IWE IWP 1 5 2012

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

KURS MIÊDZYNARODOWEGO

IN¯YNIERA / TECHNOLOGA / MISTRZA / INSTRUKTORA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS/IWP)

Źródła zasilania

łuku elektrycznego

1.5

opracowa³:

mgr in¿. Bogus³aw £eœko
in¿. Wac³aw Kumiêga

Nowelizacja materia³u: 0

. 20 r.

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

1.5

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

Ogólny cel
nauczania: Zapozna

kursanta z podstawowymi poj

ciami dotycz

cymi

spawalniczych

ródeł energii do spawania łukiem elektrycz-

nym. Kursant musi zna

w ogólnych zarysach konstrukcje,

zasady działania, współzale

ść

metod spawania z chara-

kterystykami statycznymi

ródeł energii oraz zwi

zane z tym

poj

cie stabilno

ci procesu spawania.

Szczegółowe
cele
nauczania: Kursant musi umie

......

wymieni

podstawowe rodzaje spawalniczych

ródeł energii

ze wzgl

du na metody spawania;

...... opisa

charakterystyki statyczne łuku spawalniczego i wy-

mieni

obszary ich zastosowania w procesach spawania;

...... obja

definicj

zewn

trznej charakterystyki statycznej

spawalniczego

ródła energii;

...... obja

znaczenie charakterystyk dynamicznych spawalni-

czych

ródeł energii;

...... obja

warunki równowagi statycznej układu: spawalnicze

ródło energii - łuk spawalniczy;

...... obja

budow

i zasad

działania spawarki wiruj

cej;

...... obja

zasad

działania i zastosowanie spawarek

transformatorowych;

...... obja

klasyfikacj

spawarek transformatorowych

(sposoby nastawiania pr

du spawania);

Źródła zasilania łuku elektrycznego

WM 0-1

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

1.5

...... wyja

sposoby nastawiania pr

du spawania w spawar-

kach transformatorowych;

...... obja

budow

i zasady działania spawarek prostowniko-

wych, diodowych i tyrystorowych;

...... obja

znaczenie funkcji pomocniczych spawarek prosto-

wnikowych takich jak: „GOR

CY START” i „ARC-FORCE”;

...... obja

zasad

działania spawarki inwertorowej;

...... obja

zastosowanie

ródeł energii o płaskich i opadaj

cych charakterystykach statycznych do ró

nych procesów

technologicznych spawania;

...... obja

zjawisko samoregulacji łuku spawalniczego przy

spawaniu metodami MAG lub MIG;

...... obja

, na zasadzie zachowania energii, stabilno

ść

staty-

czn

procesu spawania;

...... obja

matematyczne uj

cie warunku stabilno

ci statycznej

procesu spawania;

...... wyja

sposoby poprawy stabilno

ci procesu spawania

du przemiennego;

...... obja

zasad

działania spawania impulsowego;

...... obja

sposoby poprawy współczynnika mocy cos



w spawarkach transformatorowych;

...... wymieni

sposoby eliminacji składowej stałej pr

du przy

spawaniu pr

dem przemiennym metod

TIG;

...... obja

działanie i zastosowanie iskiernikowego generatora

wysokiego napi

cia i wysokiej cz

stotliwo

ci.

WM 0-2

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

1.5

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

Ogólne wprowadzenie do spawalniczych źródeł energii

Klasyfikacja spawalniczych źródeł energii

Elektryczne spawalnicze źródła energii służą do przemiany energii elek-
trycznej w skoncentrowany strumień energii cieplnej zdolny do miejscowego
topienia spawanych, zgrzewanych lub przecinanych elementów metalowych.
Podział urządzeń spawalniczych zależy od zastosowanej metody przemiany
energii elektrycznej w energię cieplną.

Na tej podstawie rozróżnia się:
- urządzenia do spawania lub napawania łukowego, ręcznego, półautoma-

tycznego lub automatycznego, w powietrzu lub osłonach gazowych ,
np. argonu lub jego mieszanek,

- urządzenia plazmowe do cięcia, spawania i natryskiwania metali,
- zgrzewarki rezystancyjne - do tych urządzeń zaliczane są zgrzewarki zwarcio-

we, iskrowe, punktowe, garbowe i liniowe prądu przemiennego lub stałego,

- zgrzewarki mechaniczne, tarciowe lub ultradźwiękowe,
- urządzenia laserowe do spawania lub cięcia,
- urządzenia spawalnicze elektronowe, w których wykorzystywana jest wiązka

elektronów o dużej mocy wytwarzana w komorze próżniowej i przyspie-
szana napięciem 30÷120 kV.

Pod względem wykonania, elektryczne urządzenia spawalnicze i zgrzewarki

można podzielić na:

spawarki wirujące napędzane silnikiem elektrycznym, rzadziej spalinowym,

spawarki transformatorowe,

spawarki prostownikowe,

półautomaty spawalnicze przeznaczone do spawania łukowego w atmos-
ferze gazów ochronnych,

automaty spawalnicze,

zgrzewarki doczołowe, punktowe i liniowe.

W skład poszczególnych urządzeń spawalniczych wchodzą również ukła-
dy służące do ich zasilania, regulacji i sterowania oraz układy chłodzenia
i sprężonego powietrza.

AW 1

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

1.5

Ogólne wprowadzenie do tematyki spawalniczych

ródeł energii (1)

Urz

dzeniem elektrycznym zamieniaj

cym energi

elektryczn

sieci ener-

getycznej na energi

elektryczn

o parametrach zapewniaj

cych stabilne

prowadzenie procesu technologicznego spawania, jest spawalnicze

ródło

energii, nazywane potocznie spawark

elektryczn

. Wysoka jako

ść

poł

czenia spawanego jest zwi

zana z zachowaniem optymalnych parametrów

łuku, zapewniaj

cych stabilny proces spawania.

Zadaniem spawalniczego

ródła energii, przeznaczonego do spawania

łukowego, jest ka

dorazowe, pewne zapocz

tkowanie procesu wyładowa-

nia łukowego, a nast

pnie jego stabilne utrzymywanie w całym procesie

spawania.

Do zasilania łuku spawalniczego, w zale

ci od wymaganej technologii

spawania, s

stosowane nast

puj

ródła energii:

- pr

du przemiennego spawania (spawarki transformatorowe);

- pr

du stałego spawania (spawarki prostownikowe, spawarki wiruj

ce, spawarki inwertorowe);

- pr

du przemiennego i stałego (spawarki inwertorowe specjalistycz-

ne).

Spawalnicze

ródło energii powinno odznacza

nast

puj

cymi wła

ci-

ciami:

- odizolowywa

obwód spawalniczy od sieci zasilaj

cej;

- zapewnia

utrzymywanie na zaciskach wyj

ciowych napi

cia w sta-

nie bez obci

ąż

enia (w stanie jałowym) o warto

ciach nie wi

kszych

113 V warto

ci szczytowej pr

du wyprostowanego;

80 V warto

ci skutecznej pr

du przemiennego;

- posiada

odpowiedni

, w zale

ci od metody spawania, zewn

trzn

charakterystyk

statyczn

, opadaj

lub płask

;

- zapewnia

precyzyjne nastawianie pr

du spawania lub napi

cia

wyj

ciowego (dla

ródła o charakterystyce płaskiej);

- by

odporne na wyst

puj

ce w procesie spawania zwarcia.

AW 2

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO

INŻYNIERA / TECHNOLOGA / MISTRZA / INSTRUKTORA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS/IWP)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

1.5

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

AW 3

Ogólne wprowadzenie do tematyki spawalniczych

ró-

deł energii (2)

Urz

dzenie do spawania łukowego składa si

: ze spawalniczego

ródła

energii, przewodów spawalniczych, uchwytu elektrodowego oraz zacisku

słu

żą

cego do podł

czenia jednego z przewodów spawalniczych do przed-

miotu spawanego.

Odbiornikiem energii elektrycznej ze spawalniczego

ródła jest elektryczny

łuk spawalniczy, odznaczaj

cy si

nieliniow

charakterystyk

statyczn

Zale

ść

napi

cia łuku od pr

du spawania, dla stałej długo

ci łuku, jest

nazywana charakterystyk

statyczn

łuku spawalniczego.

= f (I

)

Na rys. 1 przedstawiono charakterystyki statyczne łuku spawalniczego dla

dwóch ró

nych odległo

ci elektrod, pomi

dzy którymi trwa wyładowanie

łukowe.

Rys. 1 Charakterystyki statyczne łuku spawalniczego dla dwóch długo

ci łuku

> d

U [ ]

I [ ]

- odległości między elektrodami

obszar I

obszar II

obszar III

elektrody

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

1.5

Charakterystyki spawalniczych

ródeł energii (1)

Zewn

trzne charakterystyki statyczne

Podstawow

cech

charakteryzuj

do jakiej metody spawania mo

zastosowa

spawalnicze

ródło energii jest jego zewn

trzna charakterysty-

ka statyczna.

Zewn

trzn

charakterystyk

statyczn

ródła nazywamy: zale

ść

napi

cia na zaciskach

ródła od pr

du obci

ąż

enia, uzyskan

przez zmian

rezy-

stancji obci

ąż

enia, bez dokonywania zmian w układzie nastawiania pr

lub napi

cia w

ródle, przy czym pomiary parametrów elektrycznych doko-

nywane s

w stanach ustalonych

ródła.

= f (I

obc.

)

Wszystkie wyst

puj

ce w spawalniczych

ródłach energii odmiany ze-

trznych charakterystyk statycznych przyporz

dkowa

na do dwóch

grup charakterystyk:

- opadaj

cych tj. takich, w których napi

cie na zaciskach

ródła zmienia

o wi

cej ni

7 V, przy zmianach pr

du o 100 A;

Klasyczn

opadaj

charakterystyk

statyczn

(przedstawion

na rys. 2)

posiadaj

tradycyjne

ródła, w których nastawianie pr

du spawania jest

dokonywane w sposób mechaniczny, np. przez zmian

sprz

ęż

enia ma-

gnetycznego pomi

dzy uzwojeniami pierwotnymi i wtórnymi transformato-

ra. Do

ródeł tych zaliczamy spawarki pr

du przemiennego, transformato-

rowe oraz spawarki pr

du stałego z prostownikami diodowymi.

- płaskich tj takich , w których przy wzroście prądu napięcie maleje

mniej niż o 7 V/ 100 A lub rośnie mniej niż o 10V / 100 A.

AW 4

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

1.5

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

Charakterystyki spawalniczych

ródeł energii (2)

Zewn

trzne charakterystyki statyczne (cd.)

ródła pr

du o płaskich charakterystykach statycznych (przedstawione

na rys. 3) s

ródła pr

du stałego z prostownikami diodowymi, w któ-

rych nastawianie napi

cia wyj

ciowego odbywa si

przewa

nie przez

zmian

ilo

ci zwojów uzwoje

pierwotnych transformatora prostowniko-

wego. W wi

kszo

ci s

ródła energii zasilane z sieci trzyfazowej.

U [ ]

I [ ]

obc

Rys. 2 Zewn

trzna opadaj

ca charakterystyka statyczna spawalniczego

ródła

energii

U [ ]

I [ ]

obc

Rys. 3 Zewn

trzna płaska charakterystyka statyczna spawalniczego

ródła energii

AW 5

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

1.5

Charakterystyki spawalniczych

ródeł energii (3)

Zewn

trzne charakterystyki statyczne (cd.)

Pojawienie si

w powszechnym u

yciu nowoczesnych sterowalnych ele-

mentów energoelektronicznych takich jak tyrystory i tranzystory mocy,

przyczyniło si

do gwałtownego post

pu w produkcji elektronicznych spa-

walniczych

ródeł energii, w których poprzez kombinacje sprz

ęż

zwrot-

nych pr

dowo-napi

ciowych mo

na kształtowa

ró

ne odmiany charakte-

rystyk statycznych opadaj

cych i płaskich. Do charakterystyk opadaj

cych

nale

żą

- zewn

trzna charakterystyka stałopr

dowa, przedstawiona na rys. 4;

- zewn

trzna charakterystyka stałopr

dowa z forsowaniem pr

spawania (funkcja „ARC-FORCE”), przedstawiona na rys. 5.

Do charakterystyk płaskich nale

żą

- zewn

trzna charakterystyka stałonapi

ciowa, przedstawiona

na rys. 6;

zewn

trzna charakterystyka wznosz

ca, przedstawiona na rys. 7.

U ]

I [ ]

U [

Rys. 4 Zewn

trzna stałopr

dowa charakterystyka statyczna spawalniczego

ródła

energii

AW 6

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

1.5

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

Charakterystyki spawalniczych

ródeł energii (4)

Zewn

trzne charakterystyki statyczne (cd.)

