Измерение сварочного тока и напряжений

Обновлено: 02.07.2024

Способ может быть использован, преимущественно, для измерения сварочного тока при настройке контактных машин на заданные режимы сварки и в системах автоматического управления с обратной связью по току. В процессе сварки измеряют действующее значение тока I 1 со стороны первичной обмотки сварочного трансформатора, определяют действующее значение сварочного тока I 2 и длительность t импульса сварочного тока со стороны вторичного контура. Дополнительно измеряют мгновенное значение i 1 (t ) тока со стороны первичной обмотки в момент окончания импульса сварочного тока длительностью t . Величину действующего значения сварочного тока I 2 вычисляют в зависимости от I 1 , i 1 (t ), t с учетом K - коэффициента трансформации на выбранной ступени сварочного трансформатора и 0,5Т - половина периода сетевого напряжения. Способ позволяет повысить точность измерения сварочного тока со стороны первичной обмотки сварочного трансформатора и значительно упростить аппаратную часть. 3 ил.

Формула изобретения

Способ измерения сварочного тока в процессе контактной сварки, включающий измерение действующего значения тока I 1 со стороны первичной обмотки сварочного трансформатора, определение действующего значения сварочного тока I 2 и длительности t импульса сварочного тока со стороны вторичного контура, отличающийся тем, что дополнительно измеряют мгновенное значение i 1 (t ) тока со стороны первичной обмотки трансформатора в момент окончания импульса сварочного тока длительностью t , а величину действующего значения сварочного тока I 2 вычисляют в соответствии с формулой:
,
где 0,5Т - половина периода сетевого напряжения;
К - коэффициент трансформации на выбранной ступени сварочного трансформатора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области контактной сварки и может быть использовано для измерения сварочного тока при настройке контактных машин на заданные режимы и в системах автоматического управления с обратной связью по току.

Ток сварки является одним из основных электрических параметров, характеризующих протекание процесса формирования ядра, и позволяет прогнозировать качество сварного соединения. Измерение тока при контактной сварке возможно как со стороны вторичного контура, так и со стороны первичной обмотки сварочного трансформатора. При размещении датчика тока (пояс Роговского, датчик Холла и др.) со стороны вторичного контура на точность измерений существенное влияние оказывают электромагнитные помехи, а при размещении датчика (датчик Холла, измерительный шунт, трансформатор тока и др.) со стороны первичной обмотки сварочного трансформатора на точность измерений влияет ток намагничивания.

Известен способ измерения действующего значения сварочного тока, предусматривающий подачу напряжения, пропорционального производной сварочного тока, с выхода пояса Роговского на вход первого интегратора, с выхода которого снимают величину, пропорциональную мгновенному значению сварочного тока, которую затем возводят в квадрат, интегрируют, извлекают квадратный корень при помощи аналоговых функциональных преобразователей и запоминают действующее значение тока [Орлов Б.Д. Контроль точечной и роликовой электросварки / Б.Д.Орлов, П.Л.Чулошников, В.Б.Верденский, А.Л.Марченко // М.: Машиностроение, 1973. - С.136-139].

Этот способ требует размещения датчика во вторичном контуре и имеет достаточно большую погрешность вследствие электромагнитных помех.

Известен способ измерения действующего значения сварочного тока, предусматривающий на выходе датчика тока получение напряжения, пропорционального мгновенному значению сварочного тока, измерение и запоминание амплитуды тока, угла открытия сварочных тиристоров и длительности их включенного состояния, подачу сигналов, пропорциональных этим величинам, на вычислительный блок и вычисление действующего значения сварочного тока по заданному алгоритму [Авторское свидетельство СССР № 490599, кл. В23К 11/24, 1975].

Данное изобретение позволяет упростить аппаратную часть за счет отказа от измерения большого числа мгновенных значений сварочного тока, однако для достижения требуемой точности необходимы значительные вычислительные мощности, обеспечивающие отслеживание взаимосвязи действующего значения сварочного тока и таких параметров, как его амплитуда, угол открытия и длительность включенного состояния тиристоров. Кроме того, не устраняется влияние электромагнитных помех при измерениях со стороны вторичного контура и погрешность от тока намагничивания при измерениях со стороны первичной обмотки трансформатора.

