|
Содержание работы или список заданий
|
8. Составить принципиальную электрическую схему сварочного поста для ручной дуговой сварки на постоянном токе. В качестве источника питания применить инвертор с питанием от трехфазной цепи.
Дано: сварочный инвертор с напряжением питания от Uс = 380 В. Необходимо: нарисовать схему сварочного поста.
Лабораторная работа 1
Модуль 2. Источники питания переменного тока
ИССЛЕДОВАНИЕ СВАРОЧНОГО ТРАНСФОРМАТОРА
ТС-100 С СЕКЦИОНИРОВАННЫМИ ОБМОТКАМИ
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Изучить конструкцию сварочного трансформатора с секционированными обмотками, принцип формирования внешней вольтамперной характеристики и способ регулирования тока дуги.
2. ОБОРУДОВАНИЕ И ПРИБОРЫ
1. Т1 – сварочный трансформатор типа ТС-100.
2. R1 – активное сопротивление типа РБ-300.
3. pV1, pV2 – вольтметры электромагнитной системы.
4. pA1, pA2 – амперметры электромагнитной системы.
5. T2 – трансформатор тока.
3. ПРОГРАММА РАБОТЫ
1. Изучить конструкцию сварочного трансформатора и способ регулирования сварочного тока.
2. Изучить схему сварочного поста с измерительными приборами pV2,, pA2.
3. Показания приборов при двух положениях регулятора сварочного тока и при нескольких режимах (ХХ, нагрузка, КЗ) приведены в табл. 2.
4. Построить графики, провести расчеты и сделать выводы.
4. ОПИСАНИЕ СВАРОЧНОГО ТРАНСФОРМАТОРА ТС-100
4.1. Назначение
Сварочный трансформатор ТС-100 предназначен для ручной дуговой сварки покрытыми электродами и может применяться в бытовых условиях. Напряжение на дуге (рис. 1) при сварке покрытыми электродами может изменяться от 18 до 42 В в зависимости от длины дуги, диаметра электрода, марки электрода и других параметров. Наличие в покрытии электрода ионизирующих компонентов (калий, кальций, натрий) обеспечивает стабильность горения дуги и смену полярности при сварке на переменном токе.
4.2. Описание конструкции
Сварочный трансформатор ТС-100 (рис. 2) состоит из двух обмоток, разнесенных друг относительно друга. Первичная обмотка с отпайками выполнена из двух катушек W1 и W2, расположенных на разных стержнях магнитопровода. Вторичная обмотка также состоит из двух катушек W3 и W4, разнесенных между собой по стержню на нерегулируемое расстояние ε.
Разнесение первичных и вторичных обмоток позволяет создать увеличенные магнитные потоки рассеяния Фs, а следовательно, и большое индуктивное сопротивление Xs трансформатора. Все катушки первичной и вторичной обмоток закрепляются неподвижно относительно друг друга на стержнях магнитопровода. Замкнутый шихтованный магнитопровод собран из электротехнической листовой стали.
Регулирование тока дуги производится изменением числа витков в первичной обмотке.
4.3. Работа схемы поста
Однофазный сварочный трансформатор с секционированными обмотками ТС-100 относится к трансформаторам с увеличенными потоками рассеяния.
Напряжение сети U1 = 220 В подается на первичную обмотку через контакты автомата S1 (рис. 3).
В режиме холостого хода под действием напряжения U1 по первичным обмоткам W1, W2 течет ток холостого хода Iхх. Магнитодвижущие силы F1, F2, равные Ixx • W1 и Ixx • W2, создают магнитный поток Фт. Из-за большого расстояния между обмотками часть магнитного потока Фs1, минуя вторичную обмотку, замыкается только по воздуху, другая часть Фs2 – по воздуху и вторичным обмоткам W3 и W4 (рис. 2).
Суммарный магнитный поток Ф трансформатора определяется суммой потоков (рис. 2):
Ф = ФТ + ФS1 + ФS2 (1)
Магнитный поток Фт, пронизывая витки вторичной обмотки, создает в ней электродвижущую силу Е2. В режиме холостого хода U2 = E2.
