Зварювальні генератори

Зварювальні генератори входять до складу зварювальних перетворювачів і зварювальних агрегатів.

Зварювальний перетворювач містить приводний трифазний електродвигун, зварювальний електрогенератор постійного струму і пристрій регулювання зварювального струму.

Зварювальний агрегат містить приводний двигун внутрішнього згоряння, зварювальний електрогенератор постійного струму і пристрій регулювання зварювального струму.

Зварювальні генератори поділяють за конструкцією на колекторні і вентильні, а за принципом дії на генератори з самозбудженням і з незалежних збудженням.

Сварчоние генератори колекторного типу з незалежних порушенням застосовувалися в зварювальних перетворювачах, випуск яких в нашій країні припинений в 90х роках 20 століття, але ще поки в деяких організаціях експлуатуються.

Інші види генераторів в даний час є складовою частиною зварювальних агрегатів.

Колекторні зварювальні генератори

Колекторні генератори є машинами постійного струму, що містять статор з магнітними полюсами і обмотками, також ротор з обмотками, кінці яких виведені на пластинки колектора.

При обертанні ротора витки його обмотки перетинають силові лінії магнітного поля і в їх індукується ЕРС.

Графітові щітки виробляють рухливий контакт з пластинами колектора. Щітки машини розміщуються на електронній (геометричній) нейтрали колектора, де ЕРС в витках змінює свій напрямок. Якщо зрушити щітки з нейтрали, то напруга генератора знизиться і перемикання обмоток буде відбуватися під напругою, що в зварювальних генераторах під навантаженням призведе до дуже швидкого розплавлення колектора електронної дугою.

ЕРС на щітках зварювального генератора пропорційна магнітному потоку, створюваному магнітними полюсами Е2 = СФ, де Ф - магнітний поток- з - незмінна генератора, що визначається його конструкцією і залежить від числа пар полюсів, кількості витків в якірній обмотці, швидкості обертання якоря.

Напруга на виході генератора при навантаженні U2 = E2 - JсвRг, де U2 - вихідна напруга на клемах генератора при нагрузке- Jсв - зварювальний ток Rг - сумарний опір ділянки кола якоря всередині генератора і щіткових контактів.

Тому зовнішня статична риса такого генератора полого падаюча. Для отримання круто падаючої зовнішньої статичної властивості в колекторних генераторах застосовується принцип внутрішнього розмагнічування машини, що забезпечується обмотки обмоткою розмагнічування. При необхідності отримання жорсткої зовнішньої статичної властивості вживається подмагничивающего обмотка статора.

Зварювальний генератор з незалежним збудженням і розмагнічуючої обмоткою

Мал. 1 Схема зварювального генератора з незалежним збудженням і розмагнічуючої обмоткою

Відмінною особливістю такого генератора є те, що на магнітних полюсах розміщені дві обмотки збудження. Одна (намагнічує) живиться від стороннього джерела струму (з незалежних збудженням), а по інший (розмагнічуючої) протікає зварювальний струм.

Розмагнічує обмотка, граючи роль опору, включеного послідовно з дугою, забезпечує падаючу характеристику генератора, а при її секціонуванні поступово регулює величину струму.

Включення в роботу всіх витків розмагнічуючої обмотки дає ступінь малих струмів, а включення частини витків - ступінь величезних струмів.

Плавне регулювання зварювального струму здійснюється за рахунок зміни напруги холостого ходу, навіщо служить реостат R у ланцюзі намагничивающей обмотки. Підвищення опору R призводить до зниження намагнічує струму зниження потоку намагнічування Фн, напруги холостого ходу генератора і, врешті-решт, до зменшення зварювального струму.

Генератор забезпечує падаючу зовнішню статичну характеристику тільки при обертанні в одну сторону, позначену на корпусі стрілкою. У зварювальних перетворювачах потрібно тримати під контролем правильний напрямок обертання електродвигуна до проведення зварювання на холостому ходу.

Зварювальний генератор з самозбудженням і розмагнічуючої обмоткою

Головна відмінність цього типу генераторів в тому, що намагнічує обмотка збудження живиться немає від стороннього джерела, а від самого генератора. Тому вони називаються генераторами з самозбудженням.

