Инверторные источники. Источники питания сварочной дуги. Машины для контактной сварки

Инверторы сварочные обладают большим числом преимуществ по сравнению с моделями, которые питаются от традиционных источников. Следовательно, является вполне справедливым их широкое распространение на промышленных предприятиях и в быту. Они обладают сравнительно небольшими значениями масса-габаритных показателей, что дает возможность переносить сварочный инвертор своими руками и силами. Данный аппарат производит высококачественную сварку различных материалов, что только способствует его популяризации.

Это неудивительно для любого, кто даже отдаленно осознает свое окружение. Однако стоит задуматься о давно зарекомендовавших себя технологиях, таких как сварка, и полагать, что в этот поздний срок практически нет разработки технологий, Однако тот, кто принял такое мнение, ошибается. Фактически, дизайн и возможности сварочных источников питания изменились и продолжают быстро меняться. Одной из технологий, способствующих этим изменениям, является разработка и популяризация источников питания на основе инверторной технологии.

Эта технология особенно хорошо подходит для сварки алюминиевых сплавов, особенно тонких алюминиевых сплавов. Что нового в прошлом: в прошлом сварочные источники питания были основаны на трансформаторах. Металлический трансформатор изменил его с относительно высокого входного напряжения на ток 60 Гц при более низком напряжении. Затем этот ток низкого напряжения был выпрямлен каким-то выпрямителем мост для получения сварочного тока с постоянным током. Контроль этого выхода обычно выполнялся некоторыми сравнительно медленными магнитными усилителями.

Сварочный инвертор обладает малой массой, 5 - 10 кг, что обусловлено отсутствием громоздкого Помимо этого, отсутствуют потери на перемагничивание железа, а также нагрев обмоток. Благодаря этому обладает высоким значением КПД. Еще одним преимуществом данного аппарата является сниженное потребление энергии - всего 4 кВт, в то время как аналоговые агрегаты потребляют до 10 кВт электроэнергии. Однако сварочный инвертор обладает и другими, не менее важными, преимуществами, такими как:

Трансформаторы относительно неэффективны при работе на 50 или 60 герцах. В трансформаторе генерируется большое количество тепла, а трансформатор должен быть относительно большим и тяжелым. Значительная часть стоимости электроэнергии идет на нагрев трансформатора и окружающего воздуха. Большинство таких сварочных источников питания весит около 400 фунтов и имеют форму, похожую на 32-дюймовый куб. Кроме того, если используется 60 Герц, управляющие сигналы ограничены выпуском не более 120 в секунду, поэтому невозможно провести импульс сварочного тока быстрее, чем это.

Отсутствие явления разбрызгивания.
Малые отклонения значений тока от номинальных величин.
Большой диапазон управления сварочным током.
Мягкая и стабильная электрическая дуга.
Устойчивость к помехам и колебаниям.

Помимо этого, сварочный инвертор обладает некоторыми особенностями:

В источниках, управляемых инвертором, используется одна и та же входная мощность 60 Гц. Наконец, он проходит через схему фильтрации и выпрямления. Управление выходом осуществляется с помощью твердотельных регуляторов, которые модулируют скорость коммутации транзисторов переключения.

Какие преимущества предлагает этот новый дизайн с инвертором? Помните, что машины на основе трансформаторов обычно весит 400 фунтов плюс 32-дюймовый куб. Таким образом, существует огромное преимущество в весе и переносимости в пользу машин, работающих на инверторе. Существует еще одно преимущество инверторных источников питания - стоимость электроэнергии. Инверторное оборудование намного более эффективно, чем трансформаторное оборудование. Текущая тяга старого трансформаторного сварочного устройства обычно составляет от 50 до 60 ампер при однофазной мощности 230 В при сварке при аналогичных токах.

1. Имеется специальная защита, предотвращающая «прилипание» электрода к свариваемым деталям. Во время включения агрегата производится дополнительный токовый импульс, в случае возникновения которого защитные системы отключают Следовательно, электрод не успевает прилипнуть.

Хотя экономия средств при переключении на инверторы часто завышена, при нормальных обстоятельствах можно с уверенностью сказать, что ежегодная экономия электроэнергии составляет примерно 10% от цены покупки электропитания. До сих пор мы обсуждали только инверторы, которые подавали постоянный ток. В течение нескольких лет это было все, что было доступно. Тогда у кого-то была идея упаковки двух инверторов внутри одного корпуса.

