зварювальне обладнання - Трансформатори зварювальні
Загальні відомості
Зварювальний трансформатор призначений для харчування дуги змінним струмом. Прості в пристрої і обслуговуванні, надійні в експлуатації, економічні в роботі зварювальні трансформатори широко застосовують при ручного дугового зварювання покритими електродами, механізованого та автоматичного зварювання під флюсом, при електрошлакового зварювання.
Трансформатор розділяє силову мережу і зварювальну ланцюг, знижує напругу мережі до напруги, необхідного для зварювання, забезпечує самостійно або в комплекті з додатковими пристроями початкове і повторне порушення і стабільне горіння дуги, формування необхідних зовнішніх характеристик і регулювання сили зварювального струму або напруги на дузі.
Силові трансформатори входять до складу всіх зварювальних випрямлячів і установок і мають те ж призначення, що і власне зварювальні трансформатори.
Конструкції зварювальних трансформаторів різноманітні. Залежно від способу формування зовнішніх характеристик і регулювання режиму зварювання трансформатори бувають з механічним і електричним регулюванням.
Трансформатори для ручного зварювання відносяться до другої категорії розміщення джерела струму, тобто призначені для роботи на об'єктах, де коливання температури і вологості несуттєво відрізняються від коливань на відкритому повітрі. Трансформатори можуть працювати при температурі навколишнього повітря -45 ° ... + 40 ° С і відносній вологості повітря не більше 80% при + 20 ° С на висоті не більше 1000 м над рівнем моря.
Трансформатори для автоматичного зварювання кліматичного виконання У мають 3-ю і 4-ю категорії розміщення джерел і можуть працювати при температурі повітря -10 ° ... + 40 ° С.
Принцип дії
Принцип дії трансформатора заснований на явищі електромагнітної індукції. Зварювальний трансформатор (рис. 6) має стрижневий сердечник 2 і змонтовані на ньому первинну 1 і вторинну 3 обмотки.
Режим холостого ходу трансформатора (рис. 6, а) встановлюють (при розімкнутому ланцюзі вторинної обмотки) в момент підключення первинної обмотки до мережі змінного струму з напругою U1. При цьому в первинній обмотці проходить струм I1, який створює в осерді змінний магнітний потік Ф1. Цей потік створює у вторинній обмотці змінну напругу U2. Оскільки ланцюг вторинної обмотки розімкнути, ток в ній не проходить, і ніяких витрат енергії у вторинному ланцюзі немає. Тому вторинна напруга при холостому ході максимально. Ця величина - напруга холостого ходу.
Ставлення напружень на первинній та вторинній обмотках при холостому ході (коефіцієнт трансформації k) дорівнює відношенню кількості витків первинної W1 і вторинної W2 обмоток. У зварювальних трансформаторах мережеве напруга 220 або 380 В перетвориться в більш низьке - 60 ... 90 В. Такі трансформатори називаються знижувальними.
Режим навантаження (див, рис, 6, б) встановлюють при замиканні ланцюга вторинної обмотки в момент запалювання дуги. При цьому під дією напруги U2, рівному напрузі дуги Uд, у вторинній обмотці зварювального кола та дуги виникає струм I2. Він створить в осерді змінний магнітний потік, який прагне зменшити величину магнітного потоку, створюваного первинної обмоткою. Протидіючи цьому, сила струму в первинній обмотці збільшується. Збільшення сили струму в первинної ланцюга відбувається відповідно до закону збереження енергії - споживання енергії від мережі первинної обмотки має дорівнювати віддачі енергії дузі вторинною обмоткою. Отже, знижуючи за допомогою трансформатора напругу в k раз, у стільки ж разів збільшують силу струму у вторинному ланцюзі. Тому в зварювальних трансформаторах сила вторинного струму в 3-6 разів більше первинного.
Падаюча зовнішня характеристика виходить в зварювальному трансформаторі завдяки великому розсіювання магнітного потоку. З цією метою первинну і вторинну обмотки розташовують на значній відстані один від одного. При навантаженні (див. Рис. 6, б) частина магнітного потоку трансформатора замикається по повітрю, утворюючи потік розсіювання Фр. Тому потік Ф2, пронизливий вторинну обмотку, при навантаженні менше, ніж потік Ф1, пронизливий первинну обмотку. Відповідно і напруга U2, створюване потоком Ф2 у вторинній обмотці, зменшиться в порівнянні з U0, створюваному при холостому ході потоком Ф1 на деяку величину Ер, яку називають ЕРС розсіювання. Таким чином, вторинна напруга трансформатора знижується через втрати на внутрішньому опорі (індуктивний опір трансформатора). Зі збільшенням сили струму вторинної обмотки збільшуються магнітний потік і ЕРС розсіювання. Тому зі збільшенням навантаження напруга на виході трансформатора U2 зменшується, зовнішня характеристика - падаюча. Крутизна нахилу зовнішньої характеристики тим більше, чим більше індуктивний опір трансформатора.
Силу струму регулюють зміною напруги холостого ходу або індуктивного опору трансформатора (рис. 7).
Напруга холостого ходу трансформатора U0 = U1W2 / W1. Якщо дугу підключити до крайніх контактів вторинної обмотки (див. Рис, 7, а), то число витків W2, що беруть участь в роботі, збільшиться. При цьому збільшиться напруга холостого ходу, а отже, і сила зварювального струму. Очевидно, що при збільшенні числа витків первинної обмотки W1 сила струму зменшиться. Секціонірованние обмотки дозволяють регулювати силу струму тільки поступово. У трансформаторах з рухомими котушками гвинтовим механізмом 4 плавно регулюють силу струму (див. 7, б), переміщаючи по сердечнику 3 рухливі обмотки. Якщо збільшити відстань між первинною 1 і вторинної 2 обмотками, то зростуть магнітний потік і ЕРС розсіювання, т. Е. Збільшаться втрати енергії всередині трансформатора. Це викличе зменшення сили струму. Отже, збільшення відстані між обмотками призводить до збільшення індуктивного опору трансформатора.
Подібним же чином при введенні магнітного шунта 5 між обмотками (див, рис. 7, в) зменшиться магнітне опір на шляху потоку розсіювання, а сам потік збільшиться, що призведе до збільшення індуктивного опору трансформатора і зменшення сили струму. У трансформаторах з рухомими магнітними шунтами, змінюючи регулятором 6 положення шунта 5, плавно регулюють силу струму. Силу струму можна регулювати і нерухомим шунтом, подмагничивающего обмоткою управління постійного струму. Якщо збільшити силу струму в обмотці управління, то магнітне опір шунта зросте. При збільшенні магнітного опору шунта потік розсіювання зменшиться, що приведе до збільшення сили зварювального струму. Цей спосіб плавного регулювання сили струму використаний в трансформаторах, регульованих підмагнічуванням шунта.
У тиристорних трансформаторах формування необхідних зовнішніх характеристик і регулювання режиму зварювання здійснюється напівкерованих вентилями - тиристорами, що включаються зустрічно - паралельно, і системою управління фазою їх включення. Спосіб фазового регулювання змінного струму заснований на перетворенні синусоїдального струму в знакозмінні імпульси, амплітуду і тривалість яких визначають кутом (фазою) включення тиристорів.
джерело: Александров А.Г. "Експлуатація зварювального устаткування"