В схеме предусмотрено изменение переключателем S2 числа витков первичных обмоток W1 и W2, а следовательно, и намагничивающих сил F1 и F2, от которых зависят величины магнитных потоков рассеяния ФS1, ФS2 (рис. 2). Это позволяет регулировать магнитный поток Фт в магнитопроводе.
Таким образом, напряжение холостого хода зависит от потоков рассеяния, величина которых определяется обмотками W1 и W2, т. е.
Uxx = f(W1 + W2).
В режиме нагрузки под действием напряжения сети U1 в первичной обмотке ток I1 создает F1 = I1 • W1 и F2 = I1 • W2, во вторичной обмотке ток I2 создает F3 = I2 • W3 и F4 = I2 • W4.
Магнитодвижущие силы F1 – F4 создают магнитные потоки Ф1 – Ф4. Их суммарный магнитный поток Фт проходит только по магнитопроводу (рис. 2), а потоки рассеяния Фs1, Фs2, Фs3 и Фs4 замыкаются в пространстве между обмотками.
Суммарный поток рассеяния, действующий между обмотками:
∑Фs = Фs1 + Фs2 – Фs3 – Фs4, (2)
где Фs1, Фs2 – потоки рассеяния, сцепленные только с первичной обмоткой; Фs3, Фs4 – потоки рассеяния, сцепленные с вторичной обмоткой. Полный магнитный поток трансформатора:
Ф = Фт + ∑Фs. (3)
Регулированием числа витков W1 и W2 изменяется ∑Фs, а следовательно, и магнитный поток трансформатора:
Фт = Ф – ∑Фs.
В трансформаторе предусмотрены три ступени регулирования.
На первой ступени число витков первичной обмотки определяется только W1 (W2 = 0). Это означает, что F1 = I1 • W1, ∑Фs = Фs1 – Фs3 – Фs4, Фs2 = 0 (рис. 2). На этой ступени Фт минимальной величины, следовательно, и Iд min.
Рис. 1. Статические вольтамперные характеристики дуги при сварке покрытыми электродами
Рис. 2. Электромагнитная схема трансформатора ТС-100: 1 – магнитопровод; 2, 4 – вторичные обмотки W3, W4; 3, 5 – первичные обмотки W2, W1
Рис. 3. Принципиальная схема сварочного поста: Т1 – сварочный трансформатор, Т2 – трансформатор тока, R1 – нагрузка сварочного трансформатора
На второй ступени W1 = 0,8W1 и W2 = 0,5W2 витков. Это означает, что
Фт ≈ 0,8Ф1 + 0,5Ф2, a ∑ Фs ≈ 0,8Фs1 + 0,5Фs2 – Фs3 – Фs4 На этой ступени Фт – средней величины, следовательно, и Iд.ср (рис. 2).
На третьей ступени W1 = 0,7W1 витков и W2 полностью, тогда Фт ≈ 0,7Ф1 + Ф2, а ∑Фs ≈ 0,7Фs1 + Фs2 – Фs3 – Фs4. На этой ступени Фт максимальной величины, следовательно, и Iдmax (рис. 2).
Уравнение ЭДС для вторичной обмотки в режиме нагрузки:
U2 = E2 + ∑E3 – I2R2, (4)
где Е2 – ЭДС вторичной обмотки; ∑Е3 = –jI2Хs – сумма ЭДС, созданных потоками рассеяния; Xs – индуктивное сопротивление трансформатора; I2R2 – падение напряжения в активных сопротивлениях сварочной цепи.
Активное сопротивление сварочной цепи R2 значительно меньше индуктивного сопротивления трансформатора Xs, поэтому величиной его пренебрегаем. Тогда уравнение ЭДС для вторичной обмотки:
U2 = E2 – jI2Xs. (5)
Внешняя вольтамперная характеристика формируется за счет потоков рассеяния ∑Фs, которые создаются секционированием и разнесением обмоток. Падающая вольтамперная характеристика трансформатора, пересекаясь со статической характеристикой дуги, образует точку равновесия энергетической системы или точки устойчивого горения дуги.
Ток дуги регулируется изменением числа витков первичной обмотки (три ступени регулирования).