Установка для автоматической сварки плавящимся электродом

Более высокие частоты могут быть полезны при сварке тонких материалов. По мере увеличения частоты конус дуги и сварной шов становятся более узкими, что приводит к более глубокому проникновению. Во время части цикла, когда электрод положительный, проникновение сварного шва уменьшается, и больше тепла поступает вольфрамовый электрод. Однако во время электродной положительной части цикла дуга фактически действует для удаления оксидов с поверхности алюминия, что упрощает сварку. Однако это было неэффективно.

2. Относительно малая стоимость, которая делает сварочный инвертор доступным для широкой аудитории покупателей. Современный рынок сварочных аппаратов предлагает широкий ассортимент, среди которого каждый может найти необходимое ему оборудование.

3. Широкий диапазон функций и возможностей. Каждый сварочный инвертор комплектуется генератором высоких частот, который значительно расширяет функциональный диапазон данного аппарата. Благодаря этому становится возможным использование практически любой разновидности сварки, а также плазменной резки металлов.

Мы не нуждались в таком положительном электроде, чтобы получить достаточную очистку. Позднее источники питания позволили нам изменить долю отрицательного электрода на положительный электрод. Было обнаружено, что примерно 65% отрицательного электрода и 35% электродного положительного дают адекватную очистку дуги и хорошие Однако большая часть энергии дуги все еще нагревалась вольфрамовом электроде, так что требовались большие вольфрамовые электроды большого диаметра.

Источники питания инвертора обеспечивают адекватную дуговую очистку с 15% -ным положительным электродом. Уменьшение количества положительного электрода делает процесс более эффективным, увеличивает проникновение сварного шва и уменьшает количество тепла, поступающего в вольфрамовый электрод, что означает меньший диаметр, могут быть использованы заостренные электроды. Это дополнительно концентрирует и сужает сварной шов.

4. Сварочный инвертор имеет высокий показатель удобства управления и регулирования. Отсутствует необходимость выжидать какое-то время - достаточно только приобрести аппарат данного типа, чтобы начать с ним работу. Большинство современных инверторов обладают устройствами плавного регулирования величины сварочного тока. Кроме этого, на многих моделях имеется возможность запоминания используемых режимов. Благодаря этой немаловажной функции существенно повышается производительность работы, а также сокращает время исполнения заказа. Это позволяет выполнять больше заказов за меньшее время, что повышает ваши доходы и доходы всего предприятия.

Наконец, новые источники питания инвертора программируются. Это значительно облегчает изменение характеристик источника питания. Этот источник питания в основном сконструирован как инверторная машина для газовой сварки. Однако из-за программного программирования он также готов к использованию в качестве источника питания для экранированной дуговой сварки металла или сварки вольфрамовой дугой. Его также можно перепрограммировать в поле за короткое время.

Наряду с этим, блок питания весит 79 фунтов и может выпускать до 425 ампер. Источники питания или принадлежности генерируют и поддерживают электрическую дугу. В процессах дуговой сварки используется специальное оборудование и расходные материалы. Дуга обеспечивает локализованное тепло, необходимое для прогрессивной сварки.

Источники сварочного тока должны обладать хорошими динамическими свойствами , т. е. мгновенно реагировать на изменения вольтамперной характеристики сварочной дуги , что отличает их от источников тока, питающих силовую и осветительную (бытовую) сети, которые должны обеспечивать постоянное напряжение независимо от нагрузки (величины тока, идущего потребителям). Их внешняя вольтамперная характеристика близка к прямой , параллельной абсциссе и называется жесткой (линия А на рис. 3.6).

Источники питания получают свои данные от энергосистемы и выводят свою энергию в удобной и контролируемой форме. Источники питания для дуговой сварки преобразуют мощность из сетки в контролируемые значения напряжения и тока, подходящие для предполагаемого использования.

Эта модификация требуется, потому что характеристики поставляемой электроэнергии не подходят для установки электрической дуги, необходимой для сварки. В процессах сварки используются постоянный ток, переменный ток или импульсный ток. Источники питания обычно классифицируются как постоянный ток, постоянное напряжение и управление волной или импульсная сварка.

Внешней характеристикой источника тока называется зависимость напряжения на его выходных клеммах от тока в сварочной цепи.

Обмотку сварочных генераторов и трансформаторов необходимо предохранить от разрушения токами короткого замыкания при возбуждении дуги. Поэтому внешняя вольтамперная характеристика источников сварочного тока должна быть падающей (кривая Б на рис. 3.6). Напряжение при их работе уменьшается с увеличением тока , а при токе короткого замыкания оно падает до нуля.

Этот классификатор следует понимать как полезное упрощение, а не как абсолютное значение. Связь выражается графически в статической диаграмме вольт-амперной характеристики. Более продвинутые источники питания с выделенными электронными устройствами могут достигать более высокого уровня контроля.

