Индукторные сварочные генераторы

Основным недостатком коллекторных сварочных генераторов является их недостаточно высокая надежность в эксплуатации вследствие наличия в их конструкции скользящих электрических контактов между коллектором и щетками.

В начале 70-х годов ВНИИЭСО спроектировал серию однопостовых генераторов типа ГД - 311, ГД - 312 и ГД - 313 для электродуговой сварки и резки металлов на постоянно выпрямленном токе. Каждый генератор этой серии состоит из трехфазной одноименно-полюсной двухпакетной индукторной машины повышенной частоты от 200 до 400 Гц, выпрямительного блока и аппаратуры управления.

Явнополюсной ротор индукторного генератора (см. рис. 25) состоит из двух пакетов изготовленных из электротехнической стали, и расположенных на валу на некотором расстоянии один от другого. В пакетах сделаны впадины и выступы, которые образуют полюса. Полюсы одного пакета сдвинуты относительно полюсов другого на .

На неподвижном магнитопроводе статора, изготовленного также из электротехнической стали, размещены две секции рабочей обмотки статора ОС1 и ОС2 через . Катушки трехфазной обмотки статора вытянуты в осевом направлении машины и охватывают по три зубца как левого, так и правого пакета статора. Каждая секция рабочих обмоток соединена по схеме "треугольник". Одна из рабочих обмоток подключается параллельно другой через трехполюсный выключатель (). При разомкнутых контактах выключателя  работает одна рабочая обмотка, обеспечивая ступень малых токов (40-180А). При замкнутых контактах выключателя работают параллельно две обмотки, обеспечивая ступень больших токов (160-350А).

 

Рисунок 25 - Общий вид индукторного генератора

 

Рисунок 26 - Схема электрическая принципиальная генератора

ГД - 312

 

Обмотка возбуждения закреплена в промежутке между пакетами ротора на статоре. По этой обмотке протекает постоянный ток, который образует магнитный поток, замыкающийся через вращающиеся пакеты ротора. При этом один пакет получает полярность , другой - .

Магнитный поток, пересекая рабочие обмотки статора, индуктирует в них синусоидальные ЭДС, сдвинутые на . Повышенная частота индуктируемых ЭДС определяется числом пар полюсов и скоростью вращения ротора. В этих генераторах благодаря массивным участкам магнитопровода надежное самовозбуждение, т.к. они обладают значительным остаточным магнитным полем.

При пуске в обмотке статора индуктируется ЭДС 5 - 10 В остаточным магнитным потоком. Эта ЭДС трансформируется согласующим трансформатором  и в положительный полупериод поступает на обмотки возбуждения  через выпрямитель . В отрицательный полупериод обмотка  питается через выпрямитель  за счет запасенной энергии ее магнитного поля. Напряжение холостого хода устанавливается с помощью переменного резистора . При нагруженном генераторе питание обмотки возбуждения дополняется напряжением, поступающим с трансформатора  через выпрямитель . Плавное регулирование сварочного тока в пределах каждого диапазона токов обеспечивается переносным резистором .

Обмотка статора соединена с выпрямительным блоком , собранным по трехфазной мостовой схеме выпрямления из кремниевых диодов В – 200 – 2Б.

Аппаратура управления, трансформаторы  и выпрямители  системы возбуждения помещаются в надстройке. Пропеллерный вентилятор охлаждает силовой выпрямительный блок, а также вентилирует надстройку и генератор.

Падающая внешняя характеристика генератора получается за счет большого индуктивного сопротивления обмотки статора.

Следует иметь в виду, что в индукторных одноименнополюсных генераторах процесс восстановления напряжения на дуге длится сравнительно долго (), т.к. он зависит от инерционности цепи возбуждения, которая значительно больше, чем в коллекторных генераторах. Вследствие этого в момент зажигания дуги небольшой ударный ток выделяет не столь значительное количество тепловой энергии. Поэтому дуга трудно зажигается методом "впритык". Для того чтобы легко зажечь дугу, необходимо ее возбуждать "чирканьем". В этом случае дуга легко зажигается, не выбрызгивается электродный металл и не выплавляет кратер в металле шва.

Вследствие благоприятных переходных процессов статорные генераторы отличаются хорошими сварочными свойствами, в том числе небольшими потерями электродного металла на разбрызгивание, стабильным горением и эластичностью дуги, поэтому от этого генератора может легко варить сварщик с недостаточно большим опытом сварки.

Сварочные преобразователи

Сварочный преобразователь - это источник питания сварочной дуги постоянным током. Он представляет собой (см. рис. 27) электромагнитную установку, состоящую из приводного электродвигателя и сварочного генератора.