В режиме КЗ величина Iкз ограничена значениями напряжения холостого хода Uxx и индуктивным сопротивлением трансформатора Xs:
IK3 ≈ Uxx / Xs.
Начальное возбуждение дуги при ручной дуговой сварке производится с КЗ.
Коэффициент полезного действия h сварочных трансформаторов определяется в точках устойчивого горения дуги при Iи = Iд и Uи = Uд по формуле (Iи,Uи – ток и напряжение источника; Iд, Uд – ток и напряжение дуги):
(6)
где Р1 – активная мощность первичной цепи, Вт; Р2 – активная мощность сварочной цепи в точках устойчивого равновесия системы, Вт; φ 1, φ2 – угол сдвига тока дуги относительно напряжения холостого хода; cosφ1 ≈ cosφ2 ≈ 0,55 – 0,6.
5. УКАЗАНИЯ И ПОЯСНЕНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТЫ
1. Нарисовать схему сварочного поста с измерительной аппаратурой (рис. 3).
2. Оценить цену делений (табл. 1).
3. Установить первую ступень регулирования тока.
4. Подготовить табл. 2 (Бланк выполнения лабораторной работы 1) в режимах холостого хода, нагрузок, изменяя количество замкнутых контактов Rн и короткого замыкания. Изменить число витков первичной обмотки, установив переключатель на вторую, затем на третью ступени (выбор варианта осуществляется произвольно).
5. Построить графики:
1) внешней вольтамперной характеристики U2 = f(I2) трансформатора для двух ступеней в одних координатных осях;
2) статической вольтамперной характеристики дуги для ручной дуговой сварки Uд = f(Iд) в тех же координатных осях, что и U2 = f(I2) (график перенести с рис. 1 для Uд = 30 В).
6. Определить по графику максимальный и минимальный ток дуги и рассчитать кратность регулирования Kp = Iдmax/Iдmin.
7. Рассчитать значения η по формуле (6) для двух точек устойчивого равновесия системы (cosφ1 ≈ cosφ2 ≈ 0,55 – 0,6) при Uд = 30 В.
8. Значения I1 определить по графику I1 = f(I2) (строить по необходимости).
9. Определить коэффициент трансформации в режиме холостого хода:
. (7)
6. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
1. Титульный лист (см. приложение).
2. Название лабораторной работы.
3. Цель работы.
4. Электромагнитная схема сварочного трансформатора (рис. 1), электрическая схема поста с измерительной аппаратурой (рис. 3).
5. Табл. 1 и 2.
6. Графики зависимостей U2 = f(I2) для двух ступеней и Uд = f(Iд) в одних координатных осях, (при необходимости I1 = f(I2)).
7. Выводы. Указать способ формирования U2 = f(I2), способ регулирования Iд и недостатки конструкции с вашей точки зрения.
7. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Что называется сварочным трансформатором?
2. Какую роль выполняет магнитопровод трансформатора?
3. Почему вольтамперная характеристика ТС-100 падающая?
4. Как регулируется величина сварочного тока?
5. Область применения трансформатора ТС-100.
6. Какие материалы можно сваривать на ТС-100?
7. Какова картина распределения потоков рассеяния?
8. За счет каких параметров трансформатора ограничивается величина Iкз?
9. Какие соотношения Iкз/Iд получены в работе?
10. Как изменяется Xs?
Лабораторная работа 2
Модуль 2. Источники питания переменного тока
ИЗУЧЕНИЕ СВАРОЧНОГО ТРАНСФОРМАТОРА
С МАГНИТНЫМ ШУНТОМ
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Изучить принцип работы сварочного трансформатора с магнитным шунтом, принцип формирования вольтамперной характеристики, способ регулирования тока и область применения, приобрести навыки работы с оборудованием.
2. ОБОРУДОВАНИЕ И ПРИБОРЫ
1. Т1 – сварочный трансформатор с магнитный шунтом «ТДМ-140»,
«Русич-200» или «Ferm-310».
2. Rн – активное сопротивление типа РБ–300.
3. pV1, pV2 – вольтметры электромагнитной системы.
4. рА1, рА2 – амперметры электромагнитной системы.
5. Т2 – трансформатор тока.
