книги из ГПНТБ / Громадский, Б. В. Водолаз - сварщик - резчик учебное пособие

электродвигателем фланцевого типа, сидящим на одном валу с якорем генератора (рис. 24). Техническая харак­ теристика передвижных сварочных преобразователей приведена в приложении 4. Генераторы преобразовате­ лей имеют намагничивающую параллельную обмотку са­ мовозбуждения и размагничивающую последовательную обмотку. Конструктивно они выполнены четырехполюс­ ными) регулирование сварочного тока производится с помощью реостата. Хотя преобразователи изготовлены не в морском исполнении, они по своим характеристи­ кам могут быть использованы для сварочных работ под водой.

Перед пуском преобразователя необходимо прове­ рить заземление корпуса, состояние щеток коллектора, надежность контактов во внутренней и внешней цепях; штурвал реостата повернуть против хода часовой стрел­ ки до упора; установить перемычку на доске зажимов соответственно требуемой величине сварочного тока (300 или 500 А). Включение двигателя в сеть осуществляет­ ся пакетным выключателем. После включения генерато­ ра (если смотреть со стороны коллектора, ротор должен Еращаться против хода часовой стрелки) при необхо­ димости поменять местами провода в месте их подклю­ чения к питающей сети.

Выпрямители

Для сварочных работ используются также сварочные в ы п р я м и т е л и (ВКС-500, ВСУ-500, ВС-600, ВС-1000).

Технические характеристики их приведены в прило­ жении 5. Сварочные выпрямители представляют собой устройства, преобразующие с помощью полупроводнико­ вых элементов (вентилей) переменный ток в постоянный. Большое применение в сварочных выпрямителях нашли селеновые и кремниевые полупроводники. Сварочные вы­ прямители имеют некоторые преимущества перед преоб­ разователями: у них более высокий к.п.д., они проще в обслуживании, имеют меньшие потери при холостом хо­ де, дают более устойчивую дугу. Сварочные выпрями­ тели в основном изготовляют по двум распространен­ ным схемам: однофазной мостовой двухполупериодного выпрямления и трехфазной мостовой. Наибольшее рас-

60

проетранение получила трехфазная мостовая схема, ко­ торая обеспечивает большую устойчивость горения дуги. Выпрямители этого типа состоят из понижающего трех­ фазного трансформатора с подвижными катушками, вы­ прямительного блока и пускорегулирующих приборов. Сварочный ток регулируется изменением расстояния между первичной и вторичной обмотками трансформато­ ра. Чтобы уменьшить ход подвижных обмоток, требуе­ мые пределы регулирования величины сварочного тока стараются получить одновременным переключением пер­ вичной и вторичной обмоток с «треугольника» (сварка током большой величины) на «звезду» (сварка током малой величины).

Сварочные аппараты переменного тока

При отсутствии сварочных агрегатов постоянного то­ ка сварку под водой можно вести на переменном токе, имея в виду только сварку вручную штучными электро­ дами. В качестве источников питания для этих целей ис­ пользуются электросварочные трансформаторы, которые преобразуют высокое напряжение электрической сети (220, 380 и 500 В) в низкое напряжение вторичной элек­ трической цепи до требуемого уровня, определяемого условиями для зажигания и стабильного горения сва­ рочной дуги. Вторичное напряжение сварочного транс­ форматора при холостом ходе составляет 60—75 В. Ве­ личина сварочного тока в зависимости от конструкции трансформатора может быть от 300 до 1000 А. Свароч­ ные трансформаторы просты по устройству, отличаются малыми размерами, имеют высокий к.п.д. Они расходу­ ют энергии в 2 раза меньше по сравнению с агрегатами постоянного тока, к.п.д. сварочных трансформаторов до­ стигает 85—90 %■

По конструктивным особенностям сварочные транс­

может иметь с трансформатором общий магнитопровод (трансформаторы типа СТН) или отдельный магнптопровод (трансформаторы типа СТЭ в двухкорпусном исполнении).

61

2. Трансформаторы с развитым магнитным рассеяни­ ем, различающиеся по способу регулирования (с по движными катушками, с магнитными шунтами, со сту­ пенчатым регулированием).

Схемы включения трансформаторов представлены на рис. 25.

Технические данные трансформаторов первой груп­ пы, пригодных для сварки под водой, приведены в при­

а — с отдельным дросселем-ре­ ет в магнитопроводе пе­

62

рочную цепь последовательно включается дроссеЛь-регу- лятор. Он состоит из разъемного железного сердечника (из подвижной и неподвижной частей) и обмотки. Сва­ рочный ток, .проходя по обмотке дросселя, создает .в сво­ ем сердечнике, как и в трансформаторе, переменное маг­ нитное поле, которое в свою очередь индуктирует в об­ мотке электродвижущую силу самоиндукции, действую­ щую против сварочного тока. Таким образом, обмотка дросселя с железным сердечником представляет собой большое сопротивление для прохождения переменного сварочного тока.

