Инверторные источники питания для электродуговой сварки

Инверторный источник ДС 250 33 для сварки покрытыми электродами предназначен для рабо­ты в тяжелых трассовых условиях, снабжен встро­енными LC-фильтрами и адаптирован для работы от автономных генераторов. На рис 17 приведены осциллограммы линейного напряжения генерато­ра БГ-30 при питании от него двух источников ДС 250 33 Видно, что перенапряжения отсутствуют.

2.3 Инверторный аппарат ДС 250.33 для сварки покрытыми электродами

В НПП "ТЕХНОТРОН" разра­ботан новый аппарат ДС 250.33 для сварки покрытыми электро­дами.

15-летний опыт производст­ва и эксплуатации инверторных сварочных аппаратов, освоение новых производственных техно­логий и элементной базы с уче­том современных мировых тен­денций развития сварочного оборудования, а также опыт пе­редовых компаний послужили основой для создания инверторного аппарата нового поколения.

Главными требованиями при разработке аппарата были на­дежность работы источника, вы­сокий ПВ, простота эксплуата­ции, широкий температурный диапазон работы, возможность работы от автономных источни­ков питания, хорошая ремонто­пригодность.

Корпус аппарата выполнен из литых алюминиевых панелей, обеспечивающих жесткость кар­каса. Порошковая покраска па­нелей и стенок предохраняет по­верхность от коррозии и мелких повреждений. Выступающие на 15 мм панели защищают органы управления от случайных повре­ждений.

При разработке органов управления и отработке режи­мов разработчики столкнулись с противоречием: одна часть по­требителей сварочного оборудования хотела бы иметь макси­мум функций в аппарате, в том числе и импульсный режим рабо­ты, удобный при сварке тонких деталей или в потолочном поло­жении; другая, не менее значи­тельная часть - только необходимый минимум ручек и регули­ровок. Задача была решена следующим образом. В базовом варианте (рис.18, а) имеется ре­гулировка тока сварки и "форси­рования" дуги. Кроме того, мож­но отключить "горячий старт" и выбрать наклон ВАХ.

При необходимости в источ­ник вставляется блок импульсно­го режима (вместо заглушки), в котором предусмотрены регули­ровки тока пауза, времени им­пульса и паузы. Время снятия - установки блока 1 мин (рис.18, б).

Новый аппарат ДС 250.33 име­ет следующие преимущества: в плавное регулирование сва­рочного тока в диапазоне от 25 до 250 А, точность задания тока - до 1 А, контролируется цифро­вым индикатором.

Таблица № 4. Технические характеристики аппарата ДС 250.33

Рис.18 -  Базовый вариант аппарата (а) и новый вариант ДС 250.33 с импульсным блоком (б)

•  дистанционное    управление сварочным током,

• цифровую индикацию пара­метров сварки  тока сварки (А) и степени "форсирования дуги" (в относительных единицах);

• пониженное напряжение хо­лостого хода 12В,

• систему   "горячего   старта", обеспечивающую легкое возбуж­дение сварочной дуги;

• устройство "антистик", защи­щающее от прилипания элек­трода;

• возможность  регулировки "форсирования" сварочной дуги, определяющей поведение сва­рочного тока в момент уменьше­ния и замыкания дугового проме­жутка (рис.19), уменьшение "фор­сирования" снижает разбрызги­вание металла, а увеличение - уменьшает вероятность "прили­пания" электрода, увеличивает проплавление и давление дуги;

• возможность выбора наклона ВАХ (0,4 или 1,25 В/А), позволяет управлять переносом металла в зависимости от конкретных усло­вий сварки и типа электрода, что особенно важно при сварке цел­люлозными электродами;

• автоматическое  отключение при перегреве, пониженном на­пряжении и отсутствии одной из фаз питающего напряжения;

• заданный ток поддерживает­ся вне зависимости от колебаний напряжения сети;

• в высокое выходное напряжение позволяет вести сварку при сум­марной длине кабелей до 100 м;

