Источники питания для сварки

1. Источники питания для сварки

Учебный мультимедийный
курс
Содержание
Выход

2. Содержание курса

Классификация источников питания
История развития источников питания
Свойства сварочной дуги
Сварочные свойства источников питания
сварочной дуги
Требование к источникам питания сварочной
дуги
Сварочные преобразователи
Источники питания переменного тока
Сварочные выпрямители
Инверторные источники питания
Многопостовые выпрямительные системы
Сварочные преобразователи, агрегаты,
генераторы
Перспективы развития источников питания
сварочной дуги
Главная страница
Выход

3.

Главная
cтраница

4. История развития источников питания

К главному меню
История развития источников
питания
Ступени развития конструкций
сварочных источников
Снижение массы
сварочного
источника
Схема силовых цепей
управляемых источников
питания:
а – тиристорного;
б – инверторного;
в – с высокочастотным
ключом

5. Свойства сварочной дуги

К главному меню
Свойства сварочной дуги
Физические явления, протекающие в
сварочной дуге
Статические вольтамперные
характеристики сварочной дуги
Устойчивость горения сварочной дуги

6. Физические явления, протекающие в сварочной дуге

Следующий слайд
К заглавию раздела
Физические явления,
протекающие в сварочной дуге

7.

Следующий слайд
Предыдущий слайд

8. Модель сварочной дуги и распределение потенциалов по ее длине

Следующий слайд
Предыдущий слайд
Модель сварочной дуги и распределение
потенциалов по ее длине

9. Распределение потенциалов по длине дуги

Следующий слайд
Предыдущий слайд
Распределение потенциалов по
длине дуги
UД= Uк + UСТ+ Uа

10.

Предыдущий слайд
К заглавию раздела

11. Статические вольтамперные характеристики сварочной дуги

Следующий слайд
К заглавию раздела
Статические вольтамперные
характеристики сварочной дуги

12. Зависимость СВАХ дуги от ее длины и диаметра электрода

Следующий слайд
Предыдущий слайд
Зависимость СВАХ дуги от ее
длины и диаметра электрода

13. Рабочие точки устойчивого горения дуги

Следующий слайд
Предыдущий слайд
Рабочие точки устойчивого
горения дуги

14.

Предыдущий слайд
К заглавию раздела

15. Сварочные свойства источников питания сварочной дуги

В технологическом процессе дуговой сварки
источник, воздействуя на дугу, выполняет
следующие основные функции:
обеспечивает зажигание;
поддерживает устойчивое горение дуги;
используется для настройки
(регулирования) режима;
способствует благоприятному характеру
переноса электродного металла;
способствует качественному
формированию шва.

16. Начальное зажигание дуги

Функция Сварочное Непосредственный Косвенный
источника свойство
критерий
критерий
Доля успешных
Напряжение
попыток;
холостого хода
Надежность количество попыток
UХ, В;
Зажигание
до
первой
успешной;
начального
дуги
Ток Iгп, А и
предельная
зажигания
начальная длина дуги время tгп, с
lдн, мм
горячего пуска

17. Схема процесса и осциллограммы напряжения и тока при зажигании дуги высоковольтным разрядом

18. Осциллограммы напряжения и тока при зажигании дуги разрывом цепи короткого замыкания

19. Поддержание горения дуги

Функция
источника
Поддер
жание
горения
дуги
Сварочное
свойство
Непосредственный
критерий
Косвенный
критерий
Принципиальная
устойчивость
Частота обрывов дуги,
системы
раз/электрод
«источник-дуга»
Коэффициент
устойчивости
Устойчивость при Разрывная длина дуги
значительном
др, мм
удлинении дуги
Напряжение
холостого хода
l
ky > 0
UХ, В