Наиболее близким к изобретению является способ измерения сварочного тока при помощи измерительного преобразователя, предусматривающий в каждом импульсе тока подачу напряжения, пропорционального величине тока в первичной обмотке сварочного трансформатора, на вход блока электромагнитной модели трансформатора, на выходе которого получают напряжение, пропорциональное величине сварочного тока в условиях отсутствия остаточного тока намагничивания, из которого вычитают значение напряжения, равное напряжению на выходе блока электромагнитной модели трансформатора перед прохождением очередного импульса тока [Авторское свидетельство СССР № 1590282, кл. В23К 11/24, 1990].

Данное изобретение позволяет учесть влияние тока намагничивания при проведении измерений со стороны первичной обмотки сварочного трансформатора, однако для его осуществления требуется проведение предварительных замеров по определению индуктивности и активного сопротивления сварочного контура, а также индуктивностей намагничивания и рассеивания. Необходимо учесть, что в процессе сварки активное сопротивление сварочного контура постоянно изменяется во времени из-за динамического сопротивления участка «электрод-электрод», что может сказаться на точности определения сварочного тока.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении точности и упрощении измерения сварочного тока путем измерения тока со стороны первичной обмотки сварочного трансформатора и учета тока намагничивания.

Поставленная задача достигается тем, что в способе измерения сварочного тока в процессе контактной сварки, включающем измерение действующего значения тока I 1 со стороны первичной обмотки сварочного трансформатора, измерение действующего значения сварочного тока I 2 и длительности t импульса сварочного тока со стороны вторичного контура, измеряют мгновенное значение i 1 (t ) тока со стороны первичной обмотки трансформатора в момент окончания импульса сварочного тока длительностью t , а величину действующего значения сварочного тока I 2 определяют в соответствии с формулой:

где 0,5Т - половина периода сетевого напряжения;

К - коэффициент трансформации на выбранной ступени сварочного трансформатора.

Измерение мгновенного значения i 1 (t ) тока со стороны первичной обмотки трансформатора в момент окончания импульса сварочного тока длительностью t позволяет судить о величине намагничивающего тока i 0 , который в момент t равен току i 1 со стороны первичной обмотки трансформатора.

Вычисление действующего значения сварочного тока по формуле (1) позволяет учесть влияние намагничивающего тока i 0 на действующее значение тока i 1 , что значительно упрощает аппаратную и программную части устройства для измерения сварочного тока и дает погрешность, обычно не превышающую 3%.

Изобретение иллюстрируется чертежами, на которых представлены:

на фиг.1 - функциональная схема устройства для измерения сварочного тока;

на фиг.2 - принятая схема замещения сварочного трансформатора;

на фиг.3 - диаграммы мгновенных значений тока со стороны первичной обмотки трансформатора i 1 , тока намагничивания i 0 и приведенного к первичной обмотке трансформатора вторичного тока i 2 '.

Способ измерения сварочного тока реализуется на стандартных машинах контактной сварки, содержащих (фиг.1) сварочный трансформатор ТС, подключаемый к сети переменного тока промышленной частоты через тиристорный контактор КТ. Функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ, включает в себя датчик тока 1, функциональный блок 2, формирователь действующего значения тока 3, блок вычисления сварочного тока 4, блок памяти 5 и датчик длительности сварочного импульса 6.

К выходу датчика тока 1 последовательно подключены функциональный блок 2, формирователь действующего значения тока 3 и блок вычисления сварочного тока 4, к другому входу которого подключены блок памяти 5 и датчик длительности сварочного импульса 6. К входу блока памяти 5 подключены выходы датчика длительности сварочного импульса 6 и функционального блока 2.

Способ измерения сварочного тока осуществляется следующим образом.