• возможна поставка с блоком импульсного режима (исполне­ние 01) В этом случае цифровой индикатор отображает значение тока паузы (А), времени протека­ния тока импульса и тока паузы (с). Импульсный режим работы облегчает ведение процесса в различных пространственных положениях, сварку деталей ма­лой толщины и снижает требова­ния к квалификации сварщика, например при сварке вертикаль­ных и потолочных швов. Управление тепловой мощностью дуги позволяет регулировать в широ­ких пределах глубину проплавления и скорость кристаллиза­ции металла шва при сварке труб и металлоконструкций в любом пространственном положении. Во время импульса тока мощ­ность дуги нарастает, соответ­ственно увеличивается количе­ство расплавленного электрод­ного и основного металлов. Снижение мощности дуги во время паузы способствует уско­ренной кристаллизации жидкого металла сварочной ванны с од­новременным снижением коли­чества основного и электродного металлов. Используя импульс­ный режим, можно обеспечить требуемую проплавляющую спо­собность дуги без опасности про­жогов и получить большее коли­чество наплавленного металла в единицу времени. При этом уп­рощается технология однопро­ходной сварки и выполнение кор­невых проходов при многослой­ной сварке труб и металлоконст­рукций без подкладок даже при больших допусках на сборку, по­вышается эффективность про­цесса сварки и улучшается фор­мирование швов. Плавное очер­тание и  мелкая чешуйчатость

швов соответствуют выбранно­му режиму пульсации дуги.

Питание источника осущест­вляется от стационарной трех­фазной сети напряжением 380 В (50 Гц). Возможны колебания на­пряжения -15/+10 % (от 320 до 420 В) и колебания частоты -5/+15 Гц (от 45 до 65 Гц). Кпд ис­точника около 85 %.

Предусмотрено питание ис­точника от генератора (в со­ставе передвижных машин). При этом аппарат потребляет не бо­лее 12 кВ • А на максимальном токе (250 А). И если при питании от стационарной сети это озна­чает просто экономию электро­энергии, то при питании от ди­зель-генератора существен­ный выигрыш в количестве по­стов.

Возможно использование двух аппаратов при питании от гене­ратора мощностью 30 кВт и четырех-пяти аппаратов - от гене­ратора на 60 кВт.

Питание обычного инверторного источника от генератора имеет некоторые особенности.

Рис.19 -  ВАХ источника при слабом (1) и сильном (2) "форсировании" свароч­ной дуги

Большинство генераторов рас­считано на активно-индуктивную нагрузку, при которой с ростом потребления напряжение пита­ния падает. Поэтому производи­тели устанавливают на генера­торе корректор напряжения, ко­торый создает положительную обратную связь по току, компен­сируя падение напряжения на нагрузке. Обычный инверторный источник имеет емкостной харак­тер потребления, поэтому с рос­том нагрузки напряжение на ге­нераторе возрастает, а наличие корректора напряжения приво­дит к еще большему его росту. Результатом может быть выход из строя и инвертора, и самого генератора от перенапряжений. Чтобы избежать этого, приходит­ся снижать напряжение холо­стого хода генератора, использовать его не на полную мощ­ность или ставить дополнитель­ные фильтры.

Аппарат ДС 250 33 полно­стью лишен указанных недос­татков. Встроенный LC-фильтр обеспечивает питание источни­ка от генератора. Аппарат адап­тирован к работе с любым гене­ратором, обеспечивающим не­обходимые напряжение, часто­ту и мощность.

Источники используются в составе передвижных ремонт­ных мастерских на базе автомо­билей "КамАЗ" "УРАЛ", тракто­ров ДТ-75 ТТ-4М и ТДТ-55А. При этом аппарат ДС 250 33 комплек­туется набором амортизаторов, силовыми кабелями и дистанци­онным управлением на 25м. Воз­можно удлинение кабелей до 50 м (суммарная длина 100 м).

