Курс лекций Специальность: 140613 «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования» 2006 icon

Курс лекций Специальность: 140613 «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования» 2006



Смотрите также:
1   2   3   4
Тема 1.4 Характеристика установок электроосвещения


^ 1Общие понятия

2 Лампы накаливания

3 газоразрядные лампы


1Общие понятия

Электрическое освещение и источники света предназначены для создания световых условий, требуемых для труда и отдыха человека. В последние годы источники света все шире приме­няются для технологических целей (сушка, облучение сельско­хозяйственной продукции, получение химических веществ, в ин­формационной технике и т. д.). На освещение в нашей стране используется около 10% всей производимой электроэнергии.


Светящееся тело излучает энергию, которая распространяется в окружающее пространство в виде электромагнитных колебаний с различными длинами волн. Та часть энергии, которая переносится лучами оптической части спектра, называется лучистой энергией.

Электрические источники света характеризуются электриче­скими и световыми параметрами. К электрическим параметрам относятся: номинальное напряжение uн; номинальная мощ­ность Рн; номинальный ток лампы /н . к световым — световой по­ток Ф, излучаемый лампой, измеряемый в люменах (лм); свето­вая отдача лампы, равная отношению светового потока Ф к по­требляемой ею мощности Р; стабильность светового потока, ко­торым считают световой поток лампы в конце срока службы, выраженный в процентах к начальному световому потоку.

Электрические светильники представляют собой однофазную электрическую нагрузку, но при правильной группировке освети­тельных приборов можно получить равномерную нагрузку по фазам (с несимметрией до 10%). Характер нагрузки от освещения изменяется в зависимости от времени суток, года и географичес­кого положения объекта. Частота тока общепромышленная — 50 Гц. Коэффициент мощности для ламп накаливания равен 1, для газоразрядных ламп — 0,6. Для осветительных установок приме­няют напряжение от 12 до 220 В. В тех производствах, где отключение освещения угрожает безопасности людей, применя­ют специальные системы аварийного освещения.

Для электрического освещения используются лампы накаливания и газоразрядные лампы.


^ 2 Лампы накаливания

Лампы накаливания являются основным источником света при устройстве внутреннего и наружного электрического освещения. В них световая энергия получается за счет нагревания тонкой вольфрамовой нити до температуры порядка 3300 ºС проходящим через неё электрическим током. Лампы накаливания бывает следующих типов: общего назначения 15…1500 Вт, местного освещения 15…60 Вт, зеркальные 150…1000 Вт, прожекторные 500…1000 Вт, галогенные 1000…2000 Вт. Лампы накаливания применяются в основном для проходных и вспомогательных помещений без постоянного пребывания людей; в производственных помещениях с грубыми работами; для охранного освещения и аварийного освещения; для проездов и проходов на территории промпредприятий; для взрывоопасных помещений и взрывоопасных наружных установок, в наружных прожекторных установках и т.д.

Лампы накаливания применяют во всех отраслях народного хозяйства. Их номенклатура достигает 1600 наименований, а выпуск более 2 млрд. штук в год. Во многих случаях они не име­ют равноценной замены даже более экономичными газоразряд­ными лампами.

Основным их недостат­ком можно считать сравнительно низкую светоотдачу, малый срок службы (не более 2000 ч) и низкую механическую проч­ность.

^ Стремление повысить све­тоотдачу ламп накалива­ния при достаточно высо­ком сроке службы привело к созданию вольфрамо-галогенных (галогенных) ламп.

В этих лампах материалом для тела накала служит вольфрам. Колба лам­пы наполнена ксеноном с добавкой соединения галоген­ного элемента (фтора, хлора, брома и йода) с водородом При высоких температурах тела накала они образуют хи­мическое соединение с вольфрамом, препятствуя его испа­рению. Галогенные лампы малых размеров имеют прочную в виде трубки колбу из кварцевого стекла и обладают по­вышенной светоотдачей и яркостью.

Конструкция галогенной лампы представлена на рис. 258. В колбе лампы ^ 1 расположено тело накала 2. Вводы 4 из молиб/ деновой фольги заштампованы в кварц. Внутренняя часть элек­тродов 3 выполнена из вольфрама, внешние выводы 5 — из мо­либдена. Для крепления и присоединения к сети на концы лампы надеты цоколи 6.