U V

I [ ]

U [ ]

Rys. 5 Zewn

trzna stałopr

dowa charakterystyka statyczna

ródła energii z funkcj

forsowania pr

du spawania (funkcja „ARC-FORCE”)

U [ ]

I [ ]

obc

Rys. 6 Zewn

trzna stałonapi

ciowa charakterystyka statyczna spawalniczego

ródła

energii

U [ ]

I [ ]

obc

Rys. 7 Zewn

trzna wznosz

ca charakterystyka statyczna spawalniczego

ródła energii

AW 7

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

1.5

Charakterystyki spawalniczych

ródeł energii (5)

Charakterystyki dynamiczne

Zapewnienie wła

ciwej charakterystyki statycznej spawalniczego

ródła

energii (zasilaj

cego łuk spawalniczy) nie jest warunkiem wystarczaj

cym

dla prowadzenia prawidłowego procesu spawania.

ródło pr

du spawania

powinno szybko reagowa

na chwilowe zaburzenia dynamiczne w łuku

i automatycznie dostosowywa

d spawania do chwilowych zmian obci

enia. Efektem tych zaburze

dynamiczne zmiany pr

du i napi

cia

spawania.

Przebiegi czasowe pr

du i napi

cia spawania, powstaj

ce na skutek zakłó-

procesu spawania (przechodzenie przez łuk kropel metalu, zmiana

rezystancji łuku), s

nazywane charakterystykami dynamicznymi spa-

walniczego

ródła energii.

Charakterystyki dynamiczne ilustruj

nam czasowe reakcje

ródła pr

du na

zwarcia i rozwarcia obwodu spawania.

Na rys. 8 s

pokazane uproszczone charakterystyki dynamiczne uzyskane

przy spawaniu elektrod

otulon

(metoda MMA) z zastosowaniem jako

ródła pr

du spawarki wiruj

cej.

ię

cie

Czas t

tęż

Czas t

160

240

200

120

Rys. 8 Charakterystyki dynamiczne spawalniczego

ródła energii (metoda MMA)

AW 8

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

1.5

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

Charakterystyki spawalniczych

ródeł energii (6)

Charakterystyki dynamiczne (cd.)

Przy zetkni

ciu elektrody z materiałem spawanym nast

puje zwarcie ob-

wodu spawania. Po podniesieniu elektrody nast

puje inicjacja łuku i usta-

lenie si

napi

cia łuku i nat

ęż

enia pr

du spawania (I

zw. Ust.

). Stan ten odpo-

wiada rozpocz

ciu procesu spawania. Nast

pne zwarcia oraz powroty do

napi

cia i pr

du roboczego spawania wynikaj

z ł

czenia elektrody z mate-

riałem poprzez roztopione krople metalu, a nast

pnie urywania kropel.

Poprawne charakterystyki dynamiczne spawalniczego

ródła energii cha-

rakteryzuj

szybkim powrotem napi

cia do warto

ci U

po ust

pieniu

zwarcia (rys. 9), oraz jak najmniejsz

krotno

(rys.10) maksymalnego

du zwarcia do ustalonego pr

du zwarcia (I

zw. Ust.

dobry

zły

Rys. 9 Przebieg napi

cia na zaciskach

ródła pr

du przy przerwaniu spawania

zw.

max.

dobry

zły

zw.
ust.

Rys. 10 Przebieg pr

du po zwarciu obwodu spawania

ródła pr

AW 9

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

1.5

Charakterystyki spawalniczych

ródeł energii (7)

Równowaga statyczna układu: spawalnicze

ródło energii -

łuk spawalniczy (punkt pracy)

Spawalnicze

ródło energii musi mie

tak dobrane charakterystyki statycz-

i dynamiczn

aby we współpracy z nieliniowym odbiornikiem energii

jakim jest elektryczny łuk spawalniczy, powstawał stan równowagi statycz-

nej (ustalony punkt pracy) umo

liwiaj

cy prowadzenie prawidłowego pro-

cesu spawania. W stanie równowagi statycznej wyładowanie łukowe trwa

nieprzerwanie przy zadanych warto

ciach pr

du i napi

cia, a jego stabil-

ść

zale

y od warunków fizycznych łuku oraz od parametrów spawania

ródła energii. W tym stanie chwilowe warto

ci napi

ęć

i pr

dów

ródła, s

równe chwilowym warto

ciom napi

ęć

i pr

dów łuku spawalniczego.

Na rys. 11 przedstawiono graficzne okre

lenie równowagi statycznej (punkt

pracy) spawalniczego

ródła energii i łuku spawalniczego.

U [ ]

I [ ]

Rys. 11 Graficzna ilustracja warunków równowagi statycznej (punktu pracy) spawa-
lniczego

ródła energii - łuk spawalniczy;

1 - charakterystyka statyczna opadaj

ca spawalniczego

ródła energii,

2 - fragment charakterystyki statycznej łuku spawalniczego

AW 10

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

1.5

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

Spawarki wiruj

ce (1)

dnice spawalnicze pr

du stałego z komutatorem lub, (w ostatnich la-

tach) z prostownikiem diodowym, których zewn

trzne charakterystyki sta-

tyczne s

zbli

one do charakterystyk statycznych spawalniczych

ródeł

energii, s

nazywane spawarkami wiruj

cymi lub przetwornicami spa-

walniczymi.

Spawarki wiruj

ce s

najcz

ęś

ciej nap

dzane elektrycznymi silnikami asyn-

chronicznymi trzyfazowymi. W kopalniach i na statkach s

stosowane

przetwornice spawalnicze nap

dzane silnikami elektrycznymi pr

du stałe-

go. Do prac spawalniczych polowych (np. spawanie ruroci

gów) w tere-

nach gdzie nie ma sieci zasilaj

cej elektrycznej, stosuje si

zespoły spa-

walnicze zło

one z pr

dnic spawalniczych nap

dzanych silnikami benzy-

nowymi lub najcz

ęś

ciej silnikami spalinowymi wysokopr

ęż

nymi.

Na rys. 12 przedstawiono w sposób uproszczony spawark

wiruj

ko-

mutatorow

nap

dzan

silnikiem elektrycznym asynchronicznym trzyfazo-

wym. W popularnych w latach ubiegłych spawarkach wiruj

cych, nastawia-

nie pr

du spawania dokonywane było dwoma sposobami:

skokowo przez zmian

sekcji uzwoje

wzbudzaj

cych główny

strumie

magnetyczny pr

dnicy,

bezstopniowo przez zmian

przekroju poprzecznego rdzenia

dnicy.

Na rys. 13 przedstawiono bezstopniowy sposób nastawy pr

du spawania

spawarki wiruj

cej przez zmienianie przekroju rdzenia pr

dnicy.

Z uwagi na du

e zu

ycie materiałów, du

żą

mas

oraz mał

sprawno

ść

energetyczn

, obecnie stosuje si

najcz

ęś

ciej przetwornice spawalnicze

wiruj

ce z diodowymi zespołami prostownikowymi. Pr

dnice w tych prze-

twornicach to najcz

ęś

ciej sze

ciofazowe pr

dnice pr

du przemiennego.

d spawania w tych pr

dnicach jest nastawiany bezstopniowo przez

zmian

wzbudzenia pr

dnicy za pomoc

rezystora o nastawianej rezystan-

cji. Rezystor mo

na przemieszcza

poza pr

dnic

w miejsce spawania

(zdalna nastawa pr

du spawania).

AW 11

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

1.5

Spawarki wiruj

ce (2)

L2
L3
PEN

Rys. 12 Schemat spawarki wiruj

cej nap

dzanej silnikiem elektrycznym

1 - wał obrotowy; 2 - ło

yska; 3 - wirnik silnika nap

dowego elektrycznego;

4 - wirnik wentylatora; 5 - twornik pr

dnicy; 6 - bieguny elektromagnesów

dnicy; 7 - komutator pr

dnicy; 8 - szczotki w

glowe

Rys. 13 Sposób bezstopniowej nastawy pr

du spawania przez zmian

przekroju

rdzenia pr

dnicy

1 - rdze

stalowy; 2 - przestrze

przesuwu rdzenia stalowego; 3 - pokr

tło

nastawy pr

du spawania; 4 - biegun elektromagnesu pr

dnicy;

5 - nabiegunnik pr

dnicy

AW 12

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

1.5

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

Spawarki transformatorowe (1)

Przed pojawieniem si

spawalniczych

ródeł energii inwertorowych, spa-

warki transformatorowe były jedynymi

ródłami pr

du przemiennego spa-

wania. Ze wzgl

du na prost

konstrukcj

, du

żą

niezawodno

ść

eksploata-

cyjn

i stosunkowo nisk

cen

, spawarki transformatorowe nadal stanowi

poka

grup

spawalniczych

ródeł energii. Spawarki transformatorowe

o opadaj

cych zewn

trznych charakterystykach statycznych s

, w przewa-

cej wi

kszo

ci, przeznaczone do spawania r

cznego elektrodami otu-

lonymi (metoda spawania MMA) pr

dem przemiennym.

Głównym podzespołem spawarki transformatorowej jest transformator elek-

tryczny transformuj

cy napi

cie sieci zasilaj

cej, przewa

nie 220 lub 380 V

na napi

cie obwodu spawania 60

80 V, niezb

dne do pewnego zapocz

kowania procesu spawania i stabilnego podtrzymywania procesu spawania.

Działanie transformatora opiera si

na zjawisku indukcji elektromagnetycz-

nej. Dla zwi

kszenia sprz

ęż

enia magnetycznego uzwojenia pierwotne

i wtórne s

umieszczone na wspólnym rdzeniu zwanym magnetowodem

transformatora. Nastawianie pr

du spawania w spawarkach uzyskuje si

przez zmian

nachylenia zewn

trznych charakterystyk statycznych. Zmia-

ny nachylenia charakterystyk uzyskuje si

trzema sposobami:

a) przez zmian

sprz

ęż

enia magnetycznego pomi

dzy uzwojeniami pier-

wotnym i wtórnym;

b) przez zwi

kszenie indukcyjno

ci uzwojenia wtórnego transformatora;

c) przez zmian

przekładni transformatora.

Zmian

sprz

ęż

enia magnetycznego pomi

dzy uzwojeniami pierwotnym

i wtórnym transformatora realizuje si

przy pomocy ró

nych konstrukcji

ruchomych pakietów blach transformatorowych tzw. boczników magne-

tycznych, lub (znacznie rzadziej stosowanych) ruchomych uzwoje

pier-

wotnych transformatora. Zwi

kszenie indukcyjno

ci uzwojenia wtórnego

transformatora jest realizowane przez dodanie do tego uzwojenia dławika

indukcyjnego o zmienianej indukcyjno

ci W transformatorach du

ej mocy

stosuje si

układy tyrystorowe.

AW 13

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

1.5

Spawarki transformatorowe (2)

Do rozwi

historycznych nale

y sterowanie nastaw

dów spa-

wania przy pomocy transduktorów tj. dławików nasycanych pr

dem stałym.

Klasyfikacj

spawarek transformatorowych ze wzgl

du na konstrukcj

przedstawiono na rys. 14. Na rys. 15

20 przedstawiono schematycznie

rozwi

zania konstrukcyjne spawarek transformatorowych.

Spawarki
transformatorowe

transformator w spawarce

sprzężeniem

magnetycznym pomiędzy
uzwojeniami :

pierwotnym i wtórnym

ze zmniejszonym

Transformator w spawarce

sprzężeniem

magnetycznym pomiędzy

uzwojeniami :

pierwotnym i wtórnym

z normalnym

z ruchomym bocznikiem
strumienia magnetycznego

transformatora

z ruchomymi uzwojeniami
transformatora

ze sterowaniem

tyrystorowym

z dławikiem o regulowanej

indukcyjności przez zmianę
przekroju rdzenia

z dławikiem o zmienianej

skokowo indukcyjności
przez zmianę ilości zwojów

za pomocą przełącznika

ze sterowaniem

transduktorowym
(dławik podmagnesowywany)
prądem stałym

Rys. 14 Klasyfikacja budowy spawarek transformatorowych pr

du przemiennego

AW 14

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

1.5

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

Spawarki transformatorowe (3)

Rys. 15 Schemat spawarki transformatorowej z nastaw

du spawania przez zmian

poło

enia ruchomego bocznika magnetycznego, umieszczonego pomi

dzy

uzwojeniami pierwotnym i wtórnym

1 - uzwojenie pierwotne; 2 - uzwojenie wtórne; 3 - rdze

; 4 - ruchomy bocznik

magnetyczny

Rys. 16 Schemat spawarki transformatorowej z nastaw

du spawania przez zmia-

poło

enia ruchomego uzwojenia pierwotnego transformatora

1 - ruchome uzwojenie pierwotne transformatora; 2 - stałe uzwojenie wtórne

3 - rdze

transformatora; 4 - obwód spawalniczy

AW 15

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

1.5

Spawarki transformatorowe (4)

transformator
spawalniczy

Dławik indukcyjny o zmienianej indukcyjności
przez zmianę przekroju rdzenia dławika

Rys. 17 Spawarka transformatorowa z nastaw

du przy pomocy dławika o zmie-

nianej indukcyjno

ci za pomoc

zmiany przekroju rdzenia dławika

1 - uzwojenie pierwotne transformatora; 2 - uzwojenie wtórne transformatora;
3- rdze

transformatora; 4 - uzwojenie dławika; 5 - rdze

dławika;

6 - mechanizm zmiany przekroju rdzenia dławika; 7 - obwód spawalniczy

transformator
spawalniczy

Dławik indukcyjny o skokowej
zmianie indukcyjności

Rys. 18 Spawarka transformatorowa z nastaw

du spawania przez zmian

induk-

cyjno

ci dławika o zmienianej ilo

ci zwojów (nastawa skokowa pr

du)

1 - uzwojenie pierwotne transformatora; 2 - uzwojenie wtórne transformatora;
3 - rdze

transformatora; 4 - uzwojenie dławika; 5 - rdze

dławika;

6 - przeł

cznik odczepów uzwojenia dławika; 7 - obwód spawalniczy

AW 16

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

1.5

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

Spawarki transformatorowe (5)

R reg.

zasilanie

transduktor

transformator
spawalniczy

ster.

