книги / Сварочные агрегаты

По мере раскручивания ротора растут поток в зазорах пакетов, ЭДС в обмотках якоря и во вторичной обмотке трансформатора, ток возбуждения, одновременно увеличивается магнитное сопротивление Лр. и при установившихся оборотах ротора достигается определенная ЭДС обмоток якоря Ея.

где п - число оборотов ротора в секунду (п = 50);

z- число зубцов пакета (z = 8).

Переменная ЭДС, наводимая в якоре Ея с помощью выпрями­

тельного блока VD, выпрямляется с большой постоянной состав­ ляющей и является напряжением холостого хода генератора Uo.

При нагрузке, когда сварочная цепь замыкается на дугу или другое какое-либо сопротивление, в сварочной цепи появляется ток. Одновременно этот ток проходит и в обмотке якоря, под действием этого тока создается поток якоря, действующий встречно потоку об­ мотки возбуждения, при этом снижается результирующий поток, ЭДС якоря и напряжение генератора и тем самым создается падаю­ щая внешняя характеристика генератора. Одновременно уменьшает­ ся величина вторичного напряжения трансформатора напряжения TV, т.к. снизилась ЭДС якоря, но появляется вторичное напряжение трансформатора тока ТА, и это напряжение через вентиль VD2 и рео­ стат R поддерживает на прежнем уровне ток обмотки возбуждения. При коротком замыкании обмотка возбуждения питается только от трансформатора тока ТА.

Вентиль VD3 служит для разрядки электромагнитной энергии, накопленной в обмотке возбуждения, и пропускает импульсы тока в промежутках, когда мгновенные значения ЭДС от вторичных обмо­ ток TV и ТА имеют обратный знак и вентили VD1 и VD2 заперты. Че­ рез эти три вентиля протекают импульсы выпрямленного тока, сдви­ нутые во времени, в результате чего обмотка возбуждения питается непрерывным постоянным током.

Регулирование режима сварки (изменение U0 и наклона внеш­ ней характеристики генератора) осуществляется двумя методами.

Ступенчато изменяется наклон внешней характеристики путем переключения вспомогательных обмоток якоря.

В генераторах типа ГД-311 и ГД-312 имеется два диапазона сварочного тока:

1. Диапазон больших токов - вспомогательная обмотка включа­ ется треугольником, параллельно основным обмоткам. При этом ин­

дуктивное сопротивление обмоток якоря будет минимальным, внеш­ няя характеристика самая пологая и ток дуги максимальный.

2. Диапазон малых токов - вспомогательные обмотки отключа­ ются, что приводит к увеличению в два раза индуктивного сопро­ тивления и крутизны внешней характеристики.

Схемы соединения обмоток якоря этих генераторов представле­ ны на рис. 2.22, их внешние характеристики - на рис.2.23.

Рис. 2.22. Схемы соединения обмоток якоря генератора ГД-311 а - параллельное двух обмоток, соединенных в треугольник (диапазон больших токов); б - половина обмоток отключена (диапазон малых токов); С1-С6 - точки соединения концов катушек

Рис. 2.23. Внешние характери­ стики вентильного генератора ГД-3 12: 1,3 - большие токи; 2,5 - малые токи; 4 - напряже­ ние сварки

В генераторах типа ГД-314 для расширения диапазона измене­ ния тока имеется три диапазона сварочного тока:

1.Диапазон больших токов, соответствует диапазону 1 генера­ тора ГД-311.

2.Диапазон средних токов, соответствует диапазону 2 генера­ тора ГД-311.

3. Диапазон малых токов - каждая вспомогательная обмотк включается последовательно в цепь, соединяющую основные обмот­ ки якоря с выпрямительным блоком. В этом случае индуктивное со­ противление обмотки якоря, приведенное к фазе, по сравнению со вторым диапазоном увеличивается в четыре раза, а по сравнению с первым - в восемь раз.

Напряжение холостого хода при всех этих переключениях прак­ тически не меняется.

В пределах каждого диапазона токов плавное изменение накло­ на характеристики осуществляется реостатом R. С увеличением со­ противления R снижаются эффективность обратной связи по току, ток возбуждения, ЭДС якоря, напряжение на выходе выпрямителя и характеристика становится более крутопадающей.