Конструктивно внутреннее оснащение источника элемента­ми выполнено по принципу "тру­бы", через которую воздух прого­няется вентилятором. Дном и бо­ковыми стенами служат соответственно "трубы",  дно и боковые стенки источника верхняя же стенка представляет собой "гребенку" радиатора. На радиаторе в верхней части источника нахо­дятся силовые элементы и сис­тема управления в нижней час­ти внутри "трубы" силовой трансформатор выходной дрос­сель и другие элементы. Таким образом источник как бы разде­лен на две части. Такая компо­новка дает явные преимущества,  во-первых резко возрастает ин­тенсивность охлаждения радиа­торов во-вторых, пыль, которая, учитывая возможные места ис­пользования источника, может иметь и металлическую состав­ляющую не попадает в верхнюю часть источника, где находится наиболее чувствительная к ней система управления.

Аппарат имеет микропроцес­сорное управление. Электрон­ные платы собраны по техноло­гии поверхностного монтажа, имеют защитную маску и покры­ты двойным слоем лака. Все элементы рассчитаны на темпера­турный диапазон работы от -40 до 40 °С.

Электронные платы не тре­буют дополнительной настрой­ки имеют быстроразъемные со­единения и могут быть заменены в течение 30 мин.

Аппараты проходят периоди­ческие испытания в камере теп­ла и холода при температуре от -40 до 40 °С на вибростенде, стенде радиопомех и при пита­нии дизель-генератора мощно­стью 30 кВт. Перед отправкой по­требителю все аппараты испы­тывают на полигоне.

Инверторный аппарат ДС 250 33 для сварки покрытыми электродами предназначен для работы в цеховых и трассовых условиях при питании как от ста­ционарной сети, так и от генера­тора. Он сочетает в себе совре­менные достижения в области техники и технологии сварки с простотой и удобством эксплуа­тации.

2.4 Универсальный сварочный инверторный источник общего назначения Invertec V300-1

В отечественном сварочном производстве давно существует потребность в надежном инверторном источнике на ток 300 А. При этом с точки зрения потребительских свойств (массы, минимума пульса­ций, отсутствия неприятного звука) это должен быть высокочастотный, т.е. транзисторный инвертор. Основными недостатками выпускаемых в настоящее время машин такого класса являются низкая ПВ и недостаточный диапазон рабочих температур. Это в сочетании с высокой ценой сдерживает массово применение инверторных источников.

Сегодня на российском рынке появилась машина без указанных недостатков, учитывающая все тонкос­ти эксплуатации сварочного оборудования на россий­ских предприятиях.

Инверторный источник питания Invertec V300-1 является базовым для целой серии инверторов фирмы The Lincoln Electric Company и предназначен для ручной дуговой сварки штучным электродом, аргонодуговой неплавящимся электродом, механизи­рованной сплошной или порошковой проволокой. Основные технические характеристики машины приведены в таблице №5.

Таблица № 5

В основе конструкции лежит транзисторный инвертор с частотой преобразования 20 кГц. Высокая частота позволяет исключить характерное для источников такого рода неприятное звучание, особен­но на больших токах, а также дает исключительно гладкую выходную характеристику и большие возмож­ности для управления основными сварочными параметрами током (падающая характеристика) или напряжением (жесткая).

Установку режимов и параметров сварки выполня­ют с помощью органов управления, расположенных на передней панели источника (рис 20).

Тип используемого процесса устанавливают с помощью пятипозиционного переключателя:

1. GTAW - аргонодуговая сварка неплавящимся электродом. Позволяет легко возбуждать дугу путем касания электродом изделия либо с помощью высоко­частотного устройства.

2 СС SOFT - крутопадающая характеристика, "мягкая" дуга. Рекомендуется для ручной дуговой сварки электродами с основным покрытием типа ЕХХ18-ЕХХ28 по AWS;

3. СС CRISP - пологопадающая характеристика, "жесткая" дуга. Используется для ручной дуговой сварки электродами с целлюлозным покрытием типа ЕХХ10-ЕХХ14 по AWS. Данный режим можно также применять для разогрева изделия электрическим током и выполнения теста работоспособности аппара­та подачей активных нагрузок.

4. CV FCAW - жесткая характеристика Рекоменду­ется для механизированной сварки газозащитной или самозащитной порошковой проволокой.