Затем выход действительно постоянный, как правило, подается в импульсах в диапазоне частот, как это требуется для специальных приложений. Общими процессами сварки являются. Электросварная арматурная сварка, газовая сварка вольфрамовой дугой, сварка газовой дуговой сваркой дуги, дуговая сварка флюсом, дуговая сварка под флюсом и сварка плазменной дугой. Тип тока и напряжения должен соответствовать рассматриваемым процессам дуги.

Напряжение холостого хода обычно 60–80В, что достаточно для зажигания дуги и относительно безопасно для работы сварщика. Точка 1 на рис. 3.6 соответствует режиму холостого хода в работе источника тока, т. е. в период, когда дуга не горит и сварочная цепь разомкнута . Точка 3 соответствует режиму короткого замыкания при зажигании дуги, когда напряжение стремится к нулю, а ток повышается. Величина тока ограничена, чтобы не допустить перегрева токопроводящих проводов и источников тока .

В положение, в котором должна выполняться сварка, и размер и вид используемого электрода. На рисунке 1 показана такая диаграмма для типичного сварочного аппарата с постоянным током. Две вольт-амперные кривые соответствуют заданной точке сварки. Вертикальная ось предназначена для значений напряжения, а ток представлен горизонтальной осью, градуированной по амперам.

Расчет режимов ручной сварки

Источник постоянного тока будет показывать постепенное увеличение тока с уменьшением длины дуги и напряжения дуги. Крутая кривая начинается с максимального максимального напряжения разомкнутой цепи. Следует отметить, что напряжение холостого хода или разомкнутое напряжение всегда намного выше, чем фактическое падение напряжения на дуге.

Режим устойчивого горения дуги определяется точкой 2 на рис. 3.6 при пересечении вольтамперных характеристик дуги (кривая В) и источника сварочного тока (кривая Б).

Рис. 3.6. Внешние характеристики источников питания и электростатическая характеристика дуги

Для питания сварочной дуги применяют источники переменного тока (сварочные трансформаторы) и источники постоянного тока (сварочные генераторы, выпрямители). Источники переменного тока более распространены.

Машины для контактной сварки

Темная область представляет собой изменение тока, связанное с изменением напряжения на крутой кривой. Можно понять, что на этой кривой ток мало изменился бы в пределах темной области. Выбор наивысшего напряжения разомкнутой цепи и, следовательно, более крутой кривой позволит минимальное изменение тока для относительно важного отклонения напряжения.

Это выгодно для сварки положением с электродами малого размера. При ручной сварке фактическое напряжение по дуге определяется длиной дуги, установленной при помощи электрода сварочным аппаратом. Сварщик может легко уменьшить ток, увеличивая напряжение на дуге.

Сварочные трансформаторы проще и надежнее в эксплуатации, долговечнее, у них выше КПД .

Однако устойчивость дуги при использовании постоянного тока значительно выше , чем при применении переменного тока. При питании переменным током нормальной частоты (50 Гц) происходит синусоидальное изменение напряжения и тока ; ток в секунду 100 раз меняет свое направление, дуга периодически гаснет и зажигается , а при наличии недостаточной ионизации между электродами может прерваться.

Это делается, когда вы рискуете нанести шов слишком большим количеством тепла, удлинив длину дуги. Это может быть выгодным при сварке большими электродами в плоском или горизонтальном положении. Сокращая длину дуги, сварщик может, таким образом, получать больше тока и больше тепла.

Это обеспечит более высокую скорость осаждения. На рисунке 2 показана диаграмма для источника питания с постоянным напряжением, представляющая, что небольшое, но измеримое снижение напряжения соответствует увеличению тока. Если провод подается с постоянной скоростью в автоматическом режиме, система саморегулируется.

При постоянном токе повышается устойчивость горения дуги , улучшаются условия сварки в различных пространственных положениях, появляется возможность вести сварку на прямой и обратной полярностях. Последнее, вследствие более высокой температуры на аноде , позволяет проводить сварку электродами с тугоплавкими покрытиями и флюсами . Выбор источника питания дуги определяется конкретными условиями производства.

Специальные функции на инверторах для ручной сварки стержневыми электродами

Фактически, если напряжение уменьшается, а это означает, что факел находится на некотором отдалении от работы, поток и ток имеют тенденцию к увеличению. При увеличении тока увеличивается также скорость плавления электрода, восстанавливая длину дуги и напряжение вблизи заданного значения.

