De viktigaste typerna av svetsmaskiner

Fästning av delar genom svetsning och lödning bygger på en princip: gjutning av elementen som ska sammanfogas med smält metall. Endast vid lödning används lågsmältande bly-tennlod och vid svetsning samma metaller som de svetsade strukturerna är gjorda av.

Fysiska lagar som verkar vid svetsning

För att överföra en metall från ett normalt fast tillstånd till ett flytande tillstånd måste den värmas till en mycket hög temperatur, högre än dess smältpunkt. Elektriska svetsmaskiner fungerar enligt principen att generera värme i en tråd när en elektrisk ström passerar genom den.

Under första hälften av 1800-talet beskrevs detta fenomen samtidigt av två fysiker: engelsmannen James Joule och ryssen Emil Lenz. De visade att mängden värme som genereras i en ledare är direkt proportionell mot:

1. produkten av kvadraten av den passerande strömmen;

2. kretsens elektriska motstånd;

3. exponeringstid.

För att skapa mängden värme som kan smälta metalldelar med en ström, är det nödvändigt att påverka det med ett av dessa tre kriterier (I, R, t).

Alla svetsmaskiner använder ljusbågskontroll genom att ändra värdet på strömmen som flyter. De återstående två parametrarna klassificeras som ytterligare.

Typer av ström för svetsmaskiner

Helst är en elektrisk ström med konstant tid, som kan genereras från källor som laddningsbara batterier eller kemiska batterier eller speciella generatorer, bäst lämpad för att jämnt värma delarna och sömområdet.

Schemat som visas på bilden används dock aldrig i praktiken. Det har visat sig visa en stabil ström som kan slå en jämn, perfekt båge.

Elektriska svetsmaskiner arbetar på växelström med en industriell frekvens på 50 hertz. Samtidigt är de alla skapade för ett långsiktigt, säkert arbete av svetsaren, vilket kräver installation av en minimal potentialskillnad mellan de svetsade delarna.

För pålitlig tändning av bågen är det dock nödvändigt att upprätthålla en spänningsnivå på 60 ÷ 70 volt. Detta värde tas som startvärde för arbetskretsen medan 220 eller 380 V matas till svetsmaskinens ingång.

Växelström för svetsning

För att minska matningsspänningen för den elektriska installationen till arbetsvärdet för svetsning används kraftfulla nedtrappningstransformatorer med möjlighet att justera strömvärdet. Vid utgången skapar de samma sinusform som i kraftnätet. Och den harmoniska amplituden för bågbränning skapas mycket högre.

Utformningen av svetstransformatorer måste uppfylla två villkor:

1.begränsning av kortslutningsströmmar i sekundärkretsen, som, enligt driftsförhållandena, förekommer ganska ofta;

2. stabil förbränning av den antända ljusbågen nödvändig för drift.

För detta ändamål är de utformade med en extern volt-ampere-karakteristik (VAC) som har ett brant fall. Detta görs genom att öka spridningen av elektromagnetisk energi eller genom att inkludera en choke - en spole med induktivt motstånd - i kretsen.

I äldre konstruktioner av svetstransformatorer används metoden för att växla antalet varv i primär- eller sekundärlindningen för att justera svetsströmmen. Denna mödosamma och dyra metod har överlevt sin användbarhet och används inte i moderna enheter.

Initialt är transformatorn inställd på att leverera maximal effekt, vilket anges i den tekniska dokumentationen och på lådans märkskylt. Sedan, för att justera bågens driftsström, reduceras den på något av följande sätt:

• anslutning av ett induktivt motstånd till sekundärkretsen. Samtidigt ökar lutningen för I - V-karakteristiken och svetsströmmens amplitud minskar, som visas på bilden ovan;

• förändring i tillståndet hos den magnetiska kretsen;

• tyristorkrets.

Metoder för att justera svetsströmmen genom att införa induktivt motstånd i sekundärkretsen

Svetstransformatorerdessa verk enligt denna princip är av två typer:

1. med ett jämnt strömkontrollsystem på grund av den gradvisa förändringen av luftgapet inuti den induktiva magnettråden;

2. med stegvis omkoppling av antalet lindningar.

I den första metoden är den induktiva magnetiska kretsen gjord av två delar: en stationär och en rörlig, som förflyttas genom att manöverhandtaget roterar.

