Источник питания входит в состав любой установки для дуговой и электрошлаковой сварки. Он снабжает дугу или электрошлаковый процесс электрической энергией необходимых параметров. При дуговой сварке применяются токи от 1 до 3000 А при напряжении 40-141 В. Сварка может выполняться на постоянном и переменном токе, как при непрерывной, так и при импульсной подаче энергии. В зависимости от вида энергии и характера ее преобразования различают следующие типы источников питания.
Трансформатор понижает переменное напряжение сети до необходимого при сварке.
Выпрямитель преобразует энергию сетевого переменного тока в энергию постоянного сварочного тока.
Генератор преобразует механическую энергию вращения его вала в электрическую энергию постоянного тока.
Преобразователь является комбинацией трехфазного асинхронного двигателя переменного тока и сварочного генератора и, следовательно, преобразует сетевую энергию в используемую для сварки энергию постоянного тока.
Агрегат состоит из двигателя внутреннего сгорания и генератора постоянного тока, в нем для получения сварочного тока используется химическая энергия сгорания жидкого топлива.
Различают источники общепромышленного и специального назначения. К общепромышленным относятся источники для ручной сварки покрытыми электродами и механизированной сварки плавящимся электродом в защитном газе и под флюсом, они предназначены в основном для сварки углеродистых и легированных сталей средней толщины. Специализированные источники предназначены для обслуживания более сложных технологических процессов, связанных с изготовлением тонколистовых конструкций, а также изделий из высоколегированных сталей и цветных металлов. Некоторые из процессов, родственных дуговой сварке — наплавка, напыление, резка, а также электрошлаковая сварка — тоже нуждаются в специализированном источнике. Эти источники отличаются относительной сложностью, насыщены элементами автоматики, обладают высокими сварочными свойствами.
История развития, современное состояние и перспективы развития источников
В России серийное производство источников питания для сварки началось с 1924 г., когда на Санкт-Петербургском заводе «Электрик» под руководством В. П. Никитина был создан первый отечественный генератор СМ-1, а затем и сварочный трансформатор СТН в комбинации с реактивной обмоткой. Дальнейшее развитие электросварочного машиностроения связано, главным образом, с созданием новых способов и разновидностей сварки. С начала 40-х гг. с появлением автоматической сварки под флюсом были изготовлены мощные трансформаторы с дистанционным управлением. В 50-е гг. для механизированной сварки в углекислом газе были разработаны источники с жесткими характеристиками и улучшенными динамическими свойствами. Позднее для управления переносом электродного металла были созданы источники для импульсно-дуговой сварки. Разработка способа сварки непдавящимся электродом в инертном газе привела к созданию специализированных источников с устройствами для стимулирования начального и повторного зажигания, питания дуги пульсирующим током, заварки кратера и т. д. Сварка и резка сжатой (плазменной) дугой потребовала разработки выпрямителей с повышенным напряжением и устройствами для питания дежурной дуги. Для электрошлаковой сварки понадобились мощные трансформаторы с малым сопротивлением и регулируемым напряжением.
Другое направление качественного совершенствования источников связано с появлением новой элементной базы. Успехи в развитии полупроводниковой техники позволили перейти в начале 50-х гг. к выпуску сварочных выпрямителей взамен генераторов. С появлением силовых управляемых вентилей — тиристоров — с 60-х гг. стали выпускаться универсальные выпрямители, а позднее трансформаторы с электрическим фазовым управлением. С начала 80-х гг. в сварочных источниках стали использоваться силовые транзисторы, они предоставляют возможности существенного улучшения таких сварочных свойств, как характер переноса электродного металла, настройка и стабильность параметров режима. На базе управляемых вентилей (тиристоров и транзисторов) созданы выпрямители с промежуточным высокочастотным звеном — инвертором, что позволило существенно уменьшить их массу и габариты и улучшить динамические свойства источника.
Последние годы характеризуются существенным усложнением электрических схем источников и широким внедрением устройств автоматики, обеспечивающих универсальность источников, стабилизацию режима, программное и дистанционное управление, защиту от перегрузок. С 80-х гг. источники стали комплектоваться микропроцессорными системами, в том числе синергетического управления по математическим моделям, которые непосредственно связывают параметры режима с размерами сварного шва, что существенно упрощает работу оператора при настройке режима.
Мировое производство оборудования для дуговой сварки к началу нового столетия оценивается в сумму 2,5 млрд долл., а по прогнозу на 2006 г. — около 3 млрд долл. При этом доля оборудования для ручной сварки составляет около 20%, для сварки в защитных газах — 68%, для сварки под флюсом — 8%, для специальных способов — 4%. Если считать, что в стоимости установки на источник приходится большая часть, то общий объем продаж источников в мире составляет не менее 2 млрд долл. Долю отдельных типов источников в общем выпуске удается установить только для развитых стран с организованной статистической отчетностью. Так, в Японии в 2000 г. при общем объеме производства источников 112 тыс. шт. доля трансформаторов составила 23%, выпрямителей — 43%, вращающихся машин (генераторов и агрегатов) — 25% и специализированных источников — 9% .
Основным направлением развития источников является не количественный рост, а качественное совершенствование. В структуре выпуска наблюдаются следующие изменения. Прекращен выпуск преобразователей, но в большом количестве производятся агрегаты с двигателями внутреннего сгорания. Снижается доля трансформаторов, особенно в сфере промышленного использования, хотя они находят спрос в строительстве и в быту. Увеличивается доля выпрямителей, причем наибольший относительный рост производства у самых прогрессивных разновидностей — универсальных выпрямителей и инверторных источников. Значительно увеличивается номенклатура и объем выпуска специализированных источников. Традиционным направлением совершенствования источников является снижение затрат при их изготовлении и эксплуатации. Это достигается, в частности, использованием более совершенных материалов — тонкой трансформаторной стали, мощных циклоустойчи-вых вентилей, стойкой кремний органической изоляции. Перспективные конструкции, использующие дорогие комплектующие, такие, как транзисторные модули и синергетические системы управления, или воплощающие в себе результат трудоемких технологических исследований, также находят своего покупателя, если позволяют поднять качество сварных конструкций на ранее недостижимый уровень. С этой целью непрерывно ведется работа по совершенствованию сварочных свойств источников. Успешно решаются вопросы улучшения возбуждения дуги, уменьшения разбрызгивания металла, управления переносом электродного металла и формированием шва.
Источник: В.С. Милютин, М.П. Шалимов, С.М. Шанчуров. Источники питания для сварки
Twitter
Вконтакте
Livejournal
Facebook
Мой Мир
Google Buzz
Gmail