Rys. 19 Spawarka transformatorowa z nastaw

du spawania przez zmian

indu-

kcyjno

ci dławika z podmagnesowaniem pr

dem stałym (transduktorem)

1 - uzwojenie pierwotne transformatora; 2 - uzwojenie wtórne transformatora;
3 - rdze

transformatora; 4 - uzwojenie robocze dławika; 5 - uzwojenie steru-

ce dławika zasilane z obwodu pr

du stałego; 6 - rezystor o zmiennej rezy-

stancji do nastawiania pr

du spawania; 7 - obwód spawalniczy

TRS

Rys. 20 Spawarka transformatorowa z tyrystorow

nastaw

du spawania

I - uzwojenie pierwotne transformatora spawalniczego; II - uzwojenie wtórne

transformatora spawalniczego; III - uzwojenie pierwotne transformatora po
mocniczego; IV - uzwojenie wtórne transformatora pomocniczego;

, T

- tyrystory w układzie odwrotnie-równoległym

AW 17

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

1.5

Spawarki transformatorowe (6)

W spawarce transformatorowej, przedstawionej na rys. 15, przemienny

strumie

magnetyczny, wytwarzany w stanie bez obci

ąż

enia przez uzwoje-

nie pierwotne (1), indukuje w uzwojeniu wtórnym(2) napi

cie proporcjonal-

ne do liczby zwojów tego uzwojenia. Strumie

ten zamyka si

głównie

w rdzeniu transformatora (3). Cz

ęść

tego strumienia zamyka si

przez

bocznik magnetyczny (4). Zmiany przekroju czynnego bocznika magne-

tycznego (wsuwanie lub wysuwanie) powoduj

zmiany strumienia boczni-

kowanego i głównego, co w konsekwencji powoduje zmiany napi

cia wyj-

ciowego spawarki w granicach (10

15)% najwi

kszej warto

ci tego na-

cia. Przy całkowicie wysuni

tym z rdzenia boczniku uzyskujemy ze-

trzn

charakterystyk

statyczn

odpowiadaj

maksymalnemu pr

dowi spawania. Przy całkowicie wsuni

tym boczniku uzyskujemy charakte-

rystyk

statyczn

odpowiadaj

minimalnemu pr

dowi spawania. Po

red-

nie poło

enia bocznika daj

rednie nastawienia pr

dów spawania.

W spawarce przedstawionej na rys. 16 przesuwanie uzwojenia pierwotne-

go (1) wzgl

dem uzwojenia wtórnego (2) powoduje zmian

warto

ci stru-

mienia rozproszenia. Ró

nice napi

ęć

w stanie bez obci

ąż

enia nie przekra-

czaj

5)% warto

ci maksymalnej tego napi

cia. Maksymalne zbli

enie

uzwoje

odpowiada maksymalnemu pr

dowi spawania. Maksymalne od-

dalenie od siebie uzwoje

pozwala uzyska

minimalny pr

d spawania.

W spawarkach przedstawionych na rys. 17 i 18 nie ma magnetycznego

sprz

ęż

enia pomi

dzy transformatorami i dławikami, dlatego zmiany indukcyj-

ci dławików (nastawianie pr

dów spawania) nie powoduj

zmian napi

cia

stanu bez obci

ąż

enia w całym zakresie nastawianych pr

dów spawania.

Na rys. 21 przedstawiono dwie charakterystyki statyczne, odpowiadaj

skrajnym poło

eniom bocznika magnetycznego spawarki transformatoro-

wej z rys. 15. Dla wyznaczenia pr

dów spawania minimalnego i maksy-

malnego, naniesiono na wykresy charakterystyk statycznych lini

tzw. umownego napi

cia

AW 18

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

1.5

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

Spawarki transformatorowe (7)

Na rys. 21 przedstawiono dwie charakterystyki statyczne, odpowiadaj

skrajnym poło

eniom bocznika magnetycznego spawarki transformato-

rowej z rys. 15. Dla wyznaczenia pr

dów spawania minimalnego i mak-

symalnego, naniesiono na wykresy charakterystyk statycznych lini

tzw. umownego napi

cia spawania, która dla spawania r

cznego elek-

trodami otulonymi (metoda MMA) wynosi:

= 20 + 0,04 x I

Zale

ść

ta obowi

zuje dla pr

dów spawania do 600 A, dla pr

dów wi

szych ni

600 A umowne napi

cie spawania nie wzrasta i wynosi U

= 44 V.

Zapis matematyczny linii umownego napi

cia spawania jest interpolacj

matematyczn

danych z tablic, dotycz

cych parametrów spawania dla

całego zakresu

rednic elektrod otulonych.

Przeci

cie si

linii umownego napi

cia spawania z minimaln

i maksy-

maln

charakterystyk

statyczn

wyznacza punkty minimalnego i maksy-

malnego pr

du spawania.

Obszar zawarty pomi

dzy minimalnym i maksymalnym pr

dem spawa-

nia okre

la si

jako zakres nastawiania pr

dów spawania spawarki.

I [ A ]

U [ V ]

MIN

MAX

MIN

MAX

20 V

Us= 20

+ 0,04 Is

MIN

MAX

zakres nastawiania

prądów spawania

Rys. 21 Zewn

trzne charakterystyki statyczne spawarki transformatorowej

z nastawianiem pr

du spawania ruchomym bocznikiem magnetycznym

AW 19

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

1.5

Spawarki prostownikowe (1)

Spawarki prostownikowe przekształcaj

d przemienny, przewa

nie

trzyfazowy, o wysokim napi

ciu i stosunkowo małym nat

ęż

eniu pr

du, na

d wyprostowany o niskim napi

ciu i du

ym nat

ęż

eniu. Rozwój spawarek

prostownikowych jest

le zwi

zany z rozwojem zespołów elektronicz-

nych takich jak: diody krzemowe, tyrystory, tranzystory du

ej mocy oraz

podzespoły elektroniczne. Spawarka prostownikowa składa si

z nast

pu-

cych bloków:

– transformatora prostownikowego (przewa

nie trzyfazowego) dopa-

sowuj

cego parametry elektryczne sieci zasilaj

cej do parametrów

obwodu spawania;

– zespołu prostownikowego, składaj

cego si

z diod, diod i tyrystorów

lub samych tyrystorów, przekształcaj

cego pr

d przemienny jednofa-

zowy lub trzyfazowy na pr

d wyprostowany;

– dławika indukcyjnego zmniejszaj

cego pulsacje wyprostowanego

du spawania;

– elektronicznego układu sterowania i kształtowania charakterystyki

statycznej spawarki;

– układu zabezpieczenia spawarki przed przeci

ąż

eniem;

– układu wentylacji, słu

żą

cego do wymuszania obiegu powietrza we-

trz spawarki celem ochrony podzespołów przed nadmiernym na-

grzewaniem si

Nastawianie i regulacja pr

du spawania w spawarkach prostownikowych

e by

przeprowadzana nast

puj

co:

a) przez zmienianie sprz

ęż

enia magnetycznego pomi

dzy uzwojeniami

pierwotnym i wtórnym transformatora jednofazowego lub trzyfazowego;

b) przez regulacj

transduktorow

(stosowan

w starszych typach spa-

warek);

c) przez regulacj

za pomoc

sterowanych prostowników tyrystorowych;

d) przez regulacj

za pomoc

układów tranzystorowych.

Na rys. 22 przedstawiono schematycznie konstrukcj

spawarki prostowni-

kowej trzyfazowej z nastaw

du spawania przy pomocy dwóch rucho-

mych boczników strumieni magnetycznych.

AW 20

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

1.5

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

Spawarki prostownikowe (2)

Na rys. 23 przedstawiono przebieg napi

cia wyj

ciowego spawarki. Z rysun-

ku 23 wida

e t

tnienia napi

cia wyj

ciowego spawarki s

małe, nie zachodzi

c konieczno

ść

stosowania na wyj

ciu układu prostownika, dławika indukcyj-

nego , których zadaniem jest zmiejszenie t

tnie

napi

cia wyj

ciowego.

Obwód
spawania

Rys. 22 Schemat konstrukcji spawarki prostownikowej z nastaw

du spawania

przy pomocy ruchomych boczników magnetycznych

Czas t

Rys.23 Przebiegi napi

cia wyj

ciowego spawarki z bocznikami magnetycznymi

AW 21

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

1.5

Spawarki prostownikowe (3)

W spawarkach prostownikowych starszego typu do nastawiania i regulacji

du spawania stosowano wzmacniacze magnetyczne (transduktory).

Zmian

indukcyjno

ci uzwoje

roboczych transduktora uzyskiwano przez

zmian

podmagnesowania rdzenia za pomoc

uzwojenia steruj

cego, wł

czonego w obwód pr

du stałego poprzez rezystor o nastawianej rezystancji.

Na rys. 24 przedstawiono uproszczony schemat spawarki prostowniko-

wej, trzyfazowej z transduktorow

nastaw

du spawania. Uzwojenia

robocze trzyfazowego transduktora s

wł

czone szeregowo pomi

dzy

uzwojenia wtórne transformatora prostownikowego a wej

cia przemien-

nopr

dowe pełnokresowego trzyfazowego prostownika diodowego.

Zmienianie rezystancji rezystora R

reg.

powoduje zmienianie indukcyjno

uzwoje

roboczych transduktora, a w efekcie ko

cowym nastawianie

odpowiedniego pr

du spawania.

Dłs

R reg.

transformator
prostownikowy

transduktor

układ prostownika

ster.

Rys. 24 Uproszczony schemat elektryczny spawarki prostownikowej z transduktoro-
w

nastaw

du spawania

AW 22

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

1.5

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

Spawarki prostownikowe (4)

y post

p w produkcji spawarek prostownikowych nast

pił w wyniku

rozwoju sterowanych elementów prostownikowych du

ej mocy tzw. tyrysto-

rów. Zastosowanie tyrystorów w zespołach prostownikowych umo

liwiło

produkcj

spawarek prostownikowych o dowolnie kształtowanych charakte-

rystykach statycznych i zdecydowanie lepszych własno

ciach dynamicz-

nych. Zastosowanie tyrystorów umo

liwiło realizacj

w spawarkach szere-

gu funkcji pomocniczych takich jak:

– gor

ce zajarzanie łuku, polegaj

ce na chwilowym wzro

cie pr

du spa-

wania (w stosunku do warto

ci nastawionej) w momencie rozpoczynania

procesu spawania (funkcja HOT-START);

– zmniejszenie pr

du do warto

ci minimalnej (ok. 10A) w przypadku zwarcia

elektrody do materiału spawanego na czas dłu

szy (funkcja ANTI-STICK);

– zdalne nastawianie pr

du spawania polegaj

ce na mo

liwo

ci nastawia-

nia pr

du na stanowisku spawalniczym, z dala od spawarki.

– nastawianie warto

ci wzrostu pr

du spawania po skróceniu łuku (funkcja

„ARC-FORCE”).

Na rys. 25 przedstawiono uproszczony schemat elektryczny spawarki pro-

stownikowej z tyrystorow

nastaw

du spawania, a na rys. 26 typowe

charakterystyki statyczne takiej spawarki. Transformator prostownikowy

trzyfazowy Tr o silnym sprz

ęż

eniu magnetycznym uzwoje

zasila półstero-

wany trzyfazowy prostownik tyrystorowy (trzy tyrystory, trzy diody). Dla

zapewnienia uzyskiwania pełnego napi

cia stanu bez obci

ąż

enia (stanu

jałowego), niezale

nie od wysterowania fazowego tyrystorów, obwód wyj-

ciowy prostownika jest zasilany dodatkowo napi

ciem wyprostowanym

pochodz

cym z trzyfazowego, pełnookresowego prostownika pomocnicze-

go diodowego (diody: D

). Rezystor R

ogranicza pr

d prostownika

pomocniczego do warto

ci zapewniaj

cej podtrzymanie łuku elektryczne-

go. Dławik D

wraz z diod

usprawniaj

zapewnia zmniejszenie t

nie

napi

cia wyj

ciowego spawarki, zwłaszcza dla małych pr

dów spa-

wania.

