Klasifikace a zařízení svařovacích transformátorů

Svařovací transformátor obsahuje silový transformátor a zařízení pro řízení svařovacího proudu.

U svařovacích transformátorů je z důvodu potřeby velkého fázového posunu napětí a proudu pro zajištění stabilního zapálení oblouku střídavého proudu při přepólování nutné zajistit zvýšený indukční odpor sekundárního obvodu.

S rostoucím indukčním odporem se zvyšuje i sklon vnější statické charakteristiky zdroje svařovacího oblouku v jeho pracovní části, což zajišťuje, že pádové charakteristiky jsou získány v souladu s požadavky na celkovou stabilitu „zdroje proudu – oblouku“. "systém.

Při konstrukci svařovacích transformátorů v první polovině 20. století byly použity transformátory s normálním rozptylem magnetického pole v kombinaci se samostatnou nebo kombinovanou tlumivkou. Proud je řízen změnou vzduchové mezery v magnetickém obvodu induktoru.

U moderních svařovacích transformátorů, které se vyrábějí od 60. let minulého století, jsou tyto požadavky splněny zvýšením rozptylu magnetického pole.

Transformátor jako objekt elektrotechnika má ekvivalentní obvod obsahující aktivní a indukční odpor.

U svařovacích transformátorů pracujících v režimu zatížení je spotřeba energie řádově větší než ztráty naprázdno, proto lze při provozu pod zatížením toto schéma zanedbat.

Rýže. 1. Klasifikace svařovacích transformátorů

U typického transformátorového obvodu dochází k hlavnímu úbytku magnetického pole na cestě od primárního k sekundárnímu vinutí mezi jádry magnetického obvodu.

Ztráta magnetického pole je řízena změnou geometrie vzduchové mezery mezi primárním a sekundárním vinutím (pohyblivé cívky, pohyblivé bočníky), koordinovanou změnou počtu závitů primárního a sekundárního vinutí, změnou magnet. permeabilita mezi jádry magnetického obvodu (magnetizovaný bočník).

Při uvažování zjednodušeného schématu transformátoru s rozloženými vinutími je možné získat závislost indukčního odporu na hlavních parametrech transformátoru

Rm je odpor podél dráhy rozptylového magnetického toku, ε je relativní posunutí cívek, W je počet závitů cívek.

Potom proud v sekundárním okruhu:

Plynule variabilní rozsah moderních svařovacích transformátorů: 1:3; 1:4.

Mnoho svařovacích transformátorů má stupňovité ovládání – přepínání primárního i sekundárního vinutí na paralelní nebo sériové zapojení.

I = K / W2

Moderní svařovací transformátory pro snížení hmotnosti a nákladů na fázi vysokých proudů, napětí naprázdno je sníženo.

Svařované transformátory s pohyblivými cívkami

Rýže. 2. Zařízení svařovacího transformátoru s pohyblivými vinutími: při úplném přesazení vinutí je svařovací proud maximální, při oddělení vinutí je minimální.

Toto schéma se také používá ve svařovacích usměrňovačích nastavitelných transformátorů.

Rýže. 3. Provedení transformátoru s pohyblivým vinutím: 1 — vodicí šroub, 2 — magnetický obvod, 3 — vodicí matice, 4,5 — sekundární a primární vinutí, 6 — rukojeť.

Svařování mobilních bočníkových transformátorů

Rýže. 4. Zařízení svařovacího transformátoru s pohyblivým bočníkem

V tomto případě se regulace svodového toku magnetického pole provádí změnou délky a průřezu prvků magnetické dráhy mezi tyčemi magnetického obvodu. Protože magnetická permeabilita železo je o dva řády větší než propustnost vzduchu; při pohybu magnetického bočníku se mění magnetický odpor unikajícího proudu procházejícího vzduchem. Při plně zasunutém bočníku jsou tvar vlny svodového proudu a indukční odpor určeny vzduchovými mezerami mezi magnetickým obvodem a bočníkem.

V současné době se svařovací transformátory podle tohoto schématu vyrábějí pro průmyslové a domácí účely a takové schéma se používá při svařování usměrňovačů nastavitelných transformátorů.

Svařovací transformátor TDM500-S

Svařovací transformátory se sekčním vinutím

Jedná se o montážní a domácí transformátory vyrobené před 60, 70, 80 lety.

Existuje několik stupňů regulace počtu závitů primárního a sekundárního vinutí.

Pevné bočníkové svařovací transformátory

Rýže. 4. Zařízení svařovacího transformátoru s pevným magnetickým bočníkem

K ovládání se používá spádová sekce, tzn. provoz bočníkového jádra v saturačním režimu. Protože magnetický tok procházející bočníkem je proměnný, je pracovní bod zvolen tak, aby nevycházel mimo klesající větev magnetická permeabilita.

Jak se zvyšuje saturace magnetického obvodu, magnetická permeabilita bočníku klesá, v souladu s tím se zvyšuje svodový proud, indukční odpor transformátoru a v důsledku toho klesá svařovací proud.

Jelikož je regulace elektrická, je možné dálkové ovládání zdroje. Další výhodou obvodu je absence pohyblivých částí, protože elektromagnetické ovládání, to umožňuje zjednodušit a usnadnit konstrukci výkonových transformátorů. Elektromagnetické síly jsou úměrné druhé mocnině proudu, takže při velkých proudech nastává problém s podpíráním pohyblivých částí. Transformátory tohoto typu se vyráběly v 70. a 80. letech 20. století.

Tyristorové svařovací transformátory

Rýže. 5. Zařízení tyristorového svařovacího transformátoru

Princip regulace napětí a proudu tyristory na základě fázového posunu tyristorového otvoru v půlperiodě jeho přímé polarity. Současně se mění průměrná hodnota usměrněného napětí a podle toho i proudu za půl cyklu.

Pro zajištění regulace jednofázové sítě potřebujete dva opačně zapojené tyristory a regulace musí být symetrická.Tyristorové transformátory mají tuhou vnější statickou charakteristiku, která je řízena výstupním napětím pomocí tyristorů.

Tyristory jsou vhodné pro regulaci napětí a proudu ve střídavých obvodech, protože se automaticky zavřou při přepólování.

Ve stejnosměrných obvodech se k uzavírání tyristorů obvykle používají rezonanční obvody s indukčností, což je obtížné a drahé a omezuje to možnosti regulace.

V obvodech tyristorových transformátorů jsou tyristory instalovány v primárním obvodu vinutí ze dvou důvodů:

1. Protože sekundární proudy svařovacích zdrojů jsou mnohem vyšší než maximální proud tyristoru (až 800 A).

2. Vyšší účinnost, protože ztráty úbytkem napětí v otevřených ventilech v první smyčce jsou několikanásobně menší než provozní napětí.

Indukčnost transformátoru v tomto případě navíc zajišťuje větší vyhlazení usměrněného proudu než v případě instalace tyristorů do sekundárního okruhu.

Všechny moderní svařovací transformátory jsou vyrobeny s hliníkovým vinutím. Pro spolehlivost jsou měděné pásy na koncích svařeny za studena.

Rýže. 6. Blokové schéma tyristorového transformátoru: T — třífázový snižovací transformátor, KV — spínací ventily (tyristory), BFU — fázové řídicí zařízení, BZ — úkolový blok.

Rýže. 7. Diagram napětí: φ- úhel (fáze) sepnutí tyristorů.

Od 80. let 20. století byla většina svařovacích transformátorů vyrobena z transformátorového železa válcovaného za studena. To dává 1,5krát větší indukci a menší hmotnost magnetického obvodu.