הסוגים העיקריים של מכונות ריתוך

הידוק החלקים באמצעות ריתוך והלחמה מבוסס על עיקרון אחד: יציקת האלמנטים לחיבור עם מתכות מותכות. רק בהלחמה משתמשים בהלחמות פח עופרת הנמסה נמוכה, ובריתוך באותן מתכות מהן עשויים המבנים המרותכים.

חוקים פיזיקליים הפועלים בריתוך

כדי להעביר מתכת ממצב מוצק רגיל למצב נוזלי, יש לחמם אותה לטמפרטורה גבוהה מאוד, הגבוהה מנקודת ההיתוך שלה. מכונות ריתוך חשמליות פועלות על פי העיקרון של יצירת חום בחוט כאשר זרם חשמלי עובר דרכו.

במחצית הראשונה של המאה ה-19, תופעה זו תוארה בו-זמנית על ידי שני פיזיקאים: האנגלי ג'יימס ג'ול ואמיל לנץ הרוסי. הם הוכיחו שכמות החום שנוצרת במוליך עומדת ביחס ישר ל:

1. מכפלת ריבוע הזרם העובר;

2. התנגדות חשמלית של המעגל;

3. זמן חשיפה.

כדי ליצור את כמות החום המסוגלת להמיס חלקי מתכת עם זרם, יש צורך להשפיע עליה באחד משלושת הקריטריונים הללו (I, R, t).

כל מכונות הריתוך משתמשות בבקרת קשת על ידי שינוי ערך הזרם הזורם. שני הפרמטרים הנותרים מסווגים כנוספים.

סוגי זרם עבור מכונות ריתוך

באופן אידיאלי, זרם חשמלי בזמן קבוע, שיכול להיווצר ממקורות כמו סוללות נטענות או סוללות כימיות או גנרטורים מיוחדים, הוא המתאים ביותר לחימום שווה של החלקים ואזור התפר.

עם זאת, התוכנית המוצגת בתמונה לעולם אינה משמשת בפועל. הוכח שהוא מציג זרם יציב שיכול להכות בקשת חלקה ומושלמת.

מכונות ריתוך חשמליות פועלות על זרם חילופין בתדר תעשייתי של 50 הרץ. יחד עם זאת, כולם נוצרו לעבודה ארוכת טווח ובטוחה של הרתך, המחייבת התקנה של הפרש פוטנציאל מינימלי בין החלקים המרותכים.

עם זאת, עבור הצתה אמינה של הקשת, יש צורך לשמור על רמת מתח של 60 ÷ 70 וולט. ערך זה נלקח כערך ההתחלתי של מעגל העבודה כאשר 220 או 380 וולט מסופק לכניסה של מכונת הריתוך.

זרם חילופין לריתוך

על מנת להפחית את מתח האספקה ​​של המתקן החשמלי לערך העבודה של ריתוך, נעשה שימוש בשנאים מופחתים בעלי יכולת להתאים את הערך הנוכחי. ביציאה, הם יוצרים את אותה צורה סינוסואידית כמו ברשת החשמל. והמשרעת ההרמונית לשריפת קשת נוצרת הרבה יותר גבוהה.

העיצוב של שנאי ריתוך חייב לעמוד בשני תנאים:

1.הגבלה של זרמי קצר במעגל המשני, אשר, על פי תנאי ההפעלה, מתרחשים לעתים קרובות למדי;

2. שריפה יציבה של הקשת הנדלקת הנחוצה לפעולה.

לצורך כך הם מתוכננים עם מאפיין וולט-אמפר חיצוני (VAC) בעל ירידה תלולה. זה נעשה על ידי הגברת פיזור האנרגיה האלקטרומגנטית או על ידי הכללת משנק - סליל של התנגדות אינדוקטיבית - במעגל.

בעיצובים ישנים יותר של שנאי ריתוך, שיטת החלפת מספר הסיבובים בפיתול הראשוני או המשני משמשת להתאמת זרם הריתוך. שיטה עמלנית ויקרה זו האריכה ימים את השימושיות שלה ואינה משמשת במכשירים מודרניים.