При появлении тока в первичной цепи датчика тока 1 напряжение с его выхода поступает на вход функционального блока 2. После преобразования напряжение на выходе функционального блока 2 становится пропорциональным току i 1 со стороны первичной обмотки сварочного трансформатора. С выхода функционального блока 2 напряжение поступает на входы блока памяти 5 и формирователя действующего значения тока 3, в котором производится вычисление действующего значения тока I 1 со стороны первичной обмотки трансформатора и его передача в блок вычисления сварочного тока 4. Одновременно с этим датчик 6 определяет длительность t импульса сварочного тока i 2 и подает сигнал в блок вычисления 4 и блок памяти 5, который запоминает мгновенное значение тока i 1 в момент окончания импульса сварочного тока длительностью t и передает это значение в блок вычисления 4. В блоке вычисления сварочного тока 4 расчет действующего значения сварочного тока производится по формуле (1).

Как известно, контактную сварочную машину можно представить в виде Т-образной схемы замещения (фиг.2), в которой L 1 и r 1 - индуктивность и активное сопротивление первичной обмотки сварочного трансформатора, L 2 ' и r 2 ' - приведенные индуктивность и активное сопротивление вторичного витка сварочного трансформатора, L 2к ' и r 2к ' - приведенные индуктивность и активное сопротивление вторичного контура, r ээ ' - приведенное сопротивление участка «электрод-электрод», L 0 - индуктивность намагничивания. При подаче на входы такой схемы первичного напряжения u 1 в ней возникают токи: ток i 1 со стороны первичной обмотки трансформатора, ток намагничивания i 0 и приведенный вторичный ток i 2 ', причем мгновенные значения тока i 2 ' определяются как разность токов i 1 и i 0 (фиг.3):

В таком случае действующее значение приведенного вторичного тока вычисляется в соответствии с формулой:

Анализ фиг.3 и формулы (3) позволяет заключить, что действующее значение приведенного вторичного тока может быть приближенно рассчитано в соответствии с формулой:

которую с учетом величины коэффициента трансформации К можно привести к формуле (1), при этом погрешность вычислений обычно не превышает 3%.

Пример. Производили сварку листов из низкоуглеродистой стали толщиной 1+1 мм на контактной сварочной машине МТПУ-300 на V ступени сварочного трансформатора (K=100) с углом открытия тиристоров 90 электрических градусов. Со стороны первичной обмотки сварочного трансформатора производили измерение тока с использованием датчика Холла. Измерение длительности импульса сварки производили со стороны вторичного контура с использованием в качестве датчика измерительной катушки на ферритном сердечнике с узкой прямоугольной петлей гистерезиса. Вычисление действующего значения тока со стороны первичной обмотки трансформатора и сварочного тока производили с использованием микропроцессорного устройства, собранного на базе однокристальной ЭВМ. При помощи регистратора сварочных процессов РКДП-0401 и пояса Роговского производили проверочное измерение тока со стороны вторичного контура. Измеренное действующее значение тока со стороны первичной обмотки трансформатора составило I 1 =99 А, длительность импульса сварки t =8,95 мс и мгновенное значение тока со стороны первичной обмотки трансформатора в момент окончания импульса сварки i 1 (t )=6,7 А. Вычисленный по формуле (1) действующий сварочный ток составил 9300 А. В то же время измеренное при помощи регистратора РКДП-0401 и пояса Роговского действующее значение сварочного тока составило 9350 А. Погрешность вычислений по формуле (1) составила порядка 0,5%.

Таким образом, предложенный способ измерения сварочного тока позволяет повысить точность измерения сварочного тока со стороны первичной обмотки сварочного трансформатора и значительно упростить аппаратную часть.

Измерение, контроль и регистрация результатов при сварке

Измерение – процесс определения значений переменной, выраженных соответствующей физической величиной. Переменными процесса сварки являются: электрические параметры (напряжение дуги, ток сварки, мощность дуги, электрическое сопротивление дуги, …), скорость подачи электродной проволоки, скорость сварки, температура в заданной точке основного металла, и др. Могут определяться средние значения параметров или их эффективные значения, а также пиковые значения параметра, его частотные характеристики и т.п.

