Электросварка. Применение презентация

Сварка является наиболее экономичным и эффективным способом обработки металлов и служит для неразъемного соединения путем нагревания сварных швов до жидкого или пластического состояния.
Электросварка — один из способов сварки, использующий для нагрева и расплавления металла электрическую дугу. Температура электрической дуги (до 7000 °С) превосходит температуры плавления всех существующих металлов.

Применение
В современном обществе трудно назвать такую область обработки металла, где не применялась бы сварка. Это и кино- и радиоаппаратура, точное приборостроение, строительство каркасов зданий, морских судов, газопроводов, машиностроение, особенно актуальная в последнее время сварка металлоконструкций: металлические заборы и ворота, решетки на окна и другие элементы архитектурных форм в городе, отвечающие за благоустройство.

Сварка даёт возможность замены тяжелых и трудоемких работ на более простые. За счет чего экономится металл, сокращаются сроки работ, снижается себестоимость изготовления конструкций. Сварные соединения прочны и надежны, что имеет большое значение в производстве различных сосудов, где хранятся и перевозятся жидкости и сжиженные газы, для котлов отопления и т.п. Современные технологии интенсивно проникают в сварочное дело, оборудование совершенствуется, его вес и габариты уменьшаются, аппараты оснащаются процессорами и позволяют делать работу качественнее и быстрее.

Электросварочное оборудование
сварочные трансформаторы на переменном токе
сварочные выпрямители
сварочные инверторы

Сварочные трансформаторы
Принцип действия

1. Сварочный трансформатор на переменном токе

2. Сварочный трансформатор на постоянном токе (сварочный выпрямитель)

3. Сварочный инвертор

Контактная сварка

Схема ручной дуговой сварки

Дуговая сварка

Виды электросварки
Дуговая электросварка
Контактная сварка

Дуговая электросварка
К электроду и свариваемому изделию подводится электроэнергия. При соприкосновении сварочного электрода и свариваемого изделия протекает сварочный ток. Под действием теплоты электрической дуги кромки свариваемых деталей и электродный металл расплавляются, образуя сварочную ванну. При затвердевании металла образуется сварное соединение. В процессе электросварки могут быть использованы плавящиеся и неплавящиеся электроды. Для защиты от окисления металла сварного шва применяются защитные газы, подающиеся из сварочной головки в процессе электросварки.

Контактная сварка
Принцип работы контактной сварки – использование электрического тока высокого напряжения, который преобразуется в месте соединения в тепловую энергию и вместе с оказываемым на поверхности давлением обеспечивает появление надежного соединения.
Чтобы соединить металлические детали их нагревали, прижимали друг у другу и ковали кузнечным молотом.
По сути электрический ток создает тепловую энергию, необходимую для процесса, упрощая длительный и трудоемкий процесс нагрева. Неизменным в технологии остается необходимость создать достаточное для хорошего контакта между поверхностями давление.

По роду тока электрическая сварка может быть:
на постоянном токе — в качестве источника питания выступают электромашинные преобразователи, выпрямители и передвижные сварочные подстанции;
на переменном токе — в качестве источника питания выступают одно- и трехфазные трансформаторы.

а) ВАХ электрической дуги постоянного тока;
б) ВАХ электрической дуги постоянного тока.

Преимущества различных видов электросварки:
На переменном токе:
На постоянном токе:
Возможность сварки металлов, у которых загрязнена поверхность;
Возможность сварки металлов, у которых в составе имеются оксиды;
Более низкие затраты.
Возможность сварки тонкостенных деталей;
Более высокое качество сварного шва;
Более высокая прочность и долговечность сварного шва.

Влияние электросварки на сеть
Ухудшение качества электроэнергии питающих сетей, заключающееся в искажении синусоидальной формы напряжения и тока, незамедлительно привело к повышению потерь и понижению надежности эксплуатации электрооборудования. Такое явление вызвано увеличением количества оборудования с нелинейными трехфазными и однофазными нагрузками, которые генерируют в электрическую сеть высшие гармоники тока.

По характеру потребления электрической энергии и режиму работы электросварочные аппараты и машины значительно отличаются от других потребителей, так как большинство из них являются однофазными приемниками с ПК режимом работы, частыми пусками и низким коэффициентом мощности. Включение большинства из них происходит в случайном порядке.
Оборудование для различных технологий сварки является нелинейной нагрузкой. Сварочное оборудование является мощным генератором токов высших гармоник.

Для определения степени искажения нелинейности тока используется коэффициент (гармоник) THDI (Total Harmonic Current Distortion).
Значение коэффициента THDI при работе однофазных сварочных источников питания лежит в диапазоне 8,7-121,5 %, а напряжения KU - 2,2-6,7 %, что свидетельствует о плохой электромагнитной совместимости большинства однофазных сварочных источников питания. Особенно опасна генерация 3-й и кратных ей гармоник тока.
Наиболее широкий спектр высших гармоник тока генерируют однофазные сварочные инверторы, которые более всего искажают синусоидальную форму тока и напряжения сети, что требует обязательного применения фильтров высших гармоник тока.