3. ПРОГРАММА РАБОТЫ
1. Изучить конструкцию сварочного трансформатора и способ регулирования сварочного тока.
2. Нарисовать схему сварочного поста с измерительными приборами.
3. Показания приборов при трех положениях регулятора сварочного тока в режимах ХХ, «нагрузка», КЗ занесены в табл. 3.
4. Построить графики, провести расчеты и сделать выводы.
4. ОПИСАНИЕ СВАРОЧНОГО ТРАНСФОРМАТОРА ТДМ-140
4.1. Назначение
Сварочный трансформатор предназначен для ручной дуговой сварки при питании от сети U1 = 220 В. Напряжение на дуге, при сварке покрытыми электродами может изменяться от 18 до 42 В в зависимости от длины дуги, диаметра электрода, марки электрода и других параметров. Статическая ВАХ дуги приведена на рис. 1. Наличие в покрытии электрода ионизирующих компонентов (калий, кальций, натрий) обеспечивает стабильность горения дуги и смену полярности при сварке на переменном токе.
4.2. Описание конструкции
Сварочный трансформатор броневого типе состоит из замкнутого Ш-образного магнитопровода (рис. 4), на среднем стержне которого закреплены первичная W1 и вторичная W2 обмотки, разнесенные относительно друг друга на расстояние ε. Между обмотками расположен магнитный шунт 3, который может перемещаться между боковыми стержнями магнитопровода с помощью винтовой пары.
Работа схемы поста
Напряжение сети U1= 220 В подается через контакты автоматов QF и S на первичную обмотку W1 (рис. 5).
В режиме холостого хода сварочная цепь разомкнута, т. е. ножи балластного реостата Rн разомкнуты и ток во вторичной цепи равен нулю I2 = 0.
В режиме нагрузки предполагается формирование сварного соединения с заданными параметрами, когда Uд ¹ 0, Iд ¹ 0. Сопротивление дуги Rд заменено активным сопротивлением нагрузки Rн, величина которого регулируется количеством замкнутых ножей.
Под действием U1 по первичной обмотке W1 протекает ток I1, создавая намагничивающую силу F1 = I1 • W1, а затем магнитные потоки Ф1, Ф2.
В сварочной цепи ток I2 создает намагничивающую силу F2 = I2 • W2 и магнитные потоки Ф2, ФS2.
Потоки рассеяния первичной ФS1 и вторичной ФS2 обмоток имеют возможность замкнуться через подвижный магнитный шунт 3 (рис. 4).
В зависимости от положения шунта внутри магнитопровода есть возможность регулировать величину суммарного потока рассеяния SФS = ФS1 + ФS2, а следовательно, и величину индуктивного сопротивления трансформатора Хs.
Рис. 4. Электромагнитная схема cварочного трансформатора ТДМ-140:
1 – магнитопровод; 2 – первичная обмотка W1; 3 – магнитопровод шунта;
4 – вторичная обмотка W2
Рис. 5. Принципиальная схема сварочного поста с ТДМ-140: Т1 – сварочный трансформатор; Т2 – трансформатор тока, Rн – балластное сопротивление
Уравнение ЭДС для вторичной обмотки в режиме нагрузки имеет вид:
U2 = Е2 + SЕs – I2R2,
где Е2 – ЭДС вторичной обмотки; S Еs = –jI2Xs – ЭДС, созданная потоками рассеяния; Хs – индуктивное сопротивление: Xs = var и зависит от положения магнитного шунта.
Ток дуги Iд рассчитывается по формуле:
, (8)
где Хт, Хр – индуктивное сопротивление вторичной обмотки трансформатора и дросселя (реактивное); UД = UИ – в состоянии устойчивого равновесия, т. е. при пересечении характеристик дуги и трансформатора или горении дуги. Активными сопротивлениями сварочной цепи пренебрегаем (R2 0).
При полностью вставленном шунте, когда С = 0 (рис. 4), магнитный поток шунта Фш максимальный, а основной магнитный поток трансформатора минимальный, а следовательно, сварочный ток тоже минимальный. Если магнитный шунт вытянуть из окна магнитопровода трансформатора (С – среднее или max), то магнитный поток шунта уменьшается, а основной поток возрастает, что приводит к увеличению сварочного тока. Изменяя положение шунта, можно регулировать величину сварочного тока.
