Все |0-9 |А |Б |В |Г |Д |Е |Ж |З |И |К |Л |М |Н |О |П |Р |С |Т |У |Ф |Х |Ц |Ч |Ш |Щ |Э |Ю |Я

Каталог статей Советы мастерам Электромеханикам

Поиск по тегам : техническое обслуживание электродвигателей, оценка технического состояния электродвигателей, проверка состояния щеточного механизма электродвигателей с фазным ротором, проверка работы электродвигателя, проверка посадки шкива, полумуфты или звездочки на валу


Сварочный аппарат своими руками PDF Печать E-mail
Оглавление
Сварочный аппарат своими руками
Основные характеристики источника питания сварочной дуги
Исправление внешней характеристики источника питания
Дополнительные характеристики
Улучшение свойств горения дуги
Дуга постоянного тока
Выбор мощности сварочного трансформатора
Расчет сварочного трансформатора
Стандартная методика расчета
Расчет нестандартного трансформатора

 

Основные характеристики источника питания и сварочной дуги

 

 

 

Внешняя характеристика источника питания дуги. Кроме таких осязаемых параметров трансформатора как форма и геометрические размеры его магнитопровода, количество витков первичной и вто­ричной обмоток, величина входного и выходного напряжения, по­требляемый и развиваемый на выходе ток и т. д., существуют еще и такие характеристики электросварочной системы, которые в обыч­ных условиях оценить визуально или измерить с помощью измери­тельной аппаратуры невозможно, однако именно их показатели оп­ределяют пригодность трансформатора в качестве источника тока для ручной сварки или же обуславливают качество горения дуги и формирования сварного шва. То, что разные трансформаторы по-раз­ному варят, сварщикам известно хорошо. В одном случае дуга зажи­гается и горит стабильно, швы ложатся ровно, работать таким аппа­ратом легко - сварщики говорят: «варит мягко». В другом же слу­чае наоборот: удерживать дугу тяжело, она мерехтит и часто гаснет, металл сильно разбрызгивается, и швы получаются какими-то рва­ными и размытыми, притом что трансформатор развивает необходи­мый ток, даже вроде бы обладает запасом по мощности и с выход­ным напряжением у него тоже все в порядке. В чем же дело? А при­чина как раз в способности трансформатора стабильно держать рабочий ток, что характеризуется таким показателем, как внешняя вольт-амперная характеристика (ВАХ) источника питания. Под ис­точником питания в общем случае понимается трансформатор с при­соединенными к нему дополнительными устройствами, которыми могут быть активная или реактивная нагрузка (дроссель) или ка­кие-либо другие компоненты, улучшающие внешнюю характеристи­ку такого скомпонованного источника тока. Важно, что рабочий ток снимается с выхода всей этой системы. Если же сварочный транс­форматор используется как источник питания дуги сам по себе, без другого оборудования, то имеет смысл говорить о внешней вольт-ам­перной характеристике самого трансформатора. Притом, что в по­следнем случае оценка будет более наглядной, - хорошо, когда для ручной сварки используется трансформатор, обладающий хорошей характеристикой без каких-либо дополнительных средств ее улучше­ния. К тому же практика показывает, что в легких бытовых и пере­носных промышленных сварочных аппаратах громоздкие элементы для улучшения выходных характеристик не применяются вообще и источником питания дуги здесь является сам трансформатор.

Внешней вольт-амперной характеристикой источника питания на­зывается зависимость напряжения на клеммах источника от величины сварочного тока (рис. 1.7). Сварочный ток определяется свойствами нагрузки трансформатора, в данном случае электрической сварочной дуги. Трансформаторы могут иметь следующие виды внешних харак­теристик: крутопадающая (1), пологопадающая (2), жесткая (3), при достижении очень высоких токов, до 1000 А, может наблюдаться да­же возрастающая характеристика.