Vid det maximala luftgapet skapas det största motståndet mot det elektromagnetiska flödet och det minsta induktiva motståndet, vilket ger maximalt värde på svetsströmmen.

Den fulla närmandet av den rörliga delen av den magnetiska kretsen till den stationära minskar svetsströmmen till lägsta möjliga värde.

Stegreglering baseras på användningen av en rörlig kontakt för att koppla om ett visst antal lindningar i steg.

För dessa induktanser görs den magnetiska kretsen hel, oskiljbar, vilket något förenklar den övergripande designen.

En metod för strömreglering baserad på att ändra geometrin hos svetstransformatorns magnetiska krets

Denna teknik utförs med en av följande metoder:

1. genom att flytta sektionen av rörliga spolar på ett annat avstånd från de stationärt monterade spolarna;

2. Genom att justera den magnetiska shuntens position inuti den magnetiska kretsen.

I det första fallet skapas svetstransformatorn med ökad induktansförlust på grund av möjligheten att ändra avståndet mellan primärkretsens lindningar, stationära i området för det nedre oket, och den rörliga sekundärlindningen.

Den rör sig på grund av manuell rotation av justeringsaxelns handtag, som fungerar på principen om en ledskruv med en mutter. I detta fall överförs kraftspolens position med ett enkelt kinematiskt diagram till en mekanisk indikator, som graderas i divisioner av svetsströmmen. Dess noggrannhet är cirka 7,5%.För bättre mätningar är en strömtransformator med amperemeter inbyggd i sekundärkretsen.

Vid minsta avstånd mellan spolarna genereras den högsta svetsströmmen. För att minska det är det nödvändigt att flytta den rörliga spolen åt sidan.

Sådana konstruktioner av svetstransformatorer skapar stora radiostörningar under drift. Därför innehåller deras elektriska krets kapacitiva filter som minskar elektromagnetiskt brus.

Hur man slår på den rörliga magnetiska shunten

En av versionerna av magnetkretsen för en sådan transformator visas på bilden nedan.

Principen för dess funktion är baserad på manövrering av en viss del av det magnetiska flödet i kärnan på grund av införandet av en justeringskropp med en blyskruv.

Svetstransformatorer som styrs av de beskrivna metoderna är gjorda med magnetiska kärnor gjorda av elektriska stålplåtar och spolar av koppar- eller aluminiumtrådar med värmebeständig isolering. Men för långtidsdrift skapas de med möjlighet till bra luftväxling för att ta bort den alstrade värmen i den omgivande atmosfären, därför har de en stor vikt och dimensioner.

I alla övervägda fall har svetsströmmen som flyter genom elektroden ett variabelt värde, vilket minskar bågens enhetlighet och kvalitet.

Likström för svetsning

Tyristorkretsar

Om två motsatt anslutna tyristorer eller en triac ansluts efter sekundärlindningen av svetstransformatorn, genom styrelektroderna, från vilka styrkretsen används för att justera öppningsfasen för varje halvcykel av övertonen, blir det möjligt att minska strömkretsens maximala ström till det värde som krävs för specifika svetsförhållanden.

Varje tyristor passerar endast den positiva halvvågen av strömmen från anoden till katoden och blockerar passagen av dess negativa halva. Feedback låter dig styra båda halvvågorna.

Reglerkroppen i styrkretsen ställer in tidsintervallet t1 under vilket tyristorn fortfarande är stängd och inte passerar sin halvvåg. När en ström tillförs styrelektrodens krets vid tidpunkten t2, öppnas tyristorn och en del av den positiva halvvågen, markerad med ett «+»-tecken, passerar genom den.

När sinusformen passerar genom ett nollvärde, stänger tyristorn, den kommer inte att passera ström genom sig själv förrän en positiv halvvåg närmar sig sin anod och styrkretsen för fasförskjutningsblocket ger ett kommando till styrelektroden.

För tillfället t3 och T4 fungerar tyristorn som är ansluten till räknaren enligt den redan beskrivna algoritmen. Således, i svetstransformatorn som använder en tyristorkrets, avbryts en del av strömenergin vid tidpunkterna t1 och t3 (en paus utan ström skapas), och strömmarna som flyter i intervallen t2 och t4 används för svetsning.