В режиме короткого замыкания U2 » 0, величина тока I2 = Iкз:
(9)
Для ручной дуговой сварки Iкз = (1,2 – 1,3) Iд, т. к. с этого режима начинается возбуждение дуги при ручной дуговой сварке.
Коэффициент полезного действия сварочных трансформаторов определяется в точках устойчивого горения дуги при Iи = Iд и Uи = Uд по формуле (6). Iи, Uи – ток и напряжение источника; Iд, Uд – ток и напряжение дуги.
5. УКАЗАНИЕ И ПОЯСНЕНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТЫ
1. Нарисовать схему поста в соответствии с рис. 5.
2. Установить шунт в положение, когда он полностью вдвинут в магнитопровод, т. е. С ≈ 0 (рис. 4).
3. Показания приборов занесены в графу «Измерения» табл. 3 (Бланк выполнения лабораторной работы 2). Режим работы трансформатора (ХХ, нагрузка, КЗ) изменяем количеством замкнутых ножей от 1 до 6 на балластном реостате Rн (выбор варианта осуществляется произвольно).
4. Продолжить эксперимент в положениях магнитного шунта при С среднее и С max.
5. По результатам эксперимента построить в одних координатных осях:
1) внешние вольтамперные характеристики трансформатора U2 = f(I2) для трех положений магнитного шунта;
2) статическую вольтамперную характеристику дуги для ручной дуговой
сварки Uд = f(Iд) при Uд = (28–29) В.
6. Определить краткость регулирования Кр = Iдmax/Iдmin по результатам эксперимента.
7. Рассчитать значения h (6) для точек устойчивого равновесия системы.
8. Определить коэффициент трансформации Ктр = U1/Uхх.
6. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Что называется сварочным трансформатором?
2. Какую роль выполняет магнитопровод трансформатора?
3. Почему вольтамперная характеристика ТДМ-140 падающая?
4. Каким образом регулируется величина сварочного тока?
5. Область применения трансформатора ТДМ-140.
6. Для сварки каких металлов можно применять ТДМ-140?
7. Какова картина распределения магнитных потоков рассеяния?
8. Каким образом ограничивается величина Iкз?
9. Почему режим КЗ для ТДМ-140 не является аварийным?
7. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
1. Титульный лист (см. приложение).
2. Название лабораторной работы.
3. Цель работы.
4. Электромагнитная схема сварочного трансформатора (рис. 4).
5. Электрическая схема лабораторного поста с измерительной аппаратурой (рис. 5).
6. Табл. 3. Результаты измерений и расчетов.
7. Графики зависимостей U2 = f(I2), Uд = f(Iд), h = f(Iд).
8. Выводы. Указать способ формирования вольтамперной характеристики U2 = f(I2), способ регулирования тока дуги Iд = f(?) и выявленные недостатки конструкции.
Лабораторная работа 3
Модуль 3. Источники питания постоянного тока
ИССЛЕДОВАНИЕ СВАРОЧНОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ ВСВУ-400
СВАРОЧНЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ
Общие сведения
Полупроводниковые сварочные выпрямители, по сравнению с преобразователями, значительно проще по конструкции, более надежны, не требуют постоянного обслуживания. На их изготовление идет значительно меньше активных материалов. Существенно ниже трудоемкость их изготовления. Сварочные выпрямители имеют больший КПД, низкие потери при холостом ходе. Они бесшумны в работе.
Сварочные выпрямители на тиристорах отличаются меньшей массой, повышенным КПД, обеспечивают такие технологические свойства процесса сварки, как стабилизация режима при колебании длины дуги и напряжения сети, дистанционное управление, простейшее программирование сварочного тока (плавное нарастание, спадание тока, импульсный режим). Высокое быстродействие и малая мощность управления позволяют использовать тиристорные сварочные выпрямители в качестве исполнительного органа систем автоматического управления технологическими сварочными комплексами.
