Преобразователь ручной электросварки постоянным током. Преобразователь для сварки - основы использования. Обслуживание сварочных преобразователей

Сварочный преобразователь состоит из асинхронного двигателя и генератора постоянного тока, собранных в одном корпусе.

Ротор двигателя и якорь генератора находятся на одном валу. Преобразователь установлен на раме или на колесах.

Генераторы, комплектующие сварочные преобразователи, работают по схемам, показанным на рис. 1.

Генератор с независимой обмоткой возбуждения и размагничивающей последовательной обмоткой (рис. 1,в). Независимая обмотка 1, питающаяся от сети переменного тока через селеновый выпрямитель, создает магнитный поток, индуктирующий на щетках генератора напряжение, необходимое для возбуждения дуги. Падающую характеристику создает размагничивающая обмотка 2, поток которой направлен встречно потоку обмотки 1. Регулирование сварочного тока производится переключением числа витков последовательной обмотки: зажим а - диапазон больших токов, зажим б - диапазон малых токов. В пределах каждого диапазона сварочный ток плавно регулируется реостатом R.

По этой схеме выполнены преобразователи ПСО-120, ПСО-ЗООА, ПД-303, ПСО-500, ПСО-800, ПС-1000-III, АСО-2000.

Генератор с параллельной обмоткой возбуждения и размагничивающей последовательной обмоткой (рис. 1,б). Магнитные полюса этого генератора должны иметь остаточный магнетизм, поэтому их изготовляют из ферромагнитной стали.

Параллельная обмотка возбуждения 1 питается от щеток а - с; магнитный поток этой обмотки индуктирует на щетках а - в напряжение, необходимое для зажигания дуги. Напряжение на щетках а - с не меняется в течение всех стадий сварочного процесса (холостой ход, горение дуги, короткое замыкание). Последовательная обмотка 2 при горении дуги размагничивает генератор, создавая падающую характеристику. Регулирование сварочного тока производится так же, как и в генераторе, описанном выше.

По этой схеме выполнены преобразователи ПД-101, ПС-300-1, ПСО-300М, ПС-500.

Генераторы, построенные по этой схеме, устанавливают на агрегатах с двигателями внутреннего сгорания.

Генератор с расщепленными полюсами (рис. 1,в). На магнитных полюсах этого генератора имеются только параллельные обмотки 1, одна из которых регулируется. Напряжение на щетках а -с не меняется в течение всех стадий сварочного процесса. Падающая характеристика создастся размагничивающим действием потока (реакции) якоря, направленным навстречу магнитному потоку регулируемой обмотки.

Сварочный ток регулируют реостатом R в цепи обмотки возбуждения. В преобразователях этого типа довоенного выпуска (СМГ-2. СУГ-2А, СУГ-2Б и др.) грубая регулировка тока осуществлялась сдвигом щеток: большие токи - сдвиг против вращения якоря, малые токи - сдвиг по вращению.

По этой схеме выполнены преобразователи ПС-300М, ПС-ЗООМ-1, ПС-300Т. В эксплуатации находится значительное количество преобразователей, выпущенных до войны и в послевоенный период: СМГ-2А, СМГ-2Б, СУГ-2А, СУГ-2Б, СУГ-2р и др.

Технические характеристики однопостовых преобразователей приведены в табл. 1.

Таблица 1. Технические характеристики однопостовых сварочных преобразователей с падающей характеристикой

Примечание. Для всех преобразователей ПР 65%; для ПД-303 и ПСО-ЗООМ - 60%.

Во многих случаях для выполнения сварочных работ применяют установки, основным узлов которых является понижающий трансформатор, но существуют и другие виды сварочного оборудования. О том, что такое сварочный преобразователь, знают в основном только профессионалы, но существует множество процессов, в которых их применение является единственно возможным вариантом.

Конструктивное устройство

Сварочный преобразователь это электрическая машина, состоящая из приводного электродвигателя и генератора, который обеспечивает выработку тока, необходимого для выполнения работ. В связи с тем, что устройство сварочного генератора включает в себя вращающиеся детали, его КПД и надежность несколько ниже, чем у традиционных выпрямителей и трансформаторов.