20. Система «источник- дуга» при малом возмущении но длине дуги

21. Оценка устойчивости при малом возмущении по длине дуги

22. Оценка устойчивости при значительном удлинении дуги

23. Устойчивость и стабильность горения дуги

Функция Сварочное
источника свойство
Непосредственный
критерий
Косвенный
критерий
Частота fкк и
Поддер
жание
горения
дуги
Напряжение
длительность
t
кк
Устойчивость
холостого хода Ux,
коротких замыканий
при частых
В;
каплей;
коротких
индуктивность
замыканиях скорость нарастания тока
короткого замыкания
дросселя L, мГн
каплей diK/dt, кА/с
Наклон внешней
Относительные
характеристики
отклонения тока и
источника и, В/А;
Стабильность
напряжения, %;
параметров коэффициенты вариации
коэффициент
режима
пульсации
тока kvI % и напряжения
выпрямленного тока
kvU %
I и напряжения U

24. Перенос капли с коротким замыканием

25. Формы кривых сварочного тока и напряжения при переносе короткими замыканиями

26. Типичные возмущения, нарушающие стабильность параметров режима

1 – периодические флуктуации проводимости дуги вызывают
высокочастотные колебания тока (200 – 2000 Гц);
2 - периодические колебания напряжения источника вызывают
колебания тока с частотой 50, 100, 150, 300 Гц;
3 – импульсные всплески тока с частотой 10 – 150 Гц при
технологических коротких замыканиях;
4 – скачкообразное отклонение тока, имеющее длительный характер.

27. Оценка стабильности режима при колебаниях длины дуги и напряжения сети

28.

Функция Сварочное
источника свойство
Непосредственный
критерий
Косвенный
критерий
Диапазон настройки
Регулирова- ЭффективКоличество
ние режима ность регули- тока Idmin – Idmax и на- ступеней; интервал
рования тока пряжения Udmin –Udmaxизменения напряи напряжениякратность регулирования жения холостого
Воздействие Характер
на перенос переноса
электродного
металла
Воздействие Качество
на шов
формирования шва
тока kI и напряжения kU хода Ux, В и
сопротивления
источника Zи, Ом
Индуктивность
Коэффициент потерь на
разбрызгивание kР, %;
дросселя L, мГн;
скорость нарастания тока частота fи, Гц и ампкороткого замыкания
литуда Iи, А пиковых
каплей diK/dt, кА/с
импульсов тока
Глубина проплавления, Ток Iи, Iп, А и
ширина шва и высота
длительность tи, tп, с
усиления, мм
импульсов и пауз

29. Настройка сварочного тока изменением напряжения холостого хода и сопротивления источника

30. Управляемый перенос наплавляемого металла

31. Устойчивость горения сварочной дуги

Следующий слайд
К заглавию раздела
Устойчивость горения сварочной дуги
падающие
и
жесткие
характеристики сварочной дуги

32. Устойчивость горения сварочной дуги (продолжение)

Следующий слайд
Предыдущий слайд
Устойчивость горения сварочной
дуги (продолжение)
возрастающие
характеристики сварочной дуги

33. Условия устойчивого горения сварочной дуги

Предыдущий слайд
К заглавию раздела
Условия устойчивого горения
сварочной дуги
IД = IИ = IР ;
UД = UИ = UР
Ку = RДИФ.С =
= RДИФ.Д – RДИФ=
=( Uд / I - UИ / I)р > 0
Падающая ВАХ дуги
(дUД /дI < 0),
|дUИ /дI|р >|дUД / дI|р
Жесткая ВАХ дуги
(дUД /дI=0)
дUИ / дI < 0
Возрастающая ВАХ дуги
(д UД /дI>0)
|дUИ / дI|р <|д UД / дI|р

34. Требования к источникам питания сварочной дуги

К главному меню
Требования к источникам
питания сварочной дуги
Внешние вольтамперные характеристики
источников питания сварочной дуги
Влияние формы внешней характеристики
источника на изменение тока при
колебаниях длины дуги Явление
саморегулирования длины дуги
Технико-экономические требования к
источникам питания
Режимы работы источников питания

35. Схема замещения системы источник питания – дуга

Следующий слайд
К заглавию раздела
Схема замещения системы
источник питания – дуга

36. Векторная диаграмма системы источник питания – дуга

37. Расчет внешней статической характеристики источника

Следующий слайд
Предыдущий слайд
Расчет внешней статической
характеристики источника
В соответствии со вторым правилом Кирхгофа
Энергия, забираемая с внешних зажимов
источника, полностью отдается дуге,
Напряжение на внешних зажимах источника

38. Расчет внешней статической характеристики источника

Источник может работать в одном из трех режимов:
Холостой ход
Нагрузка
Короткое
замыкание
Внешняя статическая характеристика источника

39. Внешние вольт-амперная и ватт-амперная характеристики источника

Следующий слайд
Предыдущий слайд
Внешние вольт-амперная и ваттамперная характеристики источника

40.