Dessa halvledare kan också installeras i en primär loop snarare än i den elektriska kretsen. Detta tillåter användning av tyristorer med lägre effekt.Men i det här fallet kommer transformatorn att omvandla de skurna delarna av sinusvågens halvvågor, markerade med tecknen «+» och «-«.

Närvaron av en paus utan ström under perioderna av avbrott i en del av strömövertonerna är en brist i kretsen, vilket påverkar kvaliteten på bågbränning. Användningen av speciella elektroder och vissa andra åtgärder gör det möjligt att framgångsrikt använda tyristorkretsen för svetsning, som har funnit ganska bred tillämpning i strukturer som kallas svetslikriktare.

Diodkretsar

Enfasiga svetslikriktare med låg effekt har ett bryggkopplingsschema sammansatt av fyra dioder.

Det skapar en form av likriktad ström som tar formen av kontinuerligt alternerande positiva halvvågor. I denna krets ändrar inte svetsströmmen sin riktning, utan fluktuerar bara i storlek, vilket skapar krusningar. Denna form bibehåller svetsbågen bättre än en tyristorform.

Sådana anordningar kan ha ytterligare lindningar kopplade till strömregleringstransformatorns driftlindningar. Dess värde bestäms av en amperemeter ansluten till en likriktad krets genom en shunt eller sinusformad - genom en strömtransformator.

Larionovs broschema

Den är designad för trefassystem och fungerar bra med svetslikriktare.

Införandet av dioder enligt schemat för denna brygga gör det möjligt att lägga till spänningsvektorer till lasten på ett sådant sätt att de skapar en slutspänning U ut, som kännetecknas av små krusningar och, enligt Ohms lag, bildar en båge ström av liknande form på svetselektroden. Det är mycket närmare den ideala formen av likström.

Funktioner för användningen av svetslikriktare

Likriktad ström tillåter i de flesta fall:

• det är säkrare att antända ljusbågen;

• säkerställer dess stabila förbränning;

• skapar mindre stänk av smält metall än svetstransformatorer.

Detta utökar möjligheterna för svetsning, gör att du på ett tillförlitligt sätt kan ansluta rostfria stållegeringar och icke-järnmetaller.

Inverterström för svetsning

Svetsväxelriktare är enheter som utför steg-för-steg-konvertering av el enligt följande algoritm:

1. industriell el 220 eller 380 volt ändras av en likriktare;

2. de tekniska ljud som uppstår utjämnas med hjälp av inbyggda filter;

3. den stabiliserade energin inverteras till en högfrekvent ström (10 till 100 kHz);

4. högfrekvenstransformatorn minskar spänningen till det värde som krävs för stabil tändning av elektrodbågen (60 V);

5. Högfrekvenslikriktaren omvandlar elen till likström för svetsning.

Vart och ett av växelriktarens fem steg styrs automatiskt av en speciell transistormodul i IGBT-serien i återkopplingsläge. Styrsystemet baserat på denna modul tillhör det mest komplexa och dyra elementet i svetsomriktaren.

Formen på den likriktade strömmen som skapas för ljusbågen av växelriktaren är praktiskt taget nära en perfekt rak linje. Det låter dig utföra flera typer av svetsning på olika metaller.

Tack vare mikroprocessorstyrningen av de tekniska processerna som äger rum i växelriktaren, underlättas svetsarens arbete avsevärt genom införandet av hårdvarufunktioner:

• varmstart (varmstartsläge) genom att automatiskt öka strömmen i början av svetsningen för att underlätta start av ljusbågen;

• anti-stick (Anti Stick Mode), när elektroden vidrör delarna som ska svetsas, sjunker värdet på svetsströmmen till värden som inte får metallen att smälta och fastna på elektroden;

• arc forcering (Arc force mode) när stora droppar av smält metall separeras från elektroden när båglängden förkortas och det finns risk för att den fastnar.

Dessa funktioner tillåter även nybörjare att göra kvalitetssvetsar. Inverter-svetsmaskiner arbetar tillförlitligt med stora fluktuationer i ingående nätspänning.

Inverterenheter kräver noggrann hantering och skydd mot damm, som, om de appliceras på elektroniska komponenter, kan störa deras funktion, leda till försämring av värmeavledning och överhettning av strukturen.

Vid låga temperaturer kan kondens uppstå på modulernas kort. Detta kommer att orsaka skador och funktionsfel. Därför förvaras växelriktare i uppvärmda rum och fungerar inte med dem under frost eller nederbörd.