Но преимущество преобразователя заключается в том, что он вырабатывает сварочный ток, который практически не зависит от перепадов питающего напряжения. Поэтому его применение целесообразно для выполнения сварочных работ, к которым предъявляются высокие требования по качеству.

Все рабочие узлы сварочного преобразователя, в том числе и пускорегулирующая аппаратура, монтируются в одном едином корпусе. При этом существуют передвижные сварочные преобразователи и агрегаты, а так же стационарные посты. Первые, в основном применяют при выполнении монтажно-строительных работ, вторые, в заводских условиях.

Установки данного типа могут вырабатывать значительный сварочный ток (до 500 А и более), но стоит помнить о том, что эксплуатация в режимах, превышающих нормативный показатель по этому параметру, не допускается. Работа в критичных режимах может привести к выходу установки из строя.

ПреобразовательПСО 500

Принцип работы сварочного преобразователя позволяет вырабатывать постоянный и переменный сварочный ток. Очень часто на производстве можно увидеть преобразователь ПСО 500, который отличается высокой надежностью и производительностью.

К его особенностям можно отнести следующие моменты:

Сварочный преобразователь ПСО 500 установлен на колесную базу, которая обеспечивает ему хорошую мобильность. Благодаря этому агрегат может эксплуатироваться в условиях строительной или монтажной площадки.

При эксплуатации сварочных преобразователей необходимо соблюдать правила безопасной эксплуатации электрооборудования:

• Корпус агрегата должен быть в обязательном порядке заземлен, все работы по подключению установки к питающей сети должны выполняться квалифицированным электриком.
• Учитывая то, что преобразователь должен подключаться к сети 220/380В, клеммная коробка двигателя должна быть надежно изолирована и закрыта.

Несмотря на то, что сварочный преобразователь потребляет больше энергии для выполнения работ (в связи с наличием механических связей и невысоким КПД), он обеспечивает стабильный сварочный ток, независящий от перепадов питающего напряжения, что позволяет повысить качество сварного шва.

Сварочный преобразователь представляет собой комбинацию электродвигателя переменного тока и сварочного генераторапостоянного тока. Электрическая энергия сети переменного тока преобразуется в механическую энергию электродвигателя, вращает вал генератора и преобразуется в электрическую энергию постоянного сварочного тока. Поэтому КПД преобразователя невелик: из-за наличия вращающихся частей они менее надежны и удобны в эксплуатации по сравнению с выпрямителями. Однако для строительно-монтажных работ использование генераторов имеет преимущество по сравнению с другими источниками благодаря их меньшей чувствительности к колебаниям сетевого напряжения.

Для питания электрической дуги постоянным током выпускаются передвижные и стационарные сварочные преобразователи. На рис. 11 показано устройство одно-постового сварочного преобразователя ПСО-500, выпускаемого серийно нашей промышленностью.

Рис.1 Схема сварочного преобразователя ПСО-500

2-Электродвигатель

3-Вентелятор

4-Катушки полюсов

5-Якорь полюсов

6-Коллектор

7-Токо съемники

8- Маховичок для регулирования тока

9-сварочные клеммы

10-Амперметр

11-Пакетный выключатель

12-Коропка пускарегулирующей и контрольной аппаратуры преобразователя

Однопостовой сварочный преобразователь состоит из двух машин: из приводного электродвигателя 2 и сварочного гене­ратора постоянного тока, расположенных в общем корпусе 1. Якорь 5 генератора и ротор электродвигателя расположены на общем валу, подшипники которого установлены в крышках корпуса преобразователя. На валу между электродвигателем и генератором находится вентилятор 3, предназначенный для охлаждения агрегата во время его работы. Якорь генератора набран из тонких пластин электротехнической стали толщиной до 1 мм и снабжен продольными пазами, в которых уло­жены изолированные витки обмотки якоря. Концы обмотки якоря припаяны к соответствующим пластинам коллектора 6. На полюсах магнитов насажены катушки 4 с обмотками из изолированной проволоки, которые включаются в электри­ческую цепь генератора.

