Ćw. 1. Badanie prostownika spawalniczego

4.1.1. Wymienić i opisać sposoby sterowania prądem spawania stosowane w prostownikach.

Prąd spawania I_sp można regulować w sposób ciągły, skokowy lub mieszany.

4.1.2. Narysować charakterystyki elektryczne prostownika.

4.1.3. Co to jest układ gorącego zajarzania i układ antyprzyklejeniowy oraz w jakim celu są stosowane.

Układ gorącego zajarzania służy do ułatwienia rozpoczęcia procesu spawania. W momencie zajarzenia łuku chwilowo zwiększany jest prąd spawania w celu rozgrzania materiału i elektrody w miejscu styku oraz właściwego ukształtowania przetopu i lica spoiny w początkowej fazie spawania.

Układ antyprzyklejeniowy obniża prąd spawania do wartości minimalnej w momencie, gdy spawacz popełni błąd i nastąpi przyklejenie elektrody do materiału spawanego. Ułatwia to oderwanie elektrody od spawanego materiału oraz zabezpiecza uchwyt elektrodowy przed uszkodzeniem.

4.1.4. Podać definicję oraz omówić znaczenie podawania pracy procentowej dla urządzeń spawalniczych i zgrzewalniczych.

Praca procentowa to procent czasu, w którym można spawać danymi parametrami.

Podawanie pracy procentowej pozwala uniknąć sytuacji, w której spawarka uległaby przegrzaniu lub pracowało niewydajnie. Jeśli np. spawarka ma podany cykl pracy 35%, to oznacza, że może pracować przez 3,5 minuty, a przez 6,5 minut trzeba zrobić przerwę.

4.1.5. Jakie parametry elektryczne charakteryzują prostownik spawalniczy?

- prąd zasilania I_z, maksymalny pobór mocy P_max, cosϕ, prąd spawania I_sp, zakres prądu spawania I_max, napięcie biegu jałowego U₀, klasa ochrony IP.

Ćw. 2. Badanie urządzenia do spawania drutem - charakterystyki statyczne.

4.2.1. Uzasadnić technologiczne stosowanie urządzeń typu MAG.

Stosowanie urządzeń typu MAG pozwala na spawanie w różnych pozycjach, a wydajność jest wyższa niż w przypadku spawania elektrodami otulonymi. Dużą zaletą jest stosunkowo niski koszt materiałów spawalniczych. Spoiny są dobrej jakości. Ponadto spawanie typu MAG pozwala na zmechanizowanie i zautomatyzowanie całego procesu.

4.2.2. Narysować charakterystyki elektryczne prostownika typu MAG.

4.2.3. Opisać strukturę i omówić zasadę działania układu siłowego prostownika typu MAG.

Ćw. 3. Badanie procesu nagrzewania mikrofalowego

3.1. Opisać budowę i zasadę działania diody magnetronowej.

Magnetron to rodzaj lampy próżniowej, wykorzystujący zjawisko fizyczne polegające na tym, że gdy elektron porusza się w polu magnetycznym o liniach sił prostopadłych do wektora prędkości elektronu, to pole te wytwarza siłę skierowaną prostopadle do tego wektora, co w efekcie odchyla tor ruchu elektronu.

Najważniejszą częścią magnetronu jest blok anodowy, a jego kształt określa tor elektronów, czyli częstotliwość drgań. Blok anodowy ma kształt pierścienia o specjalnych wnękach po stronie wewnętrznej, nazywanych rezonatorami. Magnetron taki nazywany jest magnetronem wnękowym. Stosowane są różne rodzaje bloków anodowych, gdzie kształt i ilość wnęk zależy od żądanych charakterystyk magnetronu.

We wnętrzu komory anodowej znajduje się źródło elektronów w postaci tlenkowej katody ogrzewanej elementem oporowym żarzenia. We wnętrzu komory jest próżnia, a przewody wyprowadzone są na zewnątrz komory w szczelnych przepustach np. szklanych. W czasie pracy magnetronu wytwarza się bardzo duża ilość ciepła, do którego odprowadzenia służy specjalnie użebrowany pierścień chłodzący obejmujący cały blok anodowy (radiator). W zależności od mocy magnetronu jest to chłodzenie powietrzem (np. mikrofalówka).