Зависимости относительных значений тока (1) и напряжения (2) от времени в питающей сети трехфазного сварочного выпрямителя ВДУ-305 (a) и гармонический состав тока в линии (1) и линейного напряжения сети (2) (б).

Мероприятия по ограничению колебаний напряжения, создаваемых сварочной нагрузкой:
- питание сварочной нагрузки и потребителей, чувствительных к колебаниям напряжения, производить от отдельных трансформаторов;
- увеличение мощности питающих трансформаторов и их параллельное включение;
- увеличение сечения сетей;
- применение сетей с уменьшенным индуктивным сопротивлением (шинопроводы со «спаренными фазами», кабели и т.д.);
- применение блокировки, исключающей одновременное включение нескольких крупных сварочных машин;
применение продольной компенсации реактивной мощности;
применение симметрирующих устройств;
- применение фильтров высших гармоник.

За счет того, что некоторые установки подключается к одной и двум фазам сети, трехфазная сеть нагружается неравномерно и рекомендуется ее последующее симметрирование;
Для улучшения качества электроэнергии и снижения уровня генерируемых сварочным оборудованием высших гармоник тока и напряжения целесообразно, а в ряде случаев необходимо применение фильтров высших гармоник тока. При этом сварочные источники питания, помимо обеспечения ими необходимых технологических показателей, будут иметь хорошую электромагнитную совместимость, снижать добавочные потери в проводах сети и подключенном к сети оборудовании;
Положительным свойством большинства трехфазных сварочных источников питания в отличие от однофазных источников является то, что они незначительно загружают высшими гармониками тока нулевой провод сети, что связано с практически равномерно распределенной нагрузкой по трем фазам, а в случае соединения первичных обмоток силового трансформатора в треугольник, гармоники токов кратные трем уменьшаются;

Снижение уровня высших гармоник тока, генерируемых сварочным оборудованием, может осуществляться так называемыми активными и пассивными фильтрами. Активные фильтры, которые содержат много элементов как силовой, так и микроэлектроники, дороги, сложны и не всегда надежны в эксплуатации. Поэтому первоочередное внимание уделяется пассивным фильтрам, к которым относятся: — трехфазные резонансные индуктивно-емкостные фильтры высших гармоник тока, подключаемые непосредственно на входе сварочного оборудования; — фазосдвигающие трансформаторные и автотрансформаторные фильтры высших гармоник тока, которые к тому же симметрируют сеть. Они подключаются на входе предприятия или здания, имеющего равномерно распределенные по фазам нелинейные нагрузки, прототипом которых явились устройства симметрирования трехфазных сетей;
Фильтры сводят к минимуму генерацию в сеть реактивной мощности, которая отрицательно влияет на работу сети, и имеют повышенную надежность при работе в «некачественных» сетях, обеспечивая снижение коэффициента линейного искажения тока THDI до 4…8%, даже в сетях с большим содержанием высших гармоник тока.

Однофазная нагрузка
без СУ
с СУ

Особенности электроснабжения
электросварочных установок
Электросварочные установки относят к электроприемникам II или III категории. K III категории относят электроприемники всех передвижных и переносных электросварочных установок.
Электрическая нагрузка нескольких однофазных источников сварочного тока должна по возможности равномерно распределяться между фазами трехфазной сети.
Расположение органов управления должно обеспечивать возможность быстрого отключения оборудования и остановки всех его механизмов.
Подключение сварочных установок к электрической сети должно производиться только через коммутационные аппараты.

Особенности электроснабжения
электросварочных установок
Сварочные установки должны быть защищены предохранителями или автоматическими выключателями со стороны питающей сети.
Номинальное напряжение первичной цепи должно быть не выше 660 В.
Сварочные цепи не должны иметь соединений с электрическими цепями, присоединяемыми к сети.

Особенности электроснабжения
электросварочных установок
Первичная цепь выполняться переносным гибким кабелем с изоляцией и в оболочке (шланге) (нг-LS).
Источник сварочного тока должен располагаться на таком расстоянии от коммутационного аппарата, при котором длина соединяющего их гибкого кабеля не превышает 15 м.

Особенности электроснабжения
электросварочных установок
Электросварочная установка должна быть заземлена медным проводом сечением не менее 6 мм² или стальной полосой сечением не менее 12 мм².
В электросварочных установках кроме защитного заземления открытых проводящих частей должно быть предусмотрено заземление одного из выводов вторичной цепи источников сварочного тока.

Особенности электроснабжения
электросварочных установок
Электросварочные установки, в которых по условиям электротехнологического процесса не может быть выполнено заземление, а также переносные и передвижные электросварочные установки, заземление которых представляет трудности, должны быть снабжены УЗО.
Для подвода тока от источника сварочного тока к электрододержателю установки ручной дуговой сварки должен применяться гибкий провод с резиновой изоляцией и в резиновой оболочке (шланге) (нг-LS).

Особенности электроснабжения
электросварочных установок
В качестве обратного провода не допускается использование металлических строительных конструкций зданий, трубопроводов, технологического оборудования, а также проводников сети заземления.
Подключение кабеля к сварочному оборудованию должно осуществляться опрессоваными или припаянными кабельными наконечниками.