Оборудование для дуговой сварки и наплавки

Оборудование для дуговой сварки и наплавки
Классификация источников питания для дуговой
сварки и направки, плазменной сварки и резки
Источники питания
Постоянного тока
Электромашинные
преобразователи
Переменного тока
Инверторы
Трансформаторы
Выпрямители
Сварочные
преобразователи
Сварочные
агрегаты
Специализированные
установки
СВАРОЧНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР
содержит СИЛОВОЙ ТРАНСФОРМАТОР и
устройство регулирования сварочного тока
СВАРОЧНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ
содержит СИЛОВЫЕ ТРАНСФОРМАТОР И
СИЛОВЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ВЕНТИЛИ,
устройство регулирования сварочного тока
СВАРОЧНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
содержит
приводной
трехфазный
ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ
и
сварочный
ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОР постоянного тока, устройство
регулирования сварочного тока (НЕ ВЫПУСКАЮТСЯ)
СВАРОЧНЫЙ АГРЕГАТ
содержит приводной ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО
СГОРАНИЯ и сварочный ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОР
постоянного
тока,
устройство
регулирования
сварочного тока
СВАРОЧНЫЙ ИНВЕРТОРНЫЙ ИП
содержит
БЛОКИ
ПРЕОБРАЗОВАНИЯ
ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ
в силовой части схемы источника питания с
последующим
выпрямлением,
устройство
регулирования сварочного тока.
СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ УСТАНОВКИ
содержат
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ
БЛОКИ,
выполняющие специальные функции, необходимые для
реализации технологического процесса сварочного
производства
СВАРОЧНАЯ УСТАНОВКА в отличии от
собственно источника питания для сварки содержит
ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ (блок газовой
аппаратуры, блок управления сварочным автоматом,
осциллятор, сварочную горелку или плазматрон,
сварочную головку и др.).
Сварочные выпрямители и сварочные агрегаты
изготавливают ОДНОПОСТОВЫМИ (для одного
рабочего
места
–
сварочного
поста)
и
МНОГОПОСТОВЫМИ
(для
обеспечения
одновременной многоместной работы).
Количество
постов может быть у выпрямителей от 2 до 30, а у
агрегатов от 2 до 4.
СВАРОЧНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ
ТДМ-401У2
ТДМ-303У2
СВАРОЧНЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ
ВД-306 СЭ
Выпрямитель ВД-306Э
Выпрямитель ВДУ-3020
Выпрямитель ВДУ-1202
ВЫПРЯМИТЕЛИ
МНОГОПОСТОВЫЕ
СВАРОЧНЫЕ
Предназначены для централизованного обеспечения сварочным
током одновременно нескольких рабочих мест (постов) сварщиков.
Позволяют
существенно
снизить
капиталовложения
и
эксплуатационные расходы в расчете на один сварочный выпрямитель.
ВДМ-6302
ВДМ-1601Э
Выпрямители многопостовые с регулированием сварочного тока
поста балластными реостатами – ВДМ-6302, ВДМ-1201Э, ВДМ-1601Э
Выпрямитель многопостовый с автономным
регулированием сварочного тока поста – ВДМ-4х3010
(безреостатным)
Реостаты балластные
РБ-306, РБ-302Э
Реостат
балластный
РБ-4х315
СВАРОЧНЫЕ АГРЕГАТЫ
Четырех постовой агрегат АДД-4х-2501 на раме
Однопостовой агрегат АДД-4001С на прицепе
СВАРОЧНЫЕ ИНВЕРТОРЫ
Аппарат ДС 250.33
Инвертор сварочный Форсаж-315
СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ УСТАНОВКИ
Аппарат ДС 200AУ.3
Аппарат ДС120П.33
Установка УДГ-3010
СВАРОЧНЫЕ ПОЛУАВТОМАТЫ
ПДГ-1610
ПДГ-525
СВАРОЧНЫЕ АВТОМАТЫ
Сварочный автомат АДГ-515, АДГ-615
Сварочный автомат АДФ-6010
Сварочный автомат АДФ-6020
История и перспективы развития
источников питания для дуговой сварки
1802г – открытие дугового разряда с помощью
гальванической
батареи
(профессор
Василий
Владимирович Петров )
1882г – изобретение способа сварки угольным
электродом с помощью гальванической батареи
(Николай Николаевич Бенардос),
1888г – изобретение способа сварки плавящимся
электродом (Николай Гаврилович Славянов).