בתחילה, השנאי מוגדר לספק הספק מרבי, המצוין בתיעוד הטכני ובלוחית השם של הקופסה. לאחר מכן, כדי להתאים את זרם הפעולה של הקשת, הוא מופחת באחת מהדרכים הבאות:

• חיבור התנגדות אינדוקטיבית למעגל המשני. במקביל, השיפוע של מאפיין I - V עולה ומשרעת זרם הריתוך פוחתת, כפי שמוצג בתמונה למעלה;

• שינוי במצב המעגל המגנטי;

• מעגל תיריסטור.

שיטות התאמת זרם הריתוך על ידי הכנסת התנגדות אינדוקטיבית במעגל המשני

ריתוך שנאיםעבודות אלה על עיקרון זה הן משני סוגים:

1. עם מערכת בקרת זרם חלקה עקב שינוי הדרגתי של מרווח האוויר בתוך החוט המגנטי האינדוקטיבי;

2. עם מיתוג צעד של מספר הפיתולים.

בשיטה הראשונה, המעגל המגנטי האינדוקטיבי עשוי משני חלקים: נייח ואחד נייד, המוזז על ידי סיבוב ידית הבקרה.

במרווח האוויר המרבי נוצרת ההתנגדות הגדולה ביותר לזרימה האלקטרומגנטית וההתנגדות האינדוקטיבית הקטנה ביותר, המספקת את הערך המרבי של זרם הריתוך.

הגישה המלאה של החלק הנע של המעגל המגנטי לנייח מפחיתה את זרם הריתוך לערך הנמוך ביותר האפשרי.

ויסות שלב מבוסס על שימוש במגע נייד כדי להחליף מספר מסוים של פיתולים בשלבים.

עבור השראות אלה, המעגל המגנטי נעשה שלם, בלתי נפרד, מה שמפשט מעט את העיצוב הכללי.

שיטה לוויסות זרם המבוססת על שינוי הגיאומטריה של המעגל המגנטי של שנאי הריתוך

טכניקה זו מבוצעת באחת מהשיטות הבאות:

1. על ידי הזזת קטע הסלילים הנעים במרחק שונה מהסלילים המורכבים הנייחים;

2. על ידי התאמת המיקום של השאנט המגנטי בתוך המעגל המגנטי.

במקרה הראשון, שנאי הריתוך נוצר עם פיזור השראות מוגבר עקב האפשרות לשנות את המרחק בין פיתולי המעגל הראשוני, נייחים באזור העול התחתון, לבין הפיתול המשנית הניתן להזזה.

הוא זז עקב סיבוב ידני של ידית הציר המתכוונן, הפועל על העיקרון של בורג עופרת עם אום. במקרה זה, המיקום של סליל הכוח מועבר על ידי דיאגרמה קינמטית פשוטה לאינדיקטור מכני, אשר מתואר בחלוקות של זרם הריתוך. הדיוק שלו הוא כ-7.5%.למדידות טובות יותר, שנאי זרם עם מד זרם מובנה במעגל המשני.

במרחק המינימלי בין הסלילים נוצר זרם הריתוך הגבוה ביותר. כדי להפחית אותו, יש צורך להזיז את הסליל הנע לצד.

מבנים כאלה של שנאי ריתוך יוצרים הפרעות רדיו גדולות במהלך הפעולה. לכן, המעגל החשמלי שלהם כולל מסננים קיבוליים המפחיתים רעש אלקטרומגנטי.

כיצד להפעיל את השאנט המגנטי הנייד

אחת הגרסאות של המעגל המגנטי של שנאי כזה מוצגת בתמונה למטה.

עקרון פעולתו מבוסס על תמרון של חלק מסוים מהשטף המגנטי בליבה עקב הכללת גוף מתכוונן עם בורג עופרת.