AW 23

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

1.5

Spawarki prostownikowe (5)

Układ sterowania US zapewnia prawidłowe wysterowanie fazowe tyrystorów

(odpowiedni pr

d spawania) w zale

ci od nastawienia potencjometru P.

Ujemne sprz

ęż

enia zwrotne pr

dowe A i napi

ciowe V pozwalaj

kształtowa

odpowiedni

zewn

trzn

charakterystyk

statyczn

. Na rys. 26 przedstawiono

trzy charakterystyki statyczne omawianej spawarki, odpowiadaj

ce minimal-

nemu, maksymalnemu i po

redniemu pr

dowi spawania. Stałopr

dowe cha-

rakterystyki prostownika umo

liwiaj

realizacj

funkcji chwilowego forsowania

du „ARC-FORCE”, oraz funkcj

zapobiegaj

przyklejaniu si

elektrody

przy dłu

szym zwarciu elektrody z materiałem spawanym.

Dł

Rys. 25 Uproszczony schemat elektryczny spawarki prostownikowej tyrystorowej

TR - transformator prostownikowy; D

- diody prostownika spawalniczego;

- diody prostownika pomocniczego; D

- dławik indukcyjny; D

- dioda usprawniaj

ca;

US - układ sterowania; R

- rezystor prostownika pomocniczego;

P- potencjometr regulacji pr

du spawania

Us= 20 +

0,04 I s

MIN

MAX

20 V

MIN

MAX

Rys. 26 Zewn

trzne charakterystyki statyczne spawarki prostownikowej tyrystorowej

AW 24

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

1.5

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

Spawarki prostownikowe (6)

W małych prostownikach spawalniczych tyrystorowych, o pr

dzie spawania

nie przekraczaj

cym 140 A, mog

stosowane układy jednofazowe za-

silane napi

ciem z sieci o

wietleniowej 220 V. Spawarki tego typu (rys. 27),

ze wzgl

du na prost

konstrukcj

, nie maj

kształtowanej sprz

ęż

eniami

zwrotnymi charakterystyki statycznej. Transformator w takiej spawarce to

typowy transformator spawalniczy o opadaj

cej charakterystyce, zawieraj

cy uzwojenie zasilaj

ce oraz dwa uzwojenia wtórne, główne i pomocnicze.

PEN

R reg.

TRS

III

DŁP

DŁS

Rys. 27 Uproszczony schemat elektryczny jednofazowej spawarki prostownikowej
tyrystorowej

TRS - transformator prostownikowy; T

, T

- tyrystory prostownika głównego; D

, D

- diody

prostownika głównego; D

÷÷÷÷

- diody prostownika pomocniczego; DŁP - dławik prostow-

nika pomocniczego; DŁS - dławik spawalniczy; US - układ sterowania; R

reg.

- rezystor do

nastawiania pr

du spawania

Uzwojenie główne transformatora prostownikowego II zasila tyrystorowy

prostownik półsterowany składaj

cy si

z tyrystorów T

, T

oraz dwóch diod

, D

. Prostownik pomocniczy składaj

cy si

z diod D

jest zasilany

napi

ciem wy

szym ni

prostownik tyrystorowy (suma napi

ęć

uzwoje

II + III). Zapewnia to pewne zajarzanie łuku elektrycznego. Dławik pomocni-

czy DŁP ogranicza pr

d prostownika pomocniczego do niezb

dnego mini-

mum powoduj

cego podtrzymanie łuku. Dławik spawalniczy DŁS z diodami

zmniejszaj

tnienia pr

du spawania.

AW 25

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

1.5

Spawarki inwertorowe (1)

Spawalnicze

ródła energii, w których nast

puje wewn

trzna przemiana cz

stotliwo

ci z sieciowej 50 lub 60 Hz, na cz

stotliwo

ci wy

sze nazywaj

spawarkami inwertorowymi. Zwi

kszenie cz

stotliwo

ci, przy której nast

puje

transformacja energii o parametrach sieci energetycznej na energi

o parame-

trach obwodu spawania, jest zwi

zane ze znacznym zmniejszeniem masy

transformatora spawalniczego oraz dławika wygładzaj

cego t

tnienia napi

cia.

Teoretycznie mo

na stwierdzi

e je

eli zwi

kszymy cz

stotliwo

ść

pracy

transformatora z 50 Hz do 25 kHz to dla wyindukowania równowa

nej wielo

SEM uzwojenie w pierwszym przypadku (50 Hz) powinno mie

500 zwojów,

natomiast przy cz

stotliwo

ci 25 kHz uzwojenie b

dzie składało si

z jednego

zwoju. Dla porównania spawarka prostownikowa, tyrystorowa o pr

dzie zna-

mionowym spawania 400 A ma mas

ok. 200 kg i sprawno

ść

= 76%. Spa-

warka prostownikowa, inwertorowa o takim samym pr

dzie znamionowym

spawania ma mas

35 kg i sprawno

ść

= 85%. Opanowanie na skal

prze-

mysłow

produkcji wysokonapi

ciowych tranzystorów du

ej mocy, przyczyniło

do gwałtownego wzrostu produkcji spawarek inwertorowych, przeznaczo-

nych do ró

nych procesów spawalniczych. Oprócz znacznego zmniejszenia

masy, w spawarkach inwertorowych mo

na precyzyjnie sterowa

zjawiskami w

łuku spawalniczym (np. sterowanie przepływem metalu z elektrody do jeziorka

spoiny).

Działanie spawarki inwertorowej wg. rys. 28 jest nast

puj

ce.

Napi

cie zasilaj

ce sieciowe, trzyfazowe lub jednofazowe, zostaje wyprosto-

wane przez pełnokresowy prostownik „1” i nast

pnie wygładzone przez kon-

densator „2”. Układ tranzystorowego falownika zamienia napi

cie stałe

(o warto

ci ok. 500 V, gdy spawarka jest zasilana napi

ciem 380 V) na napi

cie przemienne prostok

tne o cz

stotliwo

ci np. 25 kHz. Prostok

tne wysokie

napi

cie zostaje obni

one przez transformator „4” do napi

cia odpowiadaj

ce-

go parametrom obwodu spawalniczego.

AW 26

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

1.5

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

Spawarki inwertorowe (2)

Obni

one przez transformator „4” napi

cie zostaje wyprostowane przez pro-

stownik „5”, a nast

pnie przez układ dławika indukcyjnego „7” zostaj

wygła-

dzone t

tnienia wyprostowanego napi

cia wyj

ciowego. Sygnały pr

dowe

i napi

ciowe podane z wyj

cia spawarki do układu sterowania „7”, pozwa-

laj

kształtowa

odpowiedni

do procesu technologicznego spawania, ze-

trzn

charakterystyk

statyczn

spawarki. Potencjometr „P” słu

y do

nastawiania i regulacji pr

du spawania. Nastawy pr

du spawania s

doko-

nywane w układzie sterowania „7”, który steruje układem falownika tranzy-

storowego „3”. Klasycznym układem falownika tranzystorowego jest układ

mostkowy, którego schemat elektryczny przedstawiono na rys. 29. Warto

ść

du spawania mo

na nastawia

i regulowa

przez modulacj

stotli-

ci impulsów lub modulacj

szeroko

ci impulsów. Na rys. 30 przedsta-

wiono zasad

sterowania pr

dem spawania przez modulacj

szeroko

impulsów tranzystorowego falownika.

Rys. 28 Schemat blokowy spawarki prostownikowej, inwertorowej
1 - prostownik sieciowy;
2 - kondensator sieciowy;
3 - tranzystorowy falownik;
4 - transformator spawalniczy;
5 - prostownik spawalniczy;
6 - dławik indukcyjny;
7 - układ sterowania spawarki;
P. - potencjometr do nastawiania pr

du spawania

AW 27

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

1.5

Spawarki inwertorowe (3)

Rys. 29 Schemat elektryczny tranzystorowego falownika w układzie mostkowym

mały prąd spawania

duży prąd spawania

Rys. 30 Zasada regulacji pr

du spawania przez modulacj

szeroko

ci impulsów

falownika tranzystorowego

AW 28

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

1.5

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

Opadaj

ca i płaska charakterystyka w zastosowaniu

do ró

nych metod spawania (1)

Spawanie r

czne elektrodami otulonymi (metoda MMA)

Stabilny proces spawania zale

y od stabilnego utrzymywania si

stanu

równowagi pomi

dzy spawalniczym

ródłem energii i łukiem spawalniczym

cym odbiornikiem energii. W procesie spawania r

cznego elektrod

otulon

(metoda MMA), jak równie

przy spawaniu elektrod

nietopliw

w atmosferze gazu oboj

tnego (metoda TIG), utrzymywanie elektrody

przez spawacza w stałej odległo

ci od materiału spawanego jest praktycz-

nie niemo

liwe. Stwarza to warunki, w których trudno jest utrzymywa

stałe

napi

cie łuku. Przy wykorzystaniu w tych metodach spawania obszaru gdy

charakterystyki statyczne łuku s

praktycznie płaskie (patrz rys. 1 - obszar

II), nieznaczne zmiany pr

du spawania, nawet przy stosunkowo du

ych

zmianach napi

cia łuku, mog

zapewni

spawalnicze

ródła energii o opa-

daj

cych zewn

trznych charakterystykach statycznych. Zachowanie

stałej długo

ci łuku jest bardziej skomplikowane w metodzie spawania

MMA (ni

w metodzie spawania TIG) poniewa

w procesie spawania wy-

puje stapianie si

elektrody. Jako

ść

spoiny w metodzie spawania MMA

jest wi

c wył

cznie zale

na od umiej

tno

ci oceny długo

ci łuku przez

spawacza. Tak wi

c im bardziej stromo opadaj

ce b

charakterystyki

statyczne spawalniczych

ródeł energii, tym mniejszy wpływ na jako

ść

spoiny b

miały umiej

tno

ci spawacza. Na rys. 31 przedstawiono wpływ

zmian napi

cia łuku na zmiany pr

du spawania przy stosowaniu

ródeł

du spawania o ró

nych charakterystykach statycznych (mniej lub bar-

dziej stromo opadaj

cych).

W warunkach spawania metodami MMA i TIG wyst

puj

okresowo lub

nieokresowo zmiany długo

ci łuku, a niekiedy zachodzi tak

e konieczno

ść

jego wydłu

enia, np. podczas spawania w miejscach trudno dost

pnych.

Takie zmiany długo

ci łuku nie powinny prowadzi

do zerwania łuku, łuk

musi wi

c posiada

żą

elastyczno

ść

. Na rys. 31 wida

e najwi

ksz

elastyczno

ść

wykazuje spawalnicze

ródło energii o zewn

trznych cha-

rakterystykach statycznych opadaj

cych-stałopr

dowych.

AW 29

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

1.5

Opadaj

ca i płaska charakterystyka w zastosowaniu

do ró

nych metod spawania (2)

Przedstawiona na rys. 31 charakterystyka statyczna „1” wyst

puje na sta-

nowisku spawalniczym, utworzonym z wielostanowiskowego prostownika o

płaskiej charakterystyce statycznej z wł

czonym szeregowo do obwodu

rezystorem spawalniczym o nastawianej rezystancji (nastawianie pr

spawania).

charakterystyka statyczna
stanowiska spawalniczego

z rezystorem spawalniczym

charakterystyka statyczna

źródła prądu- opadająca

charakterystyka statyczna

źródła prądu - stałoprądowa

charakterystyki statyczne
łuku spawalniczego

Rys. 31 Wpływ zmian napi

cia łuku na zmiany pr

du spawania przy stosowaniu spa-

walniczych

ródeł energii o ró

nych zewn

trznych, opadaj

cych charaktery-

stykach statycznych

Spawanie drutem elektrodowym topliwym w atmosferze gazu
ochronnego (metoda MAG lub MIG)

Przy spawaniu elektrodami topliwymi w osłonach gazów ochronnych (me-

tody spawania MAG lub MIG) drut elektrodowy jest podawany mechanicz-

nie ze stał

dko

. Z powodu stosowania drutów elektrodowych o

mniejszych

rednicach, ni

przy elektrodach otulonych, pr

dko

ść

stapiania

drutu elektrodowego jest znacznie wi

ksza ni

przy spawaniu metod

MMA. Poniewa

proces spawania w metodach MAG/MIG zachodzi przy

krótkim łuku to zakłócenia jego długo

ci, powodowane ci

głymi zwarciami

kropli metalu z elektrody do materiału spawanego, musz

kompenso-

wane du

ymi zmianami pr

du spawania.