 

Рисунок 27 - Преобразователь сварочный ПД - 501 У2

 

Большинство преобразователей выпускаются в однокорпусном исполнении, поэтому якорь генератора и ротор электродвигателя изготавливаются на одном валу. В качестве привода генератора применены короткозамкнутые трехфазные асинхронные электродвигатели. Генератор преобразователя может быть как коллекторным, так и индукторным. Из коллекторных генераторов в преобразователях используются как генераторы с независимым возбуждением, так и с самовозбуждением. В зависимости от назначения преобразователя его генератор может быть как с падающий, так и с жесткой внешней характеристикой. В универсальных преобразователях используется универсальный генератор.

Электродвигатели преобразователей позволяют соединять их статорную обмотку "звездой" или "треугольником", что дает возможность включать преобразователь в сеть напряжением 220 или 380 В. Для этого начала и концы всех фаз статорной обмотки выведены в надстройку преобразователя, на специальную клеммную доску, где пересоединение их производится с помощью перемычек.

При подключении преобразователя к сети необходимо проверить совпадает ли сторона вращения якоря генератора с направлением стрелки, отлитой на корпусе генератора (против часовой стрелки). При вращении якоря генератора в другую сторону, в генераторах с независимым возбуждением, изменится направление магнитного потока независимой обмотки возбуждения, что приведет к изменению его внешней характеристики, а в генераторах с самовозбуждением изменится направление магнитных потоков и параллельной и последовательной обмоток возбуждения, поэтому его внешняя характеристика не изменится, но изменивший направление результирующий магнитный поток размагнитит полюса генератора, вследствие чего он перестанет самовозбуждаться. Если направление вращения якоря генератора противоположно направлению стрелки, необходимо на клеммой доске высокого напряжения (где генератор подключается к сети) поменять местами две любые фазы.

Включение и выключение преобразователя производится трех полюсным пакетным выключателем. В преобразователях с генераторами с независимым возбуждением одновременно с двигателем к сети подключается питание независимой обмотки возбуждения. Пакетный выключатель служит для прямого пуска и не защищает электродвигатель от сетевых перегрузок, поэтому подключать преобразователь к питающей сети необходимо через магнитный пускатель или автоматический выключатель.

Для предотвращения создания помех теле- и радиоприему при работе двигателя в преобразователях в каждую фазу двигателя включены конденсаторы КБГ емкостью 0,02 мкФ, на напряжение 600 В, которые размещены в надстройке преобразователя (распределительном устройстве).

Преобразователи имеют защищенное исполнение с само вентиляцией. Корпус преобразователя установлен на колеса для передвижения на небольшие расстояния.

Современные преобразователи предназначены для работы, как в закрытых помещениях, так и на открытом воздухе. При работе на открытом воздухе их необходимо помещать под навесом, для исключения попадания на них атмосферных осадков.

Таблица 1 - Технические характеристики преобразователей

Характеристики	ПД-602-У2	ПСО-300-2У2	ПСО-315М92	ПД-305У2	ПСГ-500-2У2
Номинальный сварочный ток, А	500	315	315	315	500
Пределы регулирования сварочного тока, А	75-500	45-315	45-315	45-315	60-500
Рабочее напряжение при номинальном сварочном токе, В	40	32	32	32	40
Напряжение холостого хода, В	90	90	90	90	40
Продолжительность нагрузки, ПН%	60	60	60	60	60
Мощность генератора, кВт	20	10,2	10,2	10,2	20
Тип генератора	ГСО-500У2	ГСО-300У2	ГСО-300МУ2	ГД-317У2	ГСГ-500-2У2
Мощность электродвигателя, кВт	30	15	17	10	20
Габаритные размеры, мм
Длинна	1065	1030	1225	1200	1050
Ширина	650	590	485	537	560
Высота	935	830	780	845	1016
Масса, кг	500	435	393	280	460

 

Современные серийные сварочные преобразователи:

Преобразователь сварочный ПД – 3101 У2 предназначен для питания одного сварочного поста при ручной дуговой сварке, резке и наплавке металлов постоянным током. В качестве приводного двигателя используется электродвигатель АИРШ32В2 УЗ, 3000 об/мин 11 кВт, питающийся от сети на 380 В, 50 ГЦ, обеспечивая устойчивый режим сварки при колебании напряжения в сети.

Номинальный сварочный ток 315А при ПН 60%, пределы регулирования сварочного тока 30 - 375 А, номинальная потребляемая мощность 17,4 кВт, габариты , масса 245 кг.

Преобразователь сварочный ПД - 4000 У2 предназначается для одного поста при ручной сварке, резке и наплавке постоянным током. В качестве электродвигателя используется электродвигатель 4АМВ 160 А, 300 об/мин, 17 кВт, питающийся от сети 380 В. Обеспечивается устойчивый режим сварки при колебаниях напряжения в сети.