В настоящее время галогенные лампы применяют для све­тильников общего и киносъемочного освещения, прожекторов, инфракрасных облучателей, аэродромных огней и т. п.


^ 3 газоразрядные лампы


Для внутреннего и наружного электроосвещения широко применяются следующие типы газоразрядных ламп:

-люминесцентные лампы 15…200 Вт,

-дуговые ртутные высокого давления и исправленной цветностью ДРЛ 80…1000 Вт

-ксеноновые ДКсТ. 5000…50000 Вт.

Люминесцентная лампа представляет собой трубку, на концах которой в цоколях смонтированы вольфрамовые электроды. Внутренняя поверхность трубки покрыта слоем особого состава (люминофором), способным светиться под действием лучистой энергии.

После откачки воздуха в трубку вводится под небольшим давлением аргон и капля ртути. Для включения люминисцентных ламп в сеть необходимо применять пускорегулирующие аппараты.

Расчеты и практика показывают, что применение высокоэкономичных люминесцентных ламп, световой КПД которых в 3-4 раза выше КПД ламы накаливания, позволяет сократить расход электроэнергии в 2-3 раза. Люминесцентные лампы предназначены для работы при температуре окружающего воздуха 18-250С. Они применяются в помещениях с тонкими и напряженными работами (контроль и сортировка изделий, сборка приборов, чертежная работа); при необходимости правильного различения цветов и т. п.

Лампы ДРЛ (четырехэлектродные ) предназначены для работы при температуре окружающего воздуха от 35 до -25 ºС, а двухэлектродные от 25 до –35 оС.

Зажигание этих ламп происходит через специальные пускорегулирующие аппараты.

Лампы ДРЛ состоят из кварцевой колбы, содержащей ртутные пары при давлении от 2 до 4 атмосфер, и высокой стеклянной колбы, на внутренней поверхности которой нанесен слой люминофора для пополнения спектра ртутных паров недостающими в них лучами красной части.

При включении разгорание лампы длится около 7 мин. Повторное зажигание лампы при выключении или прерыве питания можно только после ее остывания (около 10 мин.)

Лампы надежно зажигаются и горят при напряжении сети не ниже 200В.

При снижении напряжения на 10% и более номинального лампы зачинают гореть неустойчиво и при дальнейшем понижении мо­гут погаснуть, а не горевшие лампы не зажечься.

Наряду с перечисленными преимуществами газоразрядные лам­пы имеют ряд недостатков, в числе которых следует указать на пульсации светового потока при питании от сети однофазного тока.

^ Лампы ДРЛ применяются для общего освещения помещений высотой более 6м (цехи металлургической, машиностроительной, судостроительной промышлен-ности); для освещения строительных площадок; для основных проездов и проходов с интенсивным движением транспорта и людей.

^ Ксеноновые лампы включаются в сеть без балластных дросселей, их коэффициент мощности близок к 1. Для зажигания лампы необходим высоковольтный высокочастотный импульс напряжения, создаваемый специальными пусковыми устройствами. Лампы могут зажигаться и гореть при очень низких температурах

(ниже -35 С). Свет, испускаемый лампами, близок к свету полуденного солнца, что обеспечивает хорошую цветопередачу.

Лампы применяются для освещения больших открытых проранств – карьеров, мест производства открытых работ на территории промпредприятий, открытых складов, железнодорожных сортировочных станций


Лекция 6. Тема 1.5 Характеристика электротермических установок


1Установки косвенного нагрева

2 Установки индукционного нагрева


В процессе термической обработки металлов, получения качественных сталей и сплавов и др. используют электрический нагрев, который производится в специальных электрических печах и установках.

Электрические печи обладают существенными преимуществами по сравнению с другими сталеплавильными агрегатами, поэтому высоколегированные инструментальные сплавы, нержавеющие шарикоподшипниковые, жаростойкие и жаропрочные, а также многие конструкционные стали выплавляют только в этих цехах.

При протекании тока в твердом или жидком проводнике выделяется теплота. Если проводник является объектом нагрева, то происходит прямой нагрев. Если же в провод­нике выделяется теплота, которая затем передается объ­екту нагрева, то происходит косвенный нагрев; проводник в этом случае называют электронагревателем или нагрева­тельным элементом.