5. CV GMAW - жесткая характеристика Применяет­ся при механизированной сварке сплошной проволо­кой в защитном газе. Сварку можно вести в режимах переноса металла сериями в процессе коротких замыканий, а также капельного или струйного перено­са. При сварочном напряжении ниже 16 В сварку сплошной проволокой в защитном газе рекомендуется выполнять в режиме CV FCAW.

Регулировку выходной мощности во всем диапазо­не обеспечивает плавный регулятор Заданные значения напряжения или тока (в зависимости от выбранного режима) индицируются на жидкокристал­лическом дисплее. Во время сварки дисплей показы­вает реальные значения тока или напряжения, измеряемые на выходных клеммах источника. Для выбора индицируемого параметра достаточно устано­вить в необходимое положение специальный тумблер, расположенный рядом с индикатором Для установки правильной полярности измеряемого напряжения используют двухпозиционный переключатель, распо­ложенный на задней стенке корпуса машины.

Источник оснащен специальным регулятором форсирования дуги или индуктивности сварочного контура Arc Fcrce / Inductance Control (рис.21), который применяют во всех указанных сварочных процессах за исключением аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом (GTAW). При крутопадаю­щей вольт-амперной характеристике регулятор изменяет ток короткого замыкания, управляя степенью активности сварочной дуги в момент закорачивания дугового промежутка. Дуга становится "мягкой" при установке регулятора на минимальные значения по относительной шкале. При максимальных значениях давление проплавления) дуги увеличивается, она становится более подвижной. При этом увеличивается разбрызгивание.

При жесткой вольт-амперной характеристике регулятор изменяет количество индуктивности вводимой в сварочную цепь. При этом изменяется динамика роста или снижается сварочный ток при изменении напряжения вследствие влияния так называемого 'Пинч-эффекта". Последнее наиболее ощутимо при сварке на режиме переноса металла сериями коротких замыканий.

Рис.20 – Панель управления источника Invertec V300-1

При сварке порошковой проволокой рекомендуется устанавливать регулятор в положение, соответствующее максимуму. Для сварки сплошной проволокой в СО2 или смеси газов с большим содержанием СО2 на шкале устанавливают одно из значений верхней половины диапазона. При использовании в качестве защитной среды смеси инертных газов рекомендуется первая половина шкалы.

Источник имеет возможность дистанционного управления путем подачи напряжения на выходные терминалы и регулировки выходной мощности с помощью двух двухпозиционных переключателей установки режима дистанционного управления. Один из них управляет подачей напряжения на выходные клеммы источника. При этом возможны два положе­ния: на клеммах постоянно присутствует потенциал (ручная дуговая сварка штучными электродами, аргонодуговая сварка вольфрамовым электродом, воздушная строжка) и потенциал подается на клеммы только при нажатии кнопки на горелке (механизиро­ванная сварка).

Другой тумблер выбирает режим регулировки выходной мощности, управление которой может происходить либо с помощью регулятора, установ­ленного непосредственно на источнике, либо со специального пульта дистанционного управления Длина стандартных кабелей пульта ДУ составляет 7,6 или 30,2 м. Допускается параллельная работа двух источников для увеличения выходной мощ­ности.

Такое разнообразие режимов и функций предпола­гает использование источника питания lnvertecV300-1 с большим количеством дополнительного оборудова­ния. Далее рассматриваются примеры наиболее распространенного применения источника.

Аргонодуговая сварка неплавящимся электро­дом. Для использования вместе с источником разра­ботан специальный блок DC TIG Starter, крепящийся под источником и увеличивающий его высоту на 20 см. При этом полностью сохраняется легкость и удобство при переноске. Блок обеспечивает следующие функции: высокочастотный старт дуги без касания электродом детали; управление подачей инертного газа, фиксированную предварительную подачу и программируемую задержку отключения газа; регули­ровку спада тока при заварке кратера; выбор двух или четырехшагового сварочного цикла.