Сварочный выпрямитель (рис. 6) состоит из следующих основных элементов: трансформатора T, дросселя L, выпрямителя VD, собранного на полупроводниковых вентилях. Часто в комплект выпрямителей входит дроссель, включенный в цепь постоянного тока для сглаживания пульсаций и обеспечения переноса электродного металла при сварке плавящимся электродом в защитной среде газа.
В зависимости от вида внешней вольтамперной характеристики различаются выпрямители с крутопадающими характеристиками (рис. 8 «а») и пологопадающими (жесткими) (рис. 8 «б»).
Выбор формы той или иной внешней вольтамперной характеристики выпрямителя зависит от способа сварки, т. е. от статической характеристики дуги UД = f(IД), которые показаны на рис. 1, 7.
Взаимосвязанная энергетическая система «выпрямитель – дуга» должна быть устойчива, для этого характеристика (ВАХ) выпрямителя Ud = f(Id) и статическая характеристика (ВАХ) дуги UД = f(IД) должны пересекаться в одной точке, в которой Id = Iд, Ud = Uд. (рис. 8 «а», «б»).
В сварочных выпрямителях с падающими внешними характеристиками ток регулируется от минимального IД1 до максимального IД2 при неизменном значении напряжения холостого хода Uxx (рис. 8 «а»). Кратность регулирования тока выпрямителя определяется отношением Кр = IД2 / IД1.
Выпрямители с падающими внешними характеристиками применяют при сварке покрытыми электродами, неплавящимся электродом в защитной среде газа, сжатой дугой, микроплазменной, механизированной под флюсом.
При импульсном режиме сварки основной ток включается импульсами с заданной частотой. В момент паузы горит маломощная дежурная дуга, питаемая от дополнительного источника, подключенного, как правило, параллельно дуговому промежутку.
Выпрямители с жесткими и пологопадающими характеристиками (рис. 8 «б») используются при механизированной сварке плавящейся проволокой в среде защитных газов и под флюсом. Величина сварочного тока в выпрямителях этого типа определяется напряжениями UД1 и UД2, которые однозначно связаны с Uxx1 и Uxx2 (рис. 8 «б»). Величина Uxx регулируется дискретно через Uxx (0,8...2) В или плавно.
Форма тока дуги iД = f(t) определяется с помощью осциллографа Р, подключенного к измерительному шунту RS, включенному последовательно в сварочную цепь.
Рис. 6. Принципиальная (а) и блок-схема (б) сварочного выпрямителя:
Т – сварочный трансформатор; L – дроссель, VD – выпрямитель,
A1 – блок управления током, А4 – осциллятор
Рис. 7. Статические характеристики дуги при сварке плавящимся
электродом в защитной среде газа
Рис. 8. Энергетическая система «источник питания – дуга»:
а – при падающей ВАХ; б – при жесткой ВАХ выпрямителя
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Изучить работу схемы универсального сварочного выпрямителя и приобрести навыки оценки его свойств.
2. ОБОРУДОВАНИЕ И ПРИБОРЫ
1. Сварочный выпрямитель ВСВУ-400.
2. Активное сопротивление типа РБ-300.
3. Стенд лабораторный.
4. рА1, pA2, рА3 – амперметры.
5. pV1, рV2 – вольтметры.
6. RS1, RS2 – измерительные шунты.
7. N – осциллограф.
3. ОПИСАНИЕ СВАРОЧНОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ ВСВУ-400
3.1. Назначение
Сварочный выпрямитель ВСВУ-400 предназначен для ручной и автоматической сварки неплавящимся электродом в защитной среде газа, а также для сварки сжатой дугой (Uхх = 110 В; 200 В).
Сварочные выпрямители работают в непрерывном и импульсном режимах при сварке свободной и сжатой дугой.
3.2. Работа схемы выпрямителя и описание конструкции
Сварочный выпрямитель (рис. 9) состоит из следующих узлов:
трехфазного сварочного трансформатора T1;
– сварочного выпрямителя на тиристорах VS1…VS6 с воздушным охлаждением;
сглаживающего дросселя L1;
трехфазного дросселя источника «дежурной» дуги L2;
выпрямительного моста на шести диодах VD1.
