книги / Сварочные агрегаты

Регулирование режима сварки в генераторе с расщепленными полюсами осуществляется двумя методами:

1. Плавно, изменением сопротивления реостата в цепи поперечной обмотки возбуждения НП, при этом с увеличением R па­ дает /п,Яс., UQи Фп. Внешняя характеристика снижается параллельно вниз.

2. Плавно, перераспределением числа витков якоря W%p и Жя„ при Wu = const. Если увеличить число витков W%p смещением щеток с геометрической нейтрали, то согласно уравнению (2.20) увеличит­ ся наклон внешней характеристики (при / = const уменьшится Ця). Уменьшение fV„H при этом не отразится на Елс, т.к. согласно уравнению (2.17) при снижении намагничивающей силы /д\УЯН снижается и Лцг и Елс = const. Таким образом при смещении щеток относительно нейтрали по направлению вращения якоря число вит­ ков WMр и размагничивающее действие реакции якоря увеличиваются, соответственно повышается в уравнении (2.21) эквивалентное со­ противление R0 и внешняя характеристика становится более круто­ падающей. Напряжение холостого хода при этом не меняется, т.к. при холостом ходе отсутствует ток дуги и якоря и соотношение вит­ ков якоря не влияет на величину напряжения холостого хода, что вытекает из выражения (2.16).

2.1.4. Электромагнитные схемы и конструкции коллекторных генераторов

Во всех генераторах СА предусмотрена защищенная конструк­ ция, предохраняющая от попадания внутрь посторонних предметов,

с самовентиляцией, на шарикоподшипниках. Как правило в верхней части генератора располагается аппаратура управления.

Коллекторные генераторы состоят из корпуса с прикрепленны­ ми к нему полюсами, на которых расположены обмотки возбужде­ ния, якоря с коллектором, токосъемного механизма, подшипниковых щитов и вентилятора.

В настоящее время выпускается три типа коллекторных генера­ торов самовозбуждения с параллельной намагничивающей и после­ довательной размагничивающей обмотками: ГСО, ГД и СГП.

Модификация ГСО:

ГСО-120; ГСО-ЗОО; ГСО-ЗОО-М; ГСО-ЗОО-5; ГСО-ЗОО-8; ГСО-ЗОО-12. Модификация ГД:

ГД-303; ГД-305; ГД-307; ГД-309; ГД-310; ГД-3120. Модификация СГП:

СГП-3-Vl; СГП-3-VIII.

Все эти генераторы имеют единую принципиальную схему (см. рис. 2.1).

Генераторы типа ГСО и ГД имеют одинаковую электромагнит­ ную схему и отличаются пределами регулирования тока, его номи­ нальным значением и второстепенными конструктивными особенно­ стями, связанными в основном с применением в последних модифи­ кациях материалов и конструкций, в которых использованы новей­ шие достижения электротехнической промышленности.

Эти генераторы имеют четыре основных и два добавочных по­ люса. На северных полюсах располагается параллельная намагничи­ вающая обмотка, а на южных полюсах - четыре секции ПРО с от­ пайкой. Для постоянства потока возбуждения при любом режиме - от холостого хода до короткого замыкания - обмотка возбуждения запитана от основной отрицательной и дополнительной щеток через реостат. Необходимость такого включения и назначение дополни­ тельной щетки детально рассмотрены при анализе работы генерато­ ра. Электромагнитная схема ГСО-ЗОО представлена на рис. 2.9, а ГД-305 - на рис. 2.10.

Регулирование режима в ГСО осуществляется двумя методами: плавным изменением напряжения холостого хода UQ- реостатом в цепи обмотки возбуждения, ступенчатым изменением U0 - секцио­ нированием ПРО изменяется крутизна наклона внешней хара^теригики. В ГД для расширения диапазона сварочных токов (в сторону снижения тока, т.е. создания крутопадающих характеристик) приме­ няются включенные последовательно с дугой балластные сопротив­ ления. Общий вид генератора ГСО-ЗОО представлен на рис. 2.И - Ге­ нераторы типа СГП (рис. 2.12) имеют по две пары главных и

б

а

Рис. 2.10. Принципиальная электрическая схема (а) (N, S - полюсы, Н - начало катушки) и внешние характери­