Следующий слайд
Предыдущий слайд

41. Семейство ВАХ источника питания

Предыдущий слайд
К заглавию раздела
Семейство ВАХ источника
питания

42. Влияние формы внешней характеристики источника на изменение тока при колебаниях длины дуги

Следующий слайд
К заглавию раздела
Влияние формы внешней
характеристики источника на изменение
тока при колебаниях длины дуги

43. Явление саморегулирования длины дуги

Предыдущий слайд
К заглавию раздела
Явление саморегулирования
длины дуги
Зависимость изменения
тока от колебаний длины
дуги

44. Характеристики источника питания для ручной дуговой сварки

45. Характеристики источника питания для механизированной сварки в защитном газе

46. Коэффициент полезного действия

К заглавию раздела
Коэффициент полезного действия
% = PД / P1 ·100%,
PД P1 cos 1 S1 cS1
1
S1=U1·I1
PД = UД I2 Д
P1 = U1 I1 cos 1 =
= PД + PОБМ + PC + PДОБ
PОБМ = I12 R1 + I22 R2
, %
U Д Ι 2 Д
U1 Ι1 cos 1
где PД – мощность дуги,
P1– активная мощность, потребляемая
из сети.
S1 – полная мощность

47. РЕЖИМЫ РАБОТЫ ИП

Следующий слайд
К заглавию раздела
РЕЖИМЫ РАБОТЫ ИП
Продолжительный
= T - T0
У – установившаяся
температура перегрева
T T0 θ у (1-e
t/
)
– постоянная времени
нагрева
а – график изменения нагрузки
источника питания во времени
P = f(t);
б – кривая нарастания
температуры во времени T = f(t)

48. Режимы работы ИП

Предыдущий слайд
К заглавию раздела
Режимы работы ИП
Перемежающийся
tР
ПН % 100
tЦ
Повторнократковременный
tР
ПВ% 100
tЦ
I I Н ПН Н % / ПН %
I I Н ПВН % / ПВ%
а — график изменения нагрузки во времени при перемежающемся режиме;
б — кривая нарастания температуры при перемежающемся режиме;
в — график изменения нагрузки при повторно-кратковременном режиме

49. Источники питания переменного тока – трансформаторы

К главному меню
Источники питания переменного тока –
трансформаторы
Классификация сварочных трансформаторов
Особенности горения сварочной дуги
переменного тока
Устройство трансформатора
Однопостовые сварочные трансформаторы
Трансформаторы с нормальным рассеянием
Трансформаторы с увеличенным рассеянием

50. Классификация сварочных трансформаторов

К заглавию раздела
Классификация сварочных трансформаторов
1. Трансформаторы амплитудного регулирования с
нормальным рассеянием:
а) с дросселем с воздушным зазором,
б) с дросселем насыщения.
2. Трансформаторы амплитудного регулирования с
увеличенным рассеянием:
а) с подвижными обмотками,
б) с подвижным магнитным шунтом,
в) с подмагничиваемым шунтом,
г) с реактивной обмоткой,
д) с разнесенными обмотками,
е) с конденсатором,
ж) с импульсным стабилизатором.
3. Трансформаторы фазового регулирования
(тиристорные):
а) с импульсной стабилизацией,
б) с подпиткой.

