Varilni generatorji

Varilni generatorji so del varilnih pretvornikov in varilnih agregatov.

Varilni pretvornik vsebuje pogonski trifazni elektromotor, enosmerni varilni generator in regulacijo varilnega toka.

Varilnik vsebuje pogonski motor z notranjim izgorevanjem, enosmerni varilni električni generator in napravo za krmiljenje varilnega toka.

Varilni generatorji Delimo jih po razvodni in ventilski izvedbi ter po principu delovanja na samovzbujene in neodvisno vzbujene generatorje.

Kolektorski varjeni generatorji z neodvisnim vzbujanjem, ki se uporabljajo v varilnih pretvornikih, katerih proizvodnja pri nas je bila prekinjena v 90. letih 20. stoletja, vendar še vedno delujejo v nekaterih organizacijah.

Druge vrste generatorjev so trenutno del varilnih strojev.

Kolektorski generatorji za varjenje

Kolektorski generatorji so enosmerni stroji, ki vsebujejo stator z magnetnimi poli in navitji ter rotor z navitji, katerih konci vodijo do kolektorskih plošč.

Ko se rotor vrti, zavoji njegovega navitja prečkajo silnice magnetnega polja in v njih EMF induciran.

Grafitne ščetke se gibljivo dotikajo kolektorskih plošč. Krtače stroja se nahajajo na električnem (geometričnem) nevtralnem kolektorju, kjer EMF v zavojih spremeni svojo smer. Če krtače premaknete iz nevtralnega položaja, se napetost generatorja zmanjša in preklop tuljav se pojavi pod napetostjo, kar pri varilnih generatorjih pod obremenitvijo povzroči, da se kolektor zelo hitro tali z električnim oblokom.

EMF na ščetkah varilnega generatorja je sorazmeren magnetni tokki ga ustvarjajo magnetni poli E2 = cF, kjer je F magnetni tok; c je konstanta generatorja, določena z njegovo zasnovo in odvisna od števila parov polov, števila ovojev v navitju armature, hitrosti vrtenja armature.

Izhodna napetost generatorja pod obremenitvijo U2 = E2 - JсвRr, kjer je U2 - izhodna napetost sponk generatorja pod obremenitvijo; Jw - varilni tok; Rg je skupni upor odseka armature v generatorju in kontaktov ščetk.

Zato zunanja statična karakteristika takšnega generatorja nekoliko pade. Za pridobitev strmo padajoče zunanje statične karakteristike v kolektorskih generatorjih se uporablja princip notranjega razmagnetenja stroja, ki ga zagotavlja razmagnetna tuljava statorja. Če je potrebno pridobiti togo zunanjo statično karakteristiko, se uporabi magnetizirajoče navitje statorja.

Neodvisno vzbujen varilni generator s tuljavo za razmagnetenje

riž. 1 Shema varilnega generatorja z neodvisnim vzbujanjem in razmagnetno tuljavo

Posebnost takšnega generatorja je, da sta dve magnetni tuljavi nameščeni na magnetnih polih. Eden (magnetizator) se napaja iz zunanjega vira energije (neodvisno vzbujen), drugi (razmagnetizator) pa se uporablja za varilni tok.

Tuljava za razmagnetenje, ki deluje kot upor, zaporedno povezan z oblokom, zagotavlja padajočo karakteristiko generatorja in ko je razdeljena, prilagaja tok v korakih.

Vključitev vseh ovojev razmagnetne tuljave v delovanje daje nizko tokovno stopnjo, vključitev dela ovojev pa visoko tokovno stopnjo.

Gladko prilagajanje varilnega toka se izvede s spreminjanjem napetosti odprtega tokokroga, za kar se uporablja reostat R v krogu magnetiziranja tuljave. Povečanje upora R vodi do zmanjšanja magnetizacijskega toka, zmanjšanja magnetizirajočega toka Fn, napetosti odprtega tokokroga generatorja in nazadnje do zmanjšanja varilnega toka.

Generator zagotavlja padajočo zunanjo statično karakteristiko le pri enosmernem vrtenju, kar je označeno s puščico na ohišju. Pri varilnih pretvornikih je potrebno pred varjenjem v prostem teku preveriti pravilno smer vrtenja elektromotorja.

Samozagonski varilni generator z razmagnetno tuljavo

Glavna razlika med to vrsto generatorjev je, da se tuljava magnetnega polja ne napaja iz zunanjega vira, temveč iz samega generatorja. Zato jih imenujemo samovzbujeni generatorji.

riž. 2. Shema in ureditev magnetnega sistema štiripolnega samovzbujenega generatorja

V kolektorskih varilnih generatorjih sta poleg glavnih polov in tuljav še dva dodatna pola, na katerih je vzdolž zavoja nameščena dodatna serijska tuljava. To je potrebno za kompenzacijo magnetnega pretoka zaradi reakcije armature in za ohranitev položaja električne nevtralnosti stroja, ko se obremenitev spremeni.