AW 30

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

1.5

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

Opadaj

ca i płaska charakterystyka w zastosowaniu

do ró

nych metod spawania (3)

Zjawisko to nosi nazw

samoregulacji łuku spawalniczego (automatyczna

ąż

ść

do zrównania pr

dko

ci podawania drutu elektrodowego z pr

stapiania drutu). Aby zjawisko samoregulacji łuku spawalniczego

nast

powało mo

liwie szybko to spawalnicze

ródło energii, przeznaczone

do spawania metod

MAG lub MIG, powinno mie

płask

zewn

trzn

charakterystyk

statyczn

Na rys. 32 przedstawiono wpływ zmian długo

ci łuku na zmiany pr

spawania przy stosowaniu spawalniczych

ródeł energii o płaskich cha-

rakterystykach statycznych. Przy spawaniu metodami MAG lub MIG wyko-

rzystuje si

e g

sto

ci pr

du elektrody, dla których charakterystyki sta-

tyczne łuku s

wznosz

ce (obszar III na rys. 1).

charakterystyka
statyczna

źródła - płaska

charakterystyki statyczne
łuku spawalniczego

charakterystyka
statyczna źródła

- stałonapięciowa

charakterystyka
statyczna źródła

- wznosząca

Rys. 32 Wpływ zmian długo

ci łuku na zmiany pr

du spawania przy stosowaniu spa-

walniczych

ródeł energii o płaskich zewn

trznych charakterystykach

statycznych

AW 31

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

1.5

Opadaj

ca i płaska charakterystyka w zastosowaniu do

ró

nych metod spawania (4)

Na rys. 33 przedstawiono ilustracj

graficzn

mechanizmu działania zjawi-

ska samoregulacji łuku przy spawaniu drutami elektrodowymi topliwymi

w atmosferach gazów ochronnych (spawanie metodami MAG lub MIG).

Działanie mechanizmu samoregulacji łuku jest nast

puj

ce: W ustalonym

stanie procesu spawania pr

dko

ść

podawania drutu elektrodowego jest

równa pr

dko

ci stapiania. Odpowiada temu stanowi punkt A na rys. 33a

i punkt D na rys. 33b. Niech z jakiejkolwiek przyczyny nast

pi wydłu

enie

łuku, wskutek tego nast

pi znaczne zmniejszenie nat

ęż

enia pr

du spawa-

nia, punkt pracy przemie

ci si

do punktu B (rys. 33a), a pr

dko

ść

stapia-

nia elektrody zmniejszy si

(punkt E na rys. 33b). Poniewa

w metodzie

spawania MAG lub MIG pr

dko

ść

podawania drutu jest stała, wi

c elektro-

da szybciej wchodzi w łuk ni

jest stapiana, gdy

dko

ść

stapiania

zmniejszyła si

wskutek zmniejszenia nat

ęż

enia pr

du spawania. Koniec

elektrody zbli

a si

do jeziorka spawalniczego i długo

ść

łuku maleje, co

sprawia,

e napi

cie łuku wraca do pocz

tkowej warto

ci. Po osi

gni

ciu

tego stanu nat

ęż

enie pr

du spawania wzrasta, a pr

dko

ść

stapiania drutu

elektrodowego zrównuje si

z pr

dko

podawania drutu. Układ wraca do

równowagi przesuwaj

c si

do punktu A. W sytuacji odwrotnej gdy nast

skrócenie długo

ci łuku, spowoduje to wzrost nat

ęż

enia pr

du spawania,

punkt pracy przemie

ci si

do punktu C. Wzrost nat

ęż

enia pr

du spawania

spowoduje zwi

kszenie pr

dko

ci stapiania drutu elektrodowego (punkt F

na rys. 33b). Drut elektrodowy stapia si

szybciej ni

jest podawany, powo-

duje to wzrost długo

ci łuku i punkt pracy wraca do warto

ci ustalonej tzn.

do pkt. A. Spawalnicze

ródło energii o płaskich charakterystykach statycz-

nych ma napi

cie stanu bez obci

ąż

enia praktycznie równe napi

ciu spa-

wania (a przy wznosz

cych charakterystykach mo

e by

nawet ni

sze od

napi

cia spawania), mo

e wi

c sprawia

trudno

ci w pocz

tkowym zaja-

rzaniu łuku. W tym celu

ródło energii powinno mie

napi

cie stanu jałowe-

go wy

sze o ok. 20% od napi

cia spawania („U

” na rys. 33a).

AW 32

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

1.5

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

Opadaj

ca i płaska charakterystyka w zastosowaniu

do ró

nych metod spawania (5)

charakterystyka statyczna

źródła - płaska

Fragmenty charakterystyk statycznych łuku
dla trzech długości łuku

)

(

ędko

ść

odaw

ani

st.

ędko

ść

tap

iani

i podaw

ani

ody V

i V

Rys. 33 Graficzne przedstawienie zjawiska samoregulacji łuku spawalniczego
przy spawaniu metod

MAG lub MIG

AW 33

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

1.5

Sterowanie parametrami elektrycznymi spawalniczych

ródeł energii (stały pr

d, stałe napi

cie)

Nowoczesne spawalnicze

ródła energii, tyrystorowe, tranzystorowe,

a szczególnie tranzystorowe z wewn

trzn

przemian

stotliwo

ci - in-

wertorowe, stwarzaj

e mo

liwo

ci dowolnego kształtowania zewn

trz-

nych charakterystyk statycznych

ródła.

Wprowadzaj

c ujemne sprz

ęż

enie zwrotne napi

ciowe do elektronicznego

spawalniczego

ródła energii, uzyskuje si

ródło o płaskich (stałonapi

cio-

wych) charakterystykach statycznych. Tego typu

ródła maj

zastosowanie

w procesach spawania elektrodami topliwymi w atmosferach gazów ochron-

nych (metody MAG lub MIG). Wprowadzaj

c sprz

ęż

enie zwrotne ujemne

dowe, uzyskuje si

ródło pr

du spawania o charakterystykach statycz-

nych opadaj

cych (stałopr

dowych), które maj

zastosowanie głównie przy

spawaniu r

cznym elektrodami otulonymi (metoda MMA) lub przy spawaniu

elektrodami nietopliwymi w atmosferze gazów oboj

tnych (metoda TIG).

Bardzo wa

cech

nowoczesnych elektronicznych spawalniczych

ródeł

energii jest ich zdolno

ść

do wymuszania szybkich zmian parametrów wyj-

ciowych w odpowiedzi na sygnały steruj

ce. Prowadzi to do wi

kszej sta-

bilno

ci i powtarzalno

ci prowadzonych procesów technologicznych. Wpro-

wadzaj

c ró

ne sprz

ęż

enia zwrotne mo

na narzuci

stałopr

dowy lub stało-

napi

ciowy rodzaj pracy

ródła, w którym funkcjonuj

odci

cia pr

dowe

i napi

ciowe, zabezpieczaj

ródło przed uszkodzeniem. W tego typu

ródłach mo

na kształtowa

zewn

trzne charakterystyki statyczne płaskie -

wznosz

ce, które zwielokrotniaj

zjawisko samoregulacji łuku przy spawaniu

metodami MAG lub MIG. Zwielokrotnienie zjawiska samoregulacji łuku spa-

walniczego nabiera szczególnego znaczenia przy spawaniu du

ymi g

sto-

ciami pr

du. Kontroluj

c parametry łuku elektrycznego, mo

na je równie

stabilizowa

, niezale

nie od wpływu czynników zakłócaj

cych takich jak np.

zmiany napi

cia sieci zasilaj

cej, nagrzewanie si

elementów

ródła.

AW 34

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

1.5

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

Stabilno

ść

procesów spawania pr

du stałego i pr

przemiennego (1)

Stabilno

ść

procesu spawania zale

y od stanu równowagi układu spawalni-

cze

ródło energii - łuk spawalniczy, który jest odbiornikiem energii ze spa-

walniczego

ródła. Stan równowagi układu wyst

puje w chwili zrównania si

napi

cia i pr

ródła, z napi

ciem i pr

dem łuku spawalniczego. W stanie

równowagi statycznej układu:

ródło energii - łuk spawalniczy, wyładowanie

łukowe trwa nieprzerwanie przy zadanych warto

ciach pr

du i napi

cia,

a jego trwało

ść

zale

y od warunków fizycznych wyładowania, jak równie

parametrów spawalniczego

ródła energii. Stabilno

ść

procesu spawania

zale

y równie

od szybko

ci odpowiedzi obwodu spawalniczego na wyst

puj

ce zakłócenia (wła

ciwo

ci dynamiczne

ródła). Najcz

ęś

ciej wyst

puj

cymi zakłóceniami s

: zmiana długo

ci łuku, zmiana składu gazu łuku

w wyniku niecentryczno

ci elektrod (spawanie metod

MMA), zmiana nat

enia pr

du spawania w wyniku zmian napi

cia sieci zasilaj

cej (bardzo

znacz

ce przy spawaniu metodami MAG lub MIG). Je

eli w stanie równo-

wagi

ródło pr

du - łuk spawalniczy pojawia si

zakłócenie, a po jego zaniku

układ wraca ponownie do stanu stabilnego, to proces spawania mo

na uwa-

za stabilny. Stabilno

ść

procesu spawania mo

na ocenia

na podstawie

stabilno

ci energetycznej układu: spawalnicze

ródło energii - łuk spawalni-

czy. Na rys. 34 przedstawiono graficzne okre

lenie warunków stabilno

procesu spawania, przy współpracy spawalniczego

ródła energii

o opadaj

cej charakterystyce statycznej i łuku spawalniczego (w obszarze

rednich g

sto

ci pr

dów spawania). Mechanizm działania stabilno

ci ukła-

ródło energii - łuk spawalniczy, przedstawiony na rys. 34, jest nast

pu-

cy. W stanie ustalonego procesu spawania (punkt A na rys. 34) napi

cia

i pr

ródła energii i łuku spawalniczego s

sobie równe i wynosz

: U

i I

W celu okre

lenia warunków równowagi statycznej układu, przeanalizujemy

jego prac

przy bardzo małych odchyleniach, które pozwalaj

na szereg

uproszcze

przy analizie matematycznej.

AW 35

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

1.5

Stabilno

ść

procesów spawania pr

du stałego i pr

przemiennego (2)

Niech z jakiejkolwiek przyczyny (np. nagła przypadkowa zmiana warunków

jonizacji) pr

d spawania zmniejszy si

do warto

ci I

. Zmiana pr

du spo-

woduje zwi

kszenie napi

cia łuku do warto

ci U

. Wi

ksza warto

ść

napi

cia powoduje chwilowy wzrost pr

du i układ wraca do stanu równowagi tzn.

do punktu A. W sytuacji odwrotnej chwilowy wzrost pr

du do warto

ci I

spowoduje zmniejszenie napi

cia do warto

ci U

. Mniejsza warto

ść

napi

cia powoduje chwilowe zmniejszenie pr

du i układ wraca ponownie do

stanu równowagi tzn. do punktu A.

U ( )

I ( )

I I

Rys. 34 Graficzne okre

lenie warunków stabilno

ci procesu spawania przy

współpracy układu: spawalnicze

ródło energii - łuk spawalniczy

(metody spawania MMA, TIG)
1 - charakterystyka statyczna łuku spawalniczego
2 - zewn

trzna charakterystyka statyczna

ródła;

AW 36

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

1.5

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

Stabilno

ść

procesów spawania pr

du stałego i pr

przemiennego (3)

W zapisie matematycznym, warunek stabilno

ci statycznej układu:

ródło

energii - łuk spawalniczy przedstawia si

nast

puj

co:

Ks =

[

∂

gdzie:

- rezystancja dynamiczna łuku = tg ( tangens kąta stycznej

charakterystyki statycznej łuku w pkt. A ),

- rezystancja dynamiczna źródła = tg ( tangens kąta stycznej

charakterystyki statycznej źródła w pkt. A ).

Ks - współczynnik stabilności układu,

∂

Warunek stabilno

ci procesu spawania mo

na słownie przedstawi

nast

puj

co:

Proces spawania przebiega stabilnie je

eli współczynnik stabilno

cy ró

nic

rezystancji dynamicznych łuku i spawalniczego

ródła energii w punkcie pracy jest d o d a t n i

Spełnienie warunku stabilno

ci statycznej procesu spawania (K

> 0) jest

zale

ne od kształtu zewn

trznej charakterystyki statycznej spawalniczego

ródła energii i kształtu charakterystyki statycznej łuku spawalniczego. Ze-

trzne charakterystyki statyczne spawalniczych

ródeł energii, jak rów-

nie

charakterystyki statyczne łuku mog

, opadaj

ce, płaskie lub

wznosz

ce. Kształt charakterystyk (opadaj

ca, płaska, lub wznosz

ca) -

okre

la znak pochodnej, a stromo

ść

opadania lub wzrostu - jej warto

ść

. Dla

opadaj

cej charakterystyki łuku (rezystancja dynamiczna łuku > 0) spełnie-

nie warunku stabilno

ci (K

> 0) b

dzie mo

liwe gdy charakterystyka sta-

tyczna

ródła, w punkcie pracy A, b

dzie bardziej stromo opadaj

ca ni

charakterystyka statyczna łuku.

