Источник питания для сварки - Welding power supply

А источник питания для сварки это устройство, которое обеспечивает или модулирует электрический ток выполнять дуговая сварка.[1] Обычно используются несколько процессов дуговой сварки, начиная от относительно простых Дуговая сварка защищенного металла (SMAW) для более сложных сварочных процессов с использованием инертного защитного газа, например Газовая дуговая сварка металлом (GMAW) или же Газовая вольфрамовая дуговая сварка (GTAW). Источники питания для сварки в первую очередь служат в качестве устройств, которые позволяют сварщику контролировать наличие тока. переменный ток (AC) или же постоянный ток (DC), а также силу тока и напряжение. Источники питания для сварочных процессов, в которых используется защитный газ, также предлагают соединения для газа и способы регулирования потока газа. Оператор может установить эти коэффициенты в пределах параметров в зависимости от типа металла, толщины и используемой технологии. Большинство сварочных источников питания не вырабатывают электроэнергию, а работают как регулируемые. трансформаторы которые позволяют оператору регулировать электрические свойства по мере необходимости. Однако в некоторых сварочных приложениях, особенно в сварке SMAW, которые используются в зонах, изолированных от электрических сетей, используются сварочные источники питания, которые сочетают в себе функции генерации электричества и модуляции тока в одном мобильном устройстве, установленном на транспортном средстве или буксируемом прицепе.

Классификация

Сварочные аппараты обычно делятся на устройства постоянного тока (CC) или постоянного напряжения (CV); машина постоянного тока изменяет свое выходное напряжение, чтобы поддерживать постоянный ток, в то время как машина постоянного напряжения будет колебать свой выходной ток для поддержания заданного напряжения. Дуговая сварка защищенным металлом и газовая вольфрамовая дуговая сварка будет использовать источник постоянного тока и газовая дуговая сварка и порошковая сварка обычно используются источники постоянного напряжения, но постоянный ток также возможен с помощью механизма подачи проволоки, чувствительного к напряжению.

Машина CV требуется для газовой дуговой сварки металлическим электродом и дуговой сварки порошковой проволокой, поскольку сварщик не может вручную контролировать длину дуги.[нужна цитата ] Если бы сварщик попытался использовать CV-аппарат для дуговой сварки в экранированном металле (SMAW), небольшие колебания расстояния дуги вызовут значительные колебания в выходном токе аппарата. С аппаратом CC сварщик может рассчитывать на фиксированное количество ампер, достигающих материала, независимо от того, насколько короткой или длинной будет электрическая дуга.

Конструкции блоков питания

Наиболее часто встречающиеся источники питания для сварки можно разделить на следующие типы:

Трансформатор

А трансформатор -стайл сварочного источника питания преобразует умеренное напряжение и умеренный ток электричества от электросеть (обычно 230 или 115 В переменного тока) в источник высокого и низкого напряжения, обычно от 17 до 45 (разомкнутая цепь) и от 55 до 590 амперы. А выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный на более дорогих машинах.

Такая конструкция обычно позволяет сварщику выбирать выходной ток, по-разному перемещая первичную обмотку ближе или дальше от вторичной обмотки, перемещая магнитный шунт в сердечник трансформатора и из него, используя последовательный реактор насыщения с переменной техникой насыщения в последовательно с выходом вторичного тока, или просто разрешив сварщику выбрать выходное напряжение из набора отводов на вторичной обмотке трансформатора. Эти машины трансформаторного типа обычно наименее дорогие.

Компромисс за снижение затрат заключается в том, что чисто трансформаторные конструкции часто бывают громоздкими и массивными, потому что они работают на частоте электросети 50 или 60 Гц. Такие низкочастотные трансформаторы должны иметь высокую индуктивность намагничивания, чтобы избежать ненужных шунтирующих токов. Трансформатор также может иметь значительные индуктивность рассеяния за короткое замыкание защита в случае прилипания сварочного стержня к заготовке. Индуктивность рассеяния может изменяться, поэтому оператор может устанавливать выходной ток.

