Сукманюк О.М.
Житомирський національний агроекологічний університет, Україна
Розвиток джерел живлення для
електрозварювання
Розвиток технології зварювання і
наплавлення вимагало безперервного удосконалення джерел живлення. Розпочаті ще
в кінці ХІХ століття пошуки економічних конструкцій джерел живлення, що
забезпечили б стійке горіння дуги, спокійного без розбризкування перенесення
розплавленого металу з електрода у зварювальну ванну продовжується і нині.
Створено велику кількість різних генераторів, трансформаторів, випрямлячів і
пересувних зварювальних електростанцій з двигунами внутрішнього згоряння. В
значній мірі різноманіття джерел живлення викликане не лише технічними
міркуваннями, а й виробничими потребами.
У 1905 р. в Австрії професор Розенберг
сконструював спеціальний зварювальний генератор. В 1907 році перші генератори з
регулюючою напругою були випущені на заводі „Лінкольн електрик”. В тому ж році
інша фірма „Си-Си електрик”, заснована в 1887 році Крокером і Кертисом,
випустила мотор-генератор. Його розробив інженер-електрик Артур де Еспис,
взявши за основу електричну машину німецького інженера О. Зимунда і
враховувавши особливості першого спеціального генератора Славянова.
В 1909 році свій генератор постійного
струму створив американський промисловець і винахідник Дж. Вестінгаус.
Перші джерела живлення – генератори
постійного струму з баластним реостатом, включеними послідовно з дугою,
застосовуються до сьогодні та використовуються для одночасного живлення декількох
постів ручного дугового зварювання.
Дослідження перших винахідників джерел живлення для ручного дугового зварювання
були направлені на створення генераторів постійного струму, що забезпечували б
стійке горіння дуги без баластних реостатів, в яких втрачається багато
електроенергії, та отримання шву більш високої якості.
В середині 20-х років в якості джерел
струму поряд зі зварювальними перетворювачами почали використовувати спеціальні
трансформатори, а ще через десять років – зварювальні випрямлячі.
Вітчизняне зварювальне
електромашинобудування того часу лише зароджувалось і все зростаючу потребу в
зварювальних джерелах живлення не змогло б задовольнити, якби зварювальне виробництво базувалося лише на
постійному струмі, т.я. уже в роки першої п’ятирічки необхідні були тисячі
зварювальних машин. Закордонні фахівці стверджували, що лише дуга постійного
струму дає необхідну якість металу шва і що тільки на постійному струмі можна
забезпечити стабільне горіння дуги. Але радянські фахівці вже мали надійний
фундамент для власної думки, закладений ще роботами Миткевича в 1905 році. У
1924 році на ленінградському заводі „Електрик” під керівництвом В.П. Нікітіна
розпочався випуск електрозварювальних машин. У цей же час Нікітін В.П. закінчує
конструктивні розробки і розрахунки першого у світі комбінованого
однокорпусного трансформатора-регулятора типу СТН (зварювальний трансформатор
Нікітіна). У 1927 році йому був виданий патент СРСР № 3140 і завод „Електрик”
почав випуск цих джерел живлення для дугового зварювання.
У 1932 р. на заводі „Електрик” розпочався
випуск зварювальних трансформаторів і агрегатів САК-2-1 з бензиновим двигуном
внутрішнього згоряння, а у 1935 р. – зварювального пересувного однокорпусного
перетворювача типу СУГ-2, що працював від асинхронного двигуна. У 1933 р. випущені перші
багатопостові перетворювачі СМГ-3 її СМГ-4. Освоєно нові типи машин для
контактного зварювання: АТНІ-8, АТН-16, АТН-25, АТА-40, АШ-40, АСН-3, АСН-25,
АСП-60, АШП-8 та ін.
На початку 30-х років результатом робіт
радянських конструкторів, дослідників і винахідників стають нові оригінальні
вітчизняні зварювальні машини й апарати: налагоджено виробництво однокорпусного
трансформатора В.П. Нікітіна – СТН, К.К. Хренов створив трансформатор СТХ, який
почали виготовляти промкооперацією.
Досвід зварювання змінним струмом,
накопичений під час перших п’ятирічок, дозволив в роки Великої Вітчизняної
війни на заводах країни швидко розвернути зварювальне виробництво оборонної
техніки. Використання змінного струму в значній мірі сприяло швидкому і
широкому впровадженню методу автоматичного зварювання під флюсом, який
розроблено напередодні війни Інститутом електрозварювання ім. Є.О. Патона АН
УРСР.
Подальший розвиток механізованих способів
зварювання в захисних газах привів до створення джерел живлення змінного струму
з пологопадаючими зовнішніми характеристиками, які мали строго визначені динамічні властивості.
Розробка способів зварювання неплавким
електродом в середовищі інертних газів привела до створення джерел живлення змінного
струму зі спеціальними властивостями для придушення постійної складової
зварювального струму і для забезпечення надійного повторного збудження дуги.
Електрошлакове зварювання потребувало
нових джерел живлення змінного струму, що представляли собою однофазні або трьохфазні трансформатори з
невеликим опором короткого замикання і широким діапазоном регулювання вторинної
напруги.
Постійний струм в багатьох випадках дугового зварювання мав деякі
суттєві переваги перед змінним струмом, тому поряд з безперервним
удосконаленням електромашинних перетворювачів велись постійні пошуки інших
більш удосконалених типів перетворювачів змінного струму.
Джерела живлення постійного струму дозволять отримати шов більш високої
якості, але вони складніші, дорогі і менш надійні. Зварювальні перетворювачі,
що застосовуються у наш час (ПД-305У2, ПД-502У2, ПСО-300-2У2, ПСГ-500-1У3 тощо)
являють собою електричну машину, яка об’єднує в одне ціле трифазний асинхронний
електродвигун і генератор постійного струму.
Для зварювання в польових умовах
застосовують зварювальні агрегати (АДД-303У1, АДД-304У1, АДД-3112У1 тощо),
змонтовані на причепі. Генератор постійного струму такого зварювального
агрегату приводиться в обертання двигуном внутрішнього згорання.
Останнім часом все більше використовують
зварювальні випрямлячі (ВДУ-201У3, ВД-306У3, ВС-300 тощо).
Спеціалізовані джерела живлення (УДГ-301,
УДГ-501, ВДУ-305, ВДУ-505,
УПС-301, ТРИ-300Д тощо) додатково укомплектовані електронним обладнанням, яке
розширює технологічні можливості і сприяє підвищенню якості зварювання. Широко
використовують осцилятори, імпульсні стабілізатори горіння дуги, пристрої для
плавленого зниження зварювального струму в кінці зварювання, регулятори струму
і напруги тощо.