Cable Management Guide Návod k obsluze

Ve svařovacím obvodu jsou různé materiály a průřezy i přechodové odpory na místech spojení.

V sériovém zapojení se odpory sčítají a může docházet k velkým ztrátám výkonu a úbytkům napětí.

Kontaktní odpory v místech spojení se značně liší v závislosti na přítlačné síle a vlastnostech povrchu.

1. Všeobecné informace o svařovacím elektrickém obvodu

Ve svařovacím obvodu jsou různé materiály a průřezy i přechodové odpory na místech spojení.

V sériovém zapojení se odpory sčítají a může docházet k velkým ztrátám výkonu a úbytkům napětí.

Kontaktní odpory v místech spojení se značně liší v závislosti na přítlačné síle a vlastnostech povrchu.

1. Všeobecné informace o svařovacím elektrickém obvodu
2. Elektrický odpor ve svařovacím obvodu

Ve svařovacím obvodu jsou různé materiály a průřezy i přechodové odpory na místech spojení.

V sériovém zapojení se odpory sčítají a může docházet k velkým ztrátám výkonu a úbytkům napětí.

Kontaktní odpory v místech spojení se značně liší v závislosti na přítlačné síle a vlastnostech povrchu.

1. Všeobecné informace o svařovacím elektrickém obvodu
2. Elektrický odpor ve svařovacím obvodu

Odpor kabelu, kterým protéká proud, závisí na průřezu, materiálu a délce.
Vysoký odpor způsobuje úbytek napětí, a tím i ztrátu výkonu ve svařovacím obvodu.

Tomu může zabránit dostatečné dimenzování průřezů kabelů.

Doporučené minimální průřezy kabelů pro nechlazené měděné kabely a 100% dovolené zatížení:

DŮLEŽITÉ! Díly, které jsou obecně izolovány od potenciálu země, položte a uchyťte, abyste zabránili paralelním odporům a průtokům proudu.

1. Všeobecné informace o svařovacím elektrickém obvodu

Každý vodič, kterým protéká proud, vytváří magnetické pole. Pokud se změní velikost proudu, měnící se magnetické pole indukuje napětí. Napětí působí proti změně proudu.
Indukčnost odpovídá odporu vůči změně proudu.

Pokud se zvětší plocha rozpětí mezi dvěma vodiči, zvětší se plocha magnetického toku, a tím i indukčnost.

Jednotlivé indukčnosti ve svařovacím obvodu, jejichž součet tvoří celkovou indukčnost

Indukčnost L [µH] se zvyšuje na základě propustnosti okolních materiálů µ_r a umocňuje se na druhou počtem závitů vodiče N.

S uzavřenou plochou A a materiály µ_r lze odhadnout indukčnost podle vzorce pro prstencovou vzduchovou cívku µ₀:

1. Všeobecné informace o svařovacím elektrickém obvodu
2. Indukčnost ve svařovacím obvodu

Každý vodič, kterým protéká proud, vytváří magnetické pole. Pokud se změní velikost proudu, měnící se magnetické pole indukuje napětí. Napětí působí proti změně proudu.
Indukčnost odpovídá odporu vůči změně proudu.

Pokud se zvětší plocha rozpětí mezi dvěma vodiči, zvětší se plocha magnetického toku, a tím i indukčnost.

Jednotlivé indukčnosti ve svařovacím obvodu, jejichž součet tvoří celkovou indukčnost

Indukčnost L [µH] se zvyšuje na základě propustnosti okolních materiálů µ_r a umocňuje se na druhou počtem závitů vodiče N.

S uzavřenou plochou A a materiály µ_r lze odhadnout indukčnost podle vzorce pro prstencovou vzduchovou cívku µ₀:

1. Všeobecné informace o svařovacím elektrickém obvodu
2. Indukčnost ve svařovacím obvodu

Při svařování s vysokými hodnotami indukčnosti již nemohou probíhat rychlé změny proudu při požadované rychlosti změny, protože maximální napětí zdroje svařovacího proudu (= _limit U) není dostatečné.
To je patrné zejména u pulzních oblouků a dlouhých hadicových vedení s vysokými hodnotami indukčnosti ve svařovacím obvodu.

Vliv indukčnosti na profil proudu pulzního oblouku

Při vysoké indukčnosti nedosahuje aktuální hodnota proudu I_act požadované proudové křivky I_set kvůli omezenému napětí zásuvky U_clamp.

Vysokorychlostní videosekvence: Vliv indukčnosti na uvolnění kapky při pulzním oblouku

Stejná nastavení pro sekvenci A1–A2 a B1–B2.

1. Všeobecné informace o svařovacím elektrickém obvodu
2. Indukčnost ve svařovacím obvodu

Odpor svařovacího obvodu a indukčnost svařovacího obvodu se stanovují pomocí svařovacího přístroje v průběhu vyrovnání R/L.