Дуговой ток пропорционален скорости подачи. Любой постоянный ток или постоянное напряжение, в зависимости от процесса сварки под рукой. Малые источники питания с однофазным входом и выходом переменного тока доступны для пользователей с ограниченными требованиями.

В современной сварочной технике применяют разные системы сварочных трансформаторов.

Трансформатор с отдельной дроссельной катушкой. Падающая вольт-амперная характеристика этого трансформатора (рис. 3.7, б , кривая 1 ) обеспечивается последовательным включением индуктивного сопротивления дросселя.

Понижающий трансформатор (рис. 3.7, а) состоит из магнитопровода 3 (сердечника), первичной 1 и вторичной 2 обмоток . Он снижает напряжение сети 220 или 380 В до напряжения холостого хода 60–80 В. Дроссель 5 предназначен для получения падающей внешней характеристики и регулирования величины сварочного тока . При прохождении переменного тока через обмотку дросселя 5 , установленную на магнитопроводе 4 и представляющую собой катушку с большим индуктивным сопротивлением, в ней возбуждается ЭДС самоиндукции , направленная противоположно основному напряжению.

Это могут быть небольшие сварочные цеха, школы, хобби, рассчитанные на 20%. Для промышленных применений и более высоких текущих требований большинство источников питания имеют три фазовых входа. Выходные характеристики подходят для выбранных процессов по мере необходимости.

Третий класс источников питания - это то, что подает управляемый сигнал или импульсную сварку. Это достигается благодаря современным электронным средствам управления, особенно от источников питания инвертора. Электронные органы управления позволяют манипулировать сварочным током в импульсах, характеристики которых полностью указаны.

Причем чем выше величина сварочного тока , тем больше падает напряжение на дросселе и уменьшается величина напряжения на дуге . Этим обеспечивают получение падающей внешней характеристики сварочного трансформатора (рис. 3.7, б ).

Регулирование сварочного тока производится изменением воздушного зазора δ в дроссельной катушке с помощью рукоятки 6 . Увеличение зазора приводит к увеличению сварочного тока I св 2 и уменьшению кривизны падающей вольтамперной характеристики источника питания сварочной дуги.

Уменьшение зазора соответствует уменьшению сварочного тока I св1 и увеличению кривизны вольт-амперной характеристики (рис. 3.7, б ).

Рис. 3.7. Сварочный трансформатор с отдельной дроссельной катушкой: а – схема; б – внешние характеристики трансформатора (1 ) и сварочной дуги (2 )

Устойчивость горения дуги достигается сдвигом во времени между нулевыми значениями напряжения и тока на обмотке дросселя. Плавное регулирование величины сварочного тока обеспечивают изменением воздушного зазора рукояткой 6 в сердечнике дросселя. С увеличением зазора индуктивное сопротивление дросселя уменьшается, а сварочный ток увеличивается от I св1 до I св2, при уменьшении зазора – наоборот (рис. 3.7, б ).

Трансформатор с увеличенным магнитным рассеянием и подвижной вторичной обмоткой (рис. 3.8). При работе трансформатора основной магнитный поток Ф0 , создаваемый первичной 1 и вторичной 2 обмотками, замыкается через магнитопровод 3 . Часть магнитного потока ответвляется и замыкается вокруг обмоток через воздушное пространство, образуя потоки рассеяния ФS 1 и ФS 2, которые индуктируют в обмотках ЭДС, противоположную основному напряжению. С увеличением сварочного тока увеличиваются потоки рассеяния и, следовательно, возрастает индуктивное сопротивление вторичной обмотки , что создает падающую внешнюю характеристику.

Для обеспечения плавного регулирования сварочного тока изменяют расстояние между обмотками трансформатора . При сближении обмоток (рис. 3.8, б ) частично уничтожаются противоположно направленные потоки рассеяния ФS 1 и ФS 2, что уменьшает индуктивное сопротивление вторичной обмотки и увеличивает сварной ток. Минимальный сварочный ток соответствует наибольшему расстоянию между обмотками и максимальному потоку рассеяния .

Рис. 3.8. Трансформатор с увеличенным магнитным рассеянием и подвижной вторичной обмоткой

Сварочные генераторы являются электрическими машинами постоянного тока и в зависимости от конструктивных особенностей могут иметь падающие, жесткие, пологопадающие и комбинированные внешние характеристики . Наиболее распространены генераторы с падающими внешними характеристиками, работающие по одной из следующих трех схем:

с независимым возбуждением и размагничивающей последовательной обмоткой;

с намагничивающей параллельной и размагничивающей последовательной обмотками возбуждения ;

с расщепленными полосами .