Основной электрический параметр контактной машины — это ток во вторичном контуре, определяемый номинальным длитель­ным током /и наибольшим кратковременным /2„, их значения даются при номинальных размерах рабочего пространства контура (вылет, раствор). В машинах, выпускаемых ранее, приводили только номинальный сварочный ток при определенной продолжительности включения.

К электрическим параметрам относится и полная (кажущаяся) номинальная мощность машины (кВ А). Активную мощность ма­шины (кВт) обычно не указывают, так как коэффициент мощности cos cf для контактной машины является величиной переменной и зависит от нагрузки размеров контура и др.).

Машина имеет мощность полную кратковременную Рк при /.,„ и длительную Рд при /„д.

Каждая сварочная машина обычно работает в прерывистом ре­жиме, который называют повторно-кратковременным. Время включе­ния сварочного тока (св чередуется со временем пауз /п (сварочный ток отключен).

Такой режим характеризуют величиной ПВ (продолжительность включения, %)

ПВ = ((СР//Ц) 100,

где /„ = (С1) + (п — продолжительность полного цикла операции.

Номинальный ток во вторичном контуре или номинальную мощ­ность машина обеспечивает при номинальном ПВ„. Оборудование, выпускаемое отечественной электротехнической промышленностью, рассчитывалось при ПВ, близком к оптимальным условиям работы машины. Наиболее распространенные значения ПВи: для точечных машин 20 %, многоточечных 3; 8 и 20 %, шовных 50 %, стыковых 20 и 50 %. Сварочное оборудование ряда зарубежных стран рассчи­тывается при ПВН, равном 50 %.

В настоящее время, когда в характеристиках машин указывается /2Д, нет необходимости придерживаться строго определенного ПВ.

Машины могут работать при самых различных ПВ. При токах, превышающих /211, ПВ должен снижаться, и наоборот.

Соответствие нагрузки (ток во вторичном контуре) и ПВ выби­рают в зависимости от допустимых температур нагрева токопро­водящих элементов контура и сварочного трансформатора.

При расчетах пользуются понятием длительный, или продол­жительный, ток /2:(, протекающий при ПВ = 100 %. Это условный эквивалент прерывистого тока /а, вызывающий тот же тепловой эффект.

Соотношение между токами /2д и /2 определяют из условий ра­венства нагрева одного и того же участка токоведущей цепи

1?ШСВ =

откуда /ад = /*УПВ/100, /,. = /ад 1^100/77В.

Аналогично соотношение между длительной Рд и кратковремен­ной Рк мощностями машины (если умножить обе части ттвнений на ІІг);

Рд = Як//7В/100, Рк — PRA 100//7В.

По известным и ПВ„ можно определить допустнмььі ток при любом другом ПВ:

/, = /,„ /ПВН/ПВ.

Реально силу тока путем снижения ПВ можно повысить лишь на 30—40 %. Степень этого повышения определяется напряжением на последней ступени и сопротивлениями вторичного контура и места сварки.

Сварочный ток во вторичном контуре определяется по закону Ома для сварочной цепи и зависит от вторичного напряжения (при холостом ходе сварочного трансформатора) н полного сопротив­ления Z:

/. = Ut/Z = U, l ARz +«с. т + R,. J2 + (Хг + Хе. т)’,

где Rt, RC. T, Re. —активные сопротивления вторичного кон­тура, сварочного трансформатора (приведенное ко вторичной об­мотке) и свариваемых деталей; Xg и Ас. т — индуктивное сопротив­ление вторичного контура и сварочного трансформатора (приведен­ное ко вторичной обмотке). Индуктивное сопротивление свариваемых деталей, мало и в расчете не учитывается.

Коэффициент полезного действия і] машины при выполнении определенной операции находят по отношению полезной МОЩНОС! и P9.3 — I2R9.3 к активной мощности потребляемой машиной из сети Рх = S„ cos <p:

Ч = Рз. J Р,.

где 5„ — полная^ номинальная мощность машины.

Для точечной и шовной сварки і] = 0,1-^0,4.

Полезная мощность Р,.э значительно меньше активной мощ­ности, потребляемой из сети, вследствие потерь в сварочном кон­туре и трансформаторе и других преобразователях, если они имеются в источнике питания машины. Например, в однофазных сварочных машинах при сварке сталей эта полезная мощность составляет 30—40 % всей установленной мощности машины.

Степень полезного использования мощности машины, определя­ющую совершенство конструкции силовой части машины, можно характеризовать коэффициентом

х = Рз. 'JP и = 11 cos ф = /?э. з/Z.

При сварке сталей X = 0,1-^-0,4, а при сварке легких сплавов X = 0,025^-0,08.

Энергетические показатели (cos <р, ту, X) контактных машин улучшаются, если удается снизить сопротивление контура при коротком замыкании ZH.

Рис. 31. Внешние характерне інки машин* с различным сопротивлением короткого замыкания (а) н внешние (б) и нагрузочные характеристики (в) при четырех сту­пенях регулирования (/—4)

В технических характеристиках контактных машин обычно при - ГОДІПся внешняя характеристика машины. Это зависимость напря­жения 1!л-3 на электродах or силы тока /, во вторичном контуре, т. е. ^э. э = / (Л>)-

Внешнюю характеристику можно построить непосредственным измерением вторичного напряжения и тока при различном сопротив­лении места сварки, аналитическим или графоаналитическим спо­собом, зная напряжения холостого хода, силу тока короткого замы­кания машины и полное сопротивление контура.