Генератор работает по принципу электромагнитной индук­ции. При вращении якоря 5 его обмотка пересекает магнитные силовые линии магнитов, в результате чего в обмотках якоря наводится переменный электрический ток, который при помощи коллектора 6 преобразуется в постоянный; с щеток токосъем­ника 7, при нагрузке в сварочной цепи, ток течет с коллек­тора к зажимам 9.

Пускорегулирующая и контрольная аппаратура преобразо­вателя смонтирована на корпусе 1 в общей коробке 12.

Преобразователь включается пакетным выключателем 11. Плавное регулирование величины тока возбуждения и регу­лирование режима работы сварочного генератора производят реостатом в цепи независимого возбуждения маховичком8. С помощью перемычки, соединяющей дополнительный зажим с одним из положительных выводов от последовательной обмотки, можно устанавливать сварочный ток для работы до 300 и до 500 А. Работа генератора на токах, превышающих верхние пределы (300 и 500 А), не 2эекомендуется, так как возможен перегрев машины и нарушится система комму­тации.

Величина сварочного тока определяется амперметром 10, шунт которого включен в цепь якоря генератора, смонтиро­ванного внутри корпуса преобразователя.

Обмотки генератора выполняют из меди или алюминия. Алюминиевые шины армируют медными пластинками. Для защиты от радиопомех, возникающих при работе генератора, применен емкостный фильтр из двух конденсаторов.

Перед пуском преобразователя в работу необходимо про­верить заземление корпуса; состояние щеток коллектора; на­дежность контактов во внутренней и внешней цепи; штурвал реостата повернуть против часовой стрелки до упора; проверить, не касаются ли концы сварочных проводов друг друга; уста­новить перемычку на доске зажимов соответственно требуемой величине сварочного тока (300 или 500 А).

Пуск преобразозателя осуществляется включением двига­теля в сеть (пакетным выключателем 11). После подсоеди­нения к сети необходимо проверить направление вращения генератора (если смотреть со стороны коллектора, ротор должен вращаться против часовой стрелки) и в случае необходимости поменять местами провода в месте их подключения к пита­ющей сети.

Для пояснения принципа работы сварочного преобразователя рассмотрим упрощенную электрическую схему преобразователя ПСО-500 (рис. 2). Асинхронный электродвигатель 1 с коротко-замкнутым ротором имеет три обмотки статора, включенные по схеме «звезда» (380 в). Пакетный выключатель 2 служит для включения электродвигателя в сеть трехфазного переменного тока напряжением 380 в. Четырех полюсный сварочный генератор 8 имеет обмотку 5 независимого возбуждения и последовательную размагничивающую обмотку 7, обеспечивающую падающую внешнюю характеристику генератора. Обмотки 5 и 7 расположены на разных полюсах. Независимая обмотка возбуждения 5 питается постоянным током от селенового выпрямителя 4, включенного в сеть питания обмоток электродвигателя через стабилизатор напряжения (однофазный трансформатор) 3 и включается одновременно с пуском электродвигателя.

Сварочный ток регулируется реостатом 6, включенным в цепь независимой обмотки возбуждения 5. Величина тока измеряется амперметром 9. Сварочная цепь подключается к зажимам доски 10, на которой имеется перемычка, переключающая секции последовательной обмотки 7 на два диапазона сварочного тока: до 300 а и до 500 а. Конденсаторы 11 устраняют радиопомехи, возникающие при работе преобразователя.

(Рис.2) Принципиальная электрическая схема сварочного преобразователя ПСО-500

1- Асинхронный электродвигатель

2- Пакетный выключатель

3- Стабилизатор напряжения

4- Селеновый выпрямитель

5-обмотка независимым возбуждением

6- Регулируемый реостат

7- Последовательная размагничивающая обмотка

8- Четырех полюсный сварочный генератор

9-Амперметр

10- зажимы доски

11- Конденсаторы

Принципиальная электрическая схема сварочного генератора с независимым возбуждением и размагничивающей последовательной обмоткой.