Po nasazení kontaktní špičky a spuštění vyrovnání R/L se stanoví úbytek napětí a indukčnost v celém svařovacím obvodu. Ohmický odpor a indukčnost se používají ke správné dokumentaci zobrazení napětí oblouku a k regulaci procesu.

Spuštění vyrovnání R/L:

Snímek obrazovky při vyrovnání R/L, TPS 320i - 600i

Různé plochy indukčnosti a odpory svařovacího obvodu podle polohy na podélném podvozku

1. Všeobecné informace o svařovacím elektrickém obvodu
2. Indukčnost ve svařovacím obvodu

Směrné hodnoty odporu svařovacího obvodu R a indukčnosti L pro možná rušení procesu:

Předpoklady:

Sprchový oblouk
Sprchový oblouk je kvůli své téměř konstantní proudové křivce nejméně citlivý na vysoké proudy.

Běžný krátký oblouk
Chování zkratu je určeno na základě událostí.

LSC (Low Spatter Control)
Díky své strategii krátkého oblouku založené na prognózách je proces LSC citlivý na vysoké hodnoty indukčnosti.
S pomocí elektronického spínače ve svařovacím obvodu (např. čisticí sekce, TPS 400i LSC ADV) se významně zlepšuje narušení chování indukčního rozpadu.

CMT
Vzhledem k cyklickému vyrovnání procesu při každém pohybu drátové elektrody dopředu a dozadu se proces CMT nachází mezi procesy LSC a LSC ADV.

Pulzní oblouk
Varianty pulzního oblouku jsou nejcitlivější, protože vysoké pulzní proudy vyžadují nízké odpory a nízké hodnoty indukčnosti.
Jako nápravu lze použít přizpůsobené charakteristiky s více oblouky PMC, které mají pomalejší rychlosti změn a nižší velikosti proudu.

1. Všeobecné informace o svařovacím elektrickém obvodu

Pokud se elektrický vodič nachází v magnetickém poli, působí na něj výsledná síla.
Tato tzv. Lorentzova síla závisí na směru proudu, směru magnetického pole a jejich vzájemné orientaci.

I ty nejmenší magnetické síly způsobují geometrické vychýlení oblouku.
Toto nežádoucí vzájemné působení se nazývá „magnetické foukání oblouku“.

Vhodnost svařování MIG/MAG v závislosti na hustotě magnetického toku:

• Použití více sestehovaných míst
• Zkrácení vzdálenosti mezi kontaktní špičkou a svařence
• Zvýšení svařovacího proudu (= zvýšení tlaku oblouku)
• Použití výstupních plechů
• Demagnetizace (viz také od str. (→))

Magnetizované díly mohou vychýlit oblouk a narušit uvolnění kapky.
I drátová elektroda, kterou protéká proud, a plazma oblouku vytvářejí soustředná magnetická pole, která jsou zkreslená na koncích dílů a v nerovnoměrných styčných mezerách, a rovněž působí na oblouk vychylovací silou.
Pokud jsou díly upínacího zařízení, kterými protéká proud, vyrobeny z feritického materiálu, zachovávají si zbytkový magnetismus (= remanenci). Hliník, měď a austenitické oceli si nezachovávají žádnou remanenci.

Silový účinek magnetických polí na oblouk:

I = svařovací proud [A]
B = magnetický tok [mT]
F = vychylovací síla [N]

F = vychylovací síla [N]

Síla magnetického pole v dílu závisí na velikosti proudu, magnetické vodivosti (materiálu), průřezu a počtu a velikosti styčných mezer v magnetickém obvodu.
Převařování předem zmagnetizované proudové dráhy může mít negativní vliv na stabilitu.

Foukání oblouku z uzemnění:

Poloha zemnicí svorky je rozhodující pro směr průtoku proudu a jeho magnetické pole v dílu.
Elektrický proud volí u stejných materiálů a průřezů vždy nejkratší cestu a určuje směr vychýlení oblouku vůči zemnicí svorce.

1. Všeobecné informace o svařovacím elektrickém obvodu
2. Magnetický vliv na oblouk

Pokud se elektrický vodič nachází v magnetickém poli, působí na něj výsledná síla.
Tato tzv. Lorentzova síla závisí na směru proudu, směru magnetického pole a jejich vzájemné orientaci.

I ty nejmenší magnetické síly způsobují geometrické vychýlení oblouku.
Toto nežádoucí vzájemné působení se nazývá „magnetické foukání oblouku“.