Контроль – сравнение измеряемого значения искомого параметра сварки с заданными пределами (верхним и нижним).

Измерение основных параметров сварки

Из всех параметров режима сварки только напряжение дуги не требует использования специальных датчиков и может быть определено прямым измерением с использованием вольтметра. Для того, чтобы измерить скорость подачи электродной проволоки, ток сварки, температуру основного металла, расход защитного газа и т.п. требуется применение соответствующих датчиков.

Измерение тока сварки

Имеется большое разнообразие датчиков тока: трансформаторы тока, токовые шунты и датчики тока на основе преобразователей Холла.

Трансформатор тока – это измерительный трансформатор, ток во вторичной обмотке которого пропорционален току в первичной обмотке. Этим измерительным прибором можно измерять значения только переменного тока.

Первичная обмотка трансформатора тока включается в электрическую цепь последовательно с потребителем, ток которого необходимо определить. К выводам вторичной обмотки подключается амперметр с диапазоном измерения тока 1 – 5 ампер (таким образом, трансформатор тока работает в режиме короткого замыкания).

Внешний вид некоторых типов трансформаторов тока

Трансформаторы тока выпускаются на разные диапазоны измерения тока (0 – 300 А, 0 – 600 А и т.д.). Причем диапазон тока во вторичной обмотке сохраняется постоянным: 1 – 5 ампер.

При измерении сварочных токов роль первичной обмотки выполняет сам сварочный кабель, пропущенный в центральное отверстие трансформатора тока. При этом необходимо помнить простое правило: сколько раз сварочный кабель пропущен через центральное отверстие трансформатора тока, во столько раз уменьшается диапазон измерения тока, а также снижается погрешность измерения, что является желательным при измерении малых сварочных токов.

Принцип измерения тока сварки с помощью трансформатора тока.

Для удобства пользования, а именно, для подключения трансформатора тока без разрыва сварочной цепи, трансформаторы тока изготавливают в виде измерительных клещей.

Внешний вид трансформатора тока, выполненного в виде измерительных клещей

Токовым шунтом является низкое активное сопротивление, которое устанавливается в разрыв цепи. Значение тока определяется через падение напряжения на шунте, которое он вызывает.


Внешний вид токовых шунтов (на переднем плане - на 500 А; на заднем - на 300 А)	Схема подключения токовых шунтов в измерительную (сварочную) цепь.

Электрическое сопротивление токовых шунтов подбирается таким образом, чтобы при его номинальном токе (например, 300 или 500 А) на нём падало строго определённое напряжение. Обычно оно составляет 75 мВ, но может быть и другим (например, 45 или 60 мВ). Падение напряжения на шунте измеряется милливольтметром. Для удобства пользования шкала милливольтметров, предназначенных для подключения к токовому шунту, градуируется в амперах, что исключает необходимость пересчета показаний пользователем.

Милливольтметр с диапазоном измерения

Токовый шунт не рекомендуется использовать для измерения переменного тока, так как собственная индуктивность шунта может влиять на скорость изменения тока и искажать форму его кривой. Однако уместно заметить, что такое влияние шунта проявляется только при частотах переменного тока выше 10 кГц. Таким образом, токовый шунт вполне может быть использован в условиях дуговой сварки переменным током при использовании тока промышленной частоты (50 или 60 Гц). Основным недостатком токовых шунтов является необходимость разрыва цепи, в которой измеряется ток.

В настоящее время вместо токовых шунтов всё чаще используются датчики тока на основе преобразователей Холла. Их основным компонентом является полупроводниковый элемент, который реагирует на магнитное поле, создаваемое током в цепи, т.е. током, значение которого требуется определить. Выходным сигналом такого датчика является напряжение, причём довольно высокое (обычно от 1 до 10 В в зависимости от модели датчика).

