Источники питания сварочной дуги для сварки переменным и постоянным током

Классификация

Современная классификация источников питания сварочной дуги включает несколько основных пунктов. Среди основных различий следует выделить:

По роду сварочного тока – с переменным током работают трансформаторы, а с постоянным, выпрямители, преобразователи и инверторы;
Согласно количество подключаемых постов – одно- и много постовые;
По назначению – источники питания для автоматической, ручной и полуавтоматической, которая может проводиться в среде защитных газов, под флюсом, а также в виде плазменной и электро-шлаковой сварки;
По принципу действия – сварочные трансформаторы (с отельным дросселем, нормальным магнитным рассеиванием, на общем или отдельном сердечнике, с искусственно увеличенным рассеиванием, подвижным шунтом и обмотками), преобразователи (с последовательной размагничивающей обмоткой и с подвижным шунтом, совместно с подвижной обмоткой, намагничивающаяся параллельной и размагничивающей последовательной обмоткой, размагничивающейся последовательной обмоткой), агрегаты (генератор внутреннего сгорания), выпрямитель – (кремниевый или селеновый вентиль, одно- или многопостовой, с жесткой или падающей характеристикой);
По характеру привода – с независимым или электрическим приводом;
По способу монтажа и установки – передвижные и стационарные.

Классификация источников питания сварочной дуги

Требования

Существует множество разновидностей источников и у каждого из них свои параметры. При выборе стоит ориентироваться на тем модели и типы, которые соответствуют современным требованиям. Требования к источникам питания сварочной дуги выглядят следующим образом:

Желательно наличие плавной регулировки значений параметра во всем диапазоне;
У аппарата должны быть максимально высокие динамические характеристики, к примеру, время переходного процесса не должно быть выше 0,05 с);
Желательно, чтобы в инверторном источнике питания имелись не только функции улучшающие качество, но и улучшает организацию проведения данных работ;
Следует обратить внимание на наличие приборов, которые контролируют точность соблюдения режима;
Напряжение холостого хода в инверторах постоянного тока должно быть не более 90 В, а в источниках переменного тока – не превышать 80 В;
В современных моделях должна быть стабилизация режима сваривания, которая позволит сделать значение параметров постоянным, вне зависимости от колебаний в сети;
Если используется аргонодуговая сварка электродом из вольфрама, то следует использовать специальные источники, которые смогут обеспечить плавное нарастание тока в то время, когда зажигается дуга, импульсно-дуговой процесс, а также понижение уровня тока во время заварки кратера.

Выбор источника питания?

Если вы выбираете источники питания сварочной дуги переменного или постоянного тока, то в первую очередь следует обращать внимание на то, какой максимальный ток он сможет обеспечить. Это определяет диапазон его использования

Чем выше максимальная сила тока, тем более толстые металлы он сможет сваривать.

Также нужно обратить внимание на качество системы охлаждения, так как при длительных работах может возникать сильный перегрев. Помимо этого следует выбирать источники, в которых имеются дополнительные режимы, облегчающие сваривание и создающие большую стабильность

Для современного использования лучше подойдут модели с точной регулировкой параметров. Это может быть цифровой дисплей или ручка с регулятором и шкалой. Возможность регулирования нескольких параметров одновременно также будет полезным дополнением.

Заключение

Сварочные инверторы, которые обладают такими функциями как форсаж дуги и прочие, хоть и являются одними из самых популярных вариантов, но при этом далеко не единственные в своем роде. Для профессионального узкоспециализированного использования есть свои модели, которые будут соответствовать всем заявленным требованиям. За все время существования сварки было выпущено огромное разнообразие вариантов.

Из чего состоит

В устройство инверторного сварочного аппарата кроме основных узлов входят блоки электроники, которые увеличивают функциональность агрегата. Главные элементы общей конструкции:

выпрямители: сетевой, высокочастотный;
конденсаторы фильтра;
реле мягкого пуска;
пусковой датчик;
кулер;
фильтр помеховый;
трансформатор понижающий;
блок управления;
радиаторы.

Принцип действия работающих компонентов оборудования независимо от дополнительных электронных схем остается неизменным — преобразовывать входной ток в высокочастотный поток.

Основы работы сварочного инверторного агрегата

Может включаться в обыкновенную квартирную розетку или подключаться к автономным источникам питания. Работает инверторный сварочный аппарат от стандартной электросети с переменным напряжением в 220, 380 В.

Сетевой выпрямитель преобразует входящий переменный поток в постоянный. Это простая схема устройства силового блока. Затем электрическая энергия поступает в блок транзисторов, который выступает как основа агрегата, на выходе образуется переменный поток с увеличенной частотой до 50 кГц.

Следующий этап — проход энергии через преобразователь, где увеличивается показатель силы тока на 150–270 %. На электрод поступит уже ток высокой частоты напряжением 60–90 В при силе до 200 ампер.

Электронные приборы и датчики позволяют изменять параметры силы выходного тока вручную, определяя необходимое напряжение и силу для сварки.

Блок сварочного инвертора и выпрямители в схеме всегда устанавливаются на радиаторы. Электронный датчик температуры предохраняет блок от перегрева. При достижении температуры блоков 90 °С питание автоматически отключается.