Vhodnost svařování MIG/MAG v závislosti na hustotě magnetického toku:

• Použití více sestehovaných míst
• Zkrácení vzdálenosti mezi kontaktní špičkou a svařence
• Zvýšení svařovacího proudu (= zvýšení tlaku oblouku)
• Použití výstupních plechů
• Demagnetizace (viz také od str. (→))

Magnetizované díly mohou vychýlit oblouk a narušit uvolnění kapky.
I drátová elektroda, kterou protéká proud, a plazma oblouku vytvářejí soustředná magnetická pole, která jsou zkreslená na koncích dílů a v nerovnoměrných styčných mezerách, a rovněž působí na oblouk vychylovací silou.
Pokud jsou díly upínacího zařízení, kterými protéká proud, vyrobeny z feritického materiálu, zachovávají si zbytkový magnetismus (= remanenci). Hliník, měď a austenitické oceli si nezachovávají žádnou remanenci.

Silový účinek magnetických polí na oblouk:

I = svařovací proud [A]
B = magnetický tok [mT]
F = vychylovací síla [N]

F = vychylovací síla [N]

Síla magnetického pole v dílu závisí na velikosti proudu, magnetické vodivosti (materiálu), průřezu a počtu a velikosti styčných mezer v magnetickém obvodu.
Převařování předem zmagnetizované proudové dráhy může mít negativní vliv na stabilitu.

Foukání oblouku z uzemnění:

Poloha zemnicí svorky je rozhodující pro směr průtoku proudu a jeho magnetické pole v dílu.
Elektrický proud volí u stejných materiálů a průřezů vždy nejkratší cestu a určuje směr vychýlení oblouku vůči zemnicí svorce.

1. Všeobecné informace o svařovacím elektrickém obvodu
2. Magnetický vliv na oblouk

Dva sousední oblouky se stejným směrem proudu se navzájem přitahují.
Čím menší je úhel a čím menší je vzdálenost mezi drátovými elektrodami, tím větší je vzájemná přitažlivost.

Foukání oblouku během svařování TWIN

Oblouk v pulzní fázi působí na druhý oblouk silným magnetickým polem.
Svařování směrem od země je výhodné, protože oba oblouky jsou tlačeny dopředu.

1. Všeobecné informace o svařovacím elektrickém obvodu
2. Magnetický vliv na oblouk

Demagnetizace dílů snižuje foukání oblouku a je dosažena pomocí cyklické remagnetizace. K cyklické remagnetizaci lze použít elektromagnety nebo demagnetizační zařízení.
Uplatnění najde tento proces při stavbě potrubí nebo u dílů se zbytkovým magnetismem způsobeným ve výrobě nebo při přepravě.

Pokud elektromagnet nemá demagnetizační funkci, existuje jednoduchá alternativa:
použití svařovacího přístroje TIG AC (např. iWave AC/DC) a zkratovaných zemnicích kabelů na obaleném dílu a současné snížení proudové amplitudy.

Demagnetizace přístrojem iWave AC/DC:

Demagnetizace střídavým polem AC

Parametrizace a opatření pro rozpadající se proudovou křivku:

1. Odsazení proudu = +10
2. Tvar křivky půlvlny AC:
   kladná půlvlna = sinus
   záporná půlvlna = sinus
3. Hlavní parametry:
   Down Slope > 10,0 s
   Koncový proud = 3 A (= minimum)
   Hlavní proud = cca 300 A
4. Omotejte svářecí kabel kolem dílu alespoň třikrát
5. Stiskněte tlačítko hořáku v režimu 2takt

1. Všeobecné informace o svařovacím elektrickém obvodu

Pokud se na jednom dílu nebo v jedné svařovací buňce svařuje více oblouků, je pokládka hadicových vedení a zemnicích kabelů zásadní pro jejich vzájemné rušení.

Na následujícím obrázku jsou znázorněny dva paralelní zemnicí kabely.
Červeným kabelem (a) protéká proud a indukuje napětí v šedém kabelu (b).
Velikost indukovaného napětí je popsána pomocí vazebního faktoru (M).

Klesající vazební faktor způsobený vzdáleností

Vazební faktor kvadraticky klesá se vzdáleností (d). Čím větší je vzdálenost, tím nižší je indukované napětí.

Doporučuje se minimální vzdálenost 30 cm.

1. Všeobecné informace o svařovacím elektrickém obvodu
2. Začlenění rušení

Pokud se na jednom dílu nebo v jedné svařovací buňce svařuje více oblouků, je pokládka hadicových vedení a zemnicích kabelů zásadní pro jejich vzájemné rušení.

Na následujícím obrázku jsou znázorněny dva paralelní zemnicí kabely.
Červeným kabelem (a) protéká proud a indukuje napětí v šedém kabelu (b).
Velikost indukovaného napětí je popsána pomocí vazebního faktoru (M).

Klesající vazební faktor způsobený vzdáleností

Vazební faktor kvadraticky klesá se vzdáleností (d). Čím větší je vzdálenost, tím nižší je indukované napětí.

Doporučuje se minimální vzdálenost 30 cm.

