Generatory spawalnicze

Generatory spawalnicze wchodzą w skład przetwornic spawalniczych i agregatów spawalniczych.

Przetwornica spawalnicza zawiera napędzający trójfazowy silnik elektryczny, generator spawalniczy prądu stałego oraz urządzenie sterujące prądem spawania.

Spawarka zawiera silnik napędowy spalinowy, prądnicę spawalniczą prądu stałego oraz urządzenie sterujące prądem spawania.

Generatory spawalnicze Dzielą się ze względu na konstrukcję kolektora i zaworu oraz zasadę działania na generatory samowzbudne i niezależnie wzbudzone.

Generatory spawane kolektorowe z niezależnym wzbudzeniem stosowane w przetwornicach spawalniczych, których produkcję w naszym kraju zakończono w latach 90-tych XX wieku, ale nadal funkcjonują w niektórych organizacjach.

Inne typy generatorów są obecnie częścią spawarek.

Generatory kolektorów do spawania

Generatory kolektorowe to maszyny prądu stałego zawierające stojan z biegunami magnetycznymi i uzwojeniami oraz wirnik z uzwojeniami, których końce prowadzą do płyt kolektora.

Kiedy wirnik się obraca, zwoje jego uzwojenia przecinają linie siły pola magnetycznego i w nich Indukowane polem elektromagnetycznym.

Szczotki grafitowe stykają się ruchomo z płytami kolektora. Szczotki maszyny znajdują się na elektrycznym (geometrycznym) punkcie neutralnym kolektora, gdzie pole elektromagnetyczne na zwojach zmienia swój kierunek. Jeśli przesuniesz szczotki z położenia neutralnego, napięcie generatora spadnie i nastąpi przełączenie cewek pod napięciem, co w generatorach spawalniczych pod obciążeniem spowoduje bardzo szybkie stopienie kolektora przez łuk elektryczny.

EMF na szczotkach generatora spawalniczego jest proporcjonalny strumień magnetycznyutworzone przez bieguny magnetyczne E2 = cF, gdzie F jest strumieniem magnetycznym; c jest stałą generatora, określoną przez jego konstrukcję i zależną od liczby par biegunów, liczby zwojów w uzwojeniu twornika, prędkości obrotowej twornika.

Napięcie wyjściowe generatora pod obciążeniem U2 = E2 — JсвRr, gdzie U2 — napięcie wyjściowe zacisków generatora pod obciążeniem; Jw — prąd spawania; Rg jest całkowitą rezystancją sekcji twornika w generatorze i styków szczotki.

Dlatego zewnętrzna charakterystyka statyczna takiego generatora nieznacznie spada. Aby uzyskać stromo opadającą zewnętrzną charakterystykę statyczną w generatorach kolektorowych, stosuje się zasadę wewnętrznego rozmagnesowania maszyny, którą zapewnia cewka rozmagnesowująca stojana. Jeżeli konieczne jest uzyskanie sztywnej zewnętrznej charakterystyki statycznej, stosuje się magnesujące uzwojenie stojana.

Niezależnie wzbudzony generator spawalniczy z cewką rozmagnesowującą

Ryż. 1 Schemat generatora spawalniczego z niezależnym wzbudzeniem i cewką rozmagnesowującą

Charakterystyczną cechą takiego generatora jest to, że na biegunach magnetycznych znajdują się dwie cewki magnetyczne. Jeden (magnesujący) zasilany jest z zewnętrznego źródła prądu (niezależnie wzbudzany), drugi (rozmagnesowywany) służy do zasilania prądem spawania.

Cewka rozmagnesowująca, działając jako rezystancja połączona szeregowo z łukiem, zapewnia opadającą charakterystykę generatora, a po rozdzieleniu reguluje prąd skokowo.

Włączenie wszystkich zwojów cewki rozmagnesowującej do pracy daje stopień niskoprądowy, a włączenie części zwojów daje stopień wysokoprądowy.

Płynna regulacja prądu spawania odbywa się poprzez zmianę napięcia obwodu otwartego, dla którego w obwodzie magnesowania cewki zastosowano opornik R. Wzrost rezystancji R prowadzi do zmniejszenia prądu magnesującego, zmniejszenia strumienia magnesującego Fn, napięcia biegu jałowego generatora i ostatecznie do zmniejszenia prądu spawania.

Generator zapewnia opadającą zewnętrzną charakterystykę statyczną tylko podczas obracania się w jednym kierunku, wskazanym przez strzałkę na obudowie. W przypadku przetwornic spawalniczych konieczne jest sprawdzenie prawidłowego kierunku obrotów silnika elektrycznego przed spawaniem na biegu jałowym.

Samostartujący generator spawalniczy z cewką rozmagnesowującą

Główną różnicą między tego typu generatorami jest to, że cewka pola magnetycznego jest zasilana nie z zewnętrznego źródła, ale z samego generatora. Dlatego nazywane są samowzbudnymi generatorami.