ИП
(генератор
постоянного
тока
с
балластными
реостатами). Сварка под флюсом разных металлов,
первый механизированный способ сварки.
Генератор с баластными реостатами.
Г
1905г – Австрия, Розенберг – первый сварочный
генератор с внутренним размагничиванием, для
получения падающих вольтамперных характеристик без
балластного реостата;
1924г – разработка первых в России промышленных
трансформаторов и генераторов для сварки (Василий
Петрович Никитин);
1930-е – первые серийные сварочные агрегаты.
1950-е – первые серийные выпрямители и
специальные ИП;
1960-е – первые серийные тиристорные ИП
1970-е – первые серийные вентильные генераторы
1980-е
–
первые
серийные
тиристорные
инверторные ИП
1990-е
–
первые
серийные
транзисторные
инверторные ИП
2000-е – первые серийные компьютеризированные
ИП
Г
Т
В
Т Г
Г Трансф
Г
СА СИП
Генераторы
Г В
СП
Т
И
1880 1900 1920 1940
1960
1980
Т
СИП
В
СА
И
2000
Производство
сварочных
преобразователей
прекращено в 1980-1990 гг. В настоящее время более
половины парка ИП в России составляют сварочные
выпрямители
и
агрегаты,
доля
сварочных
трансформаторов около четверти ИП. В ряде
европейских стран инверторные ИП составляют более
половины парка оборудования.
В ближайшей перспективе инверторные ИП в
монтажных городских условиях вытеснят выпрямители
и трансформаторы, а в промышленности вытесняет ИП
малой мощности. Можно ожидать сокращения доли
сварочных агрегатов при питании инверторных ИП от
автономных электростанций.
Традиционные трансформаторы и выпрямители
сохранят сферу применения при электрошлаковой
сварке и сварки под флюсом, где требуются большие
токи, а с другой стороны не требуется высокой скорости
регулирования
процесса.
Сварочные
агрегаты
останутся незаменимыми для аварийных ремонтных
работ. Специальные ИП все больше переходят на
инверторную силовую часть.
Магистральным направлением является создание
компьютеризированных
ИП
и
установок
с
автоматизацией
выбора
формирования шва.
режимов
сварки
и
Технические характеристики ИП
Технические
характеристики
приводятся
в
паспорте
оборудования,
справочных
изданиях,
рекламных проспектах. Полный перечень технических
характеристик
необходимых
для
эксплуатации
приводятся
(чаще
всего)
только
в
паспорте
оборудования.
Например, данные из паспорта выпрямителя ВД306:
№ Наименование параметра
Нор
ма
.
1 Номинальное напряжение питающей сети трехфазного
тока, В
2 Номинальная частота питающей сети. Гц
380
50
.
3
Первичный ток, А
35
4
Вторичное напряжение холостого хода, не более В
80
5
Номинальное рабочее напряжение, В
32
6
Минимальное рабочее напряжение, В не более
21
7
Максимальный сварочный ток, А
350
8
Пределы регулирования сварочного тока, А
диапазон малых токов
диапазон больших токов
.
.
.
.
.
.
30125
125
-350
9
Номинальный сварочный ток. А
315
1
Продолжительности цикла сварки, мин
5
.
0.
1 Отношение продолжительности рабочего периода к
1. продолжительности цикла (ПВ*). %
60
1
Потребляемая мощность, не более кВА
24
1
КПД не менее, %
70
2.
3.
1 Температурная
4. трансформатора,
°С , не более;
защита
от
нагрева
обмоток
120
120
Блока диодов°С не более;
1
Уровень звука на опорном радиусе З м, не более, дБа
80
1
Габаритные размеры, мм
Длина
Ширина
Высота
Масса, кг не более
560
400
600
90
5.