На рис.3 Дана схема генератора ГСО-500 с независимым возбуждением и размагничивающей последовательной обмоткой. Намагничивающая обмотка независимого возбуждения питается током от отдельного источника (сети переменного тока через полупроводниковый селеновый выпрямитель), а размагничивающая включена последовательно с обмоткой якоря так, что создаваемый ею магнитный поток Ф р направлен навстречу магнитному потоку Ф нв обмотки возбуждения. Ток I нв в обмотке возбуждения, а следовательно, и величину магнитного потока Ф нв в ней можно плавно изменять с помощью реостата R. Последовательная размагничивающая обмотка обычно секционирована, что позволяет применять ступенчатое регулирование сварочного тока изменением числа действующих ампер-витков в обмотке. Напряжение холостого хода генератора определяется током в обмотке независимого возбуждения. При увеличении сварочного тока I св возрастает магнитный поток Ф р в размагничивающей обмотке, который, действуя встречно потоку Ф нв обмотки независимого возбуждения, уменьшает напряжение в сварочной цепи, создавая падающую внешнюю характеристику генератора (рис. 146).

Изменяют внешние характеристики регулированием тока в обмотке независимого возбуждения и переключением числа витков размагничивающей обмотки. По этой схеме работают сварочные генераторы преобразователей ПСО-120, ПСО-800. Для получения жесткой внешней характеристики последовательные размагничивающие обмотки переключаются так, чтобы они действовали согласованно с обмоткой независимого возбуждения. По такой схеме работают генераторы преобразователей ПСГ-350 и ПСГ-500.

(Рис.3)схема Генератора с независимым возбуждением и размагничивающей последовательной обмоткой.

Сварочный электрический преобразователь представляет собой совокупность генератора постоянного тока и электрического двигателя постоянного тока. В процессе работы происходит преобразование сетевой электроэнергии переменного тока в механическую энергию электрического двигателя. В результате вращения генераторного вала она преобразуется в электрическую энергию постоянного тока, используемого для сварки. Преобразователь имеет относительно небольшой КПД, а из-за присутствия вращающихся элементов в сравнении с выпрямителем он считается менее надежным. Но для строительно-монтажных работ применение генераторов имеет свои преимущества. Например, если сравнивать с прочими источниками, они менее чувствительны к сетевым колебаниям напряжения.

Устройство сварочного электрического преобразователя: электрический приводной двигатель, генератор, вырабатывающий сварочный ток. Из-за того, что конструкция включает вращающиеся элементы, надежность и КПД устройства ниже, чем у стандартных трансформаторов, выпрямителей.

Но преобразователи при этом имеют свое преимущество – вырабатывают сварочный ток, практически не зависящий от сетевых перепадов напряжения. Их целесообразнее всего использовать в случае повышенных требований к качеству сварочных работ.

Рабочие узлы преобразователя сварочного оборудования, пускорегулирующая аппаратура в том числе, размещены в одном корпусе. Отличают передвижные агрегаты и преобразователи (для осуществления строительно-монтажных работ), стационарные посты (используются на производствах). Они имеют немного разные характеристики.

Принцип работы

Принцип работы механизма ПСО-500 предоставляет возможность вырабатывать постоянный, переменный ток. Достаточно часто в производственных цехах используются именно преобразователи марки ПСО-500, так как они характеризуются высокой технической производительностью, надежностью.

Особенности установки

• В основе устройства используется генератор марки ГСО-500, назначение которого – вырабатывать постоянный электрический ток.
• Два рабочих режима: до 300 А и 500 А.
• Ротор электромотора, якорь генератора оборудованы на одном валу. Между ними размещена крыльчатка вентилятора, обеспечивающая эффективное охлаждение механизма.
• Пакетник, выполняющий функцию запуска устройства, и реостат, регулирующий рабочий процесс, размещены в едином блоке, закрепленном на корпусе установки.
• Для регулировки сварочного тока используется реостат, который подключен к цепи обмотки возбуждения.

