Klasyfikacja i urządzenie transformatorów spawalniczych
Zawiera transformator spawalniczy transformator i urządzenie do kontroli prądu spawania.
W transformatorach spawalniczych, ze względu na konieczność dużego przesunięcia fazowego napięcia i prądu dla zapewnienia stabilnego zajarzania łuku prądu przemiennego przy odwróceniu biegunowości, konieczne jest zapewnienie zwiększonej rezystancji indukcyjnej obwodu wtórnego.
Wraz ze wzrostem rezystancji indukcyjnej wzrasta również nachylenie zewnętrznej charakterystyki statycznej źródła zasilania łuku spawalniczego w jego sekcji roboczej, co zapewnia uzyskanie charakterystyki odpadania zgodnej z wymaganiami dotyczącymi ogólnej stabilności „źródła – łuku spawalniczego”. "systemu.
W konstrukcji transformatorów spawalniczych w pierwszej połowie XX wieku stosowano transformatory o normalnym rozpraszaniu pola magnetycznego w połączeniu z oddzielnym lub kombinowanym dławikiem. Prąd jest kontrolowany przez zmianę szczeliny powietrznej w obwodzie magnetycznym cewki indukcyjnej.
W nowoczesnych transformatorach spawalniczych, produkowanych od lat 60-tych XX wieku, wymagania te są spełniane poprzez zwiększenie rozpraszania pola magnetycznego.
Transformator jako obiekt Inżynieria elektryczna ma równoważny obwód zawierający rezystancję czynną i indukcyjną.
W przypadku transformatorów spawalniczych pracujących w trybie obciążenia pobór mocy jest o rząd wielkości większy niż straty bez obciążenia, dlatego podczas pracy pod obciążeniem schemat ten można pominąć.
Ryż. 1. Klasyfikacja transformatorów spawalniczych
Dla typowego obwodu transformatora strata głównego pola magnetycznego na drodze od uzwojenia pierwotnego do wtórnego występuje pomiędzy rdzeniami obwodu magnetycznego.
Rozpraszanie pola magnetycznego jest kontrolowane poprzez zmianę geometrii szczeliny powietrznej między uzwojeniem pierwotnym i wtórnym (ruchome cewki, ruchome boczniki), poprzez skoordynowaną zmianę liczby zwojów uzwojenia pierwotnego i wtórnego, poprzez zmianę pola magnetycznego przepuszczalność między rdzeniami obwodu magnetycznego (bocznik namagnesowany).
Rozważając uproszczony schemat transformatora z uzwojeniami rozproszonymi, można uzyskać zależność rezystancji indukcyjnej od głównych parametrów transformatora
Rm to opór wzdłuż ścieżki błądzącego strumienia magnetycznego, ε to względne przemieszczenie cewek, W to liczba zwojów cewek.
Wtedy prąd w obwodzie wtórnym:
Bezstopniowa gama nowoczesnych transformatorów spawalniczych: 1:3; 1: 4.
Wiele transformatorów spawalniczych ma sterowanie krokowe — przełączanie zarówno uzwojenia pierwotnego, jak i wtórnego na połączenie równoległe lub szeregowe.
ja = K / W2
Nowoczesne transformatory spawalnicze zmniejszają wagę i koszt etapu wysokich prądów, zmniejszają napięcie obwodu otwartego.
Spawane transformatory z ruchomymi cewkami
Ryż. 2. Urządzenie transformatora spawalniczego z ruchomymi uzwojeniami: gdy uzwojenia są całkowicie przesunięte, prąd spawania jest maksymalny, gdy uzwojenia są rozdzielone, jest minimalny.
Ten schemat jest również stosowany w prostownikach spawalniczych regulowanych transformatorów.
Ryż. 3. Budowa transformatora z ruchomymi uzwojeniami: 1 — śruba pociągowa, 2 — obwód magnetyczny, 3 — nakrętka prowadząca, 4,5 — uzwojenia wtórne i pierwotne, 6 — uchwyt.
Spawanie ruchomych transformatorów bocznikowych
Ryż. 4. Urządzenie transformatora spawalniczego z ruchomym bocznikiem
W tym przypadku regulacja strumienia upływu pola magnetycznego odbywa się poprzez zmianę długości i przekroju elementów ścieżki magnetycznej między prętami obwodu magnetycznego. Ponieważ przenikalność magnetyczna żelazo jest o dwa rzędy wielkości większe niż przepuszczalność powietrza; gdy bocznik magnetyczny się porusza, zmienia się opór magnetyczny prądu upływu przechodzącego przez powietrze. Przy całkowicie włożonym boczniku przebieg prądu upływu i rezystancja indukcyjna są określane przez szczeliny powietrzne między obwodem magnetycznym a bocznikiem.
