Top 3 Sprite źródła prądu spawania prądu stałego
Ten artykuł rzuca światło na trzy górne rektyfikowane źródła prądu spawania prądem stałym.
Źródło # 1. Źródło prądu spawania SCR:
Można zaprojektować źródło prądu spawania, które uzyskuje kontrolę nad zdolnością sygnału bramki do włączenia SCR w pożądanym momencie. Schemat jednego typu 3-fazowej SCR pokazano na Rys. 4.35.
To źródło prądu spawania składa się z transformatora obniżającego Tr, kontrolowanego krzemem zespołu SCR, wentylatora F i przełącznika, wbudowanego we wspólną obudowę. Prostownik przekształca prąd trójfazowy w prąd stały w celu spawania łukowego. Transformator może być typu o wysokiej reaktancji, aby uzyskać charakterystykę opadającego napięcia w amperach.
Prąd spawania uzyskany z większości takich jednostek może być regulowany w dwóch zakresach. Przełączenie z zakresu na zakres uzyskuje się poprzez połączenie uzwojenia pierwotnego i wtórnego transformatora w gwiazdę lub trójkąt za pomocą połączeń na płytce wymiennej T B.
W każdym zakresie prąd spawania może być kontrolowany w sposób ciągły poprzez zmianę odstępu pomiędzy cewką pierwotną i wtórną, a tym samym zmianę reaktancji przecieku transformatora. Odpowiednio, uzwojenia mają konstrukcję ruchomą i mogą być przesuwane w górę lub w dół przez obrót koła ręcznego.
Ponadto, aby dostosować ilość mocy w ładunku, poprzez SCR, konieczne jest dokładne określenie czasu, w którym w dowolnym danym cyklu półprzewodnikowym ma się rozpocząć przewodzenie. Jeśli wymagana jest wysoka moc, przewodzenie musi rozpocząć się na początku półcyklu. Jeśli wymagana jest niska moc, przewodzenie jest opóźnione do późnego półcyklu, jak pokazano na Rys. 4.36, gdzie moc dostarczana do obciążenia impulsami jest proporcjonalna do zacienionych obszarów pod obwiedniami kształtu fali. Ten h jest znany jako kontrola fazy.
Z rys. 4.36 wynika, że mogą występować znaczące przerwy, gdy do ładunku nie doprowadza się mocy. Może to spowodować przerwanie łuku. Wymaga to filtrowania falowego, które odbywa się poprzez zapewnienie wymaganej indukcyjności w obwodzie spawalniczym.
Charakterystyka Volt-amperowa źródła prądu SCR może być kształtowana i dostosowywana do konkretnego procesu spawalniczego i jego zastosowania. W rzeczywistości te źródła mocy mogą zapewnić dowolną pożądaną charakterystykę woltamperową od napięcia stałego do typu prądu stałego.
Chociaż diody są zwykle montowane na radiatorach z blachy aluminiowej, aby utrzymać ich temperaturę w dopuszczalnym limicie, ale dla całkowitego chłodzenia transformatora i jednostki prostowniczej może być zapewniony wentylator, który jest zamontowany wewnątrz obudowy.
Transformator pierwotny jest podłączony do zasilania prądem trójfazowym poprzez starter magnetyczny MS. Cewka zapłonowa jest podłączona do sieci poprzez styk NO "bez obciążenia", który zamyka się tylko wtedy, gdy wentylator jest włączony. Gdy wentylator jest uruchamiany przez wrzucenie przełącznika FS w pozycję "on", strumień powietrza przepływa przez wirnik przekaźnika wentylatora, styki NO przekaźnika zasilają cewkę rozrusznika, a styki NO rozrusznika magnetycznego łączą się transformator pierwotny do linii. Jeśli w wentylatorze pojawi się jakikolwiek błąd, prostownik automatycznie zostanie odłączony od linii.
Wysoka częstotliwość jest tłumiona przez zespół kondensatorów, CF.
Komórki SCR, w jednostce prostowniczej, są ułożone w 3-fazowy obwód mostkowy, który utrzymuje fale w prądzie prostownika do minimum.
Przetwornik półprzewodnikowy:
Źródła prądu spawania prostownika prądu stałego są generalnie dość ciężkie, a ich główną przyczyną jest ciężar transformatora i cewki indukcyjnej. Wcześniejsze próby zmniejszenia ciężaru i masy poprzez zmianę uzwojenia miedzianego na zwoje aluminium nie były zbyt udane. Jednak aby osiągnąć ten cel, zastosowanie technologii inwerterowej okazało się bardzo przydatne.
Konwencjonalny transformator działa przy wejściowej częstotliwości sieci 50 Hz. Ponieważ rozmiar transformatora jest odwrotnie proporcjonalny do częstotliwości zasilania, możliwe jest zmniejszenie do 75% wielkości i masy źródła zasilania za pomocą obwodu falownika pokazanego na rysunku 4.36 A.
W tego typu źródle zasilania zasilanie pierwotne prądu przemiennego jest najpierw prostowane, a "wynikowe wysokie napięcie prądu stałego jest przekształcane elektronicznie przez falownik na prąd o wysokiej częstotliwości przed doprowadzeniem go do głównego transformatora spawalniczego. Ponieważ częstotliwość operacji wynosi od 5000 do 50 000 Hz, transformator jest mały. W tym podejściu można produkować bardzo kompaktowe i przenośne zasilacze.
