Урок 3. Пристрій джерел живлення зварювальної дуги. (Обл.)

 

Урок № 3

ЕГЗ 2.1. Обладнання і технології зварювальних робіт.

ЕГЗ 2.1.1: Підготовка робочого місця.

Тема уроку: Пристрій джерел живлення зварювальної дуги.

Мета уроку:

Ø навчальна: вивчити пристрій джерел живлення зварювальної дуги;

Ø виховна: формувати творчу працелюбну особистість, шанобливе ставлення до своєї професії;

Ø розвиваюча: сприяти розвитку пам’яті, технічного мислення, творчого мислення  підходу до проблемних питань.

Вид уроку: комбінований з використанням мультимедійних технологій.

Тип уроку: урок засвоєння нових знань.

Дидактичне забезпечення: опорний конспект, роздатковий матеріал.

Методи навчання: словесні (пояснення з елементами бесіди), наочні (демонстрації).

Матеріально-технічне забезпечення: дошка, опорний конспект здобувача освіти, підручник, мультимедійний проектор, ноутбук.

Міжпредметні зв’язки: фізика, електротехніка.

Орієнтовний план проведення уроку:

І. Організаційна частина (3 хв)

ІІ. Актуалізація опорних знань (5 хв)

III. Повідомлення теми, мети завдань уроку (2 хв)

IV. Вивчення нового матеріалу (30 хв)

V. Підсумок уроку (5 хв)

Хід уроку

І.Організаційна частина.

1. Перевірка присутніх здобувачів освіти.

2. Призначення чергових.

 II. Актуалізація опорних знань (методом бесіди з’ясовую  питання):

1. Які джерела живлення зварювальної дуги вам знайомі?

2. Як джерела живлення можуть класифікувати за родом струму?

ІІІ. Мотивація навчально-трудової діяльності.

Сьогодні ми ознайомимося з пристроями джерел живлення зварювальної дуги. Отримані знання та вміння ви зможете застосовувати на практиці.

IV. Повідомлення теми, мети, завдань уроку.

Тема  уроку пристрій джерел живлення зварювальної дуги. На цьому уроці ми розглянемо джерела живлення зварювальної дуги. Ви дізнаєтесь про їх класифікацію, умовні позначення та характеристики.

V. Вивчення нового матеріалу. (пояснення супроводжується презентацією, плакатами)

План вивчення:

1) Пристрій джерел живлення зварювальної дуги.

2) Класифікація джерел живлення зварювальної дуги.

3)Умовні позначення та характеристики пристроїв джерел живлення.

VI. Підсумок уроку.

6.1 Рефлексія

1.Чи все ви зрозуміли?

2.Тоді дайте відповіді на мої запитання:

1. Як класифікують джерела живлення зварювальної дуги?

2. Назвіть умовні позначення джерел струму?

3. Які параметри характеризують джерела живлення?

4.Які види джерел живлення постійного струму ?

5. Якою може бути зовнішня вольт-амперна характеристика?

6. Якою має бути напруга холостого ходу?

Оцінювання активності учнів на уроці

Отже сьогодні на уроці ви ознайомилися з пристроями джерел живлення зварювальної дуги.

Домашнє завдання

Конспект, І.В. Гуменюк «Обладнання та технології газозварювальних робіт» с. 13-22

Конспект

1. Пристрій джерел живлення зварювальної дуги

Джерелом живлення зварювальної дуги є електричні машини та апарати, що забезпечують живлення дуги струмом, який підтримує стійкий дуговий розряд. До джерел живлення зварювальної дуги висувають технічні вимоги, пов'язані зі статичною характеристикою дуги, процесом плавлення і перенесення металу при зварюванні, які мають такі особливості:

- зварювальні апарати мають бути обладнані пристроєм регулювання сили зварювального струму;

- струм тимчасового короткого замикання, що виникає в момент дотику електродом виробу і при перенесенні розплавленого металу на виріб, має бути безпечної величини щодо перепалювання обмоток і достатнім для швидкого розплавлення кінця електрода;

- повинно забезпечуватись швидке запалювання дуги, але не створюватись ураження зварювальника електричним струмом.

Зовнішня вольт-амперна характеристика джерела живлення - це залежність між величиною зварювального струму і напругою на вихідних клемах зварювального апарата. Розрізняють декілька типів зовнішніх характеристик: 7 - стрімкоспадна і 2 - жорстка. Статична характеристика дуги зварювального апарата 3 в двох точках перетинає стрімкоспадну характеристику дуги (А; В)] в точці А відбувається збудження дуги, а в точці В забезпечується стійке горіння дуги.

