Генераторы для сварки в среде защитных газов

Для автоматической и полуавтоматической сварки плавящимся электродом в среде защитных газов необходимы сварочные генераторы, обеспечивающие жесткие или возрастающие внешние характеристики. Такие генераторы выпускаются по схеме с самовозбуждением (рис. 5.2, г).

Принципиальная схема и устройство магнитной системы генераторов этого типа приведены на рис. 5.13.

Магнитная система имеет четыре основных полюса N-Sн-Nн-S и четыре дополнительных n-s₁-n-s₁, обеспечивающих безыскровую работу щеток. Чередование полярности основных полюсов обычное. Надежное самовозбуждение при минимальных напряжениях холостого хода обеспечивается насыщением одной из пар основных полюсов Nн и Sн. В теле сердечников этих полюсов имеются вырезы. Катушка основной обмотки возбуждения w ₁ расположена на ненасыщенных полюсах, катушка дополнительной обмотки возбуждения w ₂ – на насыщенных полюсах. Эти катушки включены параллельно. Регулирование выходного напряжения производится резистором R в в цепи обмотки w ₁. При уменьшении величины сопротивления R в напряжение генератора увеличивается. Обмотки возбуждения присоединяются к щетке (+) через резистор R₁, устанавливающий минимальную величину сварочного тока.

Рис. 5.13. Принципиальная схема и магнитная система генератора
с самовозбуждением с жесткими внешними характеристиками

По такой схеме работают генераторы преобразователей ПСГ-350, ПСГ-500 и агрегата АСДП-500Г-3М.

Универсальные генераторы

Очень часто на предприятиях и монтажных площадках используется как ручная дуговая, так и механизированная сварка в среде защитных газов плавящимся электродом. Поэтому требуются универсальные источники питания дуги, обеспечивающие как падающие, так и жесткие внешние характеристики. Для этой цели заработана конструкция универсального сварочного генератора с одной обмоткой возбуждения, который входит в состав преобразователя ПСУ-300. Он состоит из генератора Г приводного двигателя Д и устройства управления (рис. 5.14).

В состав устройства управления входят следующие основные узлы. Пакетный переключатель ПК для пуска и остановки приводного двигателя. Переключатель вида сварки П, имеющий два наложения: А – автоматизированная сварка, Р – ручная сварка. Понижающий трансформатор-стабилизатор Тр для питания схемы возбуждения генератора. Его первичная обмотка подключена к напряжению 220 В от одной фазы и нулевой точки обмотки статора двигателя. Он выполнен по схеме феррорезонансного стабилизатора с включением конденсатора С. Выпрямитель В₁ во вторичной цепи трансформатора-стабилизатора питает обмотку возбуждения генератора, включенную в цепь транзистора Т₂. Выпрямитель В₂, задающий смещение первого и второго каскадов усилителя.

Рис. 5.14. Принципиальная электрическая схема универсального сварочного
преобразователя

Два транзистора Т₁ и Т₂, работающие в двухкаскадной усилительной схеме с общим эмиттером, питают обмотку возбуждения генератора. Реостат R, включенный в базовую цепь транзисторов T₁ и Т₂, регулирует величину задающего напряжения, а соответственно и величину сварочного тока при ручной сварке или напряжения при автоматической сварке. Сопротивление R₁, включенное последовательно с выпрямителем задающего напряжения В₂, обеспечивает плавное регулирование напряжения при автоматической сварке (переключатель П в положений А). Нагрузочное сопротивление R₂ подключено последовательно коллекторно-эмиттерному переходу транзистора Т₁ к питающему выпрямителю В₁. Оно определяет момент запирания транзистора Т₂, т.е. крутизну падающих характеристик (переключатель П в положении Р) и величину установившегося тока короткого замыкания генератора. Входные сопротивления R₃ и R₄ защищают базовые цепи транзисторов Т₁ и Т₂. Сопротивления R₅ и R₆, определяют величину входного сигнала (жесткой обратной связи по току генератора), при ручной дуговой сварке (переключатель П в положении Р) и при автоматической сварке (переключатель П в положении А). Вентиль Д₁ защищает транзистор Т₂ от перенапряжений, наводимых в цепи обмотки возбуждения при сварке. Вентиль Д₂ защищает базовую цепь транзистора Т₂. Дроссель-стабилизатор ДС обеспечивает получение требуемых динамических свойств сварочного генератора. Конденсаторы К₃ обеспечивают защиту от радиопомех.

При ручной дуговой сварке переключатель П ставится в положение Р. При этом на холостом ходу генератора на базу транзистора Т₁ подается запирающее напряжение, и он закрыт, а транзистор Т₂ соответственно открыт, и в его коллекторно-эмиттерной цепи и в обмотке возбуждения генератора протекает ток, величина которого определяет величину напряжения холостого хода.

После возбуждения дуги в обмотке дополнительных полюсов и в первичной обмотке дросселя-стабилизатора возникает падение напряжения (сигнала), пропорциональное току дуги. Это напряжение подается в схему управления навстречу задающему напряжению, снимаемому с реостата R. С увеличением сварочного тока напряжение сигнала увеличивается, соответственно увеличивается ток базы транзистора Т₁, и он открывается. Одновременно напряжение коллекторно-эмиттерного перехода уменьшается, что вызывает уменьшение тока базы транзистора Т₂, и он постепенно закрывается. В результате ток возбуждения и напряжение на зажимах генератора уменьшаются, и внешние характеристики будут падающие. Для более надежного закрытия транзистора Т₂ и ограничения величины тока короткого замыкания в цепь его базы включен диод Д₂, сопротивление которого с уменьшением напряжения возрастает.

При изменении сопротивления реостата-регулятора R меняется величина задающего напряжения, соответственно меняются степень закрытия транзистора T₁ и открытия транзистора Т₂ и одновременно – величина тока возбуждения генератора и, следовательно, ток дуги.

Для ограничения пиков тока короткого замыкания и увеличения скорости нарастания напряжения при обрыве дуги применен дроссель-стабилизатор ДС.

При автоматической сварке переключатель П ставится в положение А. В этом случае величина тока возбуждения генератора и напряжение холостого хода так же, как и при ручной сварке зависят от напряжения и тока базовой цепи транзистора Т₂. Однако теперь это напряжение подается непосредственно с реостата R, минуя транзистор Т₁. После возбуждения дуги напряжение сигнала, снимаемое, с дополнительных полюсов, складывается с задающим напряжением. По мере возрастания сварочного тока транзистор Т₂ открывается, ток возбуждения и напряжение возрастают, т.е. генератор дает жесткие характеристики. Изменяя сопротивление регулятора R, изменяют задающее напряжение на входе и степень открытия транзистора Т₂, регулируя таким образом напряжение холостого хода. Для уменьшения скорости нарастания тока короткого замыкания при сварке плавящимся электродом в среде защитных газов на токах более 160 А в сварочную цепь последовательно включается дроссель-стабилизатор ДС.

Кроме рассмотренного выше преобразователя ПСУ-300, промышленность выпускает преобразователь ПСУ-500-2, который состоит из однопостового генератора ГСУ-500-2 и приводного трехфазного асинхронного двигателя АВ-52-2. За базу для создания генератора ГСУ-500-2 принят генератор ГСО-500 и их конструкции идентичны.

Кроме сварочных преобразователей промышленность выпускает универсальные сварочные генераторы ГД-304, ГД-502 и ГСУМ-400.