Механизированная сварка в цеховых условиях. Источник питания Invertec V300-1 обеспечивает использование практически всех подающих уст­ройств производства The Lincoln Electric Companv. Также возможно подключение подающих механиз­мов, работающих на переменном токе при 42 или 115 В. Диапазон тока, равный 5-350 А, позволяет использовать проволоку диаметром 0,6-1,6 мм э функция управления индуктивностью - точно под­строить сварочную систему для конкретного применения.

Рис.21 – а) жёсткие выходные характеристики при различном положении регулятора Inductance Control; б) падающие выходные характеристики при различном положении регулятора Arc Force.

Механизированная сварка в монтажных услови­ях. Для этого рекомендуется применять подающии механизм LN-25, который не требует кабеля управления и питания, а работает при включении в сварочную цепь. Комплект Invertec V300-1/LN-25 зарекомендо­вал себя при использовании на открытых строитель­ных площадках, стапелях, при проведении ремон­тных работ на открытом воздухе, т е везде, где требуется максимальная мобильность и транспорта­бельность.

Механизированная сварка цветных металлов и сложных сталей. Специальный блок MIG Pulser позволяет применять источник питания Invertec V300-1 для импульсной сварки. Блок включается в цепь кабеля управления между источником и подающим механизмом. Диапазон частотного регулирования 20-300 Гц. Допускается раздельная установка базово­го и пикового тока. Применение блока позволяет выполнять импульсную сварку алюминия и коррозионно-стойкой стали с высоким качеством. Для сварки алюминия, особенно в монтажных условиях, рекомендуется использовать в комплекте с источни­ком питания Invertec V300-1 специализированный полуавтомат COBRAMATIC, оборудованный системой горелок Push-Pull. Эта система позволяет использо­вать горелки со шлангами длиной до 15 м для подачи алюминиевой проволоки диаметром 0,8-1,6 мм. При этом возможна сварка алюминиевых конструкций практически любых формы и размеров.

Сварка трубопроводов в полевых условиях.

При использовании специализированного полуавтомата LN-23P можно применять источник Invertec V300-1 для качественной и высокопроизводительной сварю, труб комбинированным методом штучный электрод + порошковая самозащитная проволока. Схема использования комплекта: корневой шов выполняют штучным электродом с основным (Lincoln 16P) или целлюлозным (Eleetweld 5P+) покрытием. Горячий заполняющий и облицовочный проходы выполняют порошковой самозащитной проволокой (Innershiek NR-207 или NR-208H). В связи с тем, что выходные сварочные характеристики источника не зависят от колебаний частоты входного напряжения а также учитывая низкую потребляемую мощность, можно одновременно использовать несколько аппаратов при питании их от дизель-генераторов переменного токе на 220 или 380 В. Применению данного оборудования,  способствуют также его малые масса и габаритные размеры, возможность работы при температуре -40 - 40 °С и высокая степень защиты от влияния окружающей среды.

2.5 Сварочные инверторные аппараты MOS 138E,

MOS Г68Е, MOS 170E

- Сварочный ток - постоянный. Сварка различных материалов как

на прямой, так и на обратной полярности;

-   TIG - для сварки стали, нержавеющей стали, меди, никеля
толщиной от 0,5 мм;

-   Функция «Горячий старт» - для облегчения первичного
возбуждения сварочной дуги;

-   Функция «Анти-липкий» помогает избежать перегревания
электрода, защищая его металлургические свойства;

-   Функция «ARC FORCE» - стабилизация сварочной дуги;

-   Защита от перегрева;

Оборудование для дуговой TIG сварки (вольфрам, инертны газ), изготовляемое по технологии INVERTER дает возможность соединять металлические детали плавлением. Это позволяв делать неразъемные соединения под действием выделяемой теплоты при электродуговом разряде между концом электрода основным материалом сварки.

Таким образом, металлические части соединяются расплавом. Новая электронная технология позволяет изготавливать оборудование, отличающееся особыми свойствами: меньшим весом и малым потребляемым током. Технические характеристики аппаратов приведены в таблице №6.