AW 37

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

1.5

Stabilno

ść

procesu spawania pr

du stałego i pr

przemiennego (4)

Na rys. 34 w punkcie A charakterystyka statyczna

ródła jest bardziej stro-

ma ni

charakterystyka statyczna łuku, a zatem punkt A jest punktem sta-

bilnego procesu spawania. W punkcie B charakterystyka statyczna łuku

jest bardziej stroma ni

charakterystyka statyczna

ródła, a zatem punkt B

nie b

dzie punktem stabilnego procesu spawania. Chwilowe obni

enie

du b

dzie prowadziło do zga

cia łuku, a sytuacja odwrotna spowo-

duje samoczynne przej

cie do punktu A.

Na rys. 35 przedstawiono wpływ stromo

ci charakterystyk statycznych

spawalniczych

ródeł energii na stabilno

ść

procesu spawania. Przedsta-

wiona na rys. 35 charakterystyka statyczna łuku spawalniczego ma punkty

wspólne (okre

laj

ce równowag

statyczn

układu) z nast

puj

cymi ze-

trznymi charakterystykami:

punkt A - z charakterystyk

statyczn

(2) stanowiska spawalniczego utwo-

rzonego z obwodu wyj

ciowego prostownika wielostanowisko-

wego z wł

czonym szeregowo rezystorem spawalniczym (spa-

wanie metod

MMA),

punkt B - z charakterystyk

statyczn

(3) opadaj

spawarki transforma-

torowej pr

du przemiennego (spawanie metodami MMA, TIG),

punkt C - z charakterystyk

statyczn

(4) opadaj

spawarki prostowni-

kowej - tyrystorowej (spawanie MMA, TIG),

punkt D - z charakterystyk

statyczn

(5) opadaj

- stałopr

dow

spa-

warki prostownikowej - inwertorowej (spawanie MMA, TIG, pla-

punkt E - z charakterystyk

statyczn

płask

spawarki prostownikowej

(spawanie metodami MAG, MIG, pod topnikiem),

punkt F - z charakterystyk

statyczn

(7)

ródła energii o stromo-

wznosz

cej si

charakterystyce (nie ma zastosowania w proce-

sach spawalniczych).

AW 38

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

1.5

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

Stabilno

ść

procesów spawania pr

du stałego i pr

przemiennego (5)

Z rys. 35 wynika,

e czym jest bardziej stroma charakterystyka statyczna

spawalniczego

ródła energii, tym szybciej przemija zakłócenie (wi

ksze

chwilowe wzrosty lub zaniki napi

cia przy odchyleniach pr

dów). Idealna

pod tym wzgl

dem jest charakterystyka opadaj

ca - stałopr

dowa, która

praktycznie nie pozwala na chwilowe odchylenie pr

du spawania. Przy spa-

waniu elektrod

topliw

w atmosferze gazu ochronnego (metody MAG lub

MIG), wykorzystuje si

e g

sto

ci pr

du spawania, dla których charakte-

rystyka statyczna łuku jest ju

wznosz

ca (rezystancja dynamiczna łu-

ku > 0). Spełnienie w tym przypadku warunku stabilno

ci procesu spawania

jest mo

liwe, pod warunkiem zastosowania

ródła energii o płaskiej cha-

rakterystyce statycznej, dla której rezystancja dynamiczna jest zbli

ona do

warto

ci zerowej (punkt E na rys. 35).

ródło energii o stromo wznosz

cej

charakterystyce statycznej (7) nie wykazuje stabilno

ci trwania wyłado-

wania łukowego, poniewa

rezystancja dynamiczna takiego

ródła jest

ksza od rezystancji dynamicznej łuku (współczynnik stabilno

ci K

< 0).

U ( )

I ( )

Rys. 35 Wpływ stromo

ci zewn

trznych charakterystyk statycznych spawalniczych

ródeł energii na stabilno

ść

procesu spawania

AW 39

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

1.5

Stabilność procesów spawania prądu stałego i przemien-
nego (6)

Plazma niskotemperaturowa (metoda PAW) powstaje w efekcie wymuszo-
nego zwiększenia gęstości cząsteczek zjonizowanych w słupie łuku przez
zmniejszenie jego średnicy. Zajarzenie łuku spawalniczego następuje wtedy,
gdy gaz zjonizowany przez łuk pomocniczy dotrze do spawanego lub cięte-
go metalu. Charakterystyka statyczna łuku spawalniczego ma przebieg po-
dobny, jak charakterystyka normalnego łuku spawalniczego. Im większe jest
przewężenie łuku, tym wyższe jest napięcie i tym mniejszy prąd - charaktery-
styka statyczna łuku ma wówczas przebieg poziomy lub wzrastający.

Łuk spawalniczy płonący swobodnie w atmosferze gazu ochronnego pomię-
dzy elektrodą nietopliwą a spawanym materiałem ma kształt stożka o wymia-
rach zależnych od parametrów zasilania i odległości między elektrodami.
Jeżeli z jakiejkolwiek przyczyny nastąpi ograniczenie wymiarów poprzecz-
nych łuku, czyli nastąpi jego przewężenie, następuje wówczas znaczący wzrost
temperatury (nawet do kilkudziesięciu tysięcy stopni) - występuje wówczas
zwiększona koncentracja zjonizowanych cząsteczek, czym tłumaczy się wzrost
temperatury.

Główną zaletą metody PAW w stosunku do TIG jest szczególna stabilność
łuku, która powoduje :
- powstawanie „sztywnego” łuku, który umożliwia lepszą kontrolę wprowa-

dzanej energii,

- większą tolerancję na zmiany odległości pomiędzy dyszą a spawanym

elementem, bez istotnej zmiany budowy spoiny,

- wąską strefę wpływu ciepła i ogólnie większą prędkość spawania,
- większą tolerancję na wadliwe przygotowanie.

AW 40

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

1.5

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

Stabilność procesów spawania prądu stałego i przemien-
nego (7)

Urządzenia do spawania łukiem krytym (metoda SAW) pracują przy bardzo
dużych gęstościach prądu spawania. Do spawania stosowany jest w prakty-
ce prąd stały ze względu na zastosowanie prostowników tyrystorowych umoż-
liwiających regulację prądu spawania oraz zasilanych napięciem trójfazo-
wym. Zastosowanie transformatorów jednofazowych nie jest stosowane ze
względu na nierównomierne obciążenie sieci energetycznej.
Drut elektrodowy w tych urządzeniach podawany jest ze stałą prędkością
przy wykorzystaniu zjawiska samoregulacji łuku lub w układzie ze stabilizacją
długości łuku. Przy stałej prędkości podawania elektrody charakterystyka
zewnętrzna źródła prądu spawania musi być większa niż wartość graniczna
dla zastosowanej elektrody.
Do zasilania urządzeń ze stabilizacją długości łuku stasowane są źródła o
opadającej charakterystyce. Elektroda jest napędzana za pomocą silnika prądu
stałego z prędkością zależną od napięcia zasilania podawanego ze wzmac-
niacza mocy, który jest sterowany sygnałem błędu wynikającym z różnicy
pomiędzy zadanym napięciem a napięciem łuku spawalniczego.

AW 41

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

1.5

Stabilno

ść

procesów spawania pr

du przemiennego (1)

Spawalniczy łuk elektryczny pr

du przemiennego, ł

c cenne zalety

spawania pr

dem stałym o biegunowo

ci dodatniej i ujemnej (gł

boko

ść

wtopienia i pr

dko

ść

stapiania), posiada równie

wady, do których zaliczy

nale

- mniejsz

przy pr

dzie stałym stabilno

ść

łuku, zwłaszcza przy

spawaniu niskimi nat

ęż

eniami pr

du;

- niemo

liwo

ść

spawania pewnymi gatunkami elektrod.

Mniejsza ni

przy pr

dzie stałym stabilno

ść

łuku wynika z istoty pr

przemiennego. Przy zasilaniu łuku spawalniczego

ródłem pr

du prze-

miennego - sinusoidalnego o cz

stotliwo

ci 50 lub 60 Hz, pr

d spawania

zmienia okresowo swoj

warto

ść

i biegunowo

ść

, w rezultacie czego łuk

dorazowo ga

nie. Powoduje to obni

enie temperatury łuku, zmniejsze-

nie przewodno

ci elektrycznej łuku. Powtórny wi

c zapłon łuku na pocz

tku

dego półokresu mo

e nast

powa

przy podwy

szonym napi

ciu po-

nownego zapłonu.

Stabilno

ść

procesu spawania pr

dem przemiennym mo

na poprawi

przez

stworzenie warunków umo

liwiaj

cych ci

gły przepływ pr

du spawania.

Stosunkowo prostym sposobem uzyskania ci

głego przepływu pr

przemiennego spawania jest wł

czenie, szeregowo do obwodu spawalni-

czego, dławika indukcyjnego powoduj

cego przesuni

cie fazowe mi

dzy

napi

ciem zasilania łuku i pr

dem spawania o k

ϕϕϕϕ

. Przesuni

cie fazowe

powinno by

takie by w momencie przechodzenia pr

du spawania przez

zero, napi

cie zasilania łuku było wi

ksze lub co najmniej równe napi

ciu

ponownego zapłonu łuku. Na rys. 36 przedstawiono przebiegi napi

cia

i pr

du przemiennego w obwodzie spawalniczym zawieraj

cym dławik in-

dukcyjny. Na podstawie przeprowadzonych bada

stwierdzono,

e najlep-

stabilno

ść

wykazuje łuk elektryczny gdy w obwodzie spawalniczym

znajduje si

dławik indukcyjny zapewniaj

cy przesuni

cie fazowe pomi

dzy

napi

ciem

ródła a pr

dem spawania o k

ϕϕϕϕ

= 66

(cos

ϕϕϕϕ

= 0,4).

AW 42

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

1.5

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

Stabilno

ść

procesów spawania pr

du przemiennego (2)

U, I

źródła

spawania

łuku

Rys. 36 Sposób poprawy stabilno

ci łuku spawalniczego pr

du przemiennego

sinusoidalnego przez szeregowe wł

czenie do obwodu spawalniczego

dławika indukcyjnego o dobranej indukcyjno

Innym sposobem poprawy stabilno

ci łuku spawalniczego pr

du przemien-

nego jest stworzenie takich warunków w łuku, by w momentach przej

cia

du przez zero sterowa

strumieniem dodatkowej energii, dostarczanej

z małych generatorów wspomagaj

cych. Takie generatory nosz

nazw

stabilizatorów łuku. Podstawowymi elementami stabilizatorów łuku spawal-

niczego s

tyrystory lub tranzystory mocy. Na rys. 37 a przedstawiono

uproszczony schemat elektryczny stabilizatora łuku, w którym podstawo-

wym elementem jest tyrystor T, rozładowuj

cy energi

zgromadzon

w kondensatorze C do uzwojenia pierwotnego I transformatora stabilizuj

cego T

st .

Uzwojenie wtórne II transformatora T

jest wł

czone szeregowo

(z uzwojeniem wtórnym II transformatora spawalniczego) do obwodu spa-

walniczego.

AW 43

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

1.5

Stabilno

ść

procesów spawania pr

du przemiennego (3)

Impulsy wyzwalaj

ce s

podawane do elektrody steruj

cej tyrystora T (na-

zywanej bramk

) w obszarach przechodzenia sinusoidy pr

du spawania

przez zero. Na rys.37b przedstawiono przebiegi elektryczne pr

du i napi

cia przemiennego spawania oraz impulsów napi

ciowych stabilizatora łuku.

Nowoczesne elektroniczne inwertorowe spawalnicze

ródła energii umo

li-

wiaj

zasilanie łuku spawalniczego napi

ciem zbli

onym do prostok

tnego

o podwy

szonej do ok. 200 Hz cz

stotliwo

ci. Prostok

tny przebieg napi

cia

zasilaj

cego łuk spawalniczy zdecydowanie zmniejsza czas dejonizacji łuku

spawalniczego przy zmianie polaryzacji (przej

cie przez zero), w porówna-

niu do przebiegu sinusoidalnego o cz

stotliwo

ci sieciowej 50 Hz, popra-

wiaj

c w ten sposób stabilno

ść

łuku spawalniczego pr

du przemiennego.

transformator spawalniczy

stabilizator łuku

U, I

impulsy stabilizatora

spawania

łuku

Rys. 37 Uproszczony schemat elektryczny tyrystorowego stabilizatora łuku
spawalniczego

AW 44

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

1.5

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

Sterowanie mikroprocesorowe.
Projektowanie spawalniczych źródeł energii.
Techniki spawania impulsowego

Ogromny postęp w produkcji urządzeń spawalniczych spowodowało zasto-
sowanie mikroprocesorów. Mikroprocesorowy układ sterowania urządzenia
spawalniczego komunikuje się z operatorem zazwyczaj przy pomocy wy-
świetlacza, coraz częściej dotykowego. Przy jego pomocy użytkownik może
wprowadzać w sposób bardzo precyzyjny a jednocześnie wygodny wszyst-
kie, omówione wcześniej, parametry spawania, zarówno statyczne jak i dyna-
miczne, do układu sterowania oraz kształtować w szerokim zakresie charak-
terystyki wybranej metody spawania.
Dzięki tym nowoczesnym układom sterowania możliwa jest dokładna kontro-
la procesu spawania, uzyskanie najlepszych jakościowo spoin, znacząca
oszczędność energii i materiałów dodatkowych.
Dla stanowisk zautomatyzowanych i zrobotyzowanych tworzone są nadrzęd-
ne układy sterowania oparte na sterowaniu mikroprocesorowym (zazwyczaj
opartych na sterownikach swobodnie programowalnych) pozwalające na
sterowania całym procesem z jednego pulpitu i monitorowanie procesu tech-
nologicznego w czasie rzeczywistym.
Mikroprocesorowy układ sterowania umożliwił także upowszechnienie tech-
niki spawania impulsowego.

