اختراعات

محولات اللحام بالقوس الكهربائي poste de soudage

محولات اللحام بالقوس الكهربائي  poste  de soudage

 تعتمد نظرية اللحام بالقوس الكهربى على إيجاد قوس كهربي بين قطب اللحام Electrode والشغلة المراد لحامها .. وتكون درجة حرارة القوس الكهربى عالية بدرجة تؤدى إلى انصهار القطب وتساقطه على الشغلة التى ترتفع حرارتها بفعل القوس الكهربى إلى درجة قريبة من الانصهار .. وبالتالى تندمج وتتداخل الأجزاء المنصهرة من القطب مع الشغلة ويحدث التماسك القوى بين أجزاء الشغلة المراد لحامها .
ويكون القطب عادة من نفس معدن الشغلة .. ويغطى بطبقة من البودرة المساعدة على اللحام والمانعة للأكسدة . ويكون قطر القطب قريبا من سمك الشغلة المراد لحامها .. وبالتالي فإن التيار الكهربى المسبب لقوس اللحام يتزايد مع زيادة قطر القطب أى مع زيادة سمك الشغلة . ويوضح الشكل رقم (48) المدى الذى يمكن أن يتغير فيه تيار اللحام المناسب لقطر القطب .. وإذا نقص تيار اللحام عن القيمة الصغرى ينطفئ القوس الكهربى .. أما إذا زاد تيار اللحام عن القيمة الكبرى فإن القوس الكهربى يكون شديداً بدرجة تؤدي إلى انصهار الشغلة بدلاً من لحامها .. وهو ما يتم عند استخدام القوس فى عمليات القطع بالإضافة إلى عمليات اللحام .


وللحصول على القوس الكهربى .. يستخدم محول اللحام – الذى يختلف عن المحول الكهربى التقليدي – حيث يجب أن تتحقق فيه الشروط التالية :
1 ) يعمل على المصدر الكهربى المتاح والذى يكون جهده عادة إما 220 أو 380 فولت .
2 ) يعطي تياراً فى ملفات الثانوى لا يقل عن 100 أمبير .. ويمكن أن يصل إلى 600 أمبير .
3 ) لا يقل فيه جهد الثانوى عند اللاحمل عن 50 ف .. وتكون أقصى قيمة له فى حدود 70 ف .
4 ) يمكن تغيير تيار الثانوى من أقل قيمة إلى أقصى قيمة لكى يمكن لحام عدة مقاسات من المعدن ذات سماكات مختلفة .
وتنتج المحولات بقدرات مختلفة .. منها ما يعطي تيار لحام حتى 600 أمبير ليفي بكافة الاحتياجات .. ومنها ما يعطي تياراً متوسطاً أو منخفضاً فى حدود 100 أمبير ليسهل حمله ونقله إلى أي مكان للحام أية شغلة ذات سمك صغير فى حدود 1 أو 2مم .

- مكونات محول اللحام :
يتكون محول اللحام – مثل أي محول – من قلب حديدى من رقائق الصلب السليكوني .. وملفان من الأسلاك النحاسية وأحياناً من الألومنيوم أحدهما ابتدائي والآخر ثانوي . ونظراً لأن طبيعة اللحام بالقوس الكهربى لا يمكن أن تكون مستمرة لحين الانتهاء من عملية اللحام .. لأنه يتم التوقف لدقائق إما لتغيير قطب اللحام أو للنظر فى الجزء الذى تم لحامه للتأكد من سلامة اللحام .. فإن محول اللحام يعمل على فترات متقطعة بما يسمى بالأداء المتقطع Duty Cycle . وتقدر نسبة الأداء المتقطع .. بنسبة مجموع أزمنة التشغيل فى فترة عشر دقائق مقسومة على عشر دقائق .. وتتراوح قيمتها فى عمليات اللحام بين 55 – 60% .. وفي عمليات القطع بالقوس الكهربى بين 25 – 35% وبسبب هذا الأداء المتقطع لهذه المحولات .. فإن أسلاك الملفات تصمم بمساحة مقطع أقل من مثيلتها فى المحولات التقليدية .. حيث تصل كثافة التيار إلى 10 أمبير / مم2 وترتفع إلى 20 أمبير / مم2 باستخدام مروحة تبريد .. بينما تكون كثافة التيار فى المحولات التقليدية فى حدود 5 أمبير / مم2 .