Схема соединения обмоток якоря генератора ГД-314 представ­ лена на рис. 2.24, а внешние характеристики генератора - на

Рис. 2.24. Схемы соединения обмоток якоря генератора ГД- 3 14: а,б,в - диапазон малых, средних и больших токов соответственно

Принципиальная электрическая схема генераторов ГД-311 и ГД-312 почти соответствует схеме, приведенной на рис. 2.21 (там отсутствуют вспомогательные обмотки якоря и переключатель обмо­ ток якоря), рхемы соединения обмоток якоря показаны отдельно на рис. 2.22.

Принципиальная схема генератора ГД-314 представлена на рис. 2.26. По сравнению с генератором ГД-312 генератор ГД-314 имеет

Рис. 2.25. Внешние характеристики вен­ тильного генератора ГД-314: 1,2 - диапа­ зон малых токов; 3,4 - диапазон средних токов; 5,6 - диапазон больших токов; 1,3,5 - при введенном реостате (R - шах); 2,4,6 - при выведенном

реостате (R - 0)

расширенные пределы регулирования тока. Отличие имеется и в схеме управления генератора. Генератор имеет не два, а три фикси­ рованных положения переключателя и обеспечивает ступенчатое ре­ гулирование сварочного тока в диапазонах 15-40; 40-160 и 160350 А. Соединение обмоток якоря при каждом из трех положений показано на рис.2.24, а характер изменения внешних характерис­ тик - на рис. 2.25. Плавное регулирование сварочного тока, и соот­ ветственно изменение наклона внешней характеристики осуществля­ ется дистанционным реостатом R3. Генератор работает с самовозбу­ ждением. После запуска генератора при холостом ходе на зажимах обмотки якоря появляется ЭДС (5-7 В) от воздействия изменяющего­ ся потока остаточного магнетизма Ф0(при неподвижном роторе этот поток не меняется и ЭДС в обмотках якоря отсутствует). Трансфор­ матор напряжения TV, питающий обмотку возбуждения, в зависимо­ сти от положения тумблера S2 через полупроводниковые диоды VD7, VD9 (диапазон 15-40 А) или через полупроводниковый диод VD9 (диапазоны 40-160 и 160-350 А) обеспечивает самовозбуждение ге­ нератора до напряжения холостого хода. С появлением нагрузки об­ мотку возбуждения начинает питать и трансформатор тока ТА через диод VD8. В остальном процесс работы ГД-314 такой же, как и ГД312.

Особое место занимает двухпостовый вентильный генератор для сварочных агрегатов АДД-501 и АДД-502 с дизельным двигате­ лем воздушного охлаждения марки Д 144-68 (с пусковым двигателем ПЦ-8М). Этот вентильный сварочный генератор (рис. 2.27) состоит двух самостоятельных генераторов индукторного типа трехфазно- ю тока, смонтированных на одном валу и в одном корпусе. Трехфаз­ ный переменный ток каждого генератора выпрямляется с помощью мостовой трехфазной схемы Ларионова. Вал генераторов разборный и состоит из двух половин, соединенных неразъемной втулкой из

Рис. 2.26. Электрическая принципиальная схема вентильного генератора ГД-314: RJ - резистор; R2 - элемент сопротивления; R3 - реостат; SI - пере­ ключатель обмоток якоря; S2 - тумблер; ТА - трансформатор тока; TV трансформатор напряжения; VD1-VD6- вентили моста; VD7-VD10 - диоды цепи возбуждения; Х1-Х4 - колодки со вставками

Рис. 2.28. Электрическая принципиальная схема генератора АДД-501, АДД-502: Rl, R2 - дистанционные реостаты; R3, R4 - резисторы; РА1, РА2, РАЗ - амперметры; PV1, PV2 - вольтметры; SI, S2 - переключате­ ли; G/.G2 - генераторы; VD1-VD4 - диоды полупроводниковые; KD5-

немагнитного материала. Эта втулка обеспечивает независимость магнитной системы каждого генератора.

Устройство, принцип действия и формирование внешних харак­ теристик вышеназванного генератора и генератора типа ГД-312 ана­ логичны, но есть и особенности:

помимо обмоток возбуждения и рабочих обмоток якоря име­ ется дополнительно и вспомогательная обмотка статора;

питание обмотки возбуждения осуществляется не от транс­ форматоров напряжения и тока, а от вспомогательной обмотки ста­ тора.

