимо в этой обмотке уменьшить ток, так как питание параллельной обмотки возбуждения осуществляется от половины обмотки якоря, от той части обмотки, где действие реакции якоря подмагничивающее. Чтобы уменьшить ток в параллельной обмотке на коллекторе между основными щетками «плюс» и «минус» установлена еще одна дополнительная щетка «плюс» и питание параллельной обмотки возбуждения устанавливается от щетки «минус» и дополнительной щетки «плюс», так как в этом случае по этой обмотке протекает ток, снимаемый не с половины витков якоря, а только с их части.

Э.Д.С. и напряжение на этой половине якоря между щеткой "минус" и дополнительной щеткой определяются результирующей величиной половины магнитного потока главных полюсов и половины, поперечного потока реакции якоря. Вследствие размагничивающего действий последовательной обмотки с увеличением тока нагрузки поток главных полюсов уменьшится, а поток поперечной реакции якоря увеличится.

Рисунок 20 - Способы регулирования напряжения в коллекторном генераторе

Генератор рассчитан так, что напряжение между щетками - дополнительной и основной минусовой, - от которых питается обмотка возбуждения, с изменением тока нагрузки изменяется в небольших пределах, следовательно, в небольших пределах изменится и ток в обмотке возбуждения. Таким образом, поддерживается постоянство напряжения возбуждения при изменении нагрузки. Для плавного регулирования сварочного тока в эту обмотку включают регулировочный реостат. Ступенчатое регулирование сварочного тока тоже осуществляется за счет секционирования последовательной обмотки возбуждения.

В генераторах с жесткой внешней характеристикой регулировочным параметром режима сварки является напряжение генератора. Из уравнения (26) напряжение генератора зависит от величины тока в намагничивающей обмотке возбуждения. Следовательно, для регулирования напряжения холостого хода генератора в цепь намагничивающей обмотки возбуждения (независимой или параллельной) включают регулировочный реостат ().