6.
1
7.
Для сварочных ИП в перечне параметров должны
быть указаны:
Номинальный сварочный ток – Jн
(выбирается из определенного ГОСТом ряда
значений).
Наиболее широко используются номинальные
значения:
100,125,140,160,200,250,315,400,500,630,800,1000,1250
A.
Номинальная продолжительность нагружения ПН
(отношение времени работы под нагрузкой ко времени
работы с учетом перерывов)
2
Н
ПН% =
tн
tн  tп
;
Для ручной сварки средний статистический ПН =
60%. Для механизированных процессов ПН =100%. Для
монтажных работ минимальный ПН =20%.
Циклический нагрев и охлаждение при ПН =50%.
Н
Н
Н
Н
При работе на режиме с превышением Jн или
ПН необходимо проверить не вызовет ли он перегрев
ИП, при котором оборудование может выйти из строя.
2
Н
Нагрев ИП определяется
Q=JH2*R*tH= JP2*R*tРАБОЧ.
Поскольку
малы, то
изменения
сопротивления
проводов
JH2*ПНH= JР2*ПНР,
или
J
P
J
ПН
Н
ПН .
Р
H
Номинальное напряжение на нагрузке
При
ручной
дуговой
сварке
покрытыми
электродами оно задано в диапазоне до 500 А линейной
зависимостью
U = 20+0,04I
Напряжение холостого хода
При ручной дуговой сварке оно по требованиям
электробезопасности не должно превышать:
80В для ИП переменного тока
100В для ИП постоянного тока
Диапазон
регулирования
сварочного
тока:
Jmin …Jmax . Максимальный ток выше номинального
2
2
на несколько процентов. На одной ступени диапазон
регулирования тока 1:3, 1:5.
Диапазон
регулирования
напряжения:
Umin …Umax
Указывается
для
оборудования
с
полого
падающими и жесткими внешними статическими
характеристиками.
2
2
Номинальное напряжение сети переменного тока –
U .
1Н
(В России 380, 220, 127 В)
Максимальный первичный ток – J max .
Мощность потребляемая из сети – Р .
Коэффициент полезного действия – КПД
1
1Н
КПД = Р / Р = U J / Р .
2
1
2
2
1
Коэффициент мощности cos  :
Габариты: L*B*H [мм]
Масса, m [кг].
cos  = Р / S .
1
1
Кроме этих параметров указываются также
специфические параметры :
диапазон изменения длительности импульса
тока и паузы;
диапазон регулирования дежурной или базовой
дуги, изменения амплитуды импульса;
время нарастания и спада тока;
время задержки включения и выключения
сварки от времени подачи защитного газа.
В описании сварочного ИП должна указывается
внешняя статическая характеристика (ВСХ ) ИПзависимость напряжения в сварочной цепи от силы тока
1 – жесткая ВСХ;
2 – пологопадающая ВСХ;
3 – крупопадающая ВСХ;
4 – штыковая (вертикально падающая) ВСХ.
Применяются также комбинированные внешние
статические характеристики, особенно у инверторных
ИП..
Обозначение ИП по ГОСТу
Например ТДФЖ-1002-У3,
где позиции слева направо обозначают
1 – вид оборудования (трансформатор – Т,
выпрямитель – В, преобразователь – П, агрегат – А,
установка – У);
2 – способ сварки, наплавки, резки (дуговая – Д,
плазменная -П, электрошлаковая - Ш );
3 и 4 –дополнительные признаки:
у трансформаторов для ручной сварки способ
регулирования (механическое – М, электрическое – Э);
у трансформаторов для механизированной сварки
разновидность сварки - под флюсом – Ф, а далее вид
вольтамперной характеристики – Ж (жесткая).
У выпрямителей на 3 позиции встречаются буквы
Г, У, М:
ВДГ – выпрямитель для дуговой сварки в среде
защитных газов (плавящимся электродом !!!);
ВДУ - выпрямитель для дуговой сварки
универсальный.