^ 1 Установки косвенного нагрева


Косвенный способ нагрева используется в электрических печах сопротив­ления, в установках контактного инфракрасного нагрева и в электробытовых приборах (электроплиты, электродуховки, калориферы, электрокамины, паяль­ники и т. д.).

Наиболее энергоемкими из всех установок электронагрева являются электрические печи сопротивления (ЭПС). Наряду с небольшими лабораторными печами мощностью в сотни ватт или в несколько киловатт в промышленности применяют печи, мощ­ность которых измеряется сотнями и тысячами киловатт. Область применения их — нагрев металла под термическую обработку и пластическую деформацию, плавка металлов, сушка материалов, пайка. Конструкции электропечей сопротивления чрезвычайно разнообразны.

Простейшая печь косвенного нагрева (рис. 244) имеет ко­жух ^ 1, воспринимающий механические нагрузки; он обложен слоями огнеупорного 2 и теплоизоляционного 3 материалов, об­разующих стены, свод 8 и под 6 печи. На поверхности свода, стен и на части пода с помощью специальной огнеупорной арматуры укреплены нагревательные элементы 5, излучающие теплоту на изделие 4. Материал нагревательных элементов имеет большое удельное электрическое сопротивление, устойчив к высоким тем­пературам, к химическому воздействию окружающей его среды. Этим требованиям удовлетворяют сплавы никеля, хрома, железа, нихрома. В печи имеется отверстие, служащее для загрузки и выгрузки изделий, которое закрывается футерованной дверцей 7.



Печи сопротивления косвенного действия подключаются не­посредственно к трехфазной сети напряжением 380, 660 В или к понижающим электропечным трансформаторам. Коммутационная аппаратура управления и автоматического регулирования уста­навливается в специальных щитах управления. При большом количестве печей в цехе используют один контрольно-распределительный пункт, в котором размещают всю аппаратуру.

Для изменения температур­ного режима печей сопро­тивления регулируют их мощ­ность переключением ступе­ней напряжения питающих трансформаторов или спе­циальными регуляторами на­пряжения, например, тиристорными.

От печей сопротивления косвенного действия прин­ципиально отличаются печи прямого нагрева, в которых нагреваемое изделие непо­средственно подключается к сети через понижающий трансформатор. Таким способом можно нагревать относительно длинные однородные изделия с одинако­вым сечением (прутки, трубы, проволоку, ленту), поскольку лишь в этих случаях обеспечивается равномерный нагрев. Наиболее широко он используется для нагрева заготовок под ковку, вы­садку, оттяжку, закалку.

Электрические печи сопротивления имеют коэффициент мощно­сти, близкий к единице. Печи сопротивления обычно устанавли­ваются группами, образующими термические участки или цехи. Это позволяет обеспечить равномерную загрузку электрической сети.

В дуговых печах нагрев производится электрической дугой, горящей между двумя электродами. Электрическая дуга — один из видов электрического разряда в газовой среде или парах ме­талла.

В камере печи при горении дуги возникают большие темпера­турные перепады, что приводит к неравномерному нагреву ме­талла. Поэтому в дуговых печах плавят только металлы.

Электрические печи, в которых теплота от дуги, горящей между двумя электродами, передается нагреваемому металлу излучением, называются дуго­выми печами косвенного действия. Обычно это небольшие печи для плавления цветных металлов.

В печах прямого действия дуга возникает между электродами и расплавляемым металлом. Дуговые печи прямого действия, отличающиеся большой мощностью, предназначены в основном для выплавки высококачественной и легированной стали из ме­таллического лома (скрапа). Плавка стали в дуговых печах -дорогой и энергоемкий процесс. Так, например, на 1 т выплавляе­мой стали расходуется 500—1000 кВт-ч, поэтому лишь неболь­шую, часть всей получаемой из скрапа стали (около 10%) вы­плавляют в электрических печах.


ЗАПОМНИТЕ

^ Современные дуговые сталеплавильные печи — это печи пе­риодического действия. Плавка в них продолжается 1,5— 3,5 ч, после чего металл полностью сливается.