3 - коллектор; 4 - узел токосъема: 5 - передний щит; 6 - железо якоря; 7 - по­ люс; 8 - кожух реостата регулирования тока; 9 - вентилятор; 10 - обмотки якоря; 11 - задний щит

дополнительных полюсов. Параллельная обмотка возбуждения рас­ полагается на всех главных полюсах и питается от основной и до­ полнительных щеток от половины якоря генератора. ПРО располо­ жена лишь на двух основных полюсах, включена последовательно в цепь якоря, обмоток дополнительных полюсов и дуги. По ПРО так же, как и по всем этим элементам, протекает один ток - сварочный ток.

ПРО секционирована и включается в схему по четыре витка на каждом полюсе при больших токах (пологая внешняя характеристика генератора) и по шесть витков на каждом полюсе при малых токах (крутопадающая внешняя характеристика). Реостатом в цепи обмот­ ки возбуждения плавно меняется напряжение холостого хода. При введении сопротивления реостата U0 снижается, а при выведении реостата U0 повышается. Объяснение этому дано выше при анализе работы генератора.

Рис. 2.12. Принципиальная электрическая схема сварочного генератора СГП-3-VI. I - генератор СГП-3-VI, II - щит управления, III - реостат. 1 - доска зажимов; 2 - конденсатор, 3 - шунт измерительный; 4 - дополнитель­ ная щетка; 5 - полюс дополнительный; 6 - полюс главный; 7 - щетки главные; 8 - коллектор; К,Н - конец и на-

чало катушки; N, S - полюсы

Среди генераторов самовозбуждения с параллельной и после­ довательной обмотками особое место занимает генератор типа ГСМ500 (рис. 2.13). Этот генератор предназначен для сварки в среде уг­ лекислого газа и имеет жесткую внешнюю характеристику. Поэтому в этом генераторе, во-первых, отсутствует дополнительная щетка. Необходимость в ней отпадает, и параллельная обмотка питается от всего якоря, ЭДС которого не меняется с увеличением сварочного тока, т.е. обмотка возбуждения подключается к главным щеткам. Вовторых, последовательная обмотка является не размагничивающей, как в генераторах с падающей характеристикой, а подмагничивающей, т.е. ее поток действует согласно с потоком параллельной об­ мотки возбуждения. В этом генераторе с ростом тока дуги увеличи­ вается суммарный магнитный поток в зазоре между якорем и полю­ сом, растет ЭДС якоря, но одновременно увеличиваются реакция якоря и потери напряжения на активных внутренних сопротивлениях генератора (в соединительных приводах от щеток до обмоток и вы­ ходных клемм, в контактах всех электрических соединений генера­ тора). Генераторы подобных типов конструируют таким образом, чтобы прирост ЭДС подмагничивающей обмотки компенсировал па­ дение напряжения и реакцию якоря.

В результате этого напряжение на выходных клеммах генерато­ ра поддерживается постоянным (55 В с точностью 5 %) независимо от тока дуги и генератор имеет жесткую внешнюю характеристику. В генераторе используется один способ регулирования: реостатом в цепи параллельной обмотки возбуждения плавно изменяется напря­ жение холостого хода и все семейство внешних характеристик изме­ няется эквидистантно (наклон их не меняется). Так как внешние ха­ рактеристики жесткие, то при изменении напряжения холостого хода на эту же величину меняется и напряжение дуги. Ток дуги при свар­ ке в среде углекислого газа изменяется при увеличении или измене­ нии скорости подачи плавящейся сварочной проволоки. С увеличе­ нием скорости подачи проволоки в зону дуги увеличивается свароч­ ный ток. Это объясняется явлением саморегулирования дуги.

Для стабильного процесса сварки необходимо, чтобы длина ду­ гового промежутка оставалась неизменной, а это может быть только при равенстве скоростей подачи и плавления проволоки. Плавление проволоки пропорционально току дуги. Поэтому при стабильном го­ рении дуги с увеличением скорости подачи проволоки первоначаль­ но длина дуги уменьшается, ток дуги и плавление возрастают и та­ ким образом при более высокой скорости подачи устанавливается большее значение сварочного тока при более короткой длине дуги.