Датчики Холла по сравнению с токовыми шунтами имеют следующие важные достоинства:

Выходной сигнал датчика Холла примерно в 100 раз выше, чем у токового шунта. Более мощный выходной сигнал датчика Холла менее подвержен влиянию шумов. Поэтому датчик Холла обеспечивает более низкую погрешность измерения.

Датчик Холла относится к измерительным устройствам, которые не оказывают влияние на измеряемый сигнал. В то время как электрическое сопротивление токового шунта, пусть даже и незначительное, влияет на параметры сварочной цепи.

Токовый шунт, будучи включённым непосредственно в разрыв сварочной цепи, находится под напряжением, что требует особого внимания для исключения случайных контактов с другими электрическими цепями. Кроме этого, при одновременном измерении тока сварки и напряжения дуги возможно ошибочное подключение измерительных кабелей таким образом, что произойдёт короткое замыкание сварочного источника питания. Датчик Холла в этом смысле обладает очень важным преимуществом, так как не имеет прямого электрического контакта с компонентами сварочной цепи.

Токовый шунт требует больше затрат времени на установку, так как для этого необходимо разорвать цепь. Датчик Холла, выполненный в виде клещей, устанавливается в считанные секунды.

Внешний вид измерительных клещей, в которых используется датчик Холла и принцип его действия.

Для того, чтобы проведенное сравнение этих двух типов датчиков было полным необходимо также указать, что токовый шунт в 2 – 3 раза дешевле датчика Холла, и значительно более долговечнее и надёжнее последнего.

Измерение напряжения дуги

Определение значения напряжения дуги производится непосредственно вольтметром без применения каких-либо датчиков. Однако и в этом случае необходимо учитывать некоторые особенности измерения этого параметра процесса сварки для того, чтобы выполнить его должным образом. Главная из них заключается в том, что для снижения погрешности измерения напряжения дуги необходимо избегать включения в цепь измерения падений напряжения на сварочных кабелях и на электрических контактах в сварочной цепи. Справедливости ради следует сказать, что падение напряжения на переходном контакте мундштук – проволока не велико и не превышает 0,1…0,2 В при токах сварки 100 … 300 А.

Наиболее часто используемая схема подключения вольтметра при определении напряжения на дуге в условиях сварки МИГ/МАГ

Измерение скорости подачи электродной проволоки

Для измерения скорости подачи электродной проволоки обычно используется два типа тахогенераторов; оптический тахогенератор и тахогенератор электромагнитной системы.

Параметры выходного сигнала тахогенератора первого типа позволяют использовать его с измерительными устройствами с цифровым входом, в то время как тахогенератор второго типа должен подключаться к аналоговому входу измерительного устройства.

При отсутствии соответствующих тахогенераторов скорость подачи электродной проволоки можно измерить при настройке сварочной установки путем замера длины куска проволоки и времени, в течение которого он был подан подающим механизмом.

Внешний вид одного из тахогенераторов для измерения скорости подачи электродной проволоки

Измерение скорости сварки

Скорость сварки, как правило, определяют по длине выполненного сварного шва и времени, затраченного на его выполнение.

Измерение расхода газа

В сварочных установках используют расходомеры газа поплавкового и дроссельного типа.

Регистрирующие устройства

Для измерения параметров сварки и, в первую очередь, для регистрации результатов измерений используются самопишущие приборы измерения различных типов, а также системы на базе персональных компьютеров и другие электронные измерительные системы.

Одна из портативных систем для измерения и регистрации (на бумажном носителе) параметров сварки

Электротехника в сварке

Электрический ток в металлических проводниках представляет собой направленное движение свободных электронов вдоль проводника, включенного в электрическую цепь. Движение электронов в электрической цепи происходит благодаря разности потенциалов на зажимах источника (т.е. его выходного напряжения).