Все дуговые сталеплавильные печи имеют одинаковую кон­струкцию, питаются трехфазным током промышленной частоты. Ток подводится к трем вертикальным электродам / (рис. 245), выполненным из электрографита, через электрододержатели 2. Электроды перемещаются с помощью специального механизма, приводимого в движение электроприводом. Корпус печи пред­ставляет собой круглый стальной кожух, футерованный огне­упорным кирпичом. Нижняя часть футеровки образует непро­ницаемую для жидкого металла чашу — ванну, верхняя — стен­ки плавильного пространства. Сверху кожух закрыт куполооб­разным сводом 3 из огнеупорного кирпича. В своде по вершинам расположены три отверстия, уплотненные водоохлаждаемыми кольцами 4, предотвращающими прорыв из печи в цех горячих газов. Для загрузки печи свод с электродами приподнимается и отводится в сторону. Шихту загружают в раскрытую печь в специальных корзинах подъемным краном. В стене кожуха име­ется сливное отверстие 10 и рабочее окно 5 для обслуживания ванны при плавке и удаления из печи расплавленного шлака 7, скапливающегося на поверхности жидкого металла 8. Через ра бочее окно 5 в печь также вводят шлакообразующие и легирую­щие добавки



Окно закрыто футерованной дверцей ^ 6. Для слива металла печь наклоняют по направляющим 9 на 40—45° в сто­рону сливного отверстия 10, а для удаления шлака — на 10—15° в сторону рабочего окна.

Основным техническим параметром печи является ее ем­кость — масса стали, которую печь выдает за плавку при нор­мальном режиме работы. Емкость определяет габариты печи, потребляемую ею энергию и установленную мощность печного трансформатора. Печи емкостью 0,5—25 т считаются малыми, емкостью 40—100 т — средними и емкостью более 100 т -крупными.

Линейные напряжения на электродах малых печей состав­ляют 250 В, у самых крупных — 800 В, поэтому реализовать до­статочно большие мощности можно только при токах дуг от 1000 А у малых печей и до 60—80 кА у самых крупных. Это предопределяет подключение печи к сети 6, 10, 35 и 110 кВ через специальные трансформаторы с глубоким регулированием вто­ричного напряжения под нагрузкой. Вследствие больших токов токоподвод к электродам от выводов низкого напряжения транс­форматора выполняют как можно более коротким с целью умень­шения потерь. Этот токопровод называют короткой сетью печи.

Вначале дуги проплавляют в шихте под каждым электродом ямы («колодцы»), постоянно погружаясь в них. Куски шихты,



обваливаясь с краев «колодцев», часто за­мыкают дуговые промежутки накоротко. Эти так называемые эксплуатационные ко­роткие замыкания (ЭКЗ) являются нор­мальными и для этапа расплавления. При эксплуатационных коротких замыканиях вступает в действие автоматика печи, элек­троды резко перемещаются вверх и повторно образуется электрическая дуга. При слу­чайных обрывах дуг с помощью автоматики электроды перемещаются вниз до соприкос-новения с металлом и затем вверх, образуя дугу. Броски тока при коротком замыкании ограничиваются в основном индуктивным сопротивлением соответствующей фазы ко­роткой сети. Общее сопротивление печного контура рассчитывают так, чтобы бросок тока при коротком замыкании не превос­ходил 2,5—3,5 номинального.

В состав электрооборудования дуговых сталеплавильных печей входят печной транс­форматор ^ ПТ, высоковольтные выключатели ВВ, короткая сеть КС, разъединитель Р, дроссель Др (рис. 246).


ЗАПОМНИТЕ

Печной трансформатор отличается от обычного силового трансформатора большой мощности тем, что номинальные токи на стороне низшего напряжения (НН) составляют тысячи и десятки тысяч ампер при относительно низком вторичном напряжении.

Он отличается повышенной механической прочностью и тер­мической устойчивостью к частым толчкам токов при коротком замыкании. Для этого обмотки НН трансформатора имеют спе­циальную конструкцию и усиленное крепление, занимая в баке гораздо больше места, чем у обычного трансформатора той же мощности. Печные трансформаторы рассчитывают таким обра­зом, чтобы они могли переносить 20%-ную перегрузку по току в течение 1,5—2 ч. Такая перегрузка часто возникает на этапе расплавления металла. Высоковольтный выключатель ВВ за сут­ки производит до 20 оперативных включений — выключений, поэтому для дуговых сталеплавильных печей выпускают специ­альные выключатели усиленной конструкции.