Obecnie transformatory spawalnicze według tego schematu są produkowane do celów przemysłowych i domowych, a taki schemat stosuje się podczas spawania prostowników regulowanych transformatorów.
Transformator spawalniczy TDM500-S
Transformatory spawalnicze z uzwojeniem sekcyjnym
Są to transformatory montażowe i domowe wyprodukowane 60, 70, 80 lat temu.
Istnieje kilka etapów regulacji liczby zwojów uzwojenia pierwotnego i wtórnego.
Naprawiono bocznikowe transformatory spawalnicze
Ryż. 4. Urządzenie transformatora spawalniczego ze stałym bocznikiem magnetycznym
Sekcja opadająca służy do kontroli, tj. praca rdzenia bocznikowego w trybie nasycenia. Ponieważ strumień magnetyczny przechodzący przez bocznik jest zmienny, punkt pracy dobiera się tak, aby nie wychodził poza opadającą gałąź przenikalność magnetyczna.
Wraz ze wzrostem nasycenia obwodu magnetycznego zmniejsza się odpowiednio przepuszczalność magnetyczna bocznika, prąd upływu, rezystancja indukcyjna transformatora wzrasta, w wyniku czego prąd spawania maleje.
Ponieważ regulacja jest elektryczna, możliwe jest zdalne sterowanie zasilaniem. Kolejną zaletą obwodu jest brak ruchomych części, ponieważ sterowanie elektromagnetyczne umożliwia uproszczenie i ułatwienie projektowania transformatorów mocy. Siły elektromagnetyczne są proporcjonalne do kwadratu prądu, więc przy dużych prądach występuje problem z podparciem ruchomych części. Transformatory tego typu produkowane były w latach 70-tych i 80-tych XX wieku.
Tyrystorowe transformatory spawalnicze
Ryż. 5. Urządzenie transformator spawalniczy tyrystorowy
Zasada regulacji napięcia i prądu tyrystory na podstawie przesunięcia fazowego otworu tyrystorowego w półokresie jego bezpośredniej biegunowości. Jednocześnie średnia wartość wyprostowanego napięcia i odpowiednio prąd dla zmiany półcyklu.
Aby zapewnić regulację sieci jednofazowej, potrzebne są dwa przeciwstawnie połączone tyrystory, a regulacja musi być symetryczna.Transformatory tyrystorowe mają sztywną zewnętrzną charakterystykę statyczną, która jest kontrolowana przez napięcie wyjściowe za pomocą tyrystorów.
Tyrystory są wygodne do regulacji napięcia i prądu w obwodach prądu przemiennego, ponieważ zamykają się automatycznie po odwróceniu biegunowości.
W obwodach prądu stałego obwody rezonansowe z indukcyjnością stosuje się zwykle do zamykania tyrystorów, co jest trudne i kosztowne oraz ogranicza możliwości regulacji.
W obwodach transformatora tyrystorowego tyrystory są instalowane w obwodzie uzwojenia pierwotnego z dwóch powodów:
1. Ponieważ prądy wtórne spawalniczych źródeł prądu są znacznie wyższe niż maksymalny prąd tyrystora (do 800 A).
2. Wyższa sprawność, gdyż straty napięciowe na otwartych zaworach w pierwszej pętli są kilkakrotnie mniejsze od napięcia roboczego.
Ponadto indukcyjność transformatora w tym przypadku zapewnia większe wygładzenie prądu wyprostowanego niż w przypadku zainstalowania tyrystorów w obwodzie wtórnym.
Wszystkie nowoczesne transformatory spawalnicze są wykonane z aluminiowymi uzwojeniami. Aby zapewnić niezawodność, paski miedziane są spawane na zimno na końcach.
Ryż. 6. Schemat blokowy transformatora tyrystorowego: T — trójfazowy transformator obniżający napięcie, KV — zawory przełączające (tyrystory), BFU — urządzenie sterujące fazą, BZ — blok zadaniowy.
Ryż. 7. Wykres napięcia: φ- kąt (faza) załączenia tyrystorów.
Od lat 80-tych większość transformatorów spawalniczych wykonywana jest z żelaza transformatorowego walcowanego na zimno. Daje to 1,5 razy większą indukcję i mniejszą wagę obwodu magnetycznego.