3.2. Przedstawić zasadę nagrzewania mikrofalowego.

To nagrzewanie elektryczne oparte na efekcie polaryzacji w ośrodkach dielektrycznych lub półprzewodnikowych, do których energia elektromagnetyczna wielkiej częstotliwości jest doprowadzona za pośrednictwem falowodu. Zwiększenie częstotliwości powoduje wzrost mocy grzejnej, której źródłem jest lampa mikrofalowa. Wsad umieszcza się w rezonatorze wnękowym , w falowodzie.

3.3 Narysować i omówić schematy układów zasilania podstawowych rodzajów urządzeń mikrofalowych oraz sposoby regulacji i stabilizacji ich pracy.

Ćw. 4 Badanie nagrzewnic indukcyjnych rdzeniowych - model nagrzewnicy pierścieni metalowych

Nagrzewanie indukcyjne to nagrzewanie elektryczne oparte na generacji ciepła przy przepływie prądów wirowych wywołanych zjawiskiem indukcji elektromagnetycznej w elementach sprzężonych magnetycznie. Idea procesu polega na potraktowaniu wtórnego uzwojenia trafo jako wsadu poddawanego nagrzewaniu/topieniu po umieszczeniu go we wzbudniku (wzbudnik = uzwojenie pierwotne). Efekt przenoszenia energii ze wzbudnika do wsadu (tulei, pierścienia…) zwiększania się przy wzroście częstotliwości pracy. Stosowanie dużej częstotliwości pozwala na zmniejszenie wymiarów rdzenia takiego trafo lub jego usunięcie. Pole magnetyczne we wsadzie wywołuje przepływ prądu powodując jego podgrzewanie. Układ sterowania pozwala na precyzyjną regulację mocy oddawanej do wsadu.

Metodę tę wykorzystuje się głównie w nagrzewaniu bezpośrednim, ale są też zastosowania pośrednie (do np. nagrzewania nieprzewodników).Ta metoda pozwala na precyzyjne dozowanie energii w ściśle określonych obszarach, dzięki czemu obniża się istotnie energochłonność procesów. Zależnie od częstotliwości roboczej, gęstości objętościowej mocy, czasu nagrzewania i wymiarów wsadu jest możliwe nagrzewanie: powierzchniowe, skrośne, topienie. Układ grzejny składa się ze wzbudnika i wsadu, które mogą być wspomagane magnetowodami polepszającymi ich własności magnetycznymi.

Nagrzewanie skrośne to takie, gdy korzysta się z małych częstotliwości po to, by wyrównać temperatury wsadu.

4.1. Narysować schematy podstawowych nagrzewnic rdzeniowych w tym skrośnych.

4.2. Podać uzasadnienie technologiczne indukcyjnych nagrzewnic rdzeniowych.

- krótkie czasy grzania/topienia rzędu sekund,

- możliwość nagrzewania wsadu do wysokich temperatur >2000 °C,

- wysoka sprawność urządzenia– przekazywanie energii do wsadu bezpośrednio poprzez wzbudnik,

- brak zbędnych izolacji termicznych obniżających sprawność,

- oszczędność zużytej energii,

- zmniejszenie gabarytów wzbudnika poprzez zastosowanie wysokiej częstotliwości pracy urządzenia,

4.3. Uzasadnić stosowanie kompensacji mocy biernej w nagrzewnicach indukcyjnych.

Nagrzewnice indukcyjne oprócz mocy czynnej P pobierają także moc bierną Q, która jest niezbędna do ich funkcjonowania. Trzeba ją kompensować, gdyż pobiera się ją z odległych źródeł (elektrowni), a to powoduje wzrost prądów zasilających. To pociąga za sobą wzrost strat przemysłowych, konieczność doboru większych przekrojów linii zasilających oraz zmniejsza możliwość obciążenia mocą czynną generatorów i trafo. To uzasadnia konieczność kompensacji mocy biernej w nagrzewnicach indukcyjnych.