שנאי ריתוך הנשלטים על ידי השיטות המתוארות מיוצרים עם ליבות מגנטיות עשויות יריעות פלדה חשמליות וסלילים של חוטי נחושת או אלומיניום עם בידוד עמיד בחום. עם זאת, לצורך פעולה ארוכת טווח, הם נוצרים עם אפשרות לחילופי אוויר טובים כדי להסיר את החום שנוצר באטמוספירה שמסביב, ולכן יש להם משקל וממדים גדולים.

בכל המקרים הנחשבים, לזרם הריתוך הזורם דרך האלקטרודה יש ​​ערך משתנה, המפחית את האחידות והאיכות של הקשת.

זרם ישר לריתוך

מעגלי תיריסטורים

אם שני תיריסטורים מחוברים מנוגדים או טריאק אחד מחוברים לאחר הפיתול המשני של שנאי הריתוך, דרך אלקטרודות הבקרה, שמהן מעגל הבקרה משמש לכוונון שלב הפתיחה של כל חצי מחזור של ההרמונית, אז זה הופך להיות אפשרי להפחית את הזרם המרבי של מעגל החשמל לערך הנדרש עבור תנאי ריתוך ספציפיים.

כל תיריסטור מעביר רק את חצי הגל החיובי של הזרם מהאנודה לקתודה וחוסם את מעבר החצי השלילי שלו. משוב מאפשר לך לשלוט בשני חצי הגלים.

הגוף המווסת במעגל הבקרה קובע את מרווח הזמן t1 שבמהלכו התיריסטור עדיין סגור ואינו עובר את חצי הגל שלו. כאשר מסופק זרם למעגל של אלקטרודת הבקרה בזמן t2, התיריסטור נפתח וחלק מחצי הגל החיובי, המסומן בסימן «+», עובר דרכו.

כאשר הסינוסואיד עובר דרך ערך אפס, התיריסטור נסגר, הוא לא יעביר זרם בעצמו עד שחצי גל חיובי יתקרב לאנודה שלו ומעגל הבקרה של בלוק הסטת הפאזה נותן פקודה לאלקטרודת הבקרה.

ברגע t3 ו-T4, התיריסטור המחובר למונה פועל לפי האלגוריתם שתואר כבר. לפיכך, בשנאי הריתוך באמצעות מעגל תיריסטור, חלק מאנרגיית הזרם מופסק בזמנים t1 ו-t3 (נוצרת הפסקה ללא זרם), והזרמים הזורמים במרווחים t2 ו-t4 משמשים לריתוך.

כמו כן, ניתן להתקין מוליכים למחצה אלו בלולאה ראשונית ולא במעגל החשמלי. זה מאפשר שימוש בתיריסטורים בהספק נמוך יותר.אבל במקרה זה, השנאי ימיר את החלקים החתוכים של חצי הגלים של גל הסינוס, המסומנים בסימנים «+» ו-«-«.

הנוכחות של הפסקה ללא זרם בתקופות של הפסקה של חלק מההרמוניה הנוכחית היא חסרון של המעגל, המשפיע על איכות שריפת הקשת. השימוש באלקטרודות מיוחדות ובכמה אמצעים אחרים מאפשרים להשתמש בהצלחה במעגל התיריסטור לריתוך, שמצא יישום רחב למדי במבנים הנקראים מיישרי ריתוך.

מעגלי דיודה

למיישרים ריתוך חד-פאזיים בהספק נמוך יש תרשים חיבור גשר המורכב מארבע דיודות.

הוא יוצר צורה של זרם מתוקן שלובש צורה של חצאי גלים חיוביים מתחלפים ללא הרף. במעגל זה, זרם הריתוך אינו משנה את כיוונו, אלא רק משתנה בגודלו, ויוצר אדוות. צורה זו שומרת על קשת הריתוך טוב יותר מאשר צורת תיריסטור.