51. Типичные осциллограммы дуги переменного тока

Следующий слайд
К заглавию раздела
Типичные осциллограммы
дуги переменного тока
а - сварочные ток iд и
напряжение ид
б - температура ТМЭ и
сопротивление RMЭ
межэлектродного
промежутка

52. Динамическая характеристика дуги переменного тока

Следующий слайд
предыдущий слайд
Динамическая характеристика дуги
переменного тока

53. Дуга переменного тока в цепи с резистором

Следующий слайд
предыдущий слайд
Дуга переменного тока в цепи с
резистором
а — электрическая схема, б — осциллограммы тока и напряжения

54. Дуга переменного тока в цепи с резистором

Следующий слайд
предыдущий слайд
Дуга переменного тока в цепи с
резистором
По второму правилу Кирхгофа
и2 = ид + иR
Напряжение дуги ид от момента зажигания t3 до
момента угасания tУ
ид = Uд
В момент зажигания t3 кратковременный импульс
ид = U3
Сварочный ток i2 = iд
i2 =(и2 – ид ) /R

55. Длительность повторного зажигания t3

Вторичное напряжение и2
и2 = U2m sin ωt
(до момента зажигания дуги
i2 = 0, R = 0, и2 = ид)

56. Источник питания дуги переменным током с катушкой индуктивности в сварочном контуре

Следующий слайд
Предыдущий слайд
Источник питания дуги переменным током
с катушкой индуктивности в сварочном
контуре

57. Осциллограммы напряжений и токов

58. Уравнения напряжений и тока для сварочной цепи

Следующий слайд
Предыдущий слайд
Уравнения напряжений и тока для
сварочной цепи
По второму правилу Кирхгофа
Вторичное напряжение трансформатора по фазе
опережает ток на угол
Напряжение дуги на уч. от 0 до
Уравнение напряжений

59.

Следующий слайд
Предыдущий слайд
Условие надежного повторного
зажигания дуги (для момента t=0)
Среднее напряжение на катушке индуктивности uL = U3 (в
момент t = 0 скачком меняется от U3+ Uд дo U3 – Uд)
Если i2 = I2m sin t
при t = 0 напряжение uL
имеет максимум
для момента
повторного
зажигания

60. Требования к параметрам ИП переменного тока

Следующий слайд
Предыдущий слайд
Требования к параметрам ИП переменного тока
Вторичное напряжение U2
Среднее напряжение на катушке
индуктивности uL = U3 (в момент t = 0
скачком меняется от U3+ Uд дo U3 — Uд)
Если i2 = I2m sin t
Напряжение дуги Uд , допустимое
при заданном напряжении U2
при t = 0 напряжение uL имеет максимум
для момента повторного зажигания
т = U3 / Uд 1

61. Дуга переменного тока в цепи с катушкой индуктивности и конденсатором

Следующий слайд
Предыдущий слайд
Дуга переменного тока в цепи с катушкой
индуктивности и конденсатором
а - электрическая схема, б - осциллограммы тока и напряжения при работе
на линейную нагрузку, в - осциллограммы тока и напряжения при сварке

62. Осциллограммы тока и напряжения при работе на линейную нагрузку и при сварке

63. Уравнения для напряжений и токов

Следующий слайд
Предыдущий слайд
Уравнения для напряжений и токов
Вторичное напряжение трансформатора и2
u2 = uд + uL + uС
При нагружении источника на линейное сопротивление
В момент повторного зажигания t = 0, иL = 0

64. Критерии устойчивости дуги переменного тока

Следующий слайд
Предыдущий слайд
Критерии устойчивости дуги
переменного тока
Начальные участки осциллограмм напряжения и тока дуги
(электрод ОЗС-4, 3 мм, 100 А, трансформатор ТДМ-401)

65. Критерии устойчивости дуги переменного тока

Следующий слайд
Предыдущий слайд
Критерии устойчивости дуги
переменного тока
Время повторного зажигания t3
Скорость нарастания проводимости межэлектродного
промежутка в преддуговом периоде, См/с = 1/(Ом·с)

66. Фазовая характеристика di2/dt = f(i2)

Следующий слайд
Предыдущий слайд
Фазовая характеристика di2/dt = f(i2)
Скорость нарастания тока
(di2/dt)3 = I3/t3
Относительная скорость
(di2/dt)3/(di2/dt)У
Комплексный критерий
для оценки трансформаторов
(электрод ОЗС-4, 5 мм, 200 А, трансформатор ТДМ-401)

