3.43.1. Назначение и основные электрические показатели

— Электрическая часть машин должна развивать при сварке требуемую мощность с достаточно высоким КПД и без недопус­тимого нагрева ее элементов; иметь соответствующую нагру­зочную характеристику и обеспечивать безопасность работы. При этом важными показателями машин являются потребляе­мая мощность нзеети при заданном сварочном токе, коэффици­ент мощности машины и другие параметры.

Основными параметрами электрической части машин кон-" тактной сварки установлены ГОСТ 297-80: максимальный ток короткого замыкания во вторичном контуре машины но­

минальный длительный вторичный ток/йт Ии наибольшая дли­тельность прохождения сварочного тока(га.

Машины контактной сварки, как правило, работают в ре­жиме с постоянными чередованиями включения и выключения сварочного тока, связанными с установкой деталей для старки, съемом деталей и другими операциями.

Такой режим работы электрической машины, при котором кратковременная нагрузка (сварочный ток) чередуется с отклю­чениями машины (пауза), называется повторно-кратковременным режимом. Он характеризуется относительной (в процентах) про­должительностью включения (ПВ), определяемой по формуле:

nB=m^ce/t^m-tj(t(II+in), (зл)

где tgg—время сварки; /„—пауза (отсутствие тока) и t4—дли­тельность полного цикла сварки

ПВ зависит от назначения машины и обусловлено техноло­гией изготовления изделий тем или иным видом контактной свар­ки (для точечных машин — 20%, шовных — 50%, стыковых — 20-30%, для трубосварочных станов —100%).

ГОСТ 297-80 устанавливает номинальный длительный вто­ричный ток ТУЛп при протекании которого нагрев элементов вторичного контура и трансформатора не превышает допусти­мых температур: для элементов вторичного контура не более 100° С; для обмоток сварочного трансформатора—60-140 ° С в зависимости от условий охлаждения и класса изоляции.

Соотношение между кратковременным и длительным тока­ми выводят из равенства теплоты, выделяемой в токоведущем элементе с сопротивлением г за время f при продолжительном режиме работы (ПВ-100%), и теплоты, выделяемой припроте — кании тока в повторно-кратковременном режиме (П В):

Из соотношения следует, что при малых ПВ можно получить очень большой кратковременный ток во вторичном контуре. Кратковременный ток не может быть больше максимального значения тока короткого замыканиямашины, зависящего от максимального вторичного напряжения сварочного трансфор­матора (в режиме холостого хода) £/30 тм и полного сопротивле­ния короткого замыкания машины

^2£max ^20ша J^lk > (3-4)

Сварочный ток зависит от электрического, сопротивления свариваемых деталей г33 и вторичного напряжения U20 транс­форматора

Ice ~ Ul<ijZl = ^20 /тА’та + r2fc)2 + *2А: ’ • (3-5)

где т2к и х#—активное и индуктивное сопротивление коротко­го замыкания машины, приведенное ко вторичному конту­ру; Z2 = ijir^ + г1к)2 + хк — полное сопротивление машины и

свариваемых деталей. Графическое изображение этих сопротив­лений наглядно представлено в виде треугольника на рис.3.11.

Соотношение между токами колеблется в широких

пределах: от 1,1-1,2 до 3 и более в зависимости от соотношения

г„ / Z#. Значения и z, = ^rlsr + х^к определяются схемой

получения и регулирования сварочного тока и конструктивным исполнением машины. Для осуществления сварки за время? саво вторичном контуре и через детали должен протекать заданный ток/са. Если электросопротивление (в основном активное) сва­риваемых деталей равно гп, то активная (полезная) мощность, развиваемая на участке цепи между электродами равна:

^ = rM-Iee2 = U3}-Ice, (3.6)

где ию—падение напряжения на электродах,

u„ = rJc’ (3-7)

Коэффициент полезного действия машины (КПД)

Ч = (3-8)

где Рх—активная мощность, потребляемая машиной из сети,

7?=(гээ+г2А.)4, (3.9)

При точечной и шовной сварке на однофазных машинах пе­ременного тока часто гэз < Z#, поэтому"П = 0,1-0,3. При стыко­вой сварке оплавлением т33 > Zi* иг) > 0,9.

Полезная мощность меньше активной мощности, забирае­мой из сети, вследствие потерь во вторичном контуре, трансфор­маторе и в контакторах, особенно при сварке деталей из алюми­ниевых сплавов.

Полная кратковременная мощность машины, необходимая для выполнения сварочной операции

(3,10)

а предельная (максимальная) при коротком замыкании электро­дов машины

. (3-11)

Коэффициент мощности определяется из соотношений

cos<р = ^/S = (r„ +ru0/Z,, (3.12)

а при коротком замыкании электродов cos <рк = r2kjZx, причем cos ф* всегда меньше cos ф (см. рис,3.11).

С увеличением сопротивления г2/. машины cos ф увеличива­ется, КПДг| уменьшается.

Степень полезного использования мощности машины харак­теризуется коэффициентом

v = p33ls = VC0S(p = rJZlk (3.13)

При сварке деталей из сталей v = 0,1 -0,4; при сварке деталей из алюминиевых сплавов v — 0,025-0,08.

С целью улучшения энергетических показателей (cos ф, ц, v) контактных машин стремятся снизить сопротивление короткого замыкания Za машины, уменьшая частоту питающего вторич­ный контур напряжения и размеры вторичного контура.