Начальное напряжение возбуждения возникает от остаточного магнетизма магнитной системы. Появившаяся затем переменная ЭДС вспомогательной обмотки выпрямляется вентилями VD1 и VD3 (рис. 2.28) и подается на обмотку возбуждения. Диоды VD2 и VD4 подключены параллельно обмотке возбуждения и служат для разряд­ ки электромагнитной энергии, накопленной в катушках индуктивно­ сти обмотки возбуждения.

Кнопки SBJ, SB2 служат для облегчения условий первоначаль­ ного возбуждения. При их нажатии реостаты Rl, R2 замыкаются на­ коротко и сопротивление цепи обмотки возбуждения снижается, а ток возбуждения возрастает.

Дополнительная обмотка повышает напряжение холостого хода для улучшения зажигания дуги и стабильности ее горения при свар­ ке. Эта дополнительная обмотка через вентили VD5-VD7 подключена к выходным клеммам генератора.

Сварочный агрегат АДД-501 или АДД-502 обеспечивает неза­ висимую работу двух сварщиков от одного агрегата. Агрегаты по­ добны по конструкции и устройству и отличаются тем, что АДД-501 располагается на раме, а АДД-502 - на двухосном низкорамном ав­ томобильном прицепе типа 2-ПН-4 (модель 810 А).

3. ПРИВОДЫ СВАРОЧНЫХ АГРЕГАТОВ - ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

3.1. Общие сведения о двигателях внутреннего сгорания

Применяемые в СА двигатели (Д) для вращения якоря и ротора 1 снератора являются тепловыми, т.к. тепловая энергия топлива в них преобразуется в механическую. В тепловых Д сгорание топлива про­ исходит внутри цилиндров, поэтому их называют двигателями внут­ реннего сгорания (ДВС).

По характеру рабочего процесса поршневые ДВС делятся на Д с внешним смесеобразованием и воспламенением топливовоздушной смеси от электрической искры (карбюраторные и газовые) и Д с внутренним смесеобразованием и воспламенением смеси от сжатия (дизели).

Карбюраторные Д работают на легком жидком топливе (бензи­ не), дизели - на тяжелом жидком топливе (дизельном и других фракциях нефти). В газовых двигателях применяются горючие газы. Газовые ДВС для СА не используются, но при необходимости (при дефиците бензина и наличии газов) карбюраторные двигатели могут быть переделаны на питание газом.

В карбюраторных двигателях горючая смесь, состоящая из па­ ров бензина и воздуха, приготовляется вне цилиндров, в карбюрато­ ре; в Д, работающих на сжиженном или сжатом газе, смесь газа с воздухом приготовляется также вне цилиндров, в смесителе. В дизе­ лях горючая смесь образуется внутри цилиндров путем впрыска в них топлива, самовоспламеняющегося под влиянием высокой темпе­ ратуры сжатого в цилиндрах воздуха. Газы, образующиеся при сго­ рании в цилиндре смеси топлива и воздуха, имеют высокую темпе­ ратуру и давление. Расширяясь, газы перемещают поршень и через шатун поворачивают коленчатый вал. Затем отработавшие газы уда­ ляются из цилиндра, и он снова заполняется свежей горючей смесью (у дизелей - сначала воздухом, а затем после сжатия воздуха через форсунку впрыскивается топливо). Цилиндр заполняется горючей смесью и очищается от отработавших газов через два отверстия, за­ крываемые клапанами. Кривошипы коленчатого вала, к которым че­ рез шатуны присоединены поршни, при вращении вала передвигают в цилиндрах поршни, и они то удаляются от оси кривошипа, то при­ ближаются к ней (рис. 3.1).

Положение (см. рис. 3.1, а) максимального удаления поршня от оси кривошипа (ось коренной шейки коленвала) называется верхней мертвой точкой (ВМТ), а положение (см. рис. 3.1, б) минимального удаления - нижней мертвой точкой (НМТ). Расстояние 5, проходи­ мое поршнем между мертвыми точками, называют ходом поршня. По величине ход поршня равен двум радиусам кривошипа.

Радиус кривошипа - это расстояние между осями коренной и шатунной шейками коленвала.

За каждый ход поршня коленчатый вал поршня поворачивается на пол-оборота (180°). Процесс, происходящий в цилиндре за один ход поршня, называется тактом. Объем над поршнем, находящимся в ВМТ, называется объемом камеры сгорания Vc. Пространство, осво­ бождаемое поршнем, движущимся от ВМТ к НМТ, называется рабо-