Typowy obwód prostownika / przemiennika pokazano na rys. 4.36 B. W tym obwodzie moc wyjściowa jest sterowana za pomocą zasady sterowania współczynnikiem czasu (TRC). Urządzenia półprzewodnikowe (półprzewodniki) w falowniku działają jak przełączniki, tzn. Są albo włączone, albo przewodzą, wyłączają się i blokują.
Ta operacja przełączania "on" i "off" jest czasami określana jako "tryb przełączania". TRC to regulacja czasu włączenia i wyłączenia przełączników w celu sterowania mocą wyjściową. Gdy przełącznik jest włączony, napięcie wyjściowe (V2) jest równe napięciu wejściowemu (V 1 ). Kiedy przełącznik jest "wyłączony napięcie wyjściowe, V 2 = 0.
Średnia wartość napięcia wyjściowego, V 2, podana jest przez:
TRC reprezentowany przez równanie (4.3) sugeruje dwie metody sterowania mocą wyjściową spawania inwertorowego, mianowicie modulacją szerokości impulsu, tj. Przez zmianę t i modulację częstotliwości, tj. Przez zmianę fc. Regulatory TRC pozwalają operatorowi wybrać wyjście o stałym prądzie lub stałym napięciu i, przy odpowiednich opcjach, te źródła zasilania mogą dostarczać impulsowe wyjścia prądowe.
Typ obwodu inwertera był początkowo używany dla źródeł mocy SMAW, ale obecnie jest wykorzystywany dla jednostek GTAW i GMAW.
Źródło # 2. Spawanie impulsowe Źródła zasilania:
Prąd pulsujący znajduje coraz większe zastosowanie w spawaniu łukiem elektrycznym z użyciem spawania łukowego z wykorzystaniem wolframu gazowego i spawania łukiem elektrycznym. Podczas gdy w GTAW służy to kontrolowaniu rozmiaru jeziorka spawalniczego i szybkości chłodzenia stopiwa bez manipulacji łukiem, w GMAW zapewnia on rozpylanie i kontrolowany tryb przenoszenia metalu przy niższym prądzie spawania dla określonego typu i średnicy stosowanej elektrody.
Typowe źródło prądu spawania łukiem pulsującym zwykle składa się z trójfazowego prostownika spawania transformatora spawania równolegle z jednofazowym prostownikiem półfalowym. Jednostka trójfazowa zapewnia prąd tła, a jednostka jednofazowa dostarcza prąd szczytowy. Zarówno transformator, jak i prostownik są montowane w jednej obudowie z odpowiednimi sterownikami do indywidualnej regulacji prądów tła i szczytowych.
Rozmiar elektrody i prędkość podawania są uwzględniane przez szczytowe ustawienie prądu. Prąd szczytowy ustawia się tuż nad wartością, która zapewnia tryb natryskiwania transferu metalu dla tej średnicy elektrody i prędkości podawania.
Przenoszenie rozpylania następuje w czasie trwania prądu szczytowego, podczas gdy transfer globalny nie odbywa się z powodu braku czasu na poziomie prądu tła. Zapewnia to szybkość osadzania między tymi dla ciągłego transferu natryskowego i transferu globularnego.
Źródło # 3. Tranzystorowe źródła prądu spawalniczego:
Podobnie jak w przypadku prostownika, tranzystor jest innym urządzeniem półprzewodnikowym, które jest używane w źródłach prądu spawania. Jednak obecnie tranzystory są używane tylko dla takich źródeł zasilania, które wymagają dokładnej kontroli wielu zmiennych.
Tranzystor różni się od SCR tym, że przewodzenie jest proporcjonalne do zastosowanego sygnału sterującego. Tak więc, gdy stosuje się mały sygnał, występuje małe przewodzenie, a dla dużego sygnału występuje duże przewodzenie. Tranzystor można również wyłączyć za pomocą sygnału, który nie jest podobny do SCR, w którym potencjał anody musi spaść do poziomu niższego niż potencjał katody lub przepływ prądu musi się zatrzymać, aby SCR przestał działać.
Tranzystory są stosowane w źródłach prądu spawania na poziomie między "wyłączonym" i "pełnym włączeniem", w którym działają one jako sterowane elektronicznie oporniki szeregowe. Tranzystory mogą pracować zadowalająco tylko w niskiej temperaturze roboczej, co może wymagać chłodzenia wody chłodzącej, aby utrzymać je w pożądanym zakresie temperatur.
Opracowano tranzystorowe źródła prądu spawania w celu dokładnej kontroli parametrów spawania. Prędkość działania i reakcja tranzystorów są bardzo wysokie, dlatego takie źródła mocy najlepiej nadają się do procesów GTAW i GMAW.
Najnowsze źródło zasilania jest wynikiem rozwoju tylko tranzystorowych źródeł prądu spawalniczego. Takie źródło mocy można regulować, aby uzyskać dowolną pożądaną charakterystykę woltamperową między stałym prądem i stałym napięciem.
Możliwe jest również zaprogramowanie układu sterującego, aby uzyskać określony z góry zmienny prąd i napięcie podczas rzeczywistej operacji spawania. Ta cecha czyni ją szczególnie atrakcyjną do spawania rur, w której nagrzewanie wymaga wyższej prędkości spawania w miarę postępu prac. Zazwyczaj takie układy są typu prądu pulsacyjnego dla uzyskania maksymalnej kontroli nad sposobem przenoszenia metalu, a tym samym jakości spoiny.