Путем перемещения подвижной части дросселя мож­ но увеличивать или уменьшать воздушный зазор («), чем изменять величину магнитного потока. При увеличе­ нии воздушного зазора (а) магнитное сопротивление сердечника увеличивается, магнитный поток соответст­ венно уменьшается, а следовательно, уменьшается вели­ чина самоиндукции и увеличивается сварочный ток. При полном отсутствии воздушного зазора (а) дроссель можно рассматривать как катушку на железном сердеч­ нике; в этом случае величина тока будет минимальной. Следовательно, вращая рукоятку регулятора и меняя величину воздушного зазора в сердечнике дросселя, можно плавно регулировать величину сварочного тока. При установленном положении рукоятки дросселя об­ мотка его реагирует на все случайные изменения сва­ рочного тока, зависящие от длины дуги. При увеличении сварочного тока индуктивное сопротивление обмотки увеличивается, а напряжение на дуге падает, в силу че­ го первоначальная величина тока восстанавливается.

Переключение первичной обмотки сварочного транс­ форматора на различное напряжение электросети (220, 380 В) производится установкой перемычек между соот­ ветствующими клеммами, расположенными на доске, установленной на корпусе трансформатора. При напря­ жении тока 220 В две катушки первичной обмотки вклю­ чаются параллельно, а при 380 В — последовательно. Порядок (схема) включения первичных катушек транс­ форматора указывается на крышке трансформатора. Включать трансформатор на напряжение, не указанное заводом, запрещается. В целях безопасности пользова­ ния трансформатором и дросселем их необходимо зазем­ лять. Для этих целей на кожухе того и другого имеются

63

клеммы, к которым присоединяются медные или желез­ ные проводники, связанные с землей. Включение транс­ форматора в электрическую сеть производится через двухполюсный рубильник.

Принципиальная электрическая и конструктивная схема трансформаторов типа СТН в однокорпусном ис­ полнении показана на рис. 25,6. Сердечник такого тран­ сформатора состоит из двух связанных общим ярмом сердечников — основного и вспомогательного. Обмотки трансформатора изготовлены в виде двух катушек, каж­ дая из которых состоит из двух слоев первичной обмот­ ки из неизолированного провода. Величина сварочного тока регулируемся с помощью подвижного пакета путем изменения воздушного зазора (а) винтовым механиз­ мом. Увеличение воздушного зазора при вращении дрос­ селя по ходу часовой стрелки вызывает, как и в транс­ форматорах типа GT3, уменьшение магнитного потока в дросселе и увеличение сварочного тока. При умень­ шении зазора повышается индуктивное сопротивление обмотки дросселя, а величина сварочного тока уменьша­ ется. Однокорпусные трансформаторы типа СТН более компактны, вес их значительно меньше, чем у транс­ форматоров типа СТЭ с отдельным дросселем, а мощ­ ность одинакова.

Использование источников питания, не приспособленных для сварки

В судовых условиях при отсутствии специального сварочного оборудования для сварки можно использо­ вать судовые генераторы с соблюдением определенных условий. Известно, что источник тока, питающий сва­ рочную дугу, должен иметь напряжение холостого хода на менее 70 В, не бояться короткого замыкания и изме­ нять свое напряжение в зависимости от длины свароч­ ной дуги так, чтобы величина тока при этом оставалась Есе время почти постоянной.

Судовые генераторы не рассчитаны на сварочный режим, поэтому для их использования необходимо уменьшить напряжение холостого хода до 80—90 В, пре­ дохранить их от короткого замыкания и создать воз­ можность регулирования тока в пределах от 150 до

300 А.

64

в сварочную цепь. Балластный .реостат обеспечивает ус­ тойчивое горение дуги, предохраняет генератор от ко­ роткого замыкания и позволяет регулировать ток для

тановку типа УСК-58.

Благодаря этой установке генератор будет иметь круто­ падающую характеристику, напряжение холостого хода не ниже 80 В и номинальную силу тока при ПР = 65% 300 А. На щите установки УСК-58 указано два поло­ жения для рубильника: вверху — «сварка» и внизу — «судовая сеть». Для работы на сварку необходимо ру­ бильники переключить из нижнего положения в верхнее,

произвести переброску концов сериесной обмотки (на встречное включение) и перевести шунтовую обмотку на независимое питание. Регулирование сварочного тока производится реостатом РБ-300.

Необходимо отметить, что коэффициент полезного действия генератора в сварочном режиме не превышает 10%, поэтому не рекомендуется злоупотреблять исполь­ зованием судового генератора для сварочных работ.

