Роль источника питания при дуговой и электрошлаковой сварке

Нагрев металла при электрической сварке плавлением происходит за счет тепловой энергии электрической дуги или шлаковой ванны. Для получения сварного соединения с надлежащими прочностными и иными характеристиками необходимо правильно выбрать энергетические параметры источника нагрева – дуги или шлаковой ванны – и добиться стабильности протекания процесса. Стабильность как дугового, так и электрошлакового процесса зависит от большого числа факторов и в том числе – от параметров электрической сварочной цепи.

В общем случае сварочная цепь содержит три элемента: преобразователь энергии (ПЭ), регулятор режима сварки (РРС) и потребитель (R_н), в котором происходит дозируемое регулятором преобразование электрической энергии в тепловую (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Структурная схема сварочной цепи

Источником энергии (ИЭ) может служить электрическая сеть либо механический двигатель.

Конструктивно преобразователь энергии и регулятор режима могут быть выполнены весьма разнообразно. В простейшем случае источником энергии может быть механический двигатель М, преобразователем – генератор постоянного тока G, регулятором режима – балластный реостат R_б (рис. 1.2, а). В другом примере (рис. 1.2, б) источник энергии – электрическая сеть переменного тока, преобразователь - понижающий трансформатор Т, регулятор режима – дроссель с регулируемой индуктивностью L. Потребителями энергии R_н в обоих примерах могут быть как электрическая сварочная дуга, так и шлаковая ванна. Устройство, к которому подключаются зажимы потребителя, принято называть источником питания (ИП).

а) б)

Рис. 1.2. Схемы сварочных цепей с электромашинным генератором (а) и сварочным трансформатором (б)

Роль преобразователя в первом примере очевидна – это преобразование механической энергии двигателя в необходимую для сварочного процесса электрическую энергию. Во втором случае род энергии в процессе преобразования не изменяется, и трансформатор в принципе не является необходимым элементом. Однако, по соображениям безопасности работы, использовать непосредственно энергию электрической сети для сварки не представляется возможным. Поэтому трансформатор необходим, прежде всего, для снижения напряжения до приемлемой величины. Кроме того, сварочные трансформаторы целесообразно конструировать так, чтобы они одновременно выполняли и функцию регулирования режима. Такое совмещение функций преобразования энергии и регулирования режима характерно для большинства современных источников, предназначенных для питания одного потребителя. В источниках, от которых одновременно могут питаться несколько потребителей объединение регулятора и преобразователя в одной конструкции, как правило, нецелесообразно.

Преобразователь и регулятор являются основными, но не единственными элементами источника питания. Современные источники, кроме них, содержат ряд устройств и систем, обеспечивающих надлежащее ведение технологического процесса и нормальное функционирование самого источника питания. К таковым можно отнести:

– пусковую аппаратуру (реле, магнитные пускатели, электропневматические клапаны);

– контрольно-измерительную аппаратуру и сигнальные приборы;

– устройства для возбуждения дуги и стабилизации режима сверки;

– устройства для обеспечения необходимой последовательности прохождения элементов сварочного цикла;

– системы защиты элементов источника питания от коротких замыканий, перегрузок и перенапряжений;

– систему охлаждения силовых элементов источника.

Таким образом, источник питания для электрической сварки представляет собой достаточно сложный электрический агрегат, осуществляющий помимо основных (преобразование и дозирование поступающей к потребителю энергии) целый ряд вспомогательных функций.