 

Рис. 1.7

Для ручной сварки применима только крутопадающая характеристика, жесткая и пологопадающая применяются при автоматической электросварке. Таким образом, из­готавливаемый сварочный трансформатор должен обладать крутопа­дающей внешней характеристикой - только тогда процесс сварки бу­дет происходить качественно. Дело здесь в том, что только при круто­падающей характеристике довольно-таки значительные колебания напряжения на дуге, как это видно на середине участка из графика, вызывают относительно небольшое изменение сварочного тока. А ведь величина напряжения на сварочной дуге в свою очередь зави­сит от длины дуги, которая поддерживается в процессе горения вруч­ную, потому не может быть стабильной. Вот почему только при кру­топадающей характеристике трансформатора колебания кончика электрода в руках сварщика будут не сильно сказываться на стабиль­ности горения дуги и качестве наплавки. Чтобы в полной мере понять этот процесс, полезно также более подробно рассмотреть особенно­сти горения дуги и определить ее характеристики.

 

 

Характеристики сварочной дуги. Сварочная дуга представляет собой длительный электрический разряд между концом электрода и областью дуговой зоны металла изделия. Сварочная дуга характеризуется значительной плотностью тока и высокой температурой катодной области электрода, превы­шающей 3000 градусов, при относительно небольшом значении раз­ности потенциалов - 20...25 В. При зажигании дуги сначала проис­ходит пробой газового промежутка электронами, потом, в течение микросекунд, процесс стабилизируется и в дуговом промежутке, в результате ионизации электронами молекул газов, появляется также ионная проводимость. Кроме того, стабилизатором горения дуги является плавящаяся и испаряющаяся обмазка электродов.

Рис. 1.8

При сварке плавящимся элек­тродом, под действием высокой температуры, на его конце происхо­дит плавление металла, образова­ние капли, ее отрыв от электрода и перенос на металл изделия. При ручной сварке в виде капель пере­носится до 95% электродного ме­талла, некоторая его часть превра­щается в пары и брызги (рис, 1.8). Диаметр капель и скорость их обра­зования зависят от силы тока, диа­метра электрода, длины дуги и ряда других условий. При сварке покры­тыми электродами большинство ка­пель окутано в оболочку из шлака, образующегося при плавлении покрытия, поэтому при прохождении они не замыкают дуговой промежуток. Однако короткое замыкание дугового промежутка некоторыми каплями все же происходит, что приводит к кратковременным падениям напряжения и скачкам сва­рочного тока. Для стабильности процесса горения дуги важна способ­ность трансформатора к быстрому восстановлению тока и напряже­ния. В сварочной дуге происходит нелинейное распределение темпе­ратуры и падение напряжения, зависящих от силы тока.

 

Статическая вольт-амперная характеристика дуги. Наибольший практический интерес при рассмотрении сварочной дуги для нас представляет ее статическая вольт-амперная характери­стика. Ни в коем случае не стоит путать вольт-амперные характери­стики источника питания (трансформатора) и дуги, так как они обу­словлены совершенно разными по сути физическими процессами. Статической вольт-амперной характеристикой дуги называют зави­симость падения напряжения на дуге от силы сварочного тока при постоянной длине дуги и прочих постоянных условиях горения дуги.

 

Вольт-амперные характеристики дуги снимаются в лаборатор­ных условиях, от специального источника с регулируемыми пара­метрами. Проведение данного эксперимента связано со значительны­ми трудностями из-за сложности измерения и поддержания длины дуги, а также поддержания неизменными других физических усло­вий. Трудности особенно усугубляются при проведении эксперимен­та с плавящимися электродами, длина дуги в процессе плавления ко­торых постоянно меняется, кроме того, происходит влияние на дугу капель переносимого расплавленного металла вплоть до замыкания в некоторых случаях этими каплями дугового промежутка. Однако эм­пирические результаты для такого рода дуг были давно получены и исследованы (рис. 1.9), их форма сохраняет свой вид и в случае руч­ной электросварки.