В аварийных случаях при отсутствии на судне сва­ рочного оборудования для сварки можно использовать

Рис. 27. Использование асинхронного электродвигателя для сварки: а — способом торможения шкива; б — токосъемники; в — монтаж сварочного поста; 1 — колодка; 2 — клин для закрытого вала элек­ тромотора; 3 — токосъемник для открытого вала электромотора

асинхронный электродвигатель с контактными кольцами. Для этого затормаживают ротор двигателя, в статор по­ дают ток, и тогда в обмотке ротора будет возникать ток пониженного напряжения: электродвигатель превраща­ ется в понижающий трансформатор, пригодный для сварки. Для сварки под водой следует выбирать двига­ тель мощностью 16—20 кВт. Чтобы использовать элек­ тродвигатель для сварки, надо снять со шкива ремень и затормозить шкив любым способом (или как показано на

66

рис. 27,а). К двум кольцам из грех ставят токосъем­ ники (см. рис. 27,6), концы которых должны быть хоро­ шо пригнаны к кольцам и плотно насажены на них._ Токосъемники изготовляются из красномедной шины (по ширине колец) толщиной 3—5 мм. Обмотки статора должны быть включены звездой, так как в этом случае образуется более высокое напряжение, необходимое для подводной сварки. Рычаг пускового реостата электро­ двигателя переводят на холостые контакты либо, припод­ няв щетки двигателя, подкладывают под них картон или фрнеру толщиной 4—5 мм. Для регулирования силы то­ ка и понижения возможного избытка напряжения в сва­ рочной цепи в цепь ротора двигателя включают балласт­ ное сопротивление.

Определение полярности сварочных генераторов

Перед началом работы необходимо проверить поляр­ ность тока, так как электросварочные агрегаты облада­ ют способностью перемагничиваться, вследствие чегодействительная полярность тока и обозначения на сва­ рочном агрегате могут не соответствовать один другому. Когда на зажимах сварочного агрегата полярность необозначена, ее можно определить при помощи вольт­ метра. Для этой цели при холостом ходе агрегата к егоклеммам подключают вольтметр. Если обозначения (+ )■ и (—) на вольтметре совпадают с полюсами генерато­ ра, стрелка вольтметра будет отклоняться вправо, а при несовпадении — влево. При отсутствии вольтметра для; определения полярности к клеммам генератора присоеди­ няют два проводника и опускают их концы в стакан с соленой или подкисленной водой. При работающем ге­ нераторе на одном из концов проводника начнут обиль­ но выделяться пузырьки водорода, это будет означать, что он подключен к отрицательному полюсу генератора.

Параллельное соединение сварочных генераторов

Если один генератор не в состоянии обеспечить до­ статочный ток для сварки или резки металла, исполь­ зуют два генератора, соединенные параллельно. При этом генераторы должны быть одинаковых систем, с оди-

лаковыми номинальными данными, с аналогичными внешними характеристиками, иметь одинаковое напря­ жение холостого хода; сварочный ток должен быть отре­ гулирован на одну и ту же величину; двигатели генера­ торов также должны быть однотипными и находиться примерно в одинаковом техническом состоянии.

Простейшим способом параллельного включения двух генераторов для питания одного поста является внеш­

ние. 28. Включение сварочного агрегата ПАС-400-VI на параллель­ ную работу (общий вид и принципиальная схема)

нее соединение одноименных полюсов, т. е. плюс с плю­ сом и минус с минусом.

Рассмотрим порядок пушка сварочных агрегатов ти­ па ПАС-400-VI на параллельную работу (рис. 28).

Оба агрегата запускают при выключенных рубиль­ никах сварочной цепи и на двигателях внутреннего сго­ рания устанавливают одинаковое число оборотов. Гене­ раторы при помощи вольтметров устанавливают на оди­ наковое напряжение холостого хода. После этого прове­ ряют установившийся ток каждого генератора в отдель­ ности, для чего поочередно включают рубильники и при помощи короткого замыкания или возбуждения и под­ держания сварочной дуги определяют по показаниям ам­ перметра установившуюся величину тока. Ток одного ге­ нератора не должен отличаться от тока другого генера­ тора более чем на 10—15%. Затем включают оба ру­ бильника сварочной цепи и производят контрольную сварку или резку от двух генераторов одновременно. Ёе-

68

ли в процессе работы показания на амперметрах расхо­ дятся больше чем на 10—15%, ток дополнительно регу­ лируют реостатами агрегатов.

Параллельное соединение сварочных трансформаторов

В целях повышения величины тока источника пита­ ния сварочные трансформаторы так же, как и генерато­ ры, соединяются на параллельную работу. Для этого ис­ пользуют два или несколько однотипных трансформато­ ров с одинаковыми внешними характеристиками и пер­ вичными обмотками, рассчитанными на одно и то же

Рис. 29. Схемы включения сварочных трансформа­ торов:

а — параллельное; б — последовательное; Т—транс­ форматор; Д — дроссель-регулятор; 1 — первичная1 обмотка; 2 — вторичная обмотка

69