Трехфазный сварочный трансформатор T1 выполнен с увеличенным магнитным потоком рассеяния ФS за счет полного разнесения первичных (W1) и вторичных (W2) обмоток. Напряжение сети U1 = 380 В понижается до U2 = 42 В.
Трехфазный сварочный мост собран на тиристорах VS1 – VS6: позволяет формировать крутопадающую внешнюю вольтамперную характеристику, регулировать величину тока дуги и управлять импульсным режимом. В связи с тем, что все процессы регулирования связаны с изменением угла открытия тиристора в сварочной цепи, выпрямленный ток имеет большую пульсацию, а на минимальном токе становится прерывистым.
Чтобы уменьшить пульсации выпрямленного тока, в сварочную цепь включают дроссель L1 с большим индуктивным сопротивлением. Для этого магнитопровод дросселя имеет фиксированный воздушный зазор. Таким образом, сварочный выпрямитель на выходе имеет 42 В, обладает крутопадающей вольтамперной характеристикой, плавно и дистанционно регулирует величину тока схемой управления (блок А1). Работать может в непрерывном и импульсном режимах.
Прерыватель тока (блок A2) через тиристорный мост регулирует длительность импульса и паузы.
Вспомогательный источник питания, или источник «дежурной» дуги, образован обмоткой W3 трансформатора T1, дросселем L2, выпрямителем VD1 и активным сопротивлением R1.
Трехфазный сварочный трансформатор T1 (обмотки W1 и W3) с малым индуктивным сопротивлением понижает Uс = 380 В до U3 = 110 В (200 В). Падающая характеристика формируется трехфазным дросселем L2 c воздушным зазором в магнитопроводе.
Трехфазный мост VD1 собран на диодах. Ток дежурной дуги IДД регулируется активным переменным резистором R1.
Начальное возбуждение дуги при сварке свободной дугой как в непрерывном, так и в импульсном режимах производится осциллятором (блок А4) с электрода на изделие.
При сварке сжатой дугой схема включения осциллятора переключается так, чтобы возбуждение происходило с электрода на медное сопло (рис. 9 «б»).
Рис. 9. Принципиальная схема выпрямителя ВСВУ-400:
а – при свободной; б – при сжатой дуге
4. УКАЗАНИЯ И ПОЯСНЕНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТЫ
1. Подготовить табл. 4 (Бланк выполнения лабораторной работы 3) (выбор варианта задания осуществляется произвольно).
2. Составить комплектность сварочного поста с выпрямителем и заполнить табл. 5.
3. Нарисовать силовую схему сварочного поста с измерительной аппаратурой и нагрузкой РБ-300 (рис. 9).
4. Построить внешние вольтамперные характеристики выпрямителя Ud = f(Id) для трех положений регулятора тока min, ср., max (три значения угла открытия тиристора a) и при различных режимах (ХХ, нагрузка, КЗ).
5. В качестве нагрузки использовать активное сопротивление РБ-300, подбирая замыкающими ножами условие: U2 » UД.
6. Построить графики (ВАХ) зависимости Ud = f(Id) для трех значений тока сварки (min, ср., max) и статическую (ВАХ) дуги UД = f(IД) на одном графике.
7. Рассчитать КПД по формуле (6) для точек устойчивого равновесия системы при UД = (18–20) В и определить Крег = Imax / Imin.
8. Сделать вывод об исправности и области применения аттестованного выпрямителя.
5. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
1. Титульный лист (см. приложение).
2. Название лабораторной работы.
3. Цель работы.
4. Оборудование, измерительная аппаратура, оснастка, вспомогательное оборудование.
5. Электрическая схема и функциональная блок-схема сварочного поста.
6. Табл. 4, 5.
7. Зависимости Ud = f(Id) для трех значений регулятора сварочного тока и UД = f(IД) на одном графике.
8. Выводы об аттестации сварочного выпрямителя и области применения.
6. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Перечислите основные узлы сварочного выпрямителя.
2. Как формируется ВАХ Ud = f(Id) выпрямителя в основном и во вспомогательном источнике питания (или источнике дежурной дуги)?
3. Каким образом регулируется величина сварочного тока (основной и дежурной дуги)?
4. Как производится начальное возбуждение дуги?