Номинальный сварочной ток 400 А при ПН 60%, номинальная потребляемая мощность 24 кВт, габариты , масса не более 250 кг.

Сварочные агрегаты

Сварочные агрегаты относятся к категориям передвижных энергетических установок, приспособленных к работе в полевых условиях. На транспортном средстве передвижения они могут размещаться постоянно или временно. Агрегаты с временным размещением на транспортном средстве монтируются на рамах без колес и транспортируются в кузове автомобиля. Некоторые агрегаты монтируются на рамах с колесами и соединяются с транспортными средствами в виде прицепа. Агрегаты с постоянным размещением на транспортных средствах монтируются на шассе автомобиля, трактора трубоукладчика.

Сварочные агрегаты предназначены для ручной дуговой сварки и резки металлов штучными электродами и механизированной сварки под флюсом.

Сварочные агрегаты подразделяются:

по типу первичного двигателя - на агрегаты с бензиновыми и дизельными двигателями;

по способу охлаждения двигателя - с воздушным и жидкостным охлаждением;

по типу генератора - на коллекторные и индукторные;

по числу сварочных постов - на однопостовые и многопостовые;

 

Основными элементами сварочного агрегата являются:

двигатель внутреннего сгорания (бензиновый или дизельный); сварочный генератор, пульт управления с контрольно-измерительными приборами;

топливный бак, аккумуляторная батарея для электростартерного пуска двигателя;

выносной реостат для регулирования сварочного тока;

металлический капот для защиты от атмосферных осадков и пыли.

Корпус двигателя и генератора соединяются между собой жестко фланцевым сочленением. Двигательно-генераторный блок устанавливается на раму непосредственно или через резиновые амортизаторы. Валы двигателя и генератора соединяются между собой полужесткой муфтой.

 

Рисунок 28 - Общий вид сварочного агрегата АДД - 305

 

В сварочных агрегатах используются генераторы с самовозбуждением. Коллекторные генераторы - с параллельной намагничивающей и последовательной размагничивающей (подающая внешняя характеристика) или подмагничивающей (жесткая внешняя характеристика) обмотками возбуждения. В агрегатах используются как коллекторные; так и индукторные генераторы. Следует иметь в виду, что сварочные агрегаты постоянно должны находиться в эксплуатации, т.к. в генераторах с самовозбуждением при их длительной не эксплуатации размагничиваются полюса, и они перестают возбуждаться.

Все агрегаты сходны по конструкции, но отличаются типами генераторов и двигателей. В агрегатах с коллекторными генераторами, в отличие от сварочных преобразователей имеется дополнительный способ плавного регулирования величины сварочного тока и напряжения - изменением скорости вращения двигателя, т.е. "газом".

Из коллекторных генераторов в агрегатах широко используется генераторы; ГСО-300-5; ГД-303; ГД-305; ГД-310; ГСО-300М; ГД-312; ГД-314

Из индукторных генераторов наиболее широко используются в агрегатах генераторы: ГД-304; ГД3121; ГД-316; ГД-4002; ГД-3122;

В агрегатах с бензиновыми двигателями широко применяются двигатели: ЗМЗ-320-01; АБ8М (Москвич-408) Зил-164. В качестве дизельных двигателей в агрегатах используются двигатели: 302-01; Д-1444; Д-21А1; Д-240Л; ЯАЗ-М204Г.

Технические характеристики некоторых сварочных агрегатов приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Технические характеристики сварочных агрегатов

Параметры	АДД-303 У1	АДД-305 У1	АДБ-3120 У1	АДБ-3125 У1	АДД-4001 У1	АДД-3114 У1
Номинальный сварочный ток, А	315	315	315	315	400	315
Продолжительность нагрузки ПН%(при силе тока, А)	60(315)	35(350)	35(350)
	100(240)	60(315)	60(315)	60	60	60
		100(240)	100(240)
Пределы регулирования сварочного тока, А	45-315	45-315	15-350	45-350	60-450	15-350
Рабочее напряжение, В	32	32	32	32	40	32
Напряжение холостого тока, В	не более 100	не более 100	не более 100	не более 100	не более 100
Генератор	ГСО-300-12	ГД-310	ГД-304	ГД-304	ГД-4002	ГД-3122
Двигатель	Д-144	Д-144	ЗМЗ-320-01	320-01	Д-144	Д-21А1
Размеры, мм
длинна	1915	1905	1900	1900
ширина	895	895	900	890
высота	1250	1250	1200	1200
масса, кг	900	895	690	670	855	730

 

Современные сварочные агрегаты.