Мал. 2. Принципова електронна схема і пристрій магнітної системи 4 полюсного генератора з самозбудженням

У колекторних зварювальних генераторах, крім основних полюсів і обмоток, є ще дві додаткові полюси, на яких розташовується по витку додаткової почергової обмотки. Це потрібно для компенсації магнітного потоку реакції якоря і збереження положення електронної нейтрали машини при зміні навантаження.

Для нормальної роботи генератора з самозбудженням потрібно, щоб напруга, що подається на намагнічує обмотку, нічого не змінено процесі зварювання, тобто не залежало від режиму зварювання. З цією метою в генераторі встановлена ​​3-тя додаткова щітка, яка розташовується між 2-ма основними щітками.

Напруга, що живить намагнічує обмотку, виявляється незалежним від зварювального струму. Падаюча ж риса генератора забезпечується за рахунок розмагнічуючого діяння розмагнічуючої обмотки, який проявляється під 2-ий половиною полюсів.

Особливість зварювальних генераторів з самозбудженням полягає в тому, що їх пуск можливий тільки при обертанні якоря, в одному напрямку, позначеному стрілкою на торцевій кришці статора. Це пов`язано з тим, що початкове збудження генератора при його запуску відбувається завдяки залишковим намагничиванию полюсів.

При обертанні якоря в зворотну сторону в обмотці збудження потече струм оборотного напрямки, який своїм наростаючим магнітним полем в якийсь момент часу компенсує залишкове намагнічування полюсів, тобто сумарний магнітний потік під полюсами стане рівним нулю. В даному випадку для збудження генератора потрібно намагнічує обмотку тимчасово під`єднати до незалежного джерела постійного струму.

Вентильні зварювальні генератори

Зварювальні генератори цього типу з`явилися в середині 70-х років 20 століття після освоєння виробництва силових кремнієвих вентилів. У цих генераторах функцію випрямлення струму замість колектора робить напівпровідниковий випрямляч, на який подається змінна напруга генератора.

У зварювальних агрегатах використовуються генератори три типи конструкції генераторів змінного струму: індукторний, синхронний і асинхронний. У Росії зварювальні агрегати випускаються з індукторних генератора зі самозбудженням, незалежних збудженням і зі змішаним збудженням.

Мал. 3. Схема вентильного генератора з самозбудженням

У індукторні генераторі нерухома обмотка збудження живиться постійним струмом, але створюваний нею магнітний потік має змінний характер. Він максимальний при збігу зубців ротора і статора, коли магнітне опір на шляху потоку мало, і малий при збігу западин ротора і статора. Отже, ЕРС наводиться цим потоком, теж змінна.

Три робочі обмотки розміщені на статорі із зсувом на 120 °, тому на виході генератора з`являється трифазне змінну напругу. Падаюча риса генератора виходить за рахунок величезного індуктивного опору самого генератора. Реостат в ланцюзі збудження служить для плавного регулювання зварювального струму.

Відсутність ковзних контактів (між щітками і колектором) робить даний генератор більш надійним в експлуатації. Крім того, у нього більш високий ККД, найменші маса і габарити, ніж у колекторного генератора.

Мал. 4. Принципова електронна схема вентильного зварювального генератора типу ГД-312 з самозбудженням

Для забезпечення роботи на холостому ходу харчування обмотки збудження здійснюється від трансформатора напруги, а для харчування її в режимі короткого замикання - від трансформатора струму. У режимі навантаження - зварювання - на обмотку збудження подається змішаний сигнал управління пропорційний частині вихідної напруги і пропорційний току. Вентильні генератори випускаються марки ГД-312 і використовуються для ручного зварювання металів в складі агрегатів типу АДБ.

Мал. 5. Принципова схема зварювального генератора ГД-4006

У Росії випускають кілька конструкцій багатопостових агрегатів з кількістю постів від 2х до 4х. На ринку представлені універсальні агрегати для кількох методів зварювання або зварювання та плазмового різання. А саме агрегат Адду-4001ПР.

Формування штучних ВСХ агрегату Адду-4001ПР забезпечується тиристорним силовим блоком з мікропроцесорним управлінням. Більш широкі технологічні можливості забезпечує застосування в агрегатах інверторних силових блоків, як наприклад в агрегаті Vantage 500.

Школа для електрика