Генератор и генератор

Источники питания для сварки могут также использовать генераторы или генераторы переменного тока для преобразования механической энергии в электрическую. В основе современного дизайна обычно лежит двигатель внутреннего сгорания но более старые машины могут использовать электродвигатель для привода генератора переменного тока. В этой конфигурации электроэнергия преобразуется сначала в механическую энергию, а затем обратно в электрическую для достижения эффекта понижения, подобного трансформатору. Поскольку на выходе генератора может быть постоянный ток или даже более высокая частота переменного тока, эти старые машины могут вырабатывать постоянный ток из переменного тока без каких-либо выпрямителей любого типа, или могут также использоваться для реализации ранее использовавшихся вариантов так называемых Сварочные аппараты для гелиарной сварки (чаще всего называемые TIG), где необходимость в дополнительном модуле для более высокой частоты устраняется за счет простого создания генератора переменного тока более высокой частоты напрямую.

Инвертор

С появлением мощных полупроводников, таких как биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT), теперь можно построить импульсный источник питания выдерживает высокие нагрузки при дуговой сварке. Эти конструкции известны как инверторные сварочные аппараты. Обычно они сначала преобразуют сетевое питание переменного тока в постоянное; затем они переключают (инвертируют) мощность постоянного тока на понижающий трансформатор для получения желаемого сварочного напряжения или тока. Частота переключения обычно составляет 10 кГц или выше. Хотя высокая частота коммутации требует сложных компонентов и схем, она резко уменьшает объем понижающего трансформатора, поскольку масса магнитных компонентов (трансформаторов и катушек индуктивности), необходимых для достижения заданного уровня мощности, быстро уменьшается по мере работы (коммутации). ) частота увеличивается. Схема инвертора также может обеспечивать такие функции, как управление мощностью и защита от перегрузки. Сварочные аппараты на основе высокочастотных инверторов обычно более эффективны и обеспечивают лучший контроль переменных функциональных параметров, чем неинверторные сварочные аппараты.

БТИЗ в инверторной машине управляются микроконтроллер, поэтому электрические характеристики мощности сварки можно изменять с помощью программного обеспечения в реальном времени, даже от цикла к циклу, вместо того, чтобы вносить изменения медленно в течение сотен, если не тысяч циклов. Как правило, программное обеспечение контроллера будет реализовывать такие функции, как импульсный сварочный ток, обеспечение переменных соотношений и плотностей тока в течение цикла сварки, обеспечение плавного или ступенчатого изменения частот и обеспечение синхронизации по мере необходимости для реализации автоматической точечной сварки; Все эти функции были бы непозволительно дорогими для разработки в машине на основе трансформатора, но потребовали бы только пространства программной памяти в инверторной машине с программным управлением. Точно так же можно добавить новые функции к инверторной машине с программным управлением, если это необходимо, путем обновления программного обеспечения, а не путем покупки более современного сварочного аппарата.

Другие типы

Существуют и другие типы сварочных аппаратов, помимо тех, которые используют трансформаторы, электродвигатели / генераторы и инверторы. Например, также существуют аппараты для лазерной сварки, и для них требуется совершенно другой тип конструкции источника питания для сварки, который не относится ни к одному из типов источников питания для сварки, описанных ранее. Точно так же для точечной сварки требуется другой тип сварочного источника питания, обычно содержащий сложные схемы синхронизации и большие конденсаторные батареи, которые обычно не встречаются с любыми другими типами сварочных источников питания.

Рекомендации

  1. ^ Ларри Джеффус (27 января 2011 г.). Сварка и производство металлов. Cengage Learning. С. 232–. ISBN  978-1-133-41655-5.
    - Ларри Джеффус; Лоуренс Бауэр (12 февраля 2009 г.). Сварочные навыки, процессы и методы для сварщиков начального уровня. Cengage Learning. С. 21–. ISBN  978-1-111-78207-8.
    - Насир Ахмед (2005). Новые разработки в современной сварке. CRC Press. С. 245–. ISBN  978-1-85573-970-3.

внешняя ссылка