1. Všeobecné informace o svařovacím elektrickém obvodu
2. Začlenění rušení

Narušení napěťové křivky U₂ v důsledku indukovaných napětí druhého elektrického obvodu

Na obrázku jsou červeně znázorněny idealizované proudové křivky (I) a modře idealizované napěťové křivky (U) dvou svařovacích přístrojů.
Svařovací přístroj 1 indukuje při svařování vazební napětí (Uc) ve svařovacím obvodu svařovacího přístroje 2.

Toto vazební napětí se přičítá k napětí oblouku nebo se od něj odečítá a zkresluje skutečné podmínky délky oblouku a uvolnění kapky a jejich naměřené hodnoty pro druhý svařovací přístroj.
V důsledku tohoto rušení dochází k cyklické změně délky oblouku.

Na obrázku je dále znázorněno typický návrh s paralelně položenými hadicovými vedeními a zemnicími kabely, které na sebe vážou vzájemně indukovaná napětí. Tuto magnetickou vazbu řeší oddělení svařovacích obvodů nebo ponechání dostatečné vzdálenosti mezi vodiči, kterými protéká proud (viz také str.(→)).

Nerovnoměrný průběh svaru při začlenění rušivých napětí do vlastního svařovacího obvodu:

Rušení délky oblouku způsobená indukovaným napětím druhého elektrického obvodu
Série A: Výsledek svařování se začleněnými rušeními délky oblouku
Série B: Výsledek svařování s přihlédnutím k nápravným opatřením

Změny oblouku, které vedou k tomuto nežádoucímu výsledku svařování, lze vidět ve vysokorychlostním záznamu i pouhým okem.

Nápravná opatření popsaná v příkladech optimalizace od str. (→), redukují rušení délky oblouku.
Je dosaženo dobrého výsledku svařování se stabilní délkou oblouku.

1. Všeobecné informace o svařovacím elektrickém obvodu
2. Začlenění rušení

• ohmická složka ukazuje hodnotu odporu společného zemnicího vedení,
• procentuální složka odpovídá indukční vazbě.

Spuštění vazby svařovacího obvodu:

DŮLEŽITÉ! Pracovní kroky je třeba provést na obou svařovacích přístrojích!

Výsledek měření vazby v mOhm (R_coupling) a % (k_coupling)

0 mOhm / 0 %
dva zcela oddělené svařovací elektrické obvody

Vysoká hodnota v mOhm
velké množství statických vazeb, např. v důsledku společných zemnicích kabelů

Vysoká hodnota v %
velké množství dynamických vazeb, např. v důsledku těsně přiléhajících paralelních hadicových vedení nebo zemnicích kabelů jiných svařovacích přístrojů.
Pokud jsou dva zemnicí kabely nebo hadicová vedení společně položeny nebo navinuty ve feritické kolejnici, zvyšuje se vzájemné rušení, a tím i dynamická vazba.

Vyhodnocení výsledků měření je rozděleno do čtyř oblastí. Pokud jsou výsledky měření ve dvou spodních oblastech, je třeba svařovací obvody na jednom dílu optimalizovat.

1. Všeobecné informace o svařovacím elektrickém obvodu
2. Začlenění rušení

Při svařování jednoho dílu více oblouky je třeba stanovit hodnoty vzájemných vazeb jednotlivých svařovacích obvodů. Jednotlivé hodnoty vazeb se sčítají, pokud se všechny oblouky navzájem magneticky ovlivňují.

Zaznamenávání jednotlivých proudových drah a jejich měření, analýza a úprava po dvojicích zjednodušuje optimalizaci svařovacích obvodů.

Přidání vazebních magnetických rušení na příkladu čtyř oblouků u jednoho dílu

Postup měření vazby:

Za účelem dosažení reprodukovatelných výsledků svařování je třeba naplánovat a případně optimalizovat elektrický svařovací obvod.
Kromě polohy a délky zemnicích kabelů je pro konzistentní kvalitu výsledků svařování rozhodující i jejich upevnění.

1. Návrh svařovacího elektrického obvodu

Za účelem dosažení reprodukovatelných výsledků svařování je třeba naplánovat a případně optimalizovat elektrický svařovací obvod.
Kromě polohy a délky zemnicích kabelů je pro konzistentní kvalitu výsledků svařování rozhodující i jejich upevnění.

1. Návrh svařovacího elektrického obvodu
2. Návrh zemnicích bodů

Za účelem dosažení reprodukovatelných výsledků svařování je třeba naplánovat a případně optimalizovat elektrický svařovací obvod.
Kromě polohy a délky zemnicích kabelů je pro konzistentní kvalitu výsledků svařování rozhodující i jejich upevnění.

1. Návrh svařovacího elektrického obvodu
2. Návrh zemnicích bodů

K zajištění nízkých přechodových odporů je nutná vysoká přítlačná síla nebo povrchový tlak:

• vyvarujte se velkoplošných zemnicích systémů,
• zajistěte jeden nebo více bodových vstupních míst pro přívod proudu.

Šroubové přípojné svorky mají nejvyšší přítlačné síly (> 1000 N).

Často používané upínací prvky a kloubové svorky nejsou obvykle přesně definovány, zejména s ohledem na tolerance.

Zemnicí body – pevné varianty

Na obrázku jsou znázorněny varianty bodových zemnicích bodů.
Pneumatická verze se dvěma zemnicími body má navíc pružinové upínací válce pro různé síly a průměry.

Zemnicí body – kolejnicové systémy

Na druhém obrázku jsou znázorněny verze posuvných zemnicích kontaktů, které se používají na kolejnicových systémech nebo v nich.
I u těchto systémů je velmi důležitý vysoký povrchový tlak. Proto je třeba zajistit, aby se posuvný blok nemohl zvednout.
Často se proto používá elektrický obvod se dvěma pružinovými posuvnými bloky.
Chrániče proti nečistotám nebo stírací systémy chrání kolejnici před prachem a izolačními mazivy.

1. Návrh svařovacího elektrického obvodu
2. Návrh zemnicích bodů

Každý svařovací elektrický obvod vyžaduje vlastní zemnicí bod nebo vlastní zemnicí kolejnici, které je třeba dostatečně dimenzovat.

DŮLEŽITÉ!

• Předpokladem je čistý povrch.
• Vyčistěte zoxidované zemnicí kontakty.

1. Návrh svařovacího elektrického obvodu
2. Návrh zemnicích bodů

Pro rotující zařízení a díly jsou k dispozici varianty s posuvnými zemnicími kontakty:

Zemnicí body – rotující díly

Důležité informace týkající se zemnicích kontaktů pro rotační zařízení:

• dostatečná přítlačná síla,
• samostatný zemnicí kontakt pro každý svařovací obvod.
• Zemnicí maziva s plnivy z mědi nebo grafitu se nedoporučují!
  (Pokud nelze dosáhnout dostatečné přítlačné síly, můžete je případně použít.)

1. Návrh svařovacího elektrického obvodu
2. Návrh zemnicích bodů

Plánování více zemnicích bodů může výrazně zkrátit délku proudových drah a snížit indukční plochy. Zabrání se společným zemnicím vedením, dojde k oddělení proudových drah.
Aby se dosáhlo přibližně stejných hodnot odporu, měly by být zemnicí kabely stejně dlouhé a v možných případech by měly být položeny paralelně s hadicovým vedením kladného svařovacího pólu.

Zemnicí body – pokládka ve tvaru sítě na podlaze haly

Na obrázku je znázorněna pokládka zemnicích kabelů na podlaze haly ve tvaru sítě.
Velké podélné podvozky s dlouhými vlečnými řetězy pro hadicové vedení a zemnicí kabel by měly velmi vysoké hodnoty odporu a indukčnosti.

• Svařovací přístroj je umístěn na rameni (a), které umožňuje jeho pojezd.
• Podvozek ramene se pohybuje po kolejnicích (b) v hale
  
  Cílem je
  svařování podélných svarů nosníku (f).
  
• Posuvný zemnicí kontakt (e) na zemnicí kolejnici (c) zaručuje vždy svařovací elektrický obvod (d) s malou plochou a s nízkými hodnotami odporu a indukčnosti.

1. Návrh svařovacího elektrického obvodu

V kompaktních svařovacích systémech s integrovaným pohonem drátu a bez propojovacího hadicového vedení se obvykle používají také krátká hadicová vedení svařovacího hořáku.
V takovém případě je nutné dbát zejména na pokládku zemnicího kabelu:

• používejte co nejkratší zemnicí kabel,
• pokládejte zemnicí kabel bez stočených vinutí.

To způsobuje:

• nízké hodnoty indukčnosti < 10 μH
• nízké hodnoty odporu < 15 mOhm
• žádné rušivé ovlivňující faktory – lze realizovat všechny požadované změny procesního proudu

1. Návrh svařovacího elektrického obvodu
2. Upozornění ke svařovacím obvodům v ručních svařovacích systémech

V kompaktních svařovacích systémech s integrovaným pohonem drátu a bez propojovacího hadicového vedení se obvykle používají také krátká hadicová vedení svařovacího hořáku.
V takovém případě je nutné dbát zejména na pokládku zemnicího kabelu:

• používejte co nejkratší zemnicí kabel,
• pokládejte zemnicí kabel bez stočených vinutí.

To způsobuje:

• nízké hodnoty indukčnosti < 10 μH
• nízké hodnoty odporu < 15 mOhm
• žádné rušivé ovlivňující faktory – lze realizovat všechny požadované změny procesního proudu

1. Návrh svařovacího elektrického obvodu
2. Upozornění ke svařovacím obvodům v ručních svařovacích systémech

V dělených svařovacích systémech je samostatný podavač drátu připojen ke svařovacímu přístroji prostřednictvím propojovacího hadicového vedení.
Délka propojovacího hadicového vedení a jeho uspořádání jsou rozhodující pro indukčnost ve svařovacím obvodu.

Navíjení propojovacího hadicového vedení na podvozek nebo v nejhorším případě kolem plynové lahve násobí celkovou indukčnost ve svařovacím obvodu.

Náprava
Navíjejte zemnicí kabel a propojovací hadicové vedení v opačných směrech:

Navíjení dílčích hadicových vedení a zemnicích kabelů v opačných směrech

Na předchozím obrázku je znázorněno, jak se uprostřed zvedne propojovací hadicové vedení a následně se navine.

Kompenzovaná propojovací hadicová vedení

U kompenzovaných propojovacích hadicových vedení jsou kabel svařovacího kladného pólu i zemnicí kabel vedeny v hadicovém vedení.

Kompenzované propojovací hadicové vedení s oběma polaritami v jednom hadicovém vedení, mezi svařovacím přístrojem a podavačem drátu

Pomocí vnitřního „čtyřnásobného uspořádání kabelů“ je kompenzováno téměř celé magnetické pole.

Toto speciální řešení může být variantou pro krátké zemnicí kabely a nízké hodnoty indukčnosti, zejména při stavbě lodí a potrubí.

1. Návrh svařovacího elektrického obvodu

Zejména v automatizovaných systémech nebo při použití robotů je nutné svařovací obvod předem naplánovat, aby se předem vyloučilo nebo omezilo rušení procesu.
Následné plánování a optimalizaci lze často realizovat jen s velkým úsilím.

Systém by se měl plánovat se stejnými délkami a průřezy zemnicích kabelů pro různé zemnicí body.
Plocha rozpětí mezi propojovacím hadicovým vedením a zemnicím kabelem určuje indukčnost a měla by být co nejmenší.

Díl nebo zařízení je nutné izolovat od potenciálu země, aby se zabránilo paralelním zemním proudům a posunům potenciálu napětí.

1. Návrh svařovacího elektrického obvodu
2. Upozornění ke svařovacím obvodům v automatizovaných svařovacích systémech

Zejména v automatizovaných systémech nebo při použití robotů je nutné svařovací obvod předem naplánovat, aby se předem vyloučilo nebo omezilo rušení procesu.
Následné plánování a optimalizaci lze často realizovat jen s velkým úsilím.

Systém by se měl plánovat se stejnými délkami a průřezy zemnicích kabelů pro různé zemnicí body.
Plocha rozpětí mezi propojovacím hadicovým vedením a zemnicím kabelem určuje indukčnost a měla by být co nejmenší.

Díl nebo zařízení je nutné izolovat od potenciálu země, aby se zabránilo paralelním zemním proudům a posunům potenciálu napětí.

1. Návrh svařovacího elektrického obvodu
2. Upozornění ke svařovacím obvodům v automatizovaných svařovacích systémech

Systémy s jedním zemnicím bodem

Příklad – otočné zařízení s podélným podvozkem

• Zemnicí bod na konci dílu
• Velmi dlouhá proudová dráha
• Velká plocha mezi svařovacím kladným pólem a zemí má za následek nežádoucí velkou indukčnost.
• Svařování probíhá směrem k zemi, což má za následek magnetizaci dílu.

Podélný podvozek s jedním zemnicím bodem

Náprava:
Návrh s několika zemnicími body

Podélný podvozek se dvěma zemnicími body

Na druhém obrázku je znázorněn podélný podvozek s doplňkovým zemnicím kontaktem.
Plochy mezi svařovacím kladným pólem a zemnicím kabelem nad dílem jsou výrazně menší a také konstantnější po celé dráze pojezdu.

1. Návrh svařovacího elektrického obvodu
2. Upozornění ke svařovacím obvodům v automatizovaných svařovacích systémech

• Při změně proudové dráhy může rozdílný silový účinek na oblouk vyžadovat v aplikaci směr svařování „od země“.
  
• U dílů se styčnou mezerou je nutné opatřit obě poloviny zemnicím bodem, aby se zabránilo magnetickému toku přes svařovanou mezeru.
  
• Kabel svařovacího kladného pólu a zemnicí kabel veďte co nejdéle paralelně, abyste dosáhli vzájemné kompenzace.
  
• Použijte stejně dlouhé zemnicí kabely a optimálně je uspořádejte.
  
• Udržujte dostatečnou vzdálenost od lože stroje nebo feritických materiálů.

1. Návrh svařovacího elektrického obvodu

Při ručních i automatizovaných procesech lze na jednom dílu použít více oblouků, což může vést k účinkům magnetické vazby.

1. Návrh svařovacího elektrického obvodu
2. Svařování s více oblouky na jednom dílu

Při ručních i automatizovaných procesech lze na jednom dílu použít více oblouků, což může vést k účinkům magnetické vazby.

1. Návrh svařovacího elektrického obvodu
2. Svařování s více oblouky na jednom dílu

Pokud se na jednom dílu svařuje současně několik oblouků, je nutné od sebe všechny svařovací elektrické obvody oddělit:

• Vyhněte se společným zemnicím bodům
• Vyhněte se paralelně vedeným zemnicím kabelům a paralelně vedeným hadicovým vedením
• Proudové dráhy různých strojů veďte odděleně
• Neveďte proudové dráhy pod jiným obloukem

Možné chyby v uspořádání kabelů a jejich optimalizace

Výsledek optimalizace:

• Malé indukční plochy (f) na rozdíl od velkých ploch (c)
• Hodnoty vazby (A): 15 mOhm / 60 %
  Hodnoty vazby (B): 0 mOhm / 0 %

1. Návrh svařovacího elektrického obvodu
2. Svařování s více oblouky na jednom dílu

Rušivá napětí ze sousedních svařovacích elektrických obvodů ovlivňují regulaci délky oblouku a mají za následek nestabilní svařovací proces (viz také od str. (→)).

Náprava:
Přímé měření napětí pomocí senzorového kabelu (c) od dílu k dalšímu rozhraní systémové sběrnice (např. podavač drátu (b), SplitBox nebo SB 60i)

Z tohoto rozhraní se potenciál napětí přenáší do svařovacího přístroje bez rušení.

Senzorový kabel od dílu k podavači drátu

Na obrázku je znázorněno schéma zapojení senzorových rozhraní (a) a (b).
Senzorový kabel je veden odděleně od komunikace přes sběrnici SpeedNet (e), ale ve stejném vícepólovém kabelu robota v hadicovém vedení.

Fyzikální účinky odporu a indukčnosti způsobené uspořádáním svařovacího obvodu se nemění, protože jsou určeny kabely, kterými protéká proud (hadicové vedení a zemnicí kabel).
Zlepšuje se měření napětí oblouku a eliminuje se rušení při měření napětí.

DŮLEŽITÉ!
První volbou při optimalizaci je vždy zlepšení uspořádání hadicového vedení.

Pokud je to možné, měla by být vzdálenost (d) od senzorového kabelu k zemnicímu kabelu nebo hadicovému vedení alespoň 30 cm, aby se zabránilo vniknutí vazebního napětí do senzorového kabelu.

Jednožilové svařovací systémy zpravidla nevyžadují senzorový kabel.

1. Návrh svařovacího elektrického obvodu
2. Svařování s více oblouky na jednom dílu

Pokud se na jednom dílu svařuje více oblouků a hadicová vedení a zemnicí kabely nebyly optimálně vedeny, senzorový kabel výrazně zlepšuje měření napětí, a tím i stabilitu oblouku.

Příklad: Otočný stůl se svařovacím prostorem za přepážkou

Senzorový kabel od dílu k podavači drátu pro lepší měření napětí v případě, že nejsou optimálně vedeny zemnicí kabely a hadicová vedení

• Dva roboty svařují současně na jednom dílu, (e) = přepážka
• Nevyhovující uspořádání zemnicích kabelů (-) 1 / (-) 2 a hadicových vedení (+) 1 / (+) 2
• Svařovací obvod svařovacího přístroje 1 provede vazbu indukovaného napětí do svařovacího obvodu svařovacího přístroje 2 – není možné správné měření napětí oblouku.
• Jeden senzorový kabel (c) na svařovací obvod v dostatečné vzdálenosti (d) od kabelů, kterými protéká proud, přenáší napětí oblouku bez rušení do podavače drátu a odtud stíněně do svařovacího přístroje.

Více svařovacích poloh vyžaduje na zařízení více zemnicích kontaktů a senzorových kabelů. Ty musí být také uspořádány v dostatečné vzdálenosti, aby se zabránilo vzniku vazeb.

Několik senzorových kabelů lze vést společně v kabelovém svazku, protože nevedou svařovací proud a nezpůsobují vzájemnou vazbu.

U dlouhých svařovacích portálů nemá senzorový kabel žádné výhody. Proto je třeba již při plánování systému počítat s krátkými délkami svařovacích elektrických obvodů.

V dalších odstavcích jsou popsány následující příklady optimalizace:

• Několik jednotlivých svařovacích systémů na jednom dílu
  
• Svařovací systém TWIN
  Svařovací systémy TWIN jsou vícežilové svařovací systémy se vzájemně izolovanou konstrukcí a nejméně dvěma odtavujícími se elektrodami ve společné tavné lázni.
  
• Několik svařovacích systémů TWIN na jednom dílu
  Dva nebo více systémů TWIN na jednom dílu znásobují riziko vzájemného rušení.

1. Příklady optimalizace

V dalších odstavcích jsou popsány následující příklady optimalizace:

• Několik jednotlivých svařovacích systémů na jednom dílu
  
• Svařovací systém TWIN
  Svařovací systémy TWIN jsou vícežilové svařovací systémy se vzájemně izolovanou konstrukcí a nejméně dvěma odtavujícími se elektrodami ve společné tavné lázni.
  
• Několik svařovacích systémů TWIN na jednom dílu
  Dva nebo více systémů TWIN na jednom dílu znásobují riziko vzájemného rušení.

1. Příklady optimalizace
2. Příklady optimalizace

V dalších odstavcích jsou popsány následující příklady optimalizace:

• Několik jednotlivých svařovacích systémů na jednom dílu
  
• Svařovací systém TWIN
  Svařovací systémy TWIN jsou vícežilové svařovací systémy se vzájemně izolovanou konstrukcí a nejméně dvěma odtavujícími se elektrodami ve společné tavné lázni.
  
• Několik svařovacích systémů TWIN na jednom dílu
  Dva nebo více systémů TWIN na jednom dílu znásobují riziko vzájemného rušení.

1. Příklady optimalizace
2. Příklady optimalizace

Několik samostatných svařovacích systémů na jednom dílu – před optimalizací

• Paralelně vedené zemnicí kabely a hadicová vedení vytváří ve svařovacích obvodech střídavě rušivé vazby.
• Společné zemnicí uzly nebo zemnicí kolejnice znamenaly 100% propojení jednoho elektrického obvodu do druhého.
• V horním nákresu jsou na obrázku zobrazeny zaměněné zemnicí kabely, což vede ke křížení proudových drah v dílu.
• Při použití zemnicího uzlu se kvůli kratší cestě nebo menšímu odporu změní proudová dráha ze svařovacího přístroje 2 přes zemnicí bod 1 (znázorněno ve spodním nákresu na obrázku).

1. Příklady optimalizace
2. Příklady optimalizace

Několik samostatných svařovacích systémů na jednom dílu – po optimalizaci

• Dva oddělené svařovací obvody, které se navzájem neovlivňují a nemají žádné společné zemnicí body.
• Po naplánování elektrického obvodu se zabrání nebezpečí křížení proudových drah ve svařenci ve známé pracovní oblasti.
• Výrazně se redukují indukční plochy, což usnadňuje regulaci požadovaných proudových křivek, a zajišťuje tak stabilní uvolnění svařovacích kapek.

Obrázky před optimalizací a po ní jsou uvedeny níže ve zvětšeném zobrazení.

1. Příklady optimalizace
2. Příklady optimalizace

Návrh systému TWIN před optimalizací

• Oba svařovací přístroje stojí společně na pódiu.
• Zemnicí kabely i hadicová vedení robota jsou uspořádány paralelně.
• Oba zemnicí kabely jsou uloženy ve společném ocelovém pouzdře.
• Těsně sousedící hadicová vedení na robotu
• Velké indukční plochy rozpětí

1. Příklady optimalizace
2. Příklady optimalizace

Návrh systému TWIN po optimalizaci

• Oba elektrické obvody jsou od sebe lokálně odděleny.
• Ve svařovacích obvodech TWIN jsou kabely svařovacího kladného pólu a zemnicí kabely vedeny co nejvíce paralelně, aby byly indukční plochy rozpětí co nejmenší.
• Hadicová vedení jsou oddělena a vedena co nejdále od sebe ve vlečných řetězech.
• Oba zemnicí kabely jsou vedeny v oddělených kanálech a v ideálním případě jsou upevněny nebo upnuty přímo k dílu.
  ==>
  dvě doporučené varianty:
  a) U dílů se styčnou mezerou rozdělte zemnicí kabely na obě poloviny (spodní nákres).
  b) Zemnicí svorky uspořádejte tak, aby svařování probíhalo směrem od země (horní nákres).

Obrázky před optimalizací a po ní jsou uvedeny níže ve zvětšeném zobrazení.

1. Příklady optimalizace
2. Příklady optimalizace

Systém Multi-TWIN před optimalizací

• Lokální koncentrace všech svařovacích přístrojů na jednom má za následek nepříznivé společné vedení zemnicích kabelů a hadicových vedení.
• Paralelní uspořádání hadicových vedení bez dostatečných rozestupů nebo společné vedení podél ocelových nosníků a pouzder zvyšuje vzájemné rušení.

1. Příklady optimalizace
2. Příklady optimalizace

Systém Multi-TWIN po optimalizaci

• Lokální oddělení svařovacích systémů TWIN s vlastními svařovacími obvody.
• Dlouhé paralelní vedení zemnicího kabelu a příslušného hadicového vedení – zmenší se indukčně působící plocha a současně se v této části kompenzuje magnetické pole.
• Jakmile je hadicové vedení TWIN rozděleno v rozdvojce na dvě samostatná hadicová vedení, veďte je co nejdále od sebe (min. 30 cm).
• Dva oddělené vlečné řetězy nebo dostatečná vzdálenost (min. 30 cm).

Obrázky před optimalizací a po ní jsou uvedeny níže ve zvětšeném zobrazení.