Джерела живлення класифікуються залежно від виду струму та принципу дії. Джерелами змінного струму слугують зварювальні трансформатори, які перетворюють змінну мережеву напругу на понижену, необхідну для зварювання. Це найпростіші та дешеві джерела, які широко використовують під час ручного зварювання покритими електродами.

Для ручного зварювання використовують зварювальні трансформатори:

- із рухомими котушками;

- із рухомими магнітними шунтами;       

- тиристорні трансформатори.

Універсальні зварювальні випрямлячі під час ручного зварювання мають спадну характеристику, при зварюванні в захисних газах - жорстку. Вони мають вищий коефіцієнт корисної дії, меншу вагу, кращі технологічні властивості, зручні в експлуатації.

Зварювальні перетворювачі - це комбінація електродвигуна змінного струму і зварювального генератора постійного струму. Електрична енергія мережі змінного струму перетворюється на механічну енергію електродвигуна, обертає вал генератора і перетворюється на електричну енергію.

Зварювальний агрегат складається із двигуна внутрішнього згорання і генератора постійного струму. Хімічна енергія спалювання палива перетворюється на механічну, а потім - на електричну енергію. Агрегати використовують в основному для ручного зварювання в польових умовах, де немає електричних мереж.

2. Класифікація джерел живлення зварювальної дуги.

Джерела живлення зварювальної дуги класифікують (у дужках наведено їх умовне позначення):

• за родом струму — змінного і постійного струму,

• за типами — трансформатори (Т), випрямлячі (В), перетворювачі (П), генератори (Г), агрегати (А), установки (У);

• за видом — для дугового зварювання (Д), для плазмового зварювання (П);

• за способом зварювання — для ручного, під флюсом (Ф), у захисних газах (Г), універсальні (У), в інертних газах (И), без захисту дуги (О), під флюсом і в захисних газах (ФГ);

• за кількістю постів — однопостові, багато- постові (М);

• за номінальним струмом — на 125, 160, 200, 250, 310, 400, 500, 630, 1000, 1250, 1600, 2000, 2400,3150,5000 А;

• за кліматичним виконанням — для помірного клімату (У), для помірного й холодного клімату (УХЛ), для тропічного клімату (Т);

• за категорією розміщення — для роботи на свіжому повітрі; для приміщень, де коливання вологості й температури мало відрізняються від свіжого повітря; для закритих приміщень, де коливання вологості й температури, вплив пилу менші, ніж на свіжому повітрі; для приміщень із штучним кліматом; для приміщень з великою вологістю

Рис. Джерела живлення зварювальної дуги

3. Умовні позначення та характеристики пристроїв джерел живлення

Умовні позначення способів зварювання:

MIG — зварювання в інертних захисних газах (аргон, гелій);

MAG — зварювання в активних захисних газах (вуглекислий газ);

TIG — аргонодугове зварювання неплавким електродом;

ATIG — аргонодугове зварювання неплавким електродом з активованим флюсом;

ММА — дугове зварювання покритим електродом;

DC — постійний струм; АС — змінний струм.

Для електродугового зварювання використовують джерела живлення змінного струму (одно- й трифазні зварювальні трансформатори) і постійного струму (зварювальні випрямлячі, генератори, перетворювачі).

Джерела струму характеризують за такими параметрами: номінальний зварювальний струм; межі регулювання струму; напруга холостого (неробочого) ходу; коефіцієнт корисної дії; напруга живильної мережі; коефіцієнт потужності; зовнішня характеристика джерела живлення; режими роботи джерела струму; габарити і маса.

Вибираючи джерело живлення, керуються їх основними параметрами. Головним з них є номінальний струм. Джерела живлення для ручного зварювання розраховані на струм від 125 до 500 А, для напівавтоматичного — від 200 до 1000 А, для автоматичного — від 500 до 2000 А, багатопостові — від 1000 до 5000 А.

Важливим параметром також є номінальна робоча напруга, яка відповідає певному значенню зварювального струму. Однопостові джерела зі спадною характеристикою для ручного зварювання мають номінальну напругу від 25 до 40 В.