67. Уменьшение времени перерыва tП в горении дуги

Следующий слайд
Предыдущий слайд
Уменьшение времени
перерыва tП в горении дуги
а – при увеличении амплитуды напряжения U2
б – при увеличении частоты напряжения U2

68. Устройство трансформатора

Следующий слайд
К заглавию раздела
Устройство трансформатора

69. Типы трансформаторов

Предыдущий слайд
К заглавию раздела
Типы трансформаторов
а – стержневой, б – броневой, в – трехфазный;
1 – магнитопровод, 2 – витки первичной обмотки,
3 – витки вторичной обмотки.

70.

Следующий слайд
Предыдущий слайд

71.

Следующий слайд
Предыдущий слайд

72.

Предыдущий слайд
К заглавию раздела

73. Трансформаторы с нормальным магнитным рассеянием

Следующий слайд
К заглавию раздела
Трансформаторы с нормальным
магнитным рассеянием
а — функциональная схема; б — электромагнитная схема
трансформаторов с совмещенной реактивной катушкой;
в — то же, с отдельной реактивной катушкой и воздушным зазором

74. Вид внешних характеристик трансформатора с нормальным магнитным рассеянием

Следующий слайд
Предыдущий слайд
Вид внешних характеристик
трансформатора с нормальным
магнитным рассеянием
1 - без дросселя;
2, 3 – соответственно для
максимального и минимального
значений длины воздушного
зазора в сердечнике дросселя;
4 - внешняя характеристика дуги;
U2Н - номинальное напряжение
трансформатора.

75. Общее устройство трансформатора с нормальным магнитным рассеянием

Следующий слайд
Предыдущий слайд
Общее устройство
трансформатора с нормальным
магнитным рассеянием

76. Последовательное и параллельное соединение катушек трансформатора

77. Работа трансформатора с нормальным рассеянием при холостом ходе

Следующий слайд
Предыдущий слайд
Работа трансформатора с нормальным
рассеянием при холостом ходе

78. Работа трансформатора с нормальным рассеянием при нагрузке

Предыдущий слайд
К заглавию раздела
Работа трансформатора с нормальным
рассеянием при нагрузке

79. Электромагнитные схемы трансформаторов с увеличенным магнитным рассеянием

Следующий слайд
К заглавию раздела
Электромагнитные схемы
трансформаторов с увеличенным
магнитным рассеянием
а — с раздвижными катушками типа ТД; б — с подвижными шунтами
типа СТШ; в — с подмагничиваемыми шунтами типа ТДФ

80. Работа трансформатора с увеличенным рассеянием при холостом ходе

Следующий слайд
Предыдущий слайд
Работа трансформатора с увеличенным
рассеянием при холостом ходе

81. Работа трансформатора с увеличенным рассеянием при нагрузке

Следующий слайд
Предыдущий слайд
Работа трансформатора с увеличенным
рассеянием при нагрузке

82. Векторная диаграмма (а) и внешняя характеристика (б) трансформатора с увеличенным рассеянием

Следующий слайд
Предыдущий слайд
Векторная диаграмма (а) и внешняя
характеристика (б) трансформатора с
увеличенным рассеянием

83. Регулирование режима в трансформаторе с увеличенным рассеянием

Следующий слайд
Предыдущий слайд
Регулирование режима в трансформаторе
с увеличенным рассеянием
Общий принцип регулирования
Потоки рассеяния первичной и
вторичной обмотки
Противо-ЭДС рассеяния
ЭДС рассеяния пропорциональны
токам
Индуктивное сопротивление
трансформатора ХТ

84. Витковое регулирование трансформаторов с увеличенным рассеянием

Следующий слайд
Предыдущий слайд
Витковое регулирование
трансформаторов с увеличенным
рассеянием

85. Изменение степени разнесения обмоток

Следующий слайд
Предыдущий слайд
Изменение степени разнесения
обмоток

86. Изменение соединения катушек первичной и вторичной обмоток

Следующий слайд
Предыдущий слайд
Изменение соединения катушек
первичной и вторичной обмоток

