Общие сведения об источниках питания
Назначение и основные типы источников
Источник питания входит в состав любой установки для дуговой и
электрошлаковой сварки. Он снабжает дугу или электрошлаковый процесс
электрической энергией необходимых параметров. При дуговой сварке
применяются токи от 1 до 3000 А при напряжении 40-141 В. Сварка может
выполняться на постоянном и переменном токе, как при непрерывной, так и
при импульсной подаче энергии. В зависимости от вида энергии и характера
ее преобразования различают следующие типы источников питания.
Трансформатор понижает переменное напряжение сети до необходимого при
сварке.
Выпрямитель преобразует энергию сетевого переменного тока в энергию
постоянного сварочного тока.
Генератор преобразует механическую энергию вращения его вала в
электрическую энергию постоянного тока.
Преобразователь является комбинацией трехфазного асинхронного двигателя
переменного тока и сварочного генератора и, следовательно, преобразует
сетевую энергию в используемую для сварки энергию постоянного тока.
Агрегат состоит из двигателя внутреннего сгорания и генератора
постоянного тока, в нем для получения сварочного тока используется
химическая энергия сгорания жидкого топлива.
Различают источники общепромышленного и специального назначения. К
общепромышленным относятся источники для ручной сварки покрытыми
электродами и механизированной сварки плавящимся электродом в защитном
газе и под флюсом, они предназначены в основном для сварки углеродистых
и легированных сталей средней толщины. Специализированные источники
предназначены для обслуживания более сложных технологических процессов,
связанных с изготовлением тонколистовых конструкций, а также изделий из
высоколегированных сталей и цветных металлов. Некоторые из процессов,
родственных дуговой сварке — наплавка, напыление, резка, а также
электрошлаковая сварка — тоже нуждаются в специализированном источнике.
Эти источники отличаются относительной сложностью, насыщены элементами
автоматики, обладают высокими сварочными свойствами.
История развития, современное состояние и перспективы развития
источников
В России серийное производство источников питания для сварки началось с
1924 г., когда на Санкт-Петербургском заводе «Электрик» под руководством
В. П. Никитина был создан первый отечественный генератор СМ-1, а затем и
сварочный трансформатор СТН в комбинации с реактивной обмоткой.
Дальнейшее развитие электросварочного машиностроения связано, главным
образом, с созданием новых способов и разновидностей сварки. С начала
40-х гг. с появлением автоматической сварки под флюсом были изготовлены
мощные трансформаторы с дистанционным управлением. В 50-е гг. для
механизированной сварки в углекислом газе были разработаны источники с
жесткими характеристиками и улучшенными динамическими свойствами.
Позднее для управления переносом электродного металла были созданы
источники для импульсно-дуговой сварки. Разработка способа сварки
непдавящимся электродом в инертном газе привела к созданию
специализированных источников с устройствами для стимулирования
начального и повторного зажигания, питания дуги пульсирующим током,
заварки кратера и т. д. Сварка и резка сжатой (плазменной) дугой
потребовала разработки выпрямителей с повышенным напряжением и
устройствами для питания дежурной дуги. Для электрошлаковой сварки
понадобились мощные трансформаторы с малым сопротивлением и регулируемым
напряжением.
Pji
®
A
Pi®
?????,?и выпускаться универсальные выпрямители, а позднее трансформаторы
с электрическим фазовым управлением. С начала 80-х гг. в сварочных
источниках стали использоваться силовые транзисторы, они предоставляют
возможности существенного улучшения таких сварочных свойств, как
характер переноса электродного металла, настройка и стабильность
параметров режима. На базе управляемых вентилей (тиристоров и
транзисторов) созданы выпрямители с промежуточным высокочастотным звеном
— инвертором, что позволило существенно уменьшить их массу и габариты и
улучшить динамические свойства источника.
Последние годы характеризуются существенным усложнением электрических
схем источников и широким внедрением устройств автоматики,
обеспечивающих универсальность источников, стабилизацию режима,
программное и дистанционное управление, защиту от перегрузок. С 80-х гг.
источники стали комплектоваться микропроцессорными системами, в том
числе синергетического управления по математическим моделям, которые
непосредственно связывают параметры режима с размерами сварного шва, что
существенно упрощает работу оператора при настройке режима.
Мировое производство оборудования для дуговой сварки к началу нового
столетия оценивается в сумму 2,5 млрд долл., а по прогнозу на 2006 г. —
около 3 млрд долл. При этом доля оборудования для ручной сварки
составляет около 20%, для сварки в защитных газах — 68%, для сварки под
флюсом — 8%, для специальных способов — 4%. Если считать, что в
стоимости установки на источник приходится большая часть, то общий объем
продаж источников в мире составляет не менее 2 млрд долл. Долю отдельных
типов источников в общем выпуске удается установить только для развитых
стран с организованной статистической отчетностью. Так, в Японии в 2000
г. при общем объеме производства источников 112 тыс. шт. доля
трансформаторов составила 23%, выпрямителей — 43%, вращающихся машин
(генераторов и агрегатов) — 25% и специализированных источников — 9% .
Основным направлением развития источников является не количественный
рост, а качественное совершенствование. В структуре выпуска наблюдаются
следующие изменения. Прекращен выпуск преобразователей, но в большом
количестве производятся агрегаты с двигателями внутреннего сгорания.
Снижается доля трансформаторов, особенно в сфере промышленного
использования, хотя они находят спрос в строительстве и в быту.
Увеличивается доля выпрямителей, причем наибольший относительный рост
производства у самых прогрессивных разновидностей — универсальных
выпрямителей и инверторных источников. Значительно увеличивается
номенклатура и объем выпуска специализированных источников. Традиционным
направлением совершенствования источников является снижение затрат при
их изготовлении и эксплуатации. Это достигается, в частности,
использованием более совершенных материалов — тонкой трансформаторной
стали, мощных циклоустойчи-вых вентилей, стойкой кремний органической
изоляции. Перспективные конструкции, использующие дорогие комплектующие,
такие, как транзисторные модули и синергетические системы управления,
или воплощающие в себе результат трудоемких технологических
исследований, также находят своего покупателя, если позволяют поднять
качество сварных конструкций на ранее недостижимый уровень. С этой целью
непрерывно ведется работа по совершенствованию сварочных свойств
источников. Успешно решаются вопросы улучшения возбуждения дуги,
уменьшения разбрызгивания металла, управления переносом электродного
металла и формированием шва.
Источник: В.С. Милютин, М.П. Шалимов, С.М. Шанчуров. Источники питания
для сварки
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