5. Для каких способов сварки применяется изученный выпрямитель?
6. Какие металлы можно сваривать от изученного выпрямителя?
Лабораторная работа 4
Модуль 3. Источники питания постоянного тока
ИССЛЕДОВАНИЕ СВАРОЧНОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ ВДУ-20У2
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Изучить работу сварочного выпрямителя для ручной дуговой сварки и приобрести навыки оценки его свойств.
2. ОБОРУДОВАНИЕ И ПРИБОРЫ
1. Выпрямитель ВДУ-20У2.
2. R1 – активное сопротивление типа РБ-300.
3. рА1, pA2 – амперметры.
4. pV1, pV2 – вольтметры.
5. RS – измерительный шунт.
6. N – осциллограф.
3. ОПИСАНИЕ СВАРОЧНОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ
3.1. Назначение
Сварочный выпрямитель ВДУ-20У2 предназначен для ручной сварки покрытым электродом на постоянном токе, а также для сварки неплавящимся электродом в защитной среде газа.
3.2. Работа схемы установки и описание конструкции
Установка состоит из следующих узлов (рис. 10):
однофазного сварочного трансформатора Т1;
cварочного выпрямителя, состоящего из диодов VD1 – VD4,
сглаживающего дросселя L.
Сварочный выпрямитель образован трансформатором Т1 (W1, W2, W3), выпрямителем VD1 – VD4 и дросселем L. Однофазный сварочный трансформатор T1 с увеличенными потоками рассеяния понижает напряжение сети с U1 = 380 В до U2 = 80 В.
Рис. 10. Принципиальная схема сварочного выпрямителя ВДУ-20У2: Т1 – сварочный трансформатор, VD1 – VD4 – диодный мост, L – дроссель, R1 – балластный реостат, N – осциллограф
Вторичные обмотки сварочного трансформатора (W2, W3) перемещаются относительно первичных (W1). Перемещение обмоток производят ходовым винтом и гайкой, жестко соединенной с подвижными обмотками.
Падающую вольтамперную характеристику ВДУ-20У2 формирует трансформатор за счет магнитных потоков рассеяния ФS. Последовательно с выпрямителем VD1 – VD4 включен дроссель L.
4. УКАЗАНИЯ И ПОЯСНЕНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТЫ
7. Подготовить табл. 6 (Бланк выполнения лабораторной работы 4) (выбор варианта задания осуществляется произвольно).
8. Составить комплектность сварочного поста с выпрямителем и заполнить табл. 7.
9. Нарисовать схему сварочного поста с измерительной аппаратурой и нагрузкой РБ-300 (рис. 10).
10. Построить внешние вольтамперные характеристики выпрямителя Ud = f(Id) для трех положений регулятора тока min, ср., max (три значения расстояния между W1 и W2) и при различных режимах (XX, нагрузка, КЗ)
11. В качестве нагрузки использовать активное сопротивление РБ-300 (подбирая замыкающими ножами условие: U2 » UД).
6. Построить графики (ВАХ) зависимости Ud = f(Id) для трех значений тока сварки (min, ср., max) и статическую (ВАХ) дуги UД = f(IД) на одном графике для UД = (25–30) В.
7. Рассчитать КПД по формуле (6) для точек устойчивого равновесия системы.
8. Сделать вывод об исправности и области применения аттестованного выпрямителя.
5. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
1. Титульный лист (см. приложение).
2. Название лабораторной работы.
3. Цель работы.
4. Оборудование, измерительная аппаратура, оснастка, вспомогательное оборудование.
5. Электрическая схема и функциональная блок-схема сварочного поста.
6. Табл. 6, 7.
7. Зависимости Ud = f(Id) для трех значений регулятора сварочного тока и UД = f(IД) на одном графике.
8. Выводы об аттестации сварочного выпрямителя и области применения.
6. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Перечислите основные узлы сварочного выпрямителя.
2. Как формируется ВАХ Ud = f(Id) выпрямителя?
3. Каким образом регулируется величина сварочного тока?
4. Как производится начальное возбуждение дуги?
5. Для каких способов сварки применяется изученный выпрямитель?
6. Какие металлы можно сваривать от изученного выпрями
|