Za normalno delovanje generatorja s samim vzbujanjem je potrebno, da se napetost, ki se uporablja za magnetizirajočo tuljavo, med varjenjem ne spremeni, tj. ni odvisen od načina varjenja. V ta namen je v generator vgrajena še tretja dodatna krtača, ki se nahaja med obema glavnima krtačama.

Izkaže se, da je napetost, ki napaja magnetno tuljavo, neodvisna od varilnega toka. Padajoča karakteristika generatorja je zagotovljena zaradi razmagnetnega učinka razmagnetne tuljave, ki se pojavi pod drugo polovico polov.

Značilnost samovzbujenih varilnih generatorjev je, da jih je mogoče zagnati le, ko se armatura vrti v eno smer, kar kaže puščica na končnem pokrovu statorja. To je posledica dejstva, da je začetno vzbujanje generatorja ob njegovem zagonu posledica preostale magnetizacije polov.

Pri vrtenju armature v nasprotni smeri bo v vzbujevalni tuljavi stekel reverzni tok, ki s svojim naraščajočim magnetnim poljem v določenem trenutku kompenzira preostalo magnetizacijo polov, tj. skupni magnetni pretok pod poloma bo enak nič. V tem primeru je za vzbujanje generatorja potrebno magnetno tuljavo začasno priključiti na neodvisen vir enosmernega toka.

Generatorji za varjenje ventilov

Tovrstni varilni generatorji so se pojavili sredi 70. let 20. stoletja po razvoju proizvodnje močnostnih silicijevih ventilov. Pri teh generatorjih funkcijo korekcije toka namesto kolektorja opravlja polprevodniški usmernik, na katerega se napaja izmenična napetost generatorja.

V varilnih enotah se uporabljajo generatorji treh vrst konstrukcije alternatorja: induktorski, sinhroni in asinhroni. V Rusiji se varilne naprave proizvajajo z generatorji vzbujanja z neodvisnim vzbujanjem in mešano indukcijo.

riž. 3. Shema ventilskega generatorja s samovzbujanjem

V induktorskem generatorju je tuljava stacionarnega polja napajana z enosmernim tokom, vendar je magnetni tok, ki ga ustvari, po naravi spremenljiv. Največja je, ko zobci rotorja in statorja sovpadajo, ko je magnetni upor na poti pretoka najmanjši in najmanjši, ko rotorska in statorska votlina sovpadata.Zato je tudi EMF, ki ga povzroča ta tok, spremenljiv.

Na statorju so nameščeni trije delovni navitji z odmikom 120 °, tako da na izhodu generatorja nastane trifazna izmenična napetost. Padajočo karakteristiko generatorja dobimo zaradi velikega induktivnega upora samega generatorja. Reostat v vzbujalnem tokokrogu se uporablja za gladko prilagajanje varilnega toka.

Odsotnost drsnih kontaktov (med ščetkami in kolektorjem) naredi ta generator bolj zanesljiv pri delovanju. Poleg tega ima večjo učinkovitost, manjšo težo in dimenzije kot kolektorski generator.

riž. 4. Shematski diagram ventilskega varilnega generatorja tipa GD-312 s samovzbujanjem

Za zagotovitev delovanja v prostem teku se vzbujalna tuljava napaja z napetostnim transformatorjem, za napajanje v načinu kratkega stika pa s tokovnim transformatorjem. V obremenitvenem načinu - varjenje - se na vzbujalno tuljavo dovaja mešani krmilni signal, sorazmeren z delom izhodne napetosti in sorazmeren s tokom. Generatorji ventilov so izdelani pod blagovno znamko GD-312 in se uporabljajo za ročno varjenje kovin kot del blokov ADB.

riž. 5. Shematski diagram varilnega generatorja GD-4006

V Rusiji se proizvaja več modelov večpozicijskih enot s številom pozicij od 2x do 4x. Na trgu obstajajo univerzalne enote za več načinov varjenja oziroma varjenje in plazemsko rezanje. Zlasti modul ADDU-4001PR.

Oblikovanje umetne enote VSH ADDU-4001PR zagotavlja tiristorska napajalna enota z mikroprocesorskim krmiljenjem. Širše tehnološke možnosti omogoča uporaba inverterskih napajalnikov v enotah, kot je na primer v enoti Vantage 500.