Преобразователь сварочный модели ПСО-500 смонтирован на колесном шасси, имеет небольшой вес. Благодаря этим характеристикам установка является достаточно мобильной и может использоваться на строительных площадках.

Техника безопасности

При использовании преобразователей нужно соблюдать требования по технике безопасности для электроустановок:

• корпус обязательно должен быть заземлен; работы, связанные с подключением агрегата к электросети, должен производить исключительно профессиональный электрик;
• учитывая, что оборудование подключается к источнику питания с напряжением 220/380 В, двигательная клеммная коробка должна быть закрыта и надежно изолирована.

Несмотря на то что сварочные преобразователи расходуют больше электрической энергии из-за низкого КПД, наличия механических связей, сварочный ток всегда стабильный независимо от перепадов сетевого напряжения. Это предоставляет возможность выполнять сварные швы высокого качества.

Также необходимо соблюдать в процессе работы со сварочным преобразователем следующие требования:

• обязательное заземление корпуса установки;
• на клеммах двигателя напряжение в 380/220 В считается опасным, они обязательно должны быть надежно изолированы, прикрыты. Соединительные работы осуществляются опытным электриком, у которого есть допуск к работам с высоким напряжением;
• на клеммах генератора при нагрузке напряжение составляет 40 В, на холостом ходу напряжение генератора марки ГСО-500 может увеличиваться до 85 В. В процессе эксплуатации оборудования в закрытых помещениях с повышенной влажностью, при наличии пыли, на открытом воздухе, при повышенных температурах окружающей среды (более 30 градусов), токопроводящем половом основании, выполнении сварки материалов на конструкциях, сделанных из металла, напряжение более 12 В представляет опасность для человеческой жизни.

Специфическая разновидность сварочного аппарата, применяемая в основном в промышленности, а также в некоторых видах строительно-монтажных работ – это и есть сварочный преобразователь.

Он называется так потому, что преобразовывает переменный ток от бытовой или промышленной сети в постоянный ток, оптимально подходящий для большинства видов сварки.

Несмотря на суть конечного результата - постоянный ток - преобразователь действует по совершенно иному принципу, чем выпрямитель или инвертор.

Его конструкция предполагает удлиненную цепочку прохождения энергии. Сначала переменный ток переходит в механическую энергию, а она в свою очередь преобразуется обратно в электрическую, но уже постоянного характера.

Конструктивно преобразователь состоит из электродвигателя, как правило, асинхронного, и генератора постоянного тока, объединенных в одном корпусе. Поскольку генератор, использующий принцип электромагнитной индукции, также вырабатывает переменный ток, в схеме присутствует коллектор, преобразующий его в постоянный.

Пример оборудования

В качестве примера можно рассмотреть широко известный в профессиональных кругах сварочный преобразователь ПСО-500.

Он состоит из сигарообразного корпуса, на котором сверху закреплен блок с контрольной аппаратурой, управляющими элементами (пакетным выключателем и реостатным регулятором) и контактами для подключения электродов, а внутри на одном вращающемся валу смонтированы асинхронный двигатель и генератор, разделенные вентилятором охлаждения.

Прямая электрическая связь между генератором и двигателем отсутствует . Двигатель, запускаемый от питающей сети, начинает с высокой скоростью вращать вал, с которым связан его ротор.

На этот вал насажен и якорь генератора. В результате вращения якоря в его обмотках индуцируется переменный ток, который коллектором преобразуется в постоянный и подается на сварочные клеммы.

ПСО-500 относится к однопостовым сварочным преобразователям мобильного типа. Он смонтирован на трехколесной тележке. Величина сварного тока, выдаваемого ПСО-500, может достигать 300 или 500 А - в зависимости от перемычки, соединяющей одну из клемм с последовательной обмоткой генератора.