Машина имеет несколько внешних характернаик по числу сту­пеней регулирования мощности сварочного трансформатора. Если аппаратура управления, установленная на машине, позволяет про­изводить плавное регулирование сварочного тока путем изменения момента включения вентиля прерывателя, то между харікгерн - стикамн соседних ступеней мощности можно построить семейство внешних характеристик.

Ток короткого замыкания /2„ машины при определенном (У20 определяется полным сопротивлением машины /2к = U.,„iZK, чем ZK ольше, тем меньше ток короткого замыкания />1: и круче характе­ристика (рис. 31, и).

По внешней характеристике можно судить о некоторых особен­ностях машины. При повышении активного сопротивления вторич­ного контура (в результате его нагрева, увеличения сопротивления в месте сварки или контактных сопротивлений) вторичный ток сни­жается. При одинаковых условиях это снижение больше у машин с пологой внешней характеристикой. Понижение тока /.. может привести к недопустимому уменьшению размеров сварного соеди­нения при точечной и шовной сварке, поэтому для таких способов Гелесообразио применение машин с крутопадающей характери­стикой.

При стыковой сварке сплавлением, наоборот, целесообразно применение машин с пологопадающей характеристикой, так как с уве­личением количества или диаметра перемычек снижается R что приводит к увеличению силы сварочного тока, более быстрому разрушению перемычек и более устойчивому протеканию процесса

оплавления. Обычно небольшие по размерам вторичные контуры этих машин обеспечивают нужную характеристику.

Если известны сварочный ток /сн и активное сопротивление в месте сварки, то падение напряжения на элем родах э = /Св#.,. *• По этим данным па внешней характеристике можно определить точку А (рис. 31, б). Прямую линию, проходящую через эту точку, называют линией падения напряжения на электродах. Точка Л показывает, что необходимое значение силы тока можно получить на третьей ступени мощности машины. При отсутствии плавного ре­гулирования сила тока получается несколько большей, так как пере­сечение линии падения напряжения с внешней характеристикой будет в точке А'. В последнее время в техническом описании машин приводят нагрузочную характеристику (рис. 31, в), но которой, зная сопротивление деталей Rd, можно определить сварочный ток па каждой ступени.

Полное сопротивление сварочной цепи контактной машины:

7 ~ + Rc. г + R+ (^-> + Лс. ,)2,

где Дс. т, —активные сопротивления вторичного контура, сварочного трансформатора и свариваемых деталей; Л'.., Х,.т — индуктивные сопротивления вторичного контура и сварочного транс - . формаюра; г и Л'с. т при подсчете приводятся ко вторичной об­мотке, для чего их действительные значения делят па коэффициент трансформации в квадрате (к1).

Графическое изображение этих сопротивлений наглядно пред­ставлено в виде треугольника на рис. 32.

Максимальная сила тока /.» во вторичном контуре машины за­висит от установленного ыорпчного напряжения (У2о и полного со­противления Z сварочной цепи:

/„ = U. JZ.

Зная сопротивление, можно определить коэффициент мощности ма­шины при коротком замыкании cos ipB = RK/ZK и сварке cos <|св =

= R* + Rj. .)i7.

Коэффициент мощности при сварке всегда больше коэффициент мощности машины при холостом ходе.

Коэффициент мощное пі машин при регулировании силы тока с помощью угла отпирания вентилей снижается.

Пример расчета и построения нагрузочной характеристики точечной машины. Пехотные данные: индуктивное и активное сопротивления вторичного контура машины Л, = 195 мкОм; Rt = 91 мкОм. 1 In уктивпое и активное сопротивления обмоток сварочного трансформатора, приведенные к вторичной цени Хс. т 20 мкОм и Rc_ і = 20 мкОм.

Машина имеет номинальный сварочный ток 12,5 кЛ. Сварочный трансформатор имеет восемь ступеней мощности с вторичным напряжением 2,2; 2,56; 2,30; 2,8; 3,05; 3,4; 3,84; 4,4 В.

Данные берут из технического описання машины, справочной н технической литературы или определяют экспериментально.

Полное сопротивление сварочного контура подсчитывают по формуле

z - 1'<Л* + Дс. Т + Дз. э)3 + (*2 + *с. т)2.

где для расчета выбирают д 50; 100; 150 н 200 мкОм.

Сварочный ток во вторичном контуре подсчитывают по формуле

/2 = VJ1.

Для номинальной ступени (U2 = 3,84 В) сварочный ток /, в зависимости от Р8- 8 будет иметь следующие значения:

/*, кА................................................................ 14,3 12,7 11,4 10,2

Wj. a, мкОм........................................................ 50 100 150 200

На рис. 33 по полученным данным построена нагрузочная характеристика для этой ступени. Аналогично можно построить характеристики и для других сту­пеней. Обычно это делают приближенно, считая индуктивное и активное сопротив­ления обмоток сварочного трансформатора неизменными, так как они имеют от­носительно небольшие значения и незначительно меняются с изменением ступеней.