Технологические требования и технико-экономические показатели источников питания сварочной дуги

Для выполнения основного объема работ в сварочном производстве применяют дуговую сварку. Качество этих работ зависит от свойств и характеристик источника питания, которые применяются при сварке. На современном рынке сварочного оборудования представлен широкий ассортимент разных типов источников питания сварочной дуги. Правильный выбор того или другого источника питания бывает затрудненный через ограниченную информацию об особенностях его конструктивного и схемного выполнения, технологических возможностей и др.

Для электродуговой сварки используют источники питания переменного (одно- и трехфазные сварочные трансформаторы) и постоянного тока (сварочные выпрямители, генераторы, преобразователи). Источники тока характеризуются рядом параметров, к которым относятся:

- номинальный сварочный ток;

- пределы регулирования сварочного тока;

- напряжение холостого хода;

- коэффициент полезного действия;

- коэффициент мощности;

- внешняя характеристика источника питания;

- режимы работы источника тока.

Кроме этих параметров в технической характеристике приводят данные о напряжении питающей сети, габариты, массу и др.

При выборе источника питания руководствуются их основными параметрами. Главным из них является номинальный ток. Источники питания для ручной сварки рассчитаны на ток от 125 до 500 А, для полуавтоматической - от 200 до 1000, для автоматической - от 500 до 2000 и для многопостового - от 1000 до 5000 А. Номинальный ток определяется допустимым нагреванием основных частей источника питания.

Кроме того, основным параметром является номинальное рабочее напряжение, которое отвечает определенному значению сварочного тока. Однопостовые источники с падающей характеристикой для ручной сварки имеют номинальное напряжение от 25 до 40 В. Важной характеристикой является напряжение холостого (нерабочего) хода, которое должно быть достаточным для легкого зажигания дуги. Зажигание дуги проходит легче при повышенном напряжении холостого хода источника питания. В зависимости от условий сварки, защиты дуги, состава электродного покрытия, напряжение холостого хода находится в пределах от 40 до 90 В.

В источниках питания для ручной дуговой сварки оно имеет значение от 60 до 80 В. Установки для плазменной сварки могут иметь и больше напряжение холостого хода. Определяющей характеристикой источника питания является зависимость между напряжением на выходных клеммах источника и силой сварочного тока. Она называется внешней или вольтамперной характеристикой источника питания и определяет электрические свойства источника во время работы.

Внешние характеристики (рис. 1) возрастающие (1), жесткие (2), пологопадающие (3) и крутопадающие (4).

Рис. 1. Внешние характеристики источников питания:

1 - возрастающая; 2 — жесткая; 3 - пологопадающая; 4 – крутопадающая

Требования к виду внешних характеристик связаны с особенностями сварочного процесса, для которого предназначен источник питания (открытой дугой, в защитном газе, под флюсом, плавящимся или неплавящимся электродом и др.). В зависимости от способа формирования внешней характеристики, она может быть естественной (за счет внутреннего сопротивления силового трансформатора или других электромагнитных узлов) или искусственной, полученной с помощью электронных средств управления. Внешняя характеристика должна выбираться так, чтобы при изменениях длины дуги режимы сварки не изменялись.

Источники питания постоянного и переменного тока с крутопадающей характеристикой используют для ручной дуговой сварки вольфрамовым электродом, автоматической сварки под флюсом с регулируемой скоростью подачи сварочной проволоки в зависимости от напряжения на дуге. Благодаря повышенному напряжению холостого хода обеспечивается надежное начальное и повторное зажигание дуги. Источники питания с пологопадающей характеристикой используются для механизированной сварки плавящейся сварочной проволокой в защитных газах и для автоматической сварки под флюсом с постоянной скоростью подачи проволоки, которые работают по принципу саморегулирования дуги. Большие пределы колебания тока в дуге, вызванные изменением ее длины, способствуют устойчивому процессу сварки. Объясняется это тем, что при случайном увеличении длины дуги сопротивление ее растет, а сварочный ток уменьшается, проволока будет плавиться медленнее и при постоянной скорости его подачи обрыва дуги не будет. Напротив, при случайном уменьшении длины дуги сопротивление ее уменьшится, а сварочный ток увеличится; проволока будет плавиться быстрее, а постоянная скорость подачи его обеспечит первоначальную длину дуги.

В источниках питания для сварки под флюсом есть регулятор напряжения, а сила тока, которая зависит от скорости подачи проволоки, регулируется механизмом подачи проволоки. Для механизированного сварки в углекислом газе применяют источники питания постоянного тока с подающей характеристикой. Постоянный ток обратной полярности улучшает зажигание и устойчивость горения дуги. Сила сварочного тока регулируется полуавтоматом, а напряжение дуги - источником питания.

В случаях, когда одновременно необходимо выполнять ручную и механизированную сварку, применяют универсальные источники питания с жесткими, полого- и крутопадающими внешними характеристиками.

Источники тока должны иметь динамические свойства и быстро реагировать на все изменения тока и напряжения дуги при изменении режимов ее горения. Они будут удовлетворительными, если время восстановления напряжения после зажигания дуги от 0 до 25 В не будет больше 0,05 с. Иначе после отрыва электрода от изделия дуга может оборваться