ВДМ - выпрямитель для дуговой сварки
многопостовой - или выпрямитель для дуговой сварки
универсальный многопостовой – ВДУМ.
Для агрегатов в третьей позиции указывается вид
двигателя: АДД – агрегат для дуговой сварки с
дизельным двигателем; АДБ – агрегат для дуговой
сварки с бензиновым двигателем.
В обозначении специальных установок для сварки
буква Г означает сварку в защитном газе, а буква Ууниверсальность: УДГУ – установка для дуговой
наплавки в среде защитных газов универсальная;
В установках для плазменных процессов в этих
позициях используются буквы С- сварка, Р- резка, Н –
наплавка. Например: УПР – установка для плазменной
резки.
5 и 6 – определяются номинальным током ИП (
Jн/100);
7 и 8 – номер конструкции ИП ;
9 – климатическое исполнение;
У – для умеренного климата, Т- для тропического.
10 – категория размещения
(1 – вне помещения, 2 – в не отапливаемых
помещениях, 3 – в отапливаемых помещениях).
К сожалению многие отечественные производители
сварочного
оборудования
в
настоящее
не
придерживаются такого обозначения, что создает
путаницу при выборе ИП..
Эксплуатация источников питания
Эксплуатация
источников
питания
должна
начинаться с изучения паспорта источника питания. К
эксплуатации ИП допускаются после инструктажа по
ТБ.
1. Подключение оборудования осуществляется к
силовым сетям через рубильники с плавкими
предохранителями или стационарные автоматы защиты
электромагнитного и теплового типа. Корпус ИП
обязательно должен заземляться. На корпусе ИП
снаружи имеется клемма с гайкой с обозначение
заземления. Сечение неизолированного стального
проводя заземления для ручной дуговой сварки не менее
12 мм. Рабочее место сварщика также должно быть
заземлено отдельным проводом.
Сечение проводов подключения к силовой сети и
сварочных проводов выбирается по допустимой
плотности тока J и J .В качестве вторичных проводов
используют многожильные медные провода сечением от
35 до 120 мм2. Изоляция самая разная резиновая
наименьшая температура нагрева 110.(изоляция из
стеклоткани с пропиткой, температура равна 180). На
500 А сечение медного провода 120 мм2.
При эксплуатации провода меньшего сечения его
надо проверять на предмет перегрева по заданной ПН.
В оборудовании с переключениями ступеней
режима работы переключения производятся при
отключении оборудования от сети или на холостом ходу
во вторичной цепи, если это допустимо.
Тоже самое касается работы с балластными
реостатами,
переключение
надо
производить
максимально быстро, чтоб контакты не обгорели.
Все виды сварочного оборудования подлежат
профессиональным периодическим работам и ремонту.
При профессиональных работах (в нормальных
условиях) воздухом продувается внутренняя часть, для
удаления металлической пыли, проверяются контакты,
зачищаются и подтягиваются, подвижные части
смазываются.
На ИП установлены нормативные сроки
осмотра текущего и капитального ремонта.
Трансформаторы,
выпрямители,
преобразователи – осмотр 1р. в месяц, текущий ремонт
1р. в месяц, капитальный ремонт 1р. в 6 лет. Срок
службы порядка 10-12 лет расчетный.
Для специальных ИП и установок осмотр 1раз в
неделю, текущий ремонт раз в 3 месяца, капитальный
ремонт 1раз в 3 года.
1
2
Более детально сроки регламентных работ в книгах
Милютина В.С.
Измерение электрических характеристик
источников питания
1. Измерение тока в сварочной цепи.
Если ток переменный, то трансформатор тока
использовать нельзя. Для измерения используют
шунты.
Шунты стандартные, падение напряжения на них
чаще всего 75 mВ при номинальном токе шунта. Для
того, чтобы сопротивление шунта не менялось при
нагреве их изготавливают из константана (медный
сплав с очень малым ТКС).
2. Схемы для измерение ВСХ ИП
На переменном токе
На постоянном токе
Балластный реостат
3. Порядок проверки диапазона регулирования тока
ИП для ручной дуговой сварки покрытыми
электродами