Для установки в инверторные сварочные аппараты используют трансформаторы со следующими характеристиками:

Первичная обмотка: до 100 витков ПЭВ толщиной 0,3 мм.
Первая вторичная обмотка: 15 оборотов медной проволоки толщиной 1 мм.
Вторая и третья вторичная обмотка: 20 витков медного провода диаметром 0,35 мм.
Четыре слоя изоляции.

Устройство мягкого пуска представляет собой резистор высокой мощности. Он обеспечивает инвертору плавный запуск и стабилизирует мощный электрический импульс, который поступает на агрегат после включения.

Возможно, вам также будет интересно

При разработке источника сварочного тока инверторного типа (ИИСТ) возникает естественный вопрос о выборе способа регулирования и стабилизации тока нагрузки — сварочной дуги. Оптимальный способ регулирования тока ИИСТ должен соответствовать ряду основных требований, отражающих специфику источников сварочного тока: формировать статическую вольт-амперную нагрузочную характеристику (ВАХ) нужного вида; учитывать динамические особенности поведения нагрузки при тех сварочных процессах, для

Основные положения Эффективность работы пассивных систем охлаждения зависит от температуры окружающего воздуха, в то время как активные устройства не имеют жесткого ограничения по этому параметру. В промышленности более всего распространены два типа подобных систем: термоэлектрические и компрессорные; проводятся также испытания термоакустических охладителей, предназначенных для работы в космосе. Основные преимущества и недостатки различных технологий отвода тепла

LG Electronics наращивает инвестиции в автомобильный сектор, одну из новых областей бизнеса, выбранных компанией из-за ее потенциала роста, и уходит из бизнеса смартфонов и солнечных панелей. По данным рыночного трекера Strategy Analytics, в первом квартале LG Electronics заняла 22,7% мирового рынка телематики.
Недавно LG Electronics заявила, что подразделение автомобильных запчастей заключило контракты на общую сумму 6,1 миллиарда долларов в течение первого полугодия. В частности, компания заключила сделку на поставку автомобильных информационно-развлекательных систем европейскому …

ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ИСТОЧНИКАМ ПИТАНИЯ СВАРОЧНОЙ ДУГИ

Источники питания сварочной дуги должны обеспечивать легкое зажигание и стабильное (устойчивое) горение дуги в процессе сварки.Основными техническими показателями источников питания сварочной дуги являются: внешняя характеристика, напряжение холостого хода, относительная продолжительность работы (ПР) и относительная продолжительность включения (ПВ) в прерывистом режиме.

§ 42. ВНЕШНЯЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ

Внешняя характеристика источников питания (сварочного трансформатора, выпрямителя и генератора) — это зависимость напряжения на выходных зажимах от величины тока нагрузки. Зависимость между напряжением и током дуги в установившемся (статическом) режиме называется вольт-амперной характеристикой дуги.Внешние характеристики источников питания сварочной дуги показаны на рис. 56. Внешние характеристики сварочных генераторов, показанные на рис. 56 (кривые 1 и 2), являются падающими.

Чем круче характеристика, тем лучше стабильность горения дуги, так как при крутопадающей характеристике с изменением длины сварочной дуги величина сварочного тока уменьшается незначительно. Длина дуги связана с ее напряжением: чем длиннее сварочная дуга, тем выше напряжение. При одинаковом падении напряжения (изменении длины дуги) изменение сварочного тока неодинаково при неодинаковых внешних характеристиках источника. Чем круче характеристика, тем меньше влияет длина сварочной дуги на сварочный ток. При изменении напряжения на величину δ при крутопадающей характеристике изменение тока равно a₁ при пологопадающей — a₂.Для обеспечения стабильного горения дуги необходимо, чтобы характеристика сварочной дуги пересекалась с характеристикой источника питания (рис. 57).

В момент зажигания дуги (рис. 57, а) напряжение падает по кривой от точки 1 до точки 2 — до пересечения с характеристикой генератора, т.е. до положения, когда электрод отводится от поверхности основного металла. При удлинении дуги до 3 — 5 мм напряжение возрастает по кривой 2 — 3 (в точке 3 осуществляется устойчивое горение дуги). Обычно ток короткого замыкания превышает рабочий ток, но не более чем в 1,5 раза. Время восстановления напряжения после короткого замыкания до напряжения дуги не должно превышать 0,05 сек, этой величиной оцениваются динамические свойства источника.На рис. 57,б показаны падающие характеристики 1 и 2 источника питания при жесткой характеристике дуги 3, наиболее приемлемой при ручной дуговой сварке.Напряжение холостого хода (без нагрузки в сварочной цепи) при падающих внешних характеристиках всегда больше рабочего напряжения дуги, что способствует значительному облегчению первоначального и повторного зажигания дуги. Напряжение холостого хода не должно превышать 75 в при номинальном рабочем напряжении 30 в (повышение напряжения облегчает зажигание дуги, но одновременно увеличивается опасность поражения сварщика током). Для постоянного тока напряжение зажигания должно быть не менее 30 — 35 в, а для переменного тока 50 — 55 в. Согласно ГОСТ 7012—69 для трансформаторов, рассчитанных на сварочный ток 2000 а, напряжение холостого хода не должно превышать 80 в.