Электрический ток может существовать только в замкнутой электрической цепи, которая должна состоять из:

- источника тока (аккумулятор, генератор, …);
- потребителя (лампа накаливания, нагревательные приборы, сварочная дуга и т.д.);
- проводников, соединяющих источник питания с потребителем электрической энергии.

Электрический ток обычно обозначается латинской прописной или строчной буквой I (i).

Единица измерения силы электрического тока – ампер (обозначается А).

Сила тока измеряется при помощи амперметра, который включается в разрыв электрической цепи.

В отличие от электрического тока, напряжение на зажимах источника питания или элементах цепи существует независимо от того, замкнута электрическая цепь или нет.

Напряжение обычно обозначается латинской прописной или строчной буквой U (u).

Единица измерения величины напряжения – вольт (обозначается В).

Величина напряжения измеряется при помощи вольтметра, который подключается параллельно к участку электрической цепи, на котором производится измерение.

Провода и токоприемники, включенные в электрическую цепь, оказывают сопротивление прохождению тока.

Электрическое сопротивление обычно обозначается латинской прописной буквой R.

Единица измерения сопротивления электрической цепи – ом (обозначается Ом).

Величина электрического сопротивления измеряется омметром, который подключается к концам измеряемого участка цепи, при этом по измеряемому участку цепи не должен протекать ток.

Электрическая цепь может быть составлена так, что начало одного сопротивления соединяется с концом другого. Такое соединение называется последовательным.

В электрической цепи с последовательным подключением сопротивлений (потребителей), существуют следующие зависимости.

Общее сопротивление такой цепи равно сумме всех этих отдельных сопротивлений:

Так как ток проходит последовательно одно за другим все сопротивления, его величина на всех участках цепи одинакова.

Сумма падений напряжений на всех участках электрической цепи равна напряжению на клеммах источника:

Величина падения напряжения на отдельном участке электрической цепи равна произведению величины тока в цепи на электрическое сопротивление этого участка.

Если в электрической цепи с одной стороны соединены все начала сопротивлений, а с другой – все их концы, то такое соединение называется параллельным.

Общее сопротивление такой цепи меньше сопротивления любой из составляющих ее ветвей.

Для цепи с двумя параллельно подключенными сопротивлениями общее сопротивление вычисляется по формуле:

R=R1 * R2 / (R1 + R2)

Каждое дополнительное сопротивление при параллельном подключении снижает общее сопротивление такой цепи. В балластном реостате используется схема параллельного подключения сопротивлений. Поэтому при включении каждого дополнительного "ножа" общее сопротивление балластного реостата снижается, а ток в цепи возрастает.

На участке цепи с параллельным подключением ток разветвляется, проходя одновременно по всем сопротивлениям:

Все сопротивления параллельной цепи находятся под одинаковым напряжением:

Постоянный ток

Электрический ток может быть постоянным или переменным.

Постоянный электрический ток протекает по замкнутой цепи всегда только в одном направлении.

- внутри источника постоянного тока ток направлен от зажима со знаком минус (–) к зажиму со знаком (+);
- во внешней цепи ток направлен от плюса к минусу.

Постоянный ток получают при помощи аккумуляторов, генераторов, выпрямителей.

В соответствии с законом Ома для цепи постоянного тока: сила тока I прямо пропорциональна напряжению U и обратно пропорциональна сопротивлению R:

- если напряжение в цепи увеличится (уменьшится) в несколько раз, а сопротивление останется неизменным, то во столько же раз увеличится (уменьшится) сила тока;
- если сопротивление в цепи увеличится (уменьшится) в несколько раз, то при постоянном напряжении во столько же раз уменьшится (увеличится) сила тока.