Таблица № 6

2.6 Инверторный сварочный аппарат POWER MAN

Сварочные аппараты инверторного типа являются наиболее современными и технически сложными источниками сварочного тока. В отличие от сварочных трансформаторов и выпрямителей у инверторов отсутствует силовой трансформатор. Работают они следующим образом. Напряжение однофазной сети промышленной частоты преобразуется входным выпрямителем в постоянное напряжение. Это напряжение в свою очередь преобразуется с помощью инвертора (очень сложного электронного устройства) в переменное повышенной частоты, которое затем поступает на понижающий высокочастотный трансформатор. Вторичная обмотка трансформатора нагружена на диодный выпрямитель, к выходу которого через сглаживающий дроссель подключены электрод и изделие.

Аппарат выполнен в металлическом корпусе, удобном для его переноски. На лицевой панели аппарата размещены органы управления и индикации, силовые разъемы для подключения рабочих кабелей. На задней панели расположен вентилятор для принудительного охлаждения электронных схем и силовых блоков аппарата и автомат включения. Технические характеристики приведены в таблице №7.

Таблица №7

В некоторых аппаратах моделей 230А, 250А, 300А значение Imax может быть меньше на 5 % от значения указанного в таблице.

Комплектация:

В комплект поставки входит:

-  инвертор,

-  инструкция,

-  комплект кабельных соединителей,

-  наплечный ремень ( кроме моделей 250А, 300А)

POWER MAN - компактный, легкий, экономичный инверторный свароч­ный аппарат для ручной дуговой сварки штучными электродами (ММА), может быть использован для сварки неплавящимся электродом в среде защитного газа при контактном возбуждении дуги (TIG).  Аппараты серии POWER MAN предназначены для промышленного ис­пользования и в бытовых целях. Небольшие габариты и вес аппарата позволяют сварщику свободно перемещаться по всей площади произ­водимых работ, что делает работу с ним простой и удобной. Аппараты могут эксплуатироваться при температуре окружающего воз­духа в диапазоне от минус 20°С до плюс 40°С и относительной влаж­ности до 80% при 25°С и более низких температурах без конденсации влаги. Конденсация может образовываться в следующих случаях:

-  если аппарат внесен в теплое помещение из холода (не используйте
аппарат в течение 2 часов);

-  если окружающая температура резко снизилась;

-  если аппарат был перенесен из более прохладного помещения в бо­лее теплое и влажное.

Схема подключения изображена на рисунке 22.

Рис.22 – схема подключения.

Библиографический список

1. Рама Р.С. Основы силовой электроники/ Рама Р.С. : перев. с англ. Масалова В.В. – Москва: Техносфера, 2006. – 288.:ил. – (Мир электроники);

2. Готтлиб И.М. Источники питания. Инверторы, конверторы, линейные и импульсные стабилизаторы/ И.М. Готтлиб; перев. с англ.: А.Л. Ларина, С.А. Лужанского, - Москва.: Постмаркет, 2000, - 552с.: ил. – (Б-ка современной электроники);

3. Малешин В.И. Транзисторная преобразовательная техника/ В.И. Мелешин, - Москва.: Техносфера, 2005, - 632с.: ил. – (Мир электроники);

4. Миронов С. Инверторные источники питания для дуговой сварки// Сварочное производство. 2003. № 4. Стр. 41-43.;

5. Гецкин О.Б., Кудров И.В., Яров В.М. Особенности работы сварочных инверторов от автономных источников питания// Сварочное производство. 2004. № 4. Стр. 53-55.;

6. Гецкин О.Б., Кудров И.В., Яров В.М. Инверторный аппарат ДС 250.33 для сварки покрытыми электродами// Сварочное производство. 2004. № 2. Стр. 19-21.;

7. Иоффе Ю.Е., Можайский В.А. Универсальный сварочный инверторный источник общего назначения Invertec V300-1// Сварочное производство. 1998. № 1. Стр. 44-46.;

8. Паспортные данные некоторых инверторных сварочных аппаратов имеющихся в продаже  магазина «ИнтерСварка».

Страницы: 1, 2, 3, 4