^ 2 Установки индукционного нагрева

При индукционном нагреве электромагнитное поле, созда­ваемое переменным током, возбуждает в нагреваемом теле вихревые токи. Этот эффект используется для плавки ме­таллов и сплавов в индукционных печах, а также для тер­мической обработки и для нагрева металлических тел в индукционных нагревательных установках.

^ Устройство, создающее переменное электромагнитное поле, называется индуктором.

Индуктор представляет собой цилиндрическую или плоскую спиральную катушку, или же проводник, форма которого зависит от формы нагреваемого изделия. Индуктор питается переменным током промышленной, средней или высокой частоты. Изделие помещают внутри катушки, переменное поле, созданное индук­тором, наводит в детали вихревые токи. Так как сопротивление материала детали мало, то токи, протекающие в ней, велики, и деталь быстро (за десятки секунд) нагревается. Нагрев может быть сквозной и поверхностный.

Сквозной нагрев заготовок используется для последующей их обработки давлением (ковка, прессование и т. д.), а также для термообработки (отжиг, отпуск). При этом требуются относи­тельно низкие частоты. Цикл нагрева, особенно массивных дета­лей, составляет единицы и десятки минут.

^ Поверхностный нагрев деталей в индукционных закалочных установках используется для закалки деталей. Индуктор имеет малое число витков и питает­ся токами средней и высокой частоты (2 кГц — 500 кГц). Нагрев носит локальный ха­рактер и его длительность составляет секунды и десят­ки секунд. Индукционный нагрев деталей используют таже для их пайки мягкими и твердыми припоями, куз­нечной сварки труб. Ввиду относительно небольших раз­меров деталей и необходи­мости механизации нагрева применяют средние и высо­кие частоты.

Разнообразие применений индукционного нагрева обус­лавливает, в свою очередь, различие конструкций печей и установок.

Для питания установок их либо непосредственно подключают к сети промышленной частоты, либо используют специальные преобразователи частоты — электромашинные, полупроводнико­вые, ламповые. Мощность преобразователей — от единиц ватт до нескольких мегаватт.

К установкам, питаемым от сети промышленной частоты, относятся канальные трехфазные печи, крупные однофазные ти­гельные печи и крупные установки сквозного нагрева. В каналь­ной печи (рис. 247) расплавленный металл образует вокруг стального сердечника явно выраженный короткозамкнутый ви­ток 3, находясь в закрытом канале из высокоогнеупорной кера­мики. На сердечнике 44' находится обмотка индуктора 5, под­ключаемая к источнику питания. Обмотка индуктора выполнена из медной водоохлаждаемой трубки. Такая печь подобна транс­форматору, первичной обмоткой которого служит индуктор, а вторичной — короткозамкнутый виток обычно прямоугольного се­чения. Устье канала находится у дна ванны / печи. В нижней части ванны находится основная масса расплава 2. Канал от­делен от индуктора и от кожуха печи монолитным фасонным блоком 6 из высококачественной огнеупорной керамики — так называемым подовым камнем. Нагреваясь вихревыми токами, металл циркулирует по каналу, постепенно вымывая его стенки. При высокой температуре подовые камни быстро разрушаются. Подовый камень 6, индуктор 5 и стержень 4 сердечника конст­руктивно образуют съемный узел — так называемую индукцион­ную единицу. Печь оснащают одной трехфазной или тремя одно­фазными индукционными единицами. Такая печь является трех­фазной нагрузкой для питающей сети.

Для плавки черных металлов и тех цветных металлов, которые при плавке в канальной печи быстро разрушают подовые камни, применяют индукцион­ные тигельные печи (рис. 248). Их ос­новой служит тигель 1 из огнеупорной керамики. Тигель охватывается индук­тором 2 — катушкой из водоохлаждаемой медной трубки. Тигель и ндуктор крепятся внутри каркаса 3. Металли­ческая часть каркаса печи выполня­ется таким образом, чтобы по возможности не образовались электрические замкнутые контуры. Недостатками индукционных печей являются весьма большая потребляемая мощность и необходимость их глубокого регулиро­вания. Так, индукционные канальные печи в настоящее время потребляют мощность 200—1000 кВ-А.