Ще одна важлива характеристика — напруга холостого (неробочого) ходу. Вона має бути достатньою для легкого запалювання зварювальної дуги. Збудження дуги проходить легше за високої напруги холостого ходу джерела живлення. Залежно від умов зварювання, захисту дуги, складу електродного покриття напруга холостого ходу перебуває в межах від 40 до 90 В. У джерелах живлення для ручного зварювання її значення становить 60-80 В. Установки для плазмового зварювання можуть мати й більш високу напругу холостого ходу.

Визначальною характеристикою джерела живлення є зовнішня, або вольт-амперна, характеристика, тобто залежність між напругою на вихідних клемах джерела та силою зварювального струму. Вона визначає електричні властивості джерела під час роботи. Зовнішні характеристики можуть бути зростаючими, жорсткими, похило- й крутоспадними. Вимоги до виду зовнішніх характеристик пов’язані з особливостями зварювального процесу, для якого призначене джерело живлення (відкрита дуга, у захисному газі, під флюсом, плавкий або неплавкий електрод). Залежно від способу формування зовнішня характеристика може бути природною (завдяки внутрішньому опору силового трансформатора чи інших електромагнітних вузлів) або штучною, одержаною за допомогою електронних засобів керування. Зовнішню характеристику джерела живлення потрібно вибирати так, щоб зі зміною довжини дуги режим зварювання не змінювався.

Джерела живлення постійного та змінного струму з крутоспадною характеристикою використовують для ручного дугового зварювання вольфрамовим електродом, автоматичного зварювання під флюсом з регулюванням швидкості подачі електродного дроту залежно від напруги дуги. Завдяки підвищеній напрузі холостого ходу забезпечується надійне початкове й повторне запалювання дуги.

Джерела живлення з похилоспадною характеристикою використовують для механізованого зварювання плавким електродом у захисних газах і для автоматичного зварювання під флюсом з постійною швидкістю подачі дроту. Вони працюють за принципом саморегулювання дуги. Великі межі коливання сили струму в дузі, викликані зміною її довжини, сприяють стійкому процесу зварювання.

У джерелах живлення для зварювання під флюсом є регулятор напруги, а сила струму, яка залежить від швидкості подачі дроту, настроюється механізмом подачі дроту. Для механізованого зварювання у вуглекислому газі застосовують джерела живлення постійного струму з похилоспадною характеристикою. Постійний струм зворотної полярності поліпшує запалювання та покращує стійкість горіння дуги. Сила зварювального струму регулюється напівавтоматом, а напруга дуги — джерелом живлення.

У випадках, коли одночасно потрібно виконувати ручне й механізоване зварювання, застосовують універсальні джерела живлення з жорсткими, похило- й крутоспадними зовнішніми характеристиками.

Джерела струму повинні мати динамічні властивості, швидко реагувати на всі зміни сили струму та напруги дуги в разі зміни режимів її горіння. Вони будуть задовільними, якщо час відновлення напруги після запалювання дуги від 0 до 25 В не перевищуватиме 0,05 с. В іншому разі після відриву електрода від виробу дуга може обірватися.

Робота джерел живлення проходить з почерговими вмиканнями й вимиканнями навантажень (під час очищення шва від шлаку, у разі зміни електрода й т. ін.) і характеризується тривалістю навантаження та тривалістю вмикання.

Тривалістю навантаження (ТН) характеризуються джерела живлення, які під час перерви не вимикаються від електромережі, а продовжують працювати на холостому ходу (при ручному зварюванні).

Тривалістю вмикання (ТВ) характеризуються джерела живлення, які під час перерви повністю вимикаються від електромережі (при застосуванні механізованих способів зварювання).

При тривалому режимі роботи джерело живлення працює з навантаженням безперервно (ТВ = 100%).

Тривалість роботи зварювальних трансформаторів для ручного зварювання вважають такою, що дорівнює 5 хв, а для механізованого — 10 хв. Зазвичай для ручного зварювання tн = 3 хв, a tn = 2 хв. Трансформатори механізованих способів зварювання виготовляють на ТВ = 60 %, що означає: протягом 10 хв він працюватиме 6 хв, а 4 хв буде вимкнутий із мережі.

Визначивши за формулою максимально допустиму силу зварювального струму, можна завжди правильно використовувати джерело живлення, без перевантаження (без перегрівання).

Неправильна експлуатація джерела живлення може призвести до передчасного виходу його з ладу!