Повышение напряжения холостого хода источника переменого тока приводит к снижению косинуса «фи». Иначе говоря, увеличение напряжения холостого хода снижает коэффициент полезного действия источника питания.Источник питания для ручной дуговой сварки плавящимся электродом и автоматической сварки под флюсом должен иметь падающую внешнюю характеристику. Жесткая характеристика источников питания (рис. 56, кривая 3) необходима при выполнении сварки в защитных газах (аргоне, углекислом газе, гелии) и некоторыми видами порошковых проволок, например ЭПС-15/2. Для сварки в защитных газах допустимы также источники питания с пологовозрастающими внешними характеристиками (рис.56, кривая 4).

предыдущая страница

оглавление

следующая страница

Немного исторических сведений

На рубеже XIX и XX столетий активно внедрялся в быт постоянный электроток. Его популяризатором выступал Томас Эдисон. Но он столкнулся с неразрешимой проблемой: требовалось строить значительное количество промежуточных электроподстанций, чтобы электричество дошло до потребителя с заданными параметрами. Через каждые 3−4 километра устанавливалась подстанция, что было очень затратным и нерентабельным делом.

Решить эту проблему взялся молодой и талантливый физик Никола Тесла. К ней он подошел с новаторской идеей — использовать электроток с изменяемыми во времени показателями напряжения и направления движения. Проблема решалась просто и эффективно:

потери на сопротивление проводника снижались в несколько раз;
источники электротока переменного типа конструкции Тесла были проще и дешевле;
упрощались и сами бытовые приборы, работавшие от электротока с изменяемыми во времени показателями.

Но эта идея для Томаса Эдисона была неприемлема, так как полностью уничтожались его уже готовые разработки и ему грозили большие финансовые потери. Эдисон упорно продвигал свою идею электротока постоянного типа, проводя многочисленные публичные испытания и демонстрации.

Вам это будет интересно Проверка конденсатора мультиметром

В прессе по его указке и при его финансировании была организована настоящая травля научного оппонента. Но история расставила все по своим местам: сегодня человечество должно благодарить Николу Тесла, так как без переменного тока цивилизация не достигла бы существующего уровня развития техники, науки и комфорта в быту.

Модель электрической дуги переменного тока

В библиотеке LTSpice, к сожалению, отсутствует модель сварочной дуги. Поэтому такую модель придется создавать самим из стандартных элементов, имеющихся в библиотеке LTSpice.

Напряжение дуги имеет нелинейную зависимость от тока дуги I_св. Однако на интересующем нас участке ВАХ почти линейна и неплохо описывается уравнением (1). Эту зависимость можно имитировать при помощи диода, модель которого имеет пороговое напряжение прямой проводимости V_fwd = 20 В, а сопротивление прямой проводимости R_on = 0,04 Ом (рис. 4). Такая модель хорошо подходит для имитации дуги постоянного тока, и ее параметры определяются при помощи директивы “.model Duga D(Ron=40m Roff=33k Vfwd=20)”.

Рис. 4. Простейшая модель дуги постоянного тока

Для создания простейшей модели дуги переменного тока можно использовать две модели дуги постоянного тока, включенные встречно-параллельно, или один диод с равными прямыми и обратными параметрами проводимости и порогового напряжения. Простейшая модель дуги переменного тока на основе диода определяется директивой “.model Duga D(Ron=40m Roff=33k Vfwd=20 Vrev=20)” (рис. 5). Однако эта модель не отражает важную особенность дуги, которая состоит в том, что в конце каждого полупериода дуга переменного тока гаснет, и для повторного зажигания к ней нужно приложить повышенное напряжение. Напряжение повторного зажигания зависит от многих факторов, таких, например, как длина и ток дуги, материал обмазки и электрода, а также длительности бестоковой паузы, предшествующей повторному зажиганию. Кроме этого, напряжение повторного зажигания зависит от полярности напряжения, приложенного к дуговому промежутку. Если при прямой полярности («плюс» на изделии) требуется небольшое повышение напряжения, то при обратной полярности («минус» на изделии) напряжение повторного зажигания может превышать нормальное напряжение дуги в 1,5-3 раза .

Рис. 5. Простейшая модель дуги переменного тока

Относительно корректная модель дуги переменного тока показана на рис. 6. На рабочем участке дуги ее поведение моделируется источниками напряжения V1 (для прямой полярности) и V2 (для обратной полярности). Эти источники напряжения коммутируются с помощью мощных тиристоров U1 и U2. Уровни повторного зажигания дуги имитируются стабилитронами D1 (напряжение пробоя 33 В) и D2 (напряжение пробоя 47 В). Резистор R2 имитирует тлеющий разряд, предшествующий повторному зажиганию дуги переменного тока.

Рис. 6. Корректная модель дуги переменного тока

Рассмотрим модели сварочных источников, использующих активные и реактивные сопротивления для формирования внешней ВАХ.