Важнейший электрический параметр машин для кон­тактной сварки — номинальный сварочный ток 1йн, т. е. ток, который может обеспечить машина при сварке деталей с соблюдением номинальных размеров рабочего пространства (вылет и раствор). Каждая сва­рочная машина может обеспечить ток /2 н лишь при опре’ деленном повторно-кратковременном Ре’ жиме работы, при котором имеет место регулярно чередование времени включения сварочного тока *<* и времени пауз tn (выключения сварочного тока).

Такой режим характеризуется величиной ПВ (в ПР центах):

77В = 100, (8-А)

г Ц

где t = ісв + — длительность полного цикла опе­

рации!

Номинальная величина ПВН зависит от назначения машины и обусловлена технологией изготовления изде­лий тем или иным видом контактной сварки, в частности, необходимостью установки или перемещения деталей при сварке. Наиболее распространенные значения ПВа: для точечных машин 20%, роликовых — 50%, стыковых — 20 30%, для трубосварочных станов—100%.

Рис. 8.12. Нагрев токопровода при непрерывном и прерывном включении тока (а) и зависимость допустимого по условиям нагрева отношения кратковременного и длительного тока от

ПВ (б)

Сварочная машина может работать при токе, превыша­ющем /2 н, но при этом ПВ должно быть соответственно меньшено за счет уменьшения tCB и увеличения t„. По заданным /а н и ПВа легко определить допустимый ток h при другом ПВ:

h = h„ VnBjnB. (8.5)

Значения токов и ПВ выбирают исходя из необхо­димости избежать нагрева трансформатора и элементов контура сверх допустимой температуры: для вторичного °НтУрао не более 100° С, для обмоток трансформатора 140° С в зависимости от охлаждения и типа изоляции. Ри непрерывной работе (ПВ = 100%) температура в лю — м нагреваемом элементе плавно нарастает по экспонен — ОПпальномУ закону (кривая А, рис. 8.12, а) и достигает tod ДЄЛЄНН0Г0 установившегося значения Ттах. При пов — рно-кратковременном включении тока температура в эле-

менте изменяется по кривой В, так как происходит его охлаждение за время пауз. Температура Т’тах < р хотя величина тока в обоих случаях одинакова.

При расчетах широко пользуются условной эквива­лентной величиной тока /2Д — длительный вто­ричный ток, при длительном (непрерывном) прохо­ждении которого через вторичный контур составные части последнего будут нагреты до той же температуры, что и при прохождении реального (кратковременного) тока /2 в повторно-кратковременном режиме.

Соотношение между токами /2Д и /2 определяется из следующих соображений. Количество теплоты, выде­ляемой в токоведущем элементе машины с сопротивле­нием R за время tix при длительном режиме работы (ПВ = = 100%, равно ИАкtv При повторно-кратковременном режиме работы за то же время-выделится теплоты HRtQB. Одинаковый нагрев элемента при длительном и повторно­кратковременном режиме будет получен при IR /св = = И дК /ц, откуда

h = /2ДVTJQ = iify 100/ПВ, [2Д~hVПВ/ЮО. (8.6)

Аналогичное соотношение существует и между дли­тельной Рд (кВА) и кратковременной мощностями ма­шины [если умножить обе части уравнения (8.6) на U2]:

PA = SHy ПВ/m,

где SH — мощность при кратковременной работе (ука­зываемая в паспорте), которую машина может отдавать при работе в повторно-кратковременном режиме при заданном ПВ без недопустимого перегрева ее частей.

Из соотношений (8.5) и (8.6) следует, что кратковре­менный ток во вторичном контуре /2 может быть различ­ным в зависимости от номинального или длительного тока и принятого ПВ, причем при малом ПВ можно получить очень большой кратковременный ток /2 (рис. 8.12, о)-

Это справедливо только с точки зрения нагрева эле­ментов машины. Максимальное же значение тока П зависит от установленного вторичного напряжения У so (при холостом ходе сварочного трансформатора) и полнот сопротивления Z сварочной цепи:

/ __ Уifi ______________ У2<>_________ _ (8.7)

2 Z V + Як + ЯЭэ)2 + (*2 + *тк)2 ’

R, R™> R$a — активные сопротивления вторичного контура, сварочного трансформатора (приведенное ко вторичной обмотке) и свариваемых деталей; Х2 и Хтк — индуктивное сопротивление вторичного контура и сва­рочного трансформатора (приведенное ко вторичной об­мотке). „

Полное сопротивление сварочной цепи Z можно пред­ставить графически (рис. 8.13, а). При коротком замы­кании (Я9Э = 0) значение тока во вторичном контуре /2К возрастает не более чем на 20—50%, в зависимости от соотношения RJZK (ZK — со­противление сварочной цепи

11

•*-
К

ч

Rjj — RT/< + Ry О 7 2 3 R33/ZK

a) 6)

Рис. 8.13. Треугольник сопротивлений (а) и зависимость по-
лезной мощности Рээ и к. п. д. т) от сопротивления свари-
ваемых деталей Рээ (б)

при коротком замыкании). При этом полезная мощность = /1ЯЭЭ и к. п. д. т] = РЭЭ1Рі равны нулю — активная мощность, потребляемая из сети).

На рис. 8.13,6 представлены зависимости полезной мощности Рэв/Рээ м и т) от величины сопротивления Рээ, где ^ээ. м — максимальное значение полезной мощности, которая достигается при Яээ = ZK.

Величина tj при Рээ = ZK равна 0,5 и стремится к * при R33 ZK, как это имеет место при стыковой упарке оплавлением. При точечной и шовной сварке tj = ~~ и>1-^-0,3. Полезная мощность Рээ значительно меньше ТР? Н0Й МОЩНОСТИ, потребляемой из сети в связи с по­рами в сварочном контуре, трансформаторе и преобра — (рисТ68Я14) осо^енно ПРИ сварке легких сплавов

п ^лная номинальная мощность S„ машины (после Р образовательных или накопительных устройств), не-

обходимая для выполнения сварочной операции, SM = = l nZ при коэффициенте мощности

Коэффициент мощности cos ф универсальных однофаз­ных машин переменного тока низкий (см. § 1, гл. 8), а при регулировании тока углом отпирания вентилей

контактора он еще ниже. Степень полезного использова­ния мощности машины, определяющую совершенство кон­струкции силовой части машины для контактной сварки, можно охарактеризовать коэффициентом

1 = PJSti — г) cos ф = RJZ,

где т] — к. п. д. машины; % = 0,1 — їг0,4 при сварке сталей и 0,025-нО,08 при сварке легких сплавов.

Энергетические показатели (cos ф, rj, ‘/) машин ДлЯ контактной сварки улучшаются, если удается снизить величину сопротивления короткого замыкания машины zA — Это достигается путем снижения частоты (см. напримері рис. 8.3) тока во вторичном контуре, а также за сче уменьшения (где это возможно) размеров вторично^ контура машины, например, путем приближения тран форматора к месту сварки (встроенные трансформатор подвесных машин, контурные трансформаторы и т.

Значение величины ZK определяет также в н е ш * ю характеристику машины — зависи­мость напряжения U33 на электродах от тока во вторич­ном контуре /2, т — е — ^ээ f (!%)■

Внешние характеристики машины для контактной сварки можно построить для каждой ступени трансформа­тора непосредственным измерением вторичного напряже­ния и тока при различном сопротивлении свариваемых деталей (опытным путем) или по данным аналитического

Рис. 8.15. Внешние характеристики машин с различным сопротивле­нием короткого замыкания (а) и при различных ступенях регулирова­ния (б)

расчета, при котором используют параметры холостого хода и короткого замыкания машины. При холостом ходе {R33 = оо) /2 = 0 и U20 = Е2 (э. д. с. вторичной обмотки трансформатора), а при номинальном первичном напря­жении ток короткого замыкания /2К = (1,2+ 1,5) /2Н и = 0 (рис. 8.15, а). При заданном (J20 ток короткого замыкания /2К тем больше, а внешняя характеристика тем положе (кривая II, рис. 8.15, а), чем меньше полное сопротивление машины, так как /2К => U20/ZK.