- طرق تغيير تيار اللحام :

توجد عدة طرق لتغيير تيار اللحام لكى يتواءم مع سمك الشغلة .. تمثل كل منها أحد أنواع هذه المحولات كالآتي :

1 ) ممانعة متغيرة بدائرة الثانوى Variable Reactance :
في هذه الطريقة .. توصل ممانعة متغيرة بالتوالي فى دائرة الثانوى لمحول اللحام كما بالشكل رقم (49) . وتتكون هذه الممانعة من قلب حديدى من رقائق الصلب السليكونى وملف متعدد الأطراف بنفس مساحة مقطع أسلاك الثانوى .. ويكون حجم هذه الممانعة حوالي ربع حجم محول اللحام . ونحصل على أكبر تيار لحام عندما تخرج كل الممانعة من الدائرة .. بينما يتناقص تيار اللحام بإضافة جزء من هذه الممانعة . ونحصل على أقل تيار عندما تدخل كل الممانعة فى دائرة الثانوى .

ويلاحظ .. أن معظم محولات اللحام تكون ذات وجه واحد وتعمل على جهد وجه 220 فولت أو جهد خط 380 فولت كما بالشكل .. إلا أنه يفضل عملها على جهد 380 فولت – فى حالة توافره – لكى يتوزع حملها الكبير على خطين من خطوط محول التوزيع بدلا من تحميله على خط واحد فى حالة 220 فولت .. وذلك لتحسين أداء محول التوزيع للشبكة الكهربية وعدم إحداث تدهور أو تذبذب فى جهد الشبكة أثناء اللحام - يؤثر على مستخدمي الشبكة .

2 ) الملف الثانوى المتحرك Moving Secondary :
يصمم المحول فى هذه الحالة بحيث يتواجد فراغ بين الملف الابتدائى والملف الثانوى كما بالشكل رقم (50) .. وبحيث يسمح هذا الفراغ بتحريك الملف الثانوى ليكون قريباً من الملف الابتدائى .. وعندئذ نحصل على تيار لحام بأعلى قيمة . وكلما ابتعد الملف الثانوى عن الملف الابتدائى .. نقص تيار اللحام . وتعتمد هذه الطريقة .. على أن قرب الملف الثانوى من الملف الابتدائى ينقص ممانعة الهروب لكل من الابتدائى والثانوى .. بينما يؤدى تباعد الملف الثانوى عن الابتدائى إلى زيادة ممانعة الهروب للملفين مما يؤدى إلى إنقاص تيار اللحام . وفي هذه الطريقة .. يزداد حجم المحول لزيادة طول القلب الحديدى اللازم لإيجاد فراغ كبير بين الملفين الابتدائى والثانوى .


3 ) القلب الحديدى المتحرك Moving Limb :
في هذه الحالة .. يصمم المحول بحيث توجد مسافة صغيرة بين الملفين الابتدائى والثانوى .. يوضع فيها قلب حديدى من نفس رقائق الصلب السليكوني للمحول .. وبحيث يتم تحريك هذا القلب لإبعاده عن القلب الحديدى الرئيسي للمحول أو إدخاله بين أجزائه كما بالشكل رقم (51) . وعندما يكون هذا القلب المتحرك بعيداً عن قلب المحول .. يكون تيار اللحام بأكبر ما يمكن .. لأن ذلك يؤدى إلى إنقاص ممانعة الهروب لكل من الملفين الابتدائى والثانوى عند أقل قيمة .. وبإدخال القلب المتحرك بأي نسبة .. تتزايد ممانعة الهروب للملفين .. وتكون بأكبر قيمة لها عندما يتواجد القلب المتحرك بالكامل داخل حديد المحول .. وعندها يكون تيار اللحام بأقل قيمة ممكنة . وتعتبر هذه الطريقة هي أكثر الطرق شيوعاً . لبساطتها وعدم وجود نقاط تماس متعددة .. وصغر حجم المحول وبالتالي تكلفته .. مقارناً بالطريقة السابقة – وكذا حساسية هذه الطريقة للحصول على أي قيمة لتيار اللحام بين القيمتين الصغرى والقيمة العظمى .


4 ) الثانوى متعدد الأطراف Secondary Tapping :
في هذه الطريقة .. يتم زيادة عدد لفات الملف الثانوى بعدد من اللفات يتوسطها طرف أو طرفان كما بالشكل رقم (52) . وبتوصيل طرفي اللحام بين بداية الثانوى والطرف النهائى – أي بأخذ جميع اللفات – يكون تيار اللحام بأقل قيمة . وبالنقل من الطرف النهائى إلى طرف متوسط .. يتزايد تيار اللحام .. ويكون أقصى تيار لحام مع أقل عدد لملفات الثانوى . ويلاحظ .. أن ذلك يتعارض مع فكرة أن اللفات الكثيرة للثانوى تعطي قوة دافعة كهربية كبيرة وبالتالي تيار لحام كبير والعكس لأن اللفات الكثيرة تعطي قوة دافعة كهربية كبيرة بنسبة عدد اللفات .. إلا أن ممانعة الهروب للثانوى سوف تزداد بنسبة أكبر لأنها تتناسب مع مربع عدد اللفات .. الأمر الذى يؤدى إلى نقص تيار اللحــام برغــم زيــادة القــوة الدافعــة الكهـربية للثانوى كما سيتضح فى خواص الأداء . 

وتستخدم هذه الطريقة لتغيير تيار اللحام فى المحولات متوسطة القدرة التي لا تحتاج لتغيير تيار اللحام بعدد مرات كثيرة وفيها يكون حجم وتكلفة المحول منخفضين عن الأنواع السابقة .

5 ) الابتدائى متعدد الأطراف Primary Tapping :
تستخدم هذه الطريقة مع المحولات صغيرة القدرة والتي تعطي تيار لحام بحد أقصى حوالي 100 أمبير . وتستغل اللفات اللازمة لتشغيل المحول على جهد 380 فولت بالإضافة إلى إمكانية تشغيله على 220 فولت .. حيث يتم خروج عدة أطراف من اللفات الزائدة عن لفات الجهد 220 فولت إلى جهد 380 ف كما بالشكل رقم (53) . وبهذا التصميم .. فإن المحول يعطي أعلى تيار لحام إذا عمل على الجهد 380 فولت بين خطين من خطوط الشبكة لتوزيع الحمل على هذين الخطين . أما إذا أريد الحصول على تيارات متعددة .. فإن المحول يوصل إلى جهد 220 فولت .. ويعطي نفس التيار الأعلى للحام عندما يكون المفتاح فى وضع أقل عدد لفات للابتدائي .. كما يعطي أقل تيار لحام عندما يوضع المفتاح على أكبر عدد لفات للابتدائي .. وبينهما يعطي تيار لحام متوسط . وهذا النوع من المحولات يكون اقتصادياً وذا حجم صغير ويمكن حمله باليد للعمل فى مناطق متعددة .. ويستخدم فيه مفتاح يدوي لتغيير عدد اللفات .. لأن تيار الملف الابتدائى يكون منخفضاً .. بينما يتم فك طرف من نقطة وتوصيله بالنقطة الأخرى فى الطريقة السابقة لأن تيار الثانوى يكون كبيراً .. ولا يستخدم مفتاح لعمل هذا التغيير .