Переменный ток

Переменный ток меняет направление протекания по замкнутой цепи с определенной периодичностью. Переменный электрический ток получают при помощи генераторов переменного тока. Основными параметрами, характеризующими переменный ток являются:

- период - время, за которое происходит полный цикл изменений переменного тока по величине и направлению; измеряется в миллисекундах;
- частота - число периодов, совершаемых переменным током в одну секунду; измеряется в герцах (Гц);
- амплитуда тока - максимальное значение тока в течение периода, независимо от направления тока; измеряется в амперах (А)
- эффективное значение тока - величина переменного тока, при котором на определенном активном сопротивлении выделяется столько же тепла, как и при такой же величине постоянного тока; измеряется в амперах (А)

В Украине и странах СНГ все электростанции вырабатывают переменный ток стандартной частоты - 50 Гц. Такой переменный ток называют током промышленной частоты.

Трехфазный переменный ток

В промышленности, как правило, используется трехфазный переменный ток. Такой ток получают при помощи трехфазных генераторов переменного тока. Упрощенное устройство трехфазного генератора показано на рисунке ниже.

Фазы трехфазного тока принято обозначать тремя первыми буквами латинского алфавита: A, B и C.

Схематично рисунок выше можно представить так:

В трехфазных цепях переменного тока провода, отмеченные цифрами 1, 2 и 3, объединяют в один провод, называемый нулевым или нейтральным.

В полном виде схема питающей сети трехфазного тока и ее параметры представлены ниже.

Как это видно из рисунка, показанного выше, ротор во время вращения наводит электродвижущую силу (ЭДС) сначала в катушке фазы А, затем в катушке фазы В, а затем в катушке фазы С. Таким образом кривые напряжения на выходных клеммах этих катушек как бы сдвинуты между собой на угол 120º.

Электрическое сопротивление проводников

Сопротивление проводника зависит:

- от длины проводника – с увеличением длины проводника его электрическое сопротивление возрастает;
- от площади поперечного сечения проводника – с уменьшением площади поперечного сечения сопротивление увеличивается;
- от температуры проводника – с увеличением температуры сопротивление увеличивается;
- от коэффициента удельного сопротивления материала проводника.

Чем больше сопротивление проводника прохождению электрического тока, тем больше энергии теряют свободные электроны, и тем сильнее нагревается проводник (которым обычно является электрический провод).

Для каждой площади сечения провода существует допустимая величина тока. Если сила тока окажется больше этой величины, то провода могут нагреться до высокой температуры, что, в свою очередь, может вызвать воспламенение изоляционного покрытия.

Максимальные допустимые значения силы тока для различных сечений медных изолированных сварочных проводов приведены ниже в таблице:

Поперечное сечение провода, мм 2	16	25	35	50	70
Предельно допустимый ток, А	90	125	150	190	240

Запомните! Величина тока в амперах (I), приходящаяся на один квадратный миллиметр площади поперечного сечения провода (S), называется плотностью тока (j):

j (А/мм 2 ) = I (А) / S (мм 2 )

Энергия и мощность электрического тока

Электрический ток, протекая по проводникам, совершает работу, которая оценивается путем вычисления энергии электрического тока (Q), которая была при этом потрачена. Она равна произведению силы тока (I) на напряжение (U) и на время (t), в течение которого проходит ток:

Способность тока совершать работу оценивается мощностью, которая является энергией, получаемой приемником или отдаваемой источником тока в единицу времени (в 1 секунду) и вычисляется как произведение силы тока (I) на напряжение (U):

Единица измерения мощности ватт (Вт) - работа, совершаемая в электрической цепи при силе тока 1 А и напряжении 1 В в течение 1 с.

В технике мощность измеряется более крупными единицами: киловаттами (кВт) и мегаваттами (МВт): 1 кВт = 1 000 Вт; 1 МВт = 1 000 000 Вт.

Электрическая проводимость веществ

По способности проводить ток твердые вещества делятся на:

- проводники;
- изоляторы;
- полупроводники.