По внешней характеристике машины можно определить ее пригодность для сварки заданных деталей и необхо­димую ступень регулирования напряжения трансформа­тора. Например, известно, что R33 = 100 мкОм, а необ- сила тока Для сварки /2 = 10 кА, при этом с э* ~~ ‘г^ээ = 1 В. Этим значениям тока и напряжения ветствует точка А на рис. 8.15, б. Если на графике НачДСТа"ВЛеНЫ внешние характеристики машин на номи — ьнои ступени, то машины I и II не обладают достаточ-

ной мощностью, а машины III и IV пригодны для сварки. Если на графике представлены внешние характеристики одной машины, то сварку деталей нужно проводить на III ступени и выше (при регулировании напряжения углом поджигания вентилей).

По внешней характеристике можно судить о некоторых особенностях машины и о целесообразности стабилизации отдельных электрических параметров (тока, напряжения). Например, в процессе работы машины вторичный контур

Рис. 8.16. Относительное изменение /2 И иээ при изменении R2 (с)

и яээ (б):

1% ^ээ в машинах с крутопадающей характеристикой; /*£, t/gg — в машинах с пологопадающей характеристикой, /я — необходимое изменение тока

чины тока 12 (рис. 8.16, а). При относительно одинако­вом увеличении R 2 у машин с пологопадающей харак­теристикой (кривая І2, рис. 8,16, а) уменьшение сва­рочного тока будет сильнее, чем при сварке на машинах с крутопадающей (кривая Г2, рис. 8,16, а) характери­стикой.

Уменьшение тока /2 может привести к получению дефектного соединения — непровара. Для получения ка­чественных соединений при изменении R2 может быть применена аппаратура, стабилизирующая ток /2 илИ напряжение С1ЭЭ за счет автоматического изменения угла отпирания вентилей. При отсутствии такой аппаратур131 при точечной и шовной сварке при изменении R2 пеле — сообразно применение машины с крутопадающей хараю теристикой.

При колебаниях сопротивления Д9Э изменение тока для машин с небольшим ZK (пологопадающая характе ристика) будет больше, чем для машин с крутопадаюШе

характеристикой (рис. 8.16, б). Если в машине преду­смотрена автоматическая стабилизация сварочного тока по изменяемому параметру (току), то это приведет при уменьшении R33 к более резкому ухудшению качества сварки для машин с небольшим сопротивлением ZK вслед­ствие устранения так называемого эффекта саморегули­рования.

При уменьшении R33 сварочный ток увеличивается по Прямым І2 и /2 (рис. 8.16, б). Однако этого увеличения токов недостаточно для компенсации необходимой плот­ности тока в зоне соединения деталей при уменьшении R33 (пропорциональное увеличение тока должно идти по более крутой прямой, например /2 (рис. 8.16, б). В этом слу­чае, по-видимому, более эффективно применение аппа­ратуры, стабилизирующей падение напряжения на элек­тродах (7ЭЭ за счет автоматической корректировки тока. При отсутствии такой аппаратуры целесообразно исполь­зовать машины с пологопадающей характеристикой (не­большим ZK) с использованием эффекта саморегули­рования.

При стыковой сварке оплавлением целесообразно при­менение машины с пологопадающей характеристикой, так как при этом обеспечивается более устойчивый процесс разрушения жидких перемычек. При росте количества или диаметра перемычек снижается R33, что приводит к резкому возрастанию сварочного тока и разрушению перемычек.