Рис. 2.13. Электромагнитная схема сварочного генератора самовозбуждения с жесткими внешними характеристиками типа ГСМ-500: I, И, III - соответ­ ственно привод к доске зажимов; к шунту амперметра; к реостату

Генераторы независимого возбуждения с последовательной об­ моткой применяются или в сочетании с приводным электродвигате­ лем ГСУМ-400, питаемым от силовой сети, или как автономные (СГ- 1000-1, ГД-304, ГД-502). В первом случае обмотка независимого

возбуждения питается от сети через понижающий трансформатор и выпрямительный мост. Во втором случае обмотка возбуждения пита­ ется от генератора переменного тока, также через понижающий трансформатор и выпрямительный мост. Этот вспомогательный ге­ нератор, называемый возбудителем, находится на одном валу с при­ водным двигателем. Все эти генераторы, за исключением генератора СГ-1000-1, являются универсальными: имеют и падающие и жесткие внешние характеристики. Генератор СГ-1000-1 имеет только падаю­ щие характеристики. Это связано с тем, что при независимом возбу­ ждении легко осуществлять в одном генераторе и жесткую и падаю­ щую характеристики за счет манипуляции последовательной обмот­ кой. Так, если последовательную обмотку включить таким образом, что ее поток будет действовать встречно потоку независимой обмот­ ки, то внешняя характеристика будет падающей. Если же эту после­ довательную обмотку отключить (ГД-502, ГСУМ-400) или переклю­ чить на подмагничивающее ее действие (ГД-304), то генератор будет иметь жесткую внешнюю характеристику. Генератор ГСУМ-400 (рис. 2.14) предназначен для ручной дуговой сварки, сварки под флюсом (падающие характеристики) и сварки в среде углекислого газа (жесткие внешние характеристики генератора). Он имеет неза­ висимое возбуждение и ПРО. Падающие характеристики обеспечи­ ваются благодаря действию последовательной размагничивающей обмотки. Жесткие внешние характеристики получаются путем от­ ключения последовательной размагничивающей обмотки. Генератор имеет четыре основных и два добавочных полюса. На двух основных геометрически противоположных северных полюсах (соосно с поло­ жительными щетками) располагается независимая обмотка возбуж­ дения, которая питается от трансформатора Тр через однофазный выпрямительный мост ВС и реостат Р В этой же цепи имеются два переключателя: ПП и ПВС. На двух других южных полюсах - четыре секции ПРО, на двух дополнительных полюсах - четыре секции до­ полнительной обмотки для улучшения работы коллектора и токо­ съемных щеток (как указывалось выше).

Переключатель ПВС меняет направление тока возбуждения, а переключатель ПП величину этого тока.

Для получения жесткой характеристики сварочный провод при­ соединяется к положительной клемме Ж, при этом отключается вся ПРО и сварочный ток проходит по четырем секциям дополнительных обмоток. Для ручной дуговой сварки при крутопадающей внешней характеристике сварочный провод присоединяется к клемме «250», при этом включаются все четыре секции ПРО. Для механизирован­ ной сварки под флюсом сварочный провод присоединяется к клемме

«400» (пологопадающая внешняя характеристика), при этом вклю чаются только две секции ПРО.

Р

Рис. 2.14. Принципиальная электрическая схема генератора ГСУМ-400: ВС - выпрямительный блок; Г - генератор; Ж - клемма обратного кабеля при работе на жестких характери­ стиках; ПП - переключатель диапазонов напряжений при сварке на жестких характеристиках (переключатель вида сварки); Р - реостат; Cl - С2 - постоянные сопротивления; Тр - трансформатор; Ш - шунт; Э - клемма сварочного кабе­ ля; 250, 400 - клеммы для обратного кабеля при работе на

падающих характеристиках

Генератор СГ-1000-1 (рис. 2.15, о) предназначен для питания авто­ матов при сварке под флюсом и дуговой резки. Генератор имеет шесть основных и шесть дополнительных полюсов. На электромаг­ нитных схемах основные и дополнительные полюса одинаковы по высоте, а по ширине дополнительные полюса в два раза уже основ-