Индукционные печи мощностью свыше 300 кВ-А питаются от высоковольтных электропечных трансформаторов с регулировани­ем вторичного напряжения под нагрузкой путем переключения витков вторичной или первичной обмотки без выключения печи. Ввиду того, что все индукционные печи и установки осна­щены компенсирующими батареями конденсаторов со сту­пенчатой регулируемой емкостью, их коэффициент мощности соs φ по отношению к источнику питания при правильной работе близок к единице.

Значительное место по потреблению электрической энер­гии занимают в промышленности установки переплава ме­таллов: вакуумные дуговые и индукционные печи, печи электрошлакового переплава, плазменные, электронно-луче­вые и лазерные установки. Они обеспечивают высокую чис­тоту металлов, их структуру и качество.

В вакуумных дуговых печах переплавляют наиболее ответ­ственные сорта стали. При наличии вакуума от переплавляемого металла хорошо отделяются газовые образования и неметалли­ческие включения.

Вакуумные дуговые печи работают на постоянном токе. Они питаются от мощных кремниевых выпрямительных преобразова­телей энергии. Напряжение питания вакуумной дуговой печи составляет несколько десятков вольт, а токи достигают 50— 100 кА.

Для плавки титана, молибдена применяются вакуумные индукционные печи, работающие в закрытых герметических камерах с разряжением до 1ּ10-6 ат, емкостью до 2,5 т, мощностью 110 кВт. Частота питания 890-1000 Гц.

Печи диэлектрического нагрева используют для тепловой обработки непроводящих материалов, например для сушки волокнистых материалов (бумага, дерево), лакокрасочных покрытий, нагрева пресс-порошков, для сушки и варки в пищевой промышленности и т.п. В установках диэлектрического нагрева обрабатываемый материал помещают между пластинами рабочего конденсатора, включенного в колебательный контур. Нагрев происходит за счет выделения диэлектрических потерь в этом материале при прохождении токов смещения. Для диэлектрического нагрева применяют генераторы с частотой от 0,5 до 200 МГц.

Электронный луч может работать как идеальная металлургическая печь. Причем сфокусированный пучок электронов, создаваемый генератором электронов – «электронной пушкой» расплавляет металл в очень тонком слое, который затем мгновенно отдает теплоту в соседние, холодные области металла. При этом происходит измельчение зерен металла, и хрупкие материалы становятся пластичными; мелкозернистая, подобно стеклу, структура позволяет довести прочность поверхности до самого высокого теоретически возможного предела. Закалка таким способом режущего инструмента в несколько раз повышает срок его жизни.

Электронно-лучевая технология применяется не только для деталей небольших размеров. В современных печах с мощностью пучка до нескольких мегаватт можно выплавлять слитки массой в десятки тонн. Электронно-лучевой переплав идеален в смысле чистоты. Причем чистый металл получают то в виде порошков, то в виде слитков сложной формы.


Лекция 7. Тема 1.6 Характеристика установок электрической сварки


^ 1 Общие сведения

2 Контактная сварка

3 Дуговая сварка

4 Электронно-лучевая сварка


1 Общие сведения

Практически нет ни одной отрасли машиностроения, приборостроения и строительства, в которых не применялись бы сварка и резка металлов. С помощью сварки получают неразъемные соединения почти всех металлов и сплавов различной толщины – от сотых долей миллиметра до нескольких метров.

Электросваркой называется процесс получения неразъемных соединений металлических деталей с применением местного нагрева электрическим током и использования сил молекулярного сцепления.

Электросварка делится на два основных вида: дуговую сварку и сварку сопротивлением, или контактную сварку. Тепловая энергия при дуговой сварке выделяется в дуговом разряде в непосредственной близости от свариваемого шва. При контактной сварке тепловая энергия выделяется непосредственно в свариваемом стыке за счет прохождения через свариваемые детали электрического тока.

Электросварка может выполняться как на постоянном токе, так и на переменном

Сварочные установки питаются от сетей напряжением 220/380 В.

