Глава 4

СВАРОЧНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ

4.1. Общие сведения о генераторах, преобразователях, агрегатах

Для сварки постоянным током в качестве источников питания используют также сварочные преобразователи и сварочные агрегаты. Эти установки состоят из приводного двигателя и сварочного генератора. В зависимости от типа приводного двигателя установки со сварочными генераторами подразделяются на сварочные преобразователи и сварочные агрегаты.

Сварочные преобразователи – это установки, в которых переменный трехфазный ток промышленной частоты с напряжением 380 В преобразуется в однофазный постоянный ток с напряжением 70-90 В, подаваемый в сварочную цепь.

Сварочный преобразователь (рис. 4.1) состоит из приводного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором 1 и магнитных полюсов 2 с трехфазными обмотками. На одном валу с электродвигателем в общем корпусе 3 установлен ротор сварочного генератора 5 с обмотками. Обмотки возбуждения на магнитных полюсах генератора 4 создают постоянное магнитное поле, в котором вращается ротор генератора.

Рис. 4.1. Конструктивная схема однопостового сварочного преобразователя:

1 – короткозамкнутый ротор электродвигателя; 2 – магнитные полюса и

обмотки статора; 3 – корпус преобразователя; 4 – магнитные полюса и

обмотки возбуждения сварочного генератора; 5 – ротор и обмотки

сварочного генератора; 6 – выпрямительный блок; R – реостат

В обмотках ротора генерируется переменная электродвижущая сила, которая подается на выпрямительный блок, а оттуда, после выпрямления, - в сварочную цепь.

В настоящее время сварочные преобразователи вытесняются сварочными выпрямителями и промышленностью не выпускаются.

Электромашинные сварочные генераторы выпускаются в комплекте с приводными двигателями внутреннего сгорания (ДВС). Такие сварочные установки называются сварочными агрегатами.

Сварочные агрегаты употребляются там, где отсутствует электрическая сеть. В основном их применяют для работы в полевых условиях – прокладка нефте- и газопроводов, линий электропередач, железнодорожных путей, монтаж мостовых переходов и т.п.

В качестве приводного двигателя в сварочных агрегатах используют бензиновые или дизельные двигатели внутреннего сгорания 1 (рис. 4.2), монтируемые на общей раме 5, которая устанавливается на колеса или катки, в кузов автомобиля или на тракторный прицеп. Двигатель внутреннего сгорания через соединительную муфту 2 вращает ротор сварочного генератора 3.

Рис. 4.2. Сварочный агрегат:

1 – двигатель внутреннего сгорания; 2 – соединительная муфта;

3 – сварочный генератор; 4 – выпрямительный блок;

5 – рама; 6 – аккумуляторная батарея

На рис. 4.3 представлены компоновка и электромагнитная схема сварочного генератора агрегата АДД-303, выпускаемого заводом «Дагэлектромаш» (г. Махачкала).

Рис. 4.3. Агрегат АДД-303 (а) и электромагнитная схема его генератора (б):

1 – генератор; 2 – топливный бак; 3 – защитный металлический кожух; 4 – пульт управления; 5 – дизельный двигатель;

6 – аккумуляторные батареи – 2 шт.; 7 – металлическая рама

4.2. Сварочные генераторы

Сварочный генератор преобразует механическую энергию вращения якоря (ротора) в электрическую энергию постоянного тока, необходимую для сварки.

Принцип преобразования механической энергии вращения в электрическую основан на явлении электромагнитной индукции, в соответствии с которым при движении в магнитном поле с индукцией В проводника длиной l со скоростью V в нем возникает ЭДС (рис. 4.4):

e = BlV (4.1)

Величина ЭДС или тока в проводнике зависит от направления его движения относительно направления силовых линий магнитного поля, которые показаны на рис. 4.4 стрелками. Максимальная ЭДС и ток индуцируются в момент движения проводника перпендикулярно силовым линиям. Когда проводник движется по касательной к силовым линиям, ток и ЭДС равны нулю (рис. 4.4, б).

За один полный оборот в рамке-проводнике, вращающейся в постоянном магнитном поле, возникает переменный по величине и направлению электрический ток (рис. 4.4., в). Для получения постоянного тока в состав сварочного генератора входит выпрямительный блок (рис. 4.1. и 4.2.).

Электроны в проводнике удаляются от наблюдателя

Электроны приближаются к наблюдателю

Электрический ток в проводнике отсутствует (I=0)

Рис. 4.4. Схема преобразования механической энергии вращения в

электрическую (а, б) и осциллограмма тока в проводнике (в):

1 – проводник; 2 – контактные кольца; 3 – щетки угольные;

N и S – магнитные полюса; В – индукция магнитного поля

Чтобы увеличить электродвижущую силу генератора Е_Г, на сердечник якоря (ротора) наматывают N таких рамок, параллельно соединенных попарно, и увеличивают число пар магнитных полюсов. В этом случае ЭДС генератора определяется по формуле

Е_Г = , (4.2)

где N – число активных проводников обмотки якоря; p – число пар магнитных полюсов; а – число пар параллельных ветвей обмотки якоря;

Ф = ВS – величина магнитного потока, проходящего через площадь S; n_я – скорость вращения якоря (об/мин).

Обычно все постоянные величины в формуле (4.2), определяемые конструкцией генератора, объединяют в общий коэффициент, называемый постоянной генератора:

С_Г = . (4.3)

Тогда ЭДС генератора выражается более простым соотношением

Е_Г = С_ГФ . (4.4)

В зависимости от типа выпрямительного блока различают коллекторные и вентильные сварочные генераторы.