87. Трансформатор с подвижными обмотками типа ТДМ-401

Следующий слайд
Предыдущий слайд
Трансформатор с подвижными обмотками
типа ТДМ-401

88. Принципиальная схема (а) и внешние характеристики (б) трансформатора ТДМ-401

Следующий слайд
Предыдущий слайд
Принципиальная схема (а) и внешние
характеристики (б) трансформатора
ТДМ-401

89. Регулировочные характеристики трансформатора ТДМ-401

Следующий слайд
Предыдущий слайд
Регулировочные характеристики
трансформатора ТДМ-401

90. Трансформатор с подвижным магнитным шунтом

Следующий слайд
Предыдущий слайд
Трансформатор с подвижным
магнитным шунтом

91. Трансформатор с подмагничиваемым шунтом

Предыдущий слайд
К заглавию раздела
Трансформатор с
подмагничиваемым шунтом

92. Сварочные выпрямители

Следующий слайд
К главному меню
Сварочные выпрямители

93.

Следующий слайд
Предыдущий слайд

94.

Следующий слайд
Предыдущий слайд

95. Конструкции трехфазных трансформаторов в составе выпрямителей

Следующий слайд
Предыдущий слайд
Конструкции трехфазных трансформаторов
в составе выпрямителей
С нормальным магнитным
рассеянием
С увеличенным магнитным
рассеянием

96. Диод в цепи переменного тока

Следующий слайд
Предыдущий слайд
Диод в цепи переменного тока
а — прямое включение, б — обратное включение, в — осциллограммы тока и
напряжения, г — динамическая вольт-амперная характеристика

97. Защита вентилей от перегрузок

Обратное напряжение вентиля при включении защитной цепи RC

98. Тиристор в цепи переменного тока

Следующий слайд
Предыдущий слайд
Тиристор в цепи переменного тока
а — прямое включение,
б — осциллограммы
тока и напряжения,
в — динамическая
вольт-амперная
характеристика

99. Однофазная мостовая схема выпрямления

100. Шестифазная схема выпрямления с уравнительным дросселем

101. Шестифазная кольцевая схема выпрямления

102. Трехфазная мостовая схема выпрямления

103. Технические данные схем выпрямления

104. Транзистор в цепи постоянного тока

Следующий слайд
Предыдущий слайд
Транзистор в цепи постоянного тока
а — прямое включение, б — регулировочная характеристика

105. Тиристорные выпрямители Фазовое регулирование режима в тиристорном выпрямителе

106.

Осциллограммы тиристорного выпрямителя при использовании
трансформатора с нормальным рассеянием

107. Схемы тиристорных выпрямителей

а — с трехфазной мостовой, б — с шестифазной с уравнительным
дросселем, в — с кольцевой схемой выпрямления

108. Естественные внешние характеристики тиристорных выпрямителей

жесткие
падающие

109. Блок-схема тиристорного выпрямителя с обратными связями

110. Внешние характеристики тиристорного выпрямителя, полученные за счет обратных связей

111. Транзистор в цепи постоянного тока

112. Выпрямитель с транзисторным регулятором

а - принципиальная схема,
б - осциллограммы напряжения
при частотном регулировании,
в - при широтном регулировании

113. Многопостовые выпрямительные системы

Следующий слайд
К главному меню
Многопостовые выпрямительные
системы
С постовыми регуляторами
С постовыми
выпрямительными блоками

114. Внешняя характеристика поста с балластным реостатом

115. Сварочный преобразователь

Следующий слайд
К главному меню
Сварочный преобразователь

116. Сварочный агрегат

117. Конструктивная схема коллекторного генератора

118. Принципиальная схема и осциллограммы коллекторного генератора

119. Сварочный генератор

120. Конструкции генераторов переменного тока

121. Принципиальные схемы вентильных генераторов

однофазный
трехфазный

122. Принципиальная схема генератора в составе агрегата Vantage 500

123. Инверторные источники питания

К главному меню
Инверторные источники питания