Spawanie pr

dem impulsowym polega na wprowadzaniu ciepła do łuku,

cyklicznie powtarzaj

cymi si

impulsami pr

du spawania. Na rys. 38

przedstawiono przebiegi pr

du impulsowego. Najcz

ęś

ciej stosuje si

spa-

wanie ci

głym pr

dem łuku, na którego nakładane s

powtarzaj

ce si

cyklicznie impulsy pr

dowe. Pr

d podstawowy ci

gły, nazywany pr

dem

bazy, podtrzymuj

cy łuk spawalniczy stanowi zwykle ok. 15% pr

du impul-

sowego. Zmieniaj

c parametry impulsowania pr

du, mo

na zmienia

kształt i rozmiary jeziorka spawalniczego, wpływa

na krystalizacj

stopiwa

i szeroko

ść

strefy wpływu ciepła, oraz znacznie obni

napr

ęż

enia i od-

kształcenia spawalnicze.

Spawanie impulsowe daje znaczne oszcz dno ci energii elektrycznej,

AW 45

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

1.5

Spawanie impulsowe daje znaczne oszcz

dno

ci energii elektrycznej,

w porównaniu do spawania klasycznego pr

dem ci

głym.

Maj

c na uwadze zalety technologiczne i energetyczne spawania impulso-

wego wyst

puj

ce we wszystkich podstawowych metodach spawania, przy

projektowaniu nowoczesnych elektronicznych spawalniczych

ródeł energii

nale

y uwzgl

dnia

liwo

ci spawania impulsowego. Takie spawalnicze

ródło energii powinno umo

liwia

nastawianie parametrów spawania im-

pulsowego w precyzyjny sposób, dostosowany do procesu technologiczne-

go spawania (precyzyjne nastawianie w szerokim zakresie pr

dów bazo-

wych, pr

dów impulsów, czasów trwania impulsów i czasów przerw pomi

dzy impulsami).

Rys. 38 Przebiegi pr

du spawania impulsowego

AW 46

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

1.5

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

Praca znamionowa spawalniczych

ródeł energii

dy proces spawalniczy, niezale

nie od metody spawania, ma charakter

przerywany, który wynika z czynno

ci pomocniczych takich jak: koniecz-

ść

wymiany elektrody, odbijanie

la, czyszczenie spoiny, wzrokowa

ocena jako

ci wykonanego poł

czenia, odpoczynek spawacza itp. Badania

wydajno

ci spawania wykazały,

e przeci

tne wykorzystanie spawarki

przeznaczonej do spawania r

cznego elektrodami otulonymi (

rednie pr

spawania ok. 180 A) wynosiło 50% w czasie 8 godzin pracy. Z tego wzgl

du spawalnicze

ródło energii jest projektowane przy zało

eniu pracy prze-

rywanej (współczynnik obci

ąż

enia), przy której pr

d spawania nie spowo-

duje przekroczenia dopuszczalnych przyrostów temperatur ponad tempe-

ratur

otoczenia. W spawalniczych

ródłach energii wi

kszej mocy przyj-

muje si

współczynnik obci

ąż

enia X = 60%, przy cyklu pracy wynosz

cym

10 minut (czas spawania - 6 minut, czas przerwy - 4 minuty). W spawalni-

czych

ródłach energii mniejszej mocy przyjmuje si

35% i 20% współ-

czynniki obci

ąż

enia. Najwi

kszy pr

d spawania jakim mo

na obci

ąż

spawalnicze

ródło energii przy zachowaniu: zało

onego współczynnika

obci

ąż

enia, umownego napi

cia spawania, i nie przekroczeniu dopusz-

czalnych przyrostów temperatur podzespołów

ródła, jest okre

lany zna-

mionowym pr

dem spawania. Współczynnik obci

ąż

enia spawalniczego

ródła energii jest okre

lany zale

100

gdzie: t

- czas spawania; t

- czas przerwy.

Bardzo cz

sto producenci spawalniczych

ródeł energii podaj

warto

ść

maksymalnego pr

du spawania, który jest okre

lany jako maksymalny

d spawania przy deklarowanym współczynniku obci

ąż

enia i zachowaniu

dopuszczalnych przyrostów temperatur podzespołów

ródła.

AW 47

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

1.5

Współczynnik mocy w spawarkach transformatorowych

Pomimo bezspornych zalet takich jak prosta konstrukcja, a w zwi

zku z tym

niezawodno

ść

działania, spawarki transformatorowe maj

istotn

wad

któr

jest ich praca przy niskim współczynniku mocy cos

, wynosz

cym

0,4

0,6. Stosunkowo niski współczynnik mocy cos

wynika z zasady dzia-

łania transformatora spawalniczego, którego uzwojenie wtórne musi posia-

żą

indukcyjno

ść

, by zapewni

opadaj

zewn

trzn

charakterystyk

statyczn

. Praca spawarek transformatorowych przy niskim współczynniku

mocy i obci

ąż

eniu jednofazowym sieci zasilaj

cej wpływa niekorzystnie na

gospodark

energetyczn

zakładu, w którym s

one eksploatowane.

Popraw

współczynnika mocy mo

na uzyska

przez wł

czenie równolegle

do zacisków zasilaj

cych spawarki, kondensatora energetycznego (rys. 39).

na w ten sposób uzyska

popraw

współczynnika mocy cos

do warto-

ci 0,8

0,9.

Przykładowo: spawarka transformatorowa o współczynniku mocy cos

= 0,5,

pobieraj

ca z sieci zasilaj

cej, podczas spawania, moc czynn

P = 20 kW,

wymaga doł

czenia do zacisków zasilaj

cych kondensatora o mocy biernej

Q = 22,2 kVAr, by poprawi

jej współczynnik mocy cos

do warto

ci 0,85. W

podanym przykładzie przy zasilaniu spawarki napi

ciem 380 V, nale

y doł

czy

równolegle do zacisków zasilania bateri

kondensatorów na napi

cie

pracy 380 V~ , 50 Hz o ł

cznej pojemno

ci ok. 500

napięcie

zasilania

spawarka
transformatorowa

obwód spawalniczy

Rys. 39 Sposób poprawy współczynnika mocy cos

przez równoległe podł

czenie do

zacisków zasilaj

cych spawarki transformatorowej kondensatora C

AW 48

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

1.5

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

Prąd zwarcia i napięcie biegu jałowego w spawarkach
transformatorowych

Prąd zwarcia określa norma PN EN 60974-1. Spawalnicze źródło energii
nie powinno spowodować zadziałanie bezpiecznika topikowego zasilania
lub wyłącznika samoczynnego, gdy jest zwarte przez 15 s w przypadku spa-
warek o charakterystyce opadającej (dla innych spawarek o charakterystyce
płaskiej: trzykrotnie przez 1 s w czasie 1 min).
Badania wg normy wymagają stosowania zwarcia przez 2 min lub aż do chwi-
li zadziałania zabezpieczenia wejściowego. Obwód wejściowy zabezpieczo-
ny jest zewnętrznymi bezpiecznikami topikowymi lub wyłącznikiem samoczyn-
nym o parametrach znamionowych podanych przez wytwórcę.
W normie podane są także wartości maksymalnych znamionowych prądów
zwarcia dla minimalnych przekrojów poprzecznych przewodu zwierającego.

Znamionowe napięcie w stanie bez obciążenia (zgodnie z normą
PN EN 60974-1)
-

do stosowania w środowisku bez podwyższonego zagrożenia pądem
elektrycznym nie powinno przekraczać 113 V wartości szczytowej dla
d.c. oraz 113 V wartości szczytowej i 80 V r.m.s dla a.c.

do stosowania w środowisku o podwyższonym zagrożeniu pądem elek-
trycznym nie powinno przekraczać 113 V wartości szczytowej dla d.c.
oraz 113 V wartości szczytowej i 68 V r.m.s dla a.c.

Wartości te nie są stosowane do napięć zajarzania lub stabilizacji łuku, które
mogłyby być nałożone.

AW 49

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

1.5

Spadki napi

ęć

spawalniczych

ródeł energii

Przy prowadzeniu procesu spawania w przewodach obwodów spawalniczych

oraz w przewodach zasilaj

cych spawarki płyn

stosunkowo du

e pr

dy,

które wywołuj

znaczne spadki napi

ęć

. Zarówno spadki napi

cia w przewo-

dach zasilaj

cych jak i w przewodach spawalniczych powoduj

obni

enie

parametrów spawania oraz dodatkowe straty energii elektrycznej. Bardzo

niekorzystnym zjawiskiem wyst

puj

cym przy eksploatacji spawarek s

wa-

hania napi

cia zasilania, które szczególnie przy spawaniu metodami MAG lub

MIG mog

tak zmieni

parametry spawania,

e nast

pi zmiana szeroko

spoiny i gł

boko

ci wtopienia. Aby ograniczy

straty napi

ęć

(spadki napi

ęć

)

w przewodach obwodów spawalniczych, a równocze

nie nie dopuszcza

ich nadmiernego nagrzewania, nale

y stosowa

odpowiednie, do pr

dów

spawania, przekroje tych przewodów. Przykładowo przy spawaniu pr

dami

do 200 A, przekrój przewodów spawalniczych o długo

ci 10 metrów, nie po-

winien by

mniejszy ni

35 mm

. Powinno si

tak dobiera

długo

ci i prze-

kroje przewodów by ł

czny spadek napi

cia na dwóch przewodach nie prze-

kraczał 4 V.

Coraz powszechniejsze stosowanie inwertorowych

ródeł pr

du spawania

przyczynia si

do eliminacji tych niekorzystnych zjawisk. Spawarka inwerto-

rowa posiada znacznie korzystniejsze parametry energetyczne (sprawno

ść

współczynnik mocy) w porównaniu ze spawark

tradycyjn

, pobiera wi

z sieci zasilaj

cej mniejsze pr

dy. Bardzo małe wymiary gabarytowe, znacz-

nie ni

sza masa, umo

liwiaj

przenoszenie spawarki bezpo

rednio do miejsc

spawania np. na konstrukcji, przyczyniaj

c si

w ten sposób do stosowania

bardzo krótkich przewodów spawalniczych. Stabilizacja elektroniczna umo

li-

wia utrzymywanie precyzyjnie nastawionych parametrów spawania, niezale

nie od długo

ci przewodów zasilaj

cych spawark

oraz od znacznych waha

napi

cia zasilania. Spawacz maj

c, dosłownie pod r

spawark

, mo

dorazowo, przy nieuniknionych przerwach w procesie spawania, wył

cza

zasilanie spawarki zmniejszaj

c w ten sposób straty energii elektrycznej stanu

jałowego spawarki.

AW 50

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

1.5

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

Spawalnicze

ródła energii pr

du przemiennego

i stałego (1)

Do spawania metali elektrodami nietopliwymi w atmosferach gazów oboj

nych (metoda TIG), wykorzystuje si

zarówno pr

dy przemienne (AC) jak

i pr

dy stałe spawania (DC). Ze wzgl

du na stosowanie przy spawaniu me-

tod

TIG

ródeł energii o opadaj

cych lub opadaj

cych - stałopr

dowych

zewn

trznych charakterystykach statycznych, mog

one wykorzystywa-

ne równie

do spawania r

cznego elektrodami otulonymi (metoda MMA).

Przy spawaniu aluminium metod

TIG pr

dem przemiennym, wyst

puj

trudne warunki ponownego zapłonu łuku przy zmianie polaryzacji. W tym

celu stosuje si

stabilizacj

łuku, najcz

ęś

ciej przy pomocy tzw. jonizatorów

łuku. Jonizator łuku wytwarza impulsy wysokiego napi

cia o wielko

ok. 4 kV i wysokiej cz

stotliwo

ci (od kilku do kilkuset kHz). Najcz

ęś

ciej

stosuje si

jonizatory łuku, działaj

ce na zasadzie iskiernikowych generato-

rów wysokiego napi

cia. Jonizator do obwodu spawania mo

e by

wł

czony

równolegle lub szeregowo. Na rys. 40 przedstawiono impulsy zapłonowe

iskiernikowego jonizatora łuku, we współdziałaniu z parametrami obwodu

spawania i z przesuni

tym w fazie napi

ciem zasilania generatora.