Газы, в том числе и воздух при обычных условиях не проводят электрический ток. Газы становятся проводниками электрического тока в том случае, если они ионизированы. Одним из видов прохождения электрического тока через газ является электрический разряд, т.е. электрическая дуга, которая используется при электродуговой сварке.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Измерение сварочного тока катодным вольтметром может быть произведено при одном кратковременном включении тока, тогда как для измерении при помощи стрелочного прибора с обратным упором пли прибора с неоновой лампой необходимо производить несколько включений. [1]

Для измерения сварочного тока может быть применена схема, приведенная па фиг. Тороид Т, помещаемый на консоль сварочной машины, присоединяется через переменное сопротивление R к первичной обмотке трансформатора Тр. Напряжение вторичной обмотки трансформатора подается на неоновую лампу HJI. При измерении тока устанавливается положение лнпжка переменного сопротивления, при котором начинается свечение лампы; шкала движка проградуиро-гпна на величину тока в амперах. [2]

Процесс измерения сварочного тока в контактных машинах имеет свои особенности. Время протекания тока при выполнении замера надо увеличить с таким расчетом, чтобы стрелки приборов успевали установиться на определенном делении или применять специальные статические, а также безынерционные индикаторные приборы. Иногда к механизму обычного прибора добавляют подвижной упор, позволяющий постепенно вручную подводить стрелку к тому делению, до которого она должна отклониться. [4]

Импульсный амперметр применяется для измерения сварочного тока ич машинах точечной и роликовой сварки переменного тока, работающих с прерывателями любого типа. [5]

Наибольшие трудности возникают при измерении сварочного тока в трехфазных низкочастотных и конденсаторных машинах. Приборы, предназначенные, для измерения тока однофазных машин, для этой целя не пригодны, так как интегрирующие устройства их схем не рассчитаны на интегрирование импульсов напряжения одной полярности длительностью более 0 01 сек, как. Следует также отметить, что для низкочастотных и конденсаторных машин принято измерять не действующее значение тока, - а его амплитуду. [6]

На рис. 1.72 представлена схема измерения сварочного тока / s и напряжения дуги Us при сварке постоянным током. [8]

На рис. 1.73 представлена схема измерения сварочного тока / s и напряже ния дуги Us при сварке переменным током. [9]

На распределительном щите сварного поста необходимо иметы 1) амперметр для измерения сварочного тока ; 2) вольтметр; 3) сигнальную лампу, показывающую отсутствие или наличие напряжения в сварочной цепи. [10]

Сварочный пост для ручной электродуговой сварки должен иметь следующее оборудование: распределительный щит, снабженный амперметром для измерения сварочного тока , вольтметром и сигнальной лампой, показывающей силу напряжения в сварочной сети; сварочный агрегат; рабочий стол; кабину или ширму; молоток и щетку; электрододержатель; гибкий кабель для подвода тока; электроды; сборочно-сварочные приспособления. Сварщика необходимо обеспечить спецодеждой: брезентовым костюмом, сапогами, брезентовыми или кожаными рукавицами и предохранительным щитком или шлемом со специальными темными стеклами для защиты глаз и лица от действия инфракрасных и ультрафиолетовых лучей, излучаемых электродугой. [11]

Кроме записи сварочного тока магнитоэлектрическим осциллографом непосредственно с шунта, для регистрации тока может быть применена схема, приведенная на фиг. Вибратор осциллографа включается на выход усилителя. При измерениях сварочного тока усилитель питается от феррорезонансного стабилизатора. При такой схеме измерения искажения, вносимые мапштным полем сварочного контура, значительно меньше. Кроме того, схема позволяет проводить запись и измерение тока непосредственно во время сварки детален. Схема может применяться для записи и измерения сварочного тока на сварочных машинах всех типов. [12]

Таким устройством оснащают машины МТ-2828. Прибор ИТ-02 измеряет действующее значение сварочного тока и позволяет выводить измеренную информацию на цифропечать. Панель прибора имеет цифровую индикацию показаний. Измеритель максимального тока ИТ-03 используют для измерения сварочного тока в конденсаторных, низкочастотных импульсных машинах; машинах с выпрямлением тока во вторичном контуре; однофазных машинах при длительности сварочного тока от 1 0 мс до 5 с и скорости нарастания тока не менее 20 кА / с. [13]

Читайте также: