Пригодность источника тока для питания сварочной дуги оценивается так называемой внешней характеристикой, представляющей собой зависимость напряжения на клеммах, источника от даваемой им силы тока: U = ƒ(I).
Обычные электрические машины непригодны для этой цели, так как они имеют жесткую характеристику типа U = ƒ(I) = const (рис. 191, линия с). На этом же рисунке нанесены статические дуги (кривые а и а1), представляющие собой зависимости напряжения дуги от тока и относящиеся к ее установившемуся состоянию.
Рис. 191. Внешние характеристики источников питания и статические характеристики дуги: а и а1 — статические характеристики соответственно для дуг длиной 2 и 5 мм; b и b1 — внешние характеристики сварочного источника тока; с — внешняя характеристика обычного источника тока.
Источник питания сварочной дуги должен иметь внешнюю крутопадающую характеристику (рис. 191, кривые b и b1). Завbсимость напряжения от тока U = ƒ(I) здесь такова, что с возрастанием тока в цепи напряжение на клеммах источника тока уменьшается.
Точки пересечения (В, В', В1, и В") внешних характеристик b и b1со статическими характеристиками дуги (а и а1) соответствут режимам устойчивого горения дуги.
Кроме того, к источникам питания дуги предъявляются следующие требования:
- напряжение холостого хода должно быть не выше 65—75 в;
- величина тока короткого замыкания не должна превышать сварочный (рабочий) ток более, чем на 40 ÷ 50%;
- источник питания должен обладать хорошими динамическими свойствами и быстро реагировать на все изменения режима дуги;
- эксплуатация источника должна быть простой и надежной, а регулирование тока должно осуществляться плавно.
Источники питания дуги постоянным током принято называть генераторами, а источники переменного тока — сварочными аппаратами или трансформаторами. Если источник тока предназначен для питания одной дуги, он называется однопостовым, а в том случае, если от него питаются несколько дуг,— многопостовым.
Генераторы постоянного тока могут быть стационарными и передвижными с приводом в виде электрического двигателя или: двигателя внутреннего сгорания. Генератор вместе с двигателем образуют сварочный агрегат.
Однопостовые сварочные агрегаты постоянного тока должны меть падающую внешнюю характеристику и хорошие динамические свойства. На рис. 192, а и б показаны соответственно агрегаты ПС-300 и ПС-500. Ступенчатое регулирование тока агрегата ПС-300 производится смещением щеток по поверхности коллектора с фиксацией их в двух положениях, а плавное регулирование в пределах каждой ступени осуществляется с помощью реостата. Пределы регулирования сварочного тока от 70 до 380 а.
Рис. 192. Источники,сварочного тока: а и б — агрегаты ПС-300 и ПС-500; в — многопостовой преобразователь ПСМ-1000; г — схема подключения сварочных постов к преобразователю ПСМ-1000, РБ-200 — баластный реостат; д — схема сварочного аппарата типа СТЭ с подключенной к нему сварочной цепью: 1 — первичная обмотка; 2 — вторичная обмотка; 3 — обмотка дросселя; 4 — магнитопровод трансформатора; 5 — магнитопровод дросселя; 6 — ярмо дросселя; 7— электрическая дуга; L — регулируемый зазор между сердечником дросселя и ярмом; е — схема сварочного аппарата типа СТН с подключенной к нему сварочной цепью; 1 — первичная обмотка трансформатора; 2 — вторичная; 3 — реактивная обмотка; 4 — магнитопровод; 5 — ярмо; 6 — электрическая дуга.
У агрегата ПС-500 также предусмотрена комбинированная (ступенчатая и плавная) регулировка тока. Однако ступенчатое регулирование у этого агрегата осуществляется не сдвигом щеток, а включением различного числа секций одной из обмоток. Пределы регулирования тока 120 — 600 а.
Многопостовые генераторы имеют жесткую характеристику. Получение падающей характеристики на каждом сварочном посту и плавное регулирование тока достигается включением в цепь каждой дуги балластного реостата. Многопостовой преобразователь ПСМ-1000 и схема подключения к нему сварочных постов показаны на рис. 192, в и г.
При сварке на переменном токе в сварочную цепь последовательно с дугой включается индуктивное сопротивление — дроссельная катушка. Это позволяет получить падающую характеристику и плавно регулировать ток. Различают три системы сварочных трансформаторов:
Трансформатор с отдельной дроссельной катушкой, имеющей два самостоятельных магнитопровода и общую вторичную электрическую цепь (рис. 192, д). Регулирование тока производится изменением воздушного зазора в магнитопроводе дроссельной катушки.
Комбинированный трансформатор с дроссельной катушкой во вторичной цепи, объединенной с трансформатором в одно целое на общем магнитопроводе (рис. 192, е). Падающая характеристика получается также за счет изменения, магнитного потока, создаваемого дроссельной катушкой путем регулирования величины зазора. Трансформатор с увеличенной индуктивностью без дроссельной катушки
За последнее время нашли применение трехфазные трансформаторы, предназначенные для питания трехфазной дуги, для двудуговой сварки и для электрошлаковой сварки. Кроме того, для питания дуги постоянным током используются сварочные выпрямительные установки, собираемые из полупроводниковых элементов. По сравнению с генераторами они более просты в эксплуатации, экономичны, имеют меньший вес и габаритные размеры.
Для повышения стабильности горения дуги переменного тока, а иногда и при работе маломощными дугами постоянного тока применяют осцилляторы, преобразующие низкое напряжение промышленной частоты в импульсы высокого напряжения и высокой частоты.
Наложение этих импульсов на дуговой промежуток способствует возникновению искрового разряда, что облегчает зажигание дуги и повышает устойчивость ее горения.
Для сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов применяются стандартные сварочные трансформаторы с дросселем и осциллятором. При сварке на постоянном токе используются стандартные мотор-генераторы (СУГ-2); преобразователи (ПСО-300, ПС-500) и выпрямители (ВСС-120).