Рис. 1.9

Статическую вольт-амперную характеристику дуги условно мож­но разделить на три участка: падающая - с ростом сварочного тока напряжение уменьшается (1); жесткая - с ростом тока напряжение остается практически неизменным (2); возрастающая - рост тока вызывает увеличение напряжения дуги (3). Зажигание дуги происхо­дит при напряжениях 40...50 В. По мере увеличения тока дуги на­пряжение на ней падает до 20...25 В, уменьшение напряжения пре­кращается при достижении тока 70...80 А. При дальнейшем росте тока напряжение дуги стабилизируется - именно этот участок луч­ше всего использовать для электросварки. При токах свыше 800 А напряжение дуги начинает расти, однако такие значения недостижи­мы для бытовой электросварки и потому для нас малоинтересны. По­ложение вольт-амперных характеристик различно для дуг различной длины. При увеличении длины дуги график вольт-амперной зависи­мости сдвигается вверх - в сторону возрастания напряжения (рис. 1.10). Так, вольт-амперная характеристика (L3) соответствует короткой дуге; зависимость (L1) - длинной дуге для того же элек­трода и источника питания.

Рис. 1.10 При ручной электросварке, вследствие дрожания рук сварщика, неровностей поверхности и других причин, происходит неизбежное колебание кончика электрода и изменение длины дуги. Как нам те­перь известно, при изменении длины дуги меняет свое положение и вольт-амперная характеристика - изменяется протекающий через дуговой промежуток ток, соответственно, меняется ток трансформа­тора, что уже описывается внешней вольт-амперной характеристи­кой источника питания. Таким образом, в результате наложения свойств дуги и источника питания стабильное горение дуги возмож­но только в точке пересечения графиков статической вольт-амперной характеристики дуги и внешней характеристики источника пита­ния, то есть когда выходное напряжение источника соответствует напряжению дуги при определенной ее длине (рис. 1.11). Рис. 1.11Однако же длина дуги при ручной сварке постоянно меняется, а значит, меняет­ся и положение точки пересечения этих зависимостей.
 

Что же мы видим? На рис. 1.12 изображены две статические ха­рактеристики одной и той же дуги на разных длинах LI, L2 - колеба­ние длины дуги естественно при ручной сварке. Далее будем считать, что мы запитываем дугу от двух разных трансформаторов: с крутопа­дающей и пологопадающей внешней характеристикой. Графики со­ответствующих ВАХ трансформаторов изображены здесь же, и они пересекают кривые статических ВАХ дуги. Горение дуги возможно только в точках пересечения кривых внешних характеристик транс­форматоров со статическими кривыми дуги на длинах LI, L2. Теперь обратите внимание, как изменяется ток в точках горения в первом и во втором случае, при переходе дуги с длины L1 на длину L2. Рис. 1-12Так, в первом случае, для трансформатора с крутопадающей внешней характеристикой, изменение тока между крайними точками горения сварочной дуги соответствует значению ΔIкр.хар, которое относи­тельно небольшое. Во втором же случае, при тех же колебаниях дли­ны дуги, но уже в точках горения дуги для трансформатора с полого-падающей характеристикой, мы видим значительную разницу в изме­нении сварочного тока - ΔIпол.хар.

 

Выводы очевидны: стабильное горение дуги и высокое качество сварного шва возможны только при минимальных колебаниях рабо­чего тока, что может обеспечить только источник с крутопадающей внешней характеристикой.