Источники сварочного тока делятся на однопостовые и многопостовые. Однопостовые источники имеют небольшую мощность, обеспечивают питание только одного сварочного поста. Многопостовые источники имеют мощность, достаточную для одновременного питания нескольких сварочных постов. По конструктивному исполнению источники сварочного тока делятся на стационарные и передвижные.

Электросварочные установки по степени механизации технологических операций разделяются на установки, в которых эти операции выполняются вручную, установки полуавтоматические (когда автоматически поддерживается электрический режим сварки, остальные операции выполняются вручную) и установки автоматические.

Различают:- сварку сопротивлением, или контактную сварку;

-дуговую сварку ;

- плазменно-дуговую;

- электронно-лучевую сварку.


^ 2 Контактная сварка

Способ электрической сварки, при котором нагрев свариваемого участка происходит за счет выделения тепла в местах соприкосновения свариваемых деталей при прохождении через них сварочного тока, называется контактной сваркой.


Контактная сварка производится на переменном токе от сварочных трансформаторов, вторичные обмотки которых состоят из одного витка, замыкаемого электродами через два свариваемых куска металла. Напряжение вторичной цепи составляет от 2 до 25 В, сила сварочного тока измеряется десятками килоампер и достигает в самых крупных машинах 300 кА, а при сварке труб - до 1,5 млн. А.

Разновидностями контактной сварки являются:

- точечная;

- стыковая;

-шовная сварки.

Машины для точечной сварки бывают автоматическими и неавтоматическими, одноточечными и многоточечными, стационарными и переносными. Одноэлектродные машины имеют мощность от 5 до 1000 кВт с величиной сварочного тока от 0,5 до 160 кА.

Для сварки деталей толщиной менее 1 мм применяется импульсная сварка, которая проводится импульсом тока, получаемого при разряде конденсатора через первичную обмотку сварочного трансформатора, мощностью 0,1-0,2 кВА.

Для сварки стыков различных деталей применяется стыковая сварка. Стыковые машины мощностью от 0.75 до 100 кВт изготавливают с пружинными или рычажными механизмами сжатия, мощностью от 150 до 600 кВт - с приводом от электродвигателя или от гидравлического двигателя.

При шовной сварке соединение металлических деталей производится непрерывным или прерывистым швом электрическим током, подводимым к свариваемым деталям вращающимися роликами. Такой вид сварки применяют при производстве труб различного диаметра. Трубы свариваются из полос с продольным или спиральным сварочным швом.

Например, для электросварки труб диаметром 400-660 мм к заготовкам с продольным швом подводятся диски-электроды, вращающиеся вместе со сварочным трансформатором мощностью 4400 кВА и производящие нагрев и сварку стыка при напряжении 16 В и сварочном токе 275 кА.

Контактная электросварка имеет разновидности: стыковая, точечная и роликовая. Точечная и роликовая (шовная) сварка производится на контактных машинах мощными однополярными импульсами тока.

Свариваемые детали устанавливают между электродами кон­тактной машины, плотно сжимают и включают ток. В месте контакта металл расплавляется и образуется сварная точка, при роликовой сварке заготовки устанавливают между роликами. При вращении роликов к ним импульсом подключается ток.

Высококачественная точечная сварка достигается при опре­деленной амплитуде и длительности импульса тока. Коммутация тока производится в цепи первичной обмотки сварочного транс­форматора Тр (рис. 253). Напряжение и ток вторичной обмотки







трансформатора регулируются тиристорными ключами (контак­торами 77 и ^ Т2), управляемыми специальным устройством У У посредством изменения фазы угла открывания тиристора.


3 Дуговая сварка

При дуговой сварке детали нагревают с помощью электри­ческой дуги. Детали сами служат одним из электродов дуги. Черные металлы сваривают стальным электродом с обмаз­кой. В процессе сварки электрод расплавляется и образует шов. Детали из цветных металлов чаще сваривают с по­мощью угольного или графитового электрода — катода. Присадку вводят в зону сварки в виде отдельного приса­дочного прутка.

Устройства дуговой сварки отличаются повышенной электро­опасностью. Поэтому напряжение холостого хода источников пи­тания не превышает 90 В, рабочее напряжение составляет 35—70 В, напряжение дуги находится в пределах 35—50 В.