Выходной ток регулируется вручную, с помощью верньера, связанного с реостатом (устройством изменения сопротивления). Контроль тока производится по встроенному амперметру.

Числовой индекс в маркировке - 350, 500, 800, 1000 - означает максимальный постоянный ток, на работу с которым рассчитан данный преобразователь. Некоторые модели с помощью верньера могут быть настроены так, чтобы выдавать сварочный ток больше номинального, но работа в таком режиме чревато перегревом и быстрым выходом аппарата из строя.

Достоинства

Как и любое другое оборудование, сварочные преобразователи (которые исторически появились гораздо раньше инверторов) имеют определенные преимущества, и одновременно несут ряд определенных неудобств. К их достоинствам можно отнести:

• большой сварочный ток - у некоторых моделей, в частности, ПСО-500 и ПСГ-500, он доходит до 500 А, есть и более мощные устройства;
• неприхотливость в работе;
• нечувствительность к перепадам входного напряжения;
• сравнительно высокая надежность при квалифицированном обслуживании;
• хорошая ремонтопригодность, удобство сервисного обслуживания.

Током, который способны выдавать эти устройства, можно варить очень толстые швы, порядка 10-30 мм. Это еще одно важное преимущество, благодаря которому используют сварочные преобразователи.

Недостатки

Однако конструктивные особенности определяют и основные недостатки сварочных преобразователей, из-за которых их, по крайней мере, в бытовой сфере (сварочные работы в мелком бизнесе, на даче, в гараже) вытеснили инверторы. В первую очередь это:

• большие габариты и масса (она может доходить до полутонны и выше);
• низкий КПД;
• повышенная электрическая опасность;
• шумность работы;
• необходимость в сервисном обслуживании.

Принцип их действия - переход электрической энергии в механическую и обратно - подразумевает большие энергетические затраты на вращение вала. Этим обусловлен очень высокий расход электроэнергии, делающий устройство невыгодным для «домашнего» применения.

Кроме того, наличие вращающихся с высокой скоростью деталей уменьшает степень надежности машины. Узким местом варочного преобразователя, как и самого электродвигателя, являются шарикоподшипники, на которых закреплен вал.

Они нуждаются в периодической проверке и замене масла 1-2 раза в год. Также необходимо контролировать состояние коллектора и щеток токосъемников.

Под повышенной электрической опасностью имеется в виду тот факт, что перед началом сварочных работ преобразователь обязательно должен быть заземлен, подключение его к сети по правилам должно проводиться только электриком.

Классификация

Сварочные преобразователи классифицируются по различным параметрам. В том числе по количеству (одно- и многопостовые) и по типу привода (от электродвигателя либо, например, от двигателя внутреннего сгорания). По конструктивному исполнению они могут быть стационарными и передвижными, в одинарном или сдвоенном корпусе.

Преобразователи также отличаются по форме выходной характеристики. Для многих видов работ решающее значение имеет именно эта классификация. По форме выходной характеристики сварочные преобразователи разделяют на устройства, выдающие падающую либо жесткую характеристику (последние также способны выдавать пологопадающую).

Существуют и универсальные преобразователи, в зависимости от установленного переключателя способные работать как в том, так и в другом режиме.

Дело в том, что специфика сварочных работ в защитных газах, автоматическая или полуавтоматическая, требует исключительно жесткой выходной характеристики.

К таким преобразователям относится, к примеру, система ПСГ-500. Сварочные преобразователи модельного ряда ПСО имеют падающую характеристику, ПСУ - универсалы, способные переключаться в нужный режим работы.

ПСО и другие виды преобразователей с падающей характеристикой применяются в промышленности, в системах автоматической и ручной сварки, оснащенных авторегуляторами напряжения.

С точки зрения прикладной физики преобразователи также подразделяются в зависимости от технологии, реализованной в генераторе. Генератор может быть с расщепленными полюсами, с отдельными намотками намагничивания и размагничивания, с намоткой размагничивания и независимым возбуждением. Но на практике существенной разницы в значимых технических характеристиках между всеми этими типами нет.