U, I

Impulsy zapłonowe

jonizatora

Napięcie zasilania jonizatora

Prąd spawania

Napięcie łuku

AW 51

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

1.5

Spawalnicze

ródła energii pr

du przemiennego

i stałego (2)

Przy spawaniu metod

TIG pr

dem przemiennym, na skutek ró

nicy ter-

moemisji elektronów z elektrody wolframowej i z materiału spawanego

(aluminium), wyst

puje zjawisko prostowania pr

du. Powstała w ten spo-

sób w obwodzie pr

du spawania składowa stała pr

du, pogarsza stabil-

ść

łuku, zmniejsza czysto

ść

powierzchni spoiny oraz wywołuje wady

powierzchniowe i wewn

trzne, osłabiaj

c przez to trwało

ść

poł

czenia

spawanego. Składowa stała pr

du spawania powoduje zwi

kszenie pr

du magnesuj

cego w transformatorze spawalniczym, obni

c tym samym

sprawno

ść

energetyczn

i trwało

ść

eksploatacyjn

ródła energii (na sku-

tek nadmiernego nagrzewania si

uzwoje

Na rys. 41 przedstawiono na schematach elektrycznych sposoby eliminacji

składowej stałej pr

du spawania.

Eliminacja składowej stałej pr

du spawania przez wł

czenie w obwód spa-

walniczy baterii kondensatorów o du

ej pojemno

ci (rys. 41 a) jest rozwi

zaniem najpowszechniej stosowanym. Bateria kondensatorów powinna by

o takiej pojemno

ci aby przy zakładanym pr

dzie spawania spadek napi

cia na kondensatorze nie przekraczał 6 V.

Przykład:

Obliczy

pojemno

ść

baterii kondensatorów do eliminacji składowej stałej

du spawania. Urz

dzenie przewidziane jest do spawania metod

TIG

dem przemiennym o maksymalnym nat

ęż

eniu I

= 280 A.

R o z w i

z a n i e

Zakładaj

c maksymalny spadek napi

cia na kondensatorze

∆

= 6 V,

reaktancja pojemno

ciowa X

wyniesie:

X = = = 0 ,0 2 1

6 V

2 8 0 A

X =

Przekształcając wzór na obliczenie reaktancji , obliczamy

wartość pojemności:

AW 52

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

1.5

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

Spawalnicze

ródła energii pr

du przemiennego

i stałego (3)

Stosowanie do eliminacji składowej stałej pr

du, baterii akumulatorów sa-

mochodowych o bardzo du

ej pojemno

ci (rys. 41 b) powoduje eliminacj

składowej stałej tylko dla w

skiego zakresu pr

dów spawania. Praktyka

eksploatacyjna wykazała,

e akumulatory stosowane w urz

dzeniach do

spawania metod

TIG pr

dem przemiennym ulegaj

szybkiemu zu

yciu,

ze wzgl

du na bardzo trudne warunki pracy i kłopotliw

konserwacj

Rozwini

ciem diodowo - rezystorowego układu (rys. 41 c) jest układ elimi-

nacji składowej stałej pr

du spawania, tyrystorowo - diodowy, przedstawio-

ny na rys. 41 d. Tyrystor jest sterowany impulsami zapłonowymi, których

przesuni

cie fazowe mo

na w sposób płynny zmienia

w przedziale

140

el. Zasada działania układu jest wyja

niona na rys. 42, na którym

pokazano jeden okres pr

du spawania. Półokres dodatni pr

du spawania

jest przewodzony przez diod

D, natomiast półokres ujemny cz

ęś

ciowo

przez rezystor R, a po upływie czasu t

praktycznie ju

tylko przez tyrystor

T. Ustawiaj

c k

t zapłonu tyrystora T na t

uzyskuje si

kompensacj

skła-

dowej stałej pr

du spawania (równe powierzchnie zakreskowanych połó-

wek pr

du spawania).

Warunek kompensacji składowej pr

du spawania mo

na zapisa

mate-

matycznie nast

puj

co:

Warunek ten mo

e zosta

spełniony przez odpowiednie dobranie czasu

, czyli przez odpowiednie przesuni

cie fazowe impulsów zapłonowych

tyrystora T. Przesuni

cie fazowe impulsów zapłonowych tyrystora T mo-

e by

nastawiane r

cznie za pomoc

potencjometru, dla ka

dej warto-

ci pr

du spawania, lub przez pomiar pr

du i wprowadzenie automa-

tycznej kompensacji składowej stałej pr

du spawania.

AW 53

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

1.5

Spawalnicze

ródła energii pr

du przemiennego

i stałego (4)

Przy spawaniu metod

TIG pr

dem stałym, jonizator łuku jest wykorzysty-

wany tylko w pocz

tkowym momencie rozpoczynania procesu spawania,

a nast

pnie jest wył

czany. Wył

czenie jonizatora nast

puje po pojawieniu

du w obwodzie spawania. Do sygnalizowania przepływu pr

du wy-

korzystuje si

czujniki kontaktronowe lub halotronowe.

TRS

IIII

Rys. 41 Najcz

ęś

ciej stosowane sposoby eliminacji składowej stałej pr

du spawania:

a) wł

czenie w obwód spawania baterii kondensatorów odfiltrowuj

cej

składow

stał

;

b) wł

czenie w obwód spawania baterii akumulatorów o du

ej pojemno

ci;

c) wł

czenie w obwód spawania rezystancji czynnej bocznikowanej diod

;

d) wł

czenie w obwód spawania rezystancji czynnej bocznikowanej

odwrotnie-równoległym zespołem diody i tyrystora.

Rys. 42 Przebieg pr

du spawania przy zastosowaniu układu elektronicznego elimina-

cji składowej stałej pr

du spawania

AW 54

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

1.5

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

Sposoby ułatwiaj

ce rozpoczynanie procesu spawania

Przy spawaniu r

cznym elektrod

otulon

(metoda MMA) rozpoczynanie

procesu wyładowania łukowego odbywa si

przez zwarcie ko

ca elektrody

z przedmiotem spawanym, a nast

pnie szybkie cofni

cie na wymagan

wzgl

dami technologicznymi odległo

ść

. Celem szybszego ustabilizowania

łuku spawalniczego, a równocze

nie łatwiejszego zapocz

tkowania pro-

cesu wyładowania łukowego, w nowoczesnych elektronicznych

ródłach

energii, wprowadzono układy tzw. „gor

cego zajarzania łuku”, które powo-

duj

chwilowy wzrost o ok. 35% nastawionego pr

du spawania.

Przy spawaniu r

cznym elektrod

nietopliw

w atmosferze gazu oboj

tnego

(metoda TIG), zajarzanie łuku nie mo

e odbywa

przez dotkni

cie elek-

trody do przedmiotu spawanego, poniewa

doprowadzi

by to mogło do

szybkiego zu

ycia elektrody, a ponadto powodowałoby zanieczyszczenie

elektrody. Dlatego w metodzie TIG zajarzanie łuku odbywa si

przez wst

jonizacj

przestrzeni łukowej za pomoc

jonizatorów łuku wytwarzaj

cych impulsy wysokiego napi

cia i wysokiej cz

stotliwo

ci zdolne przebi

przestrze

dzyelektrodow

i zainicjowa

elektryczny łuk spawalniczy. Na

rys. 43 przedstawiono schemat iskiernikowego generatora wysokiego napi

cia i wysokiej cz

stotliwo

ci, wł

czonego szeregowo do obwodu spawania.

PEN

generator wysokiego

napięcia (iskiernikowy)

spawarka

transformatorowa

Rys. 43 Schemat iskiernikowego generatora wysokiego napi

cia i wysokiej cz

stotli-

ci wł

czonego szeregowo do obwodu spawania

AW 55

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

1.5

Przebieg pr

du spawania, narastanie, wygaszanie łuku

Przy spawaniu metod

TIG du

ymi pr

dami, nale

y stosowa

układy powo-

duj

ce narastanie w czasie pr

du spawania, a przy ko

czeniu procesu spa-

wania nale

y zmniejsza

w czasie pr

d spawania celem wypełnienia

w spoinie tzw. krateru. Przy stosowaniu klasycznych spawalniczych

ródeł

energii np. spawarek transformatorowych pr

du przemiennego, lub prostow-

nikowych, w których nastawianie pr

du odbywa si

przez zmian

poło

enia

boczników magnetycznych, realizowanie programowanego w czasie nara-

stania i opadania pr

du spawania jest bardzo skomplikowane, zawodne

i osi

gane kosztem du

ych strat energii elektrycznej. Zwi

zane jest to ze

stosowaniem do tego celu skomplikowanych układów nap

dowych boczni-

ków magnetycznych, lub stopniowanym wł

czaniem i wył

czaniem (stykami

styczników w obwodzie spawania) sekcji rezystorów bardzo du

ej mocy.

Przedstawione problemy zostały rozwi

zane w inwertorowych

ródłach

energii pr

du stałego i przemiennego. Programowanie dowolnego kształtu

du spawania zapewnia mikroprocesorowy układ steruj

cy wszystkimi

funkcjami inwertorowego spawalniczego

ródła energii. Na rys. 44 przed-

stawiono przebieg pr

du spawania w funkcji czasu przy stopniowym nara-

staniu i opadaniu pr

du spawania (wypełnianie krateru).

N - czas narastania prądu

S - czas spawania

Z - czas zanikania prądu (wypełniacz krateru)

Rys. 44 Przebieg pr

du spawania w funkcji czasu przy programowanym

narastaniu i opadaniu pr

du w czasie (wypełnianie krateru)

AW 56

Opracowanie Instytut Spawalnictwa - Gliwice.

Wszelkie prawa zastrze

żone. Powielanie lub rozpowszechnianie ca

ło

ści wzgl

ędnie

fragmentu w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób jest zabronione.

KURS MIĘDZYNARODOWEGO INŻYNIERA/TECHNOLOGA/MISTRZA SPAWALNIKA

(IWE/IWT/IWS)

Źródła zasilania łuku elektrycznego

1.5

Instytut

Spawalnictwa

w Gliwicach

Normy dotyczące spawalniczych źródeł energii oraz ich
wymagań

Szczegółowe wymagania techniczne dotyczące wyrobów są ustalane w zharmo-
nizowanych normach europejskich. Dla producenta lub dostawcy stanowią one
zbiór zasadniczych informacji źródłowych koniecznych do spełnienia podstawo-
wych wymagań określonych w zharmonizowanych dyrektywach (w tym wymaga-
nia bezpieczeństwa, ochrony zdrowia, ochrony środowiska).
Urządzenia spawalnicze są projektowane, wytwarzane, użytkowane oraz badane i
oceniane na podstawie norm polskich (PN), norm europejskich ustanowionych
jako normy polskie (PN-EN), norm międzynarodowych ustanowionych jako normy
polskie, np. (PN-ISO) a także międzynarodowych (Pr. PN-ISO, Pr. PN-ISO ).
Należą do nich wymienione poniżej normy:

PN-EN 60974-1:2007. Sprzęt do spawania łukowego - Część 1: Spa-
walnicze źródła energii

PN-EN 60974-6:2011. Sprzęt do spawania łukowego --Część 6: Sprzęt
o ograniczonym obciążeniu

PN-EN 60974-7:2007. Sprzęt do spawania łukowego - Część 7: Uchwyty
Norma ta stanowi uzupełnienie wspomnianej wyżej normy PN-EN.
60974-1:2007

PN-EN 62135-1:2009. Sprzęt do zgrzewania rezystancyjnego - Część
1: Wymagania bezpieczeństwa dotyczące projektowania, wytwarzania
i instalowania Norma ta ma ścisłe powiązania z normą PN-EN 60204-
1:2010/AC:2011. Bezpieczeństwo maszyn. Wyposażenie elektryczne
maszyn - Część 1: Wymagania ogólne

60109PN-M-60109. Spawalnictwo. Zgrzewarki podwieszone. Wyma-
gana i badania

PN-EN ISO 5826:2007.Sprzęt do zgrzewania rezystancyjnego. Trans-
formatory. Ogólne warunki techniczne stosowane do wszystkich trans-
formatorów

AW 57

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
IWE IWP 2 5 2012
IWE IWP 4 6 2012
IWE IWP 1 7 2012
IWE IWP 4 4 2012
IWE IWP 1 2 2012
IWE IWP 3 2 2012
IWE IWP 2 8 2012
IWE IWP 1 8 2 2012
IWE IWP 1 6 2012
IWE IWP 3 1 2012
IWE IWP 2 5 2012
IWE IWP 4 6 2012
IWE IWP 1 7 2012
IWE IWP 1 7 2012
IWE IWP 2 18 2012
IWE IWP 2 19 2012
IWE IWP 2 11 2012
IWE IWP 1 16 2012
IWE IWP 2 22 2012

więcej podobnych podstron