למכשירים כאלה עשויים להיות פיתולים נוספים המחוברים לפיתולי ההפעלה של שנאי הוויסות הנוכחי. ערכו נקבע על ידי מד זרם המחובר למעגל מתוקן דרך shunt או סינוסואיד - דרך שנאי זרם.

תכנית הגשר של לריונוב

הוא מיועד למערכות תלת פאזיות ועובד היטב עם מיישרי ריתוך.

הכללת דיודות לפי הסכימה של גשר זה מאפשרת להוסיף וקטורי מתח לעומס בצורה כזו שהם יוצרים מתח סופי U out, המתאפיין באדוות קטנות ולפי חוק אוהם, יוצר קשת. זרם בעל צורה דומה על אלקטרודת הריתוך. זה הרבה יותר קרוב לצורה האידיאלית של זרם ישר.

תכונות השימוש במיישרים ריתוך

זרם מתוקן ברוב המקרים מאפשר:

• בטוח יותר להצית את הקשת;

• מבטיח את הבעירה היציבה שלו;

• ליצור פחות נתזי מתכת מותכת מאשר שנאי ריתוך.

זה מרחיב את האפשרויות של ריתוך, מאפשר לך לחבר באופן אמין סגסוגות נירוסטה ומתכות לא ברזליות.

זרם אינוורטר לריתוך

ממירי ריתוך הם מכשירים המבצעים המרה שלב אחר שלב של חשמל לפי האלגוריתם הבא:

1. חשמל תעשייתי 220 או 380 וולט משתנה על ידי מיישר;

2. הרעשים הטכנולוגיים העולים מוחלקים באמצעות מסננים מובנים;

3. האנרגיה המיוצבת הופכת לזרם בתדר גבוה (10 עד 100 קילו-הרץ);

4. השנאי בתדר גבוה מפחית את המתח לערך הדרוש להצתה יציבה של קשת האלקטרודה (60 V);

5. מיישר בתדר גבוה ממיר את החשמל לזרם ישר לריתוך.

כל אחד מחמשת השלבים של המהפך נשלט אוטומטית על ידי מודול טרנזיסטור מיוחד מסדרת IGBT במצב משוב. מערכת הבקרה המבוססת על מודול זה שייכת לאלמנט המורכב והיקר ביותר של מהפך הריתוך.

צורת הזרם המיושר שנוצר עבור הקשת על ידי המהפך קרובה כמעט לקו ישר מושלם. זה מאפשר לך לבצע מספר סוגים של ריתוך על מתכות שונות.

הודות לבקרת המיקרו-מעבד של התהליכים הטכנולוגיים המתרחשים במהפך, עבודת הרתך מקלה מאוד על ידי הכנסת פונקציות חומרה:

• התחלה חמה (מצב התחלה חמה) על ידי הגדלת הזרם באופן אוטומטי בתחילת הריתוך כדי להקל על התחלת הקשת;

• anti-stick (Anti Stick Mode), כאשר כאשר האלקטרודה נוגעת בחלקים לריתוך, ערך זרם הריתוך יורד לערכים שאינם גורמים למתכת להימס ולהיצמד לאלקטרודה;

• כפית קשת (מצב כוח קשת) כאשר טיפות גדולות של מתכת מותכת מופרדות מהאלקטרודה כאשר אורך הקשת מתקצר וקיימת אפשרות להידבקות.

תכונות אלו מאפשרות אפילו למתחילים לבצע ריתוכים איכותיים. מכונות ריתוך אינוורטר פועלות בצורה מהימנה עם תנודות גדולות במתח הכניסה.

התקני אינוורטר דורשים טיפול זהיר והגנה מפני אבק, אשר, אם מיושמים על רכיבים אלקטרוניים, עלולים לשבש את פעולתם, להוביל להידרדרות של פיזור החום והתחממות יתר של המבנה.

בטמפרטורות נמוכות, עיבוי עשוי להופיע על לוחות המודולים. זה יגרום לנזק ולתקלות. לכן, ממירים מאוחסנים בחדרים מחוממים ואינם עובדים איתם בזמן כפור או משקעים.