Ryż. 2. Schemat ideowy i układ układu magnetycznego czterobiegunowego generatora samowzbudnego

W kolektorowych generatorach spawalniczych, oprócz głównych biegunów i cewek, występują dwa dodatkowe bieguny, na których wzdłuż zwoju umieszczona jest dodatkowa cewka szeregowa. Jest to konieczne, aby skompensować strumień magnetyczny z reakcji twornika i utrzymać pozycję neutralności elektrycznej maszyny, gdy zmienia się obciążenie.

Do normalnej pracy generatora samowzbudnego konieczne jest, aby napięcie przyłożone do cewki magnesującej nie zmieniało się podczas procesu spawania, tj. nie zależy od trybu spawania. W tym celu w generatorze zainstalowana jest trzecia dodatkowa szczotka, która znajduje się pomiędzy dwiema głównymi szczotkami.

Okazuje się, że napięcie zasilające cewkę magnesującą jest niezależne od prądu spawania. Charakterystyka opadania generatora jest zapewniona dzięki efektowi rozmagnesowania cewki rozmagnesowującej, która występuje pod drugą połową biegunów.

Cechą samowzbudnych generatorów spawalniczych jest to, że można je uruchomić tylko wtedy, gdy twornik obraca się w jednym kierunku, wskazanym przez strzałkę na pokrywie końcowej stojana. Wynika to z faktu, że początkowe wzbudzenie generatora przy jego uruchomieniu wynika z szczątkowego namagnesowania biegunów.

Gdy zwora obraca się w przeciwnym kierunku, w cewce wzbudzenia popłynie prąd wsteczny, który wraz ze wzrostem pola magnetycznego w pewnym momencie kompensuje namagnesowanie szczątkowe biegunów, tj. całkowity strumień magnetyczny poniżej biegunów będzie równy zeru. W takim przypadku w celu wzbudzenia generatora konieczne jest czasowe podłączenie cewki magnesującej do niezależnego źródła prądu stałego.

Generatory spawalnicze zaworów

Generatory spawalnicze tego typu pojawiły się w połowie lat 70-tych XX wieku po rozwinięciu się produkcji elektrozaworów krzemowych. W tych generatorach funkcję korygowania prądu zamiast kolektora pełni prostownik półprzewodnikowy, do którego dostarczane jest napięcie przemienne generatora.

W zespołach spawalniczych stosowane są prądnice o trzech rodzajach konstrukcji alternatora: indukcyjne, synchroniczne i asynchroniczne. W Rosji urządzenia spawalnicze są produkowane z samowzbudnymi, niezależnymi i mieszanymi generatorami wzbudzenia indukcyjnego.

Ryż. 3. Schemat generatora zaworowego z samowzbudzeniem

W generatorze indukcyjnym cewka pola stacjonarnego jest zasilana prądem stałym, ale wytwarzany przez nią strumień magnetyczny ma charakter zmienny. Jest maksymalna, gdy zęby wirnika i stojana pokrywają się, gdy opór magnetyczny na ścieżce strumienia jest minimalny, a minimalna, gdy wnęki wirnika i stojana pokrywają się. Dlatego też pole elektromagnetyczne indukowane przez ten strumień jest również zmienne.

Na stojanie znajdują się trzy uzwojenia robocze z przesunięciem 120 °, dzięki czemu na wyjściu generatora generowane jest trójfazowe napięcie przemienne. Spadająca charakterystyka generatora jest uzyskiwana dzięki dużej rezystancji indukcyjnej samego generatora. Reostat w obwodzie wzbudzenia służy do płynnej regulacji prądu spawania.

Brak styków ślizgowych (między szczotkami a kolektorem) sprawia, że ​​generator ten jest bardziej niezawodny w działaniu. Ponadto ma wyższą sprawność, mniejszą wagę i wymiary niż generator kolektorowy.

Ryż. 4. Schemat ideowy generatora spawalniczego typu GD-312 z samowzbudzeniem

Dla zapewnienia pracy bez obciążenia cewka wzbudzenia zasilana jest z przekładnika napięciowego, aw przypadku zwarcia z przekładnika prądowego. W trybie obciążenia - spawanie - do cewki wzbudzenia podawany jest mieszany sygnał sterujący proporcjonalny do części napięcia wyjściowego i proporcjonalny do prądu. Generatory zaworów produkowane są pod marką GD-312 i służą do ręcznego spawania metali jako element bloków ADB.

Ryż. 5. Schemat ideowy generatora spawalniczego GD-4006

W Rosji produkowanych jest kilka projektów jednostek wielopozycyjnych o liczbie pozycji od 2x do 4x. Na rynku dostępne są uniwersalne agregaty do kilku metod spawania lub spawania i cięcia plazmowego. W szczególności moduł ADDU-4001PR.

Tworzenie sztucznej jednostki VSH ADDU-4001PR zapewnia tyrystorowy zasilacz ze sterowaniem mikroprocesorowym. Szersze możliwości technologiczne daje zastosowanie zasilaczy inwerterowych w jednostkach takich jak Vantage 500.