 

Комментарии  

 
#1 лЕОНИД 22.02.2009 21:46
Слишком заумноюКоличест во витков на вольт от 33/s s-объём сердечника . Провод 1й и 2й обмоток примерно10 а на квадрат.Жесткая или падающая характеристика зависит от способа намотки. Пропитка развести эпоксидную смолу разбавить ацетоном.Сушка дней 5. Можно развести спиртом или растворителем 646 но это хуже. Есть работающая надёжная схема от до100% но это другой разговор.
Цитировать
 
 
#2 voditelgaz 14.03.2009 15:34
Леонид:"слишком заумно."-это ты типа расписал все просто?
Предидущий текст мне понятнее.
Извини.
Цитировать
 
 
#3 Владимир 09.06.2009 16:35
Почему все предлагают изготовить сердечник после расчета? Такие штуки практически не применимы, как из чего изготовить сердечник? Вот лучше бы плясать от имеющегося в наличии сердечника, так более реально.
Цитировать
 
 
#4 URA 04.09.2009 00:46
чИТАЙ КНИГУ дальше. там все описано
Цитировать
 
 
#5 Alexey 03.10.2009 19:14
Приветы тут не понятно ничего простым слушателям нельзя ши проще взял железо ихмерил и по нему подобрал витки и сечение м???слабо,,,?кто может помогите
Цитировать
 
 
#6 Sevas 07.10.2009 09:45
Цитирую Alexey:
Приветы тут не понятно ничего простым слушателям нельзя ши проще взял железо ихмерил и по нему подобрал витки и сечение м???слабо,,,?кто может помогите

Попробуй запостить тему на форуме ...
Цитировать
 
 
#7 billi 09.10.2009 08:51
Если так интересна тема изготовления и эксплуатации трансформаторов , то напишу ка я ряд статей сюда по этой теме. Будет все подробно, и сечение, и витки, и почему так надо, а не иначе. Будет и про однофазные, и про трехфазные. Опыт у меня в этих делах есть, так что поделюсь. Времени у меня не много, но думаю, что небольшими порциями выложу в ближайшее время.
Цитировать
 
 
#8 Sevas 09.10.2009 10:45
Цитирую billi:
Если так интересна тема изготовления и эксплуатации трансформаторов , то напишу ка я ряд статей сюда по этой теме. Будет все подробно, и сечение, и витки, и почему так надо, а не иначе. Будет и про однофазные, и про трехфазные. Опыт у меня в этих делах есть, так что поделюсь. Времени у меня не много, но думаю, что небольшими порциями выложу в ближайшее время.

Ждём с нетерпением!
Цитировать
 
 
#9 AlexM24 22.10.2009 21:49
Есть такая заготовка.Силовой трансформатор со списанной закалочной электропечи.Шихтованный Ш-образный сердечник из пластин толщиной около 0,2мм с битумной пропиткой.Мощность 10кВт.Габариты 225х257х137мм,окно 158х224мм,масса примерно 60-70 кг. Sсеч.=103кв.см.Первичная обмотка:220V, медная шина 2х8мм(16кв.мм).Вторичная обмотка:с отводами,40+10+10+10V,медная шина 3х16мм(48кв.мм).Изоляция проводов лакотканевая,об мотки пропитаны лаком.Имеется наружный электростатичес кий экран, соединённый с втор.об.
Цитировать
 
 
#10 AlexM24 22.10.2009 22:10
Выходная характеристака жёсткая. Переделке не подлежит. Можно ли с помощью каких-либо добавлений сделать на его основе сварочный аппарат?
Цитировать
 
 
#11 billi 25.10.2009 21:32
10 кВт, ого! Это много. Для бытовых нужд? Да, в принципе, переделывать ничего не надо. Вторичку, цепляй на 60V и через балластное сопротивление можно варить. Балластное сопротивление подбирать опытным путем, в зависимости от диаметра электрода. Но варить будет не очень конфортна из-за жесткой характеристики. Фактически очень слабо будет падать напряжение на дуге. Большой минус - будет очень большой ток по первичке в момент залипания электрода. В быту можно сжечь всю проводку.
Цитировать
 

Добавить комментарий

Я надеюсь, что наши посетители воспитанные люди, и не будут употреблять не нормативную лексику. Не умеющие выражаться нормальным языком, больше не смогут никогда оставлять комментарии.


Защитный код
Обновить

Добавить в избранное | Сделать стартовой

Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru

(c)