Сварочный ток в зависимости от толщины деталей может быть 100—1200 А.

Простейшим источником питания для сварки постоянным током является генератор смешанного встречного возбуж­дения с последовательной размагничивающей обмоткой возбуждения РО (рис. 251, а). Внешняя характеристика гене­ратора U (I) представлена на рис. 251,6.Напряжение холостого хода генератора регулируется реоста­том в цепи независимой обмотки возбуждения НО, а регулиро­вание тока короткого замыкания /к осуществляется изменением числа витков размагничивающей обмотки.



В настоящее время получила большее распространение свар­ка переменным током, так как она обеспечивает не менее высо­кое качество свариваемого шва при меньшей стоимости источ­ника тока, меньшем расходе электрической энергии на единицу свариваемой продукции, большей надежности электрооборудова­ния и меньших эксплуатационных расходах.

В качестве источников питания для дуговой сварки перемен­ным током применяют однофазные сварочные трансформаторы с первичным напряжением 220 и 380 В. Существует три разно­видности конструкции трансформаторов. В трансформаторах с нормальным магнитным рассеянием (рис. 252, а) и дополнитель­ной реактивной катушкой первичная wl, вторичная w2 и реак­тивная аур обмотки размещены на магнитопроводе 1. Подвижная часть магнитопровода 2 образует регулируемый зазор б, при изменении которого меняется индуктивное сопротивление реак­тивной обмотки, включенной последовательно с нагрузкой. Чем больше зазор, тем меньше индуктивное сопротивление обмот­ки шр и больше сварочный ток /2. Подвижная часть магнито­провода перемещается с помощью электропривода с дистанцион­ным управлением. Такие трансформаторы выпускают на нор­мальные сварочные токи от 500 до 2000 А.

В трансформаторах с подвижными катушками (рис. 252, б) перемещают одну из обмоток, обычно вторичную w2. При сбли­жении обмоток магнитная связь между ними усиливается, ток нагрузки растет, и наоборот. По такой схеме построены транс­форматоры на сварочные токи от 150 до 600 А.

^ Трансформаторы с магнитными шунтами (рис. 252,в) снаб­жены поворотным шунтом 3 между вторичной w2 и первич­ной wl обмотками. Шунт закорачивает часть магнитного потока, создаваемого обмоткой wl; чем меньше зазор между шунтом и основным магнитопроводом /, тем меньший поток проходит через вторичную обмотку и тем меньше сварочный ток /г.


^ 4 Электронно-лучевая сварка


Кроме рассмотренных выше способов сварки в настоящее время находит все большее применение электронно-лучевая сварка, а также сварка с использованием плазмы.

Электронный луч способен сваривать любые тугоплавкие металлы, камни и керамику. При электроннолучевой сварке расходуется в 20 раз меньше энергии, чем при дуговой. При этом здесь не приходится разогревать большие объемы металла. Луч легко перемещать, отклоняя поток электронов магнитным полем и оставляя само изделие неподвижным. Достигается ювелирная точность сварки и отпадает надобность в громадных приспособлениях для перемещения изделий. Для сварки корпусов ракет, деталей подводных кораблей, тепловыделяющих элементов атомных станций созданы сварочные камеры диаметром более 10 м. Вес обрабатываемых в них заготовок достигает 25 т.

Одним из состояний вещества является плазма, представляющая собой газообразную смесь движущихся электронов, ионов и нейтральных атомов. Источником плазмы является плазменный генератор, или плазмотрон. Дуговой плазмотрон устроен следующим образом. Он содержит анод и катод, на которые подается высокое напряжение. В пространство разрядной камеры подается плазмообразующее вещество, чаще всего газ - воздух, азот, аргон и т.д. Под действием высокого напряжения в газе возникает разряд, и между катодом и анодом образуется плазменная дуга. Чтобы избегать перегрева стенок разрядной камеры, их охлаждают водой. В качестве анода может служить, например, металл, подвергаемый обработке с помощью плазмы. Применяются плазмотроны для резки, сварки металлов и других целей.


Лекция 8.



страница2/4
Дата конвертации24.10.2013
Размер0,8 Mb.
ТипДокументы
1   2   3   4
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rud.exdat.com


База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2012
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Документы