Klasifikácia a zariadenie zváracích transformátorov

Zvárací transformátor obsahuje výkonový transformátor a zariadenie na kontrolu zváracieho prúdu.

Pri zváracích transformátoroch je z dôvodu potreby veľkého fázového posunu napätia a prúdu na zabezpečenie stabilného zapálenia oblúka striedavého prúdu pri obrátenej polarite potrebné zabezpečiť zvýšený indukčný odpor sekundárneho okruhu.

So zvyšujúcim sa indukčným odporom sa zväčšuje aj sklon vonkajšej statickej charakteristiky zdroja energie zváracieho oblúka v jeho pracovnej časti, čo zabezpečuje získanie pádových charakteristík v súlade s požiadavkami na celkovú stabilitu „zdroja energie – oblúka“. "systém.

Pri konštrukcii zváracích transformátorov v prvej polovici 20. storočia sa používali transformátory s normálnym rozptylom magnetického poľa v kombinácii so samostatnou alebo kombinovanou tlmivkou. Prúd je riadený zmenou vzduchovej medzery v magnetickom obvode induktora.

V moderných zváracích transformátoroch, ktoré sa vyrábajú od 60. rokov minulého storočia, sú tieto požiadavky splnené zvýšením rozptylu magnetického poľa.

Transformátor ako objekt elektrotechnika má ekvivalentný obvod obsahujúci aktívny a indukčný odpor.

Pre zváracie transformátory pracujúce v režime zaťaženia je spotreba energie rádovo väčšia ako straty naprázdno, preto pri prevádzke pod záťažou možno túto schému zanedbať.

Ryža. 1. Klasifikácia zváracích transformátorov

Pre typický transformátorový obvod dochádza k hlavnej strate magnetického poľa na ceste od primárneho k sekundárnemu vinutiu medzi jadrami magnetického obvodu.

Disipácia magnetického poľa je riadená zmenou geometrie vzduchovej medzery medzi primárnym a sekundárnym vinutím (pohyblivé cievky, pohyblivé bočníky), koordinovanou zmenou počtu závitov primárneho a sekundárneho vinutia, zmenou magnetického poľa. permeabilita medzi jadrami magnetického obvodu (magnetizovaný skrat).

Pri zvažovaní zjednodušenej schémy transformátora s distribuovanými vinutiami je možné získať závislosť indukčného odporu od hlavných parametrov transformátora

Rm je odpor pozdĺž dráhy rozptylového magnetického toku, ε je relatívny posun cievok, W je počet závitov cievok.

Potom prúd v sekundárnom okruhu:

Plynule variabilný rozsah moderných zváracích transformátorov: 1:3; 1:4.

Mnohé zváracie transformátory majú krokové ovládanie – prepínanie primárneho aj sekundárneho vinutia na paralelné alebo sériové pripojenie.

I = K / W2

Moderné zváracie transformátory na zníženie hmotnosti a nákladov na stupeň vysokých prúdov, napätie v otvorenom okruhu sa znižuje.

Zvárané transformátory s pohyblivými cievkami

Ryža. 2. Zariadenie zváracieho transformátora s pohyblivými vinutiami: keď sú vinutia úplne posunuté, zvárací prúd je maximálny, keď sú vinutia oddelené, je minimálny.

Táto schéma sa používa aj pri zváracích usmerňovačoch nastaviteľných transformátorov.

Ryža. 3. Konštrukcia transformátora s pohyblivými vinutiami: 1 — vodiaca skrutka, 2 — magnetický obvod, 3 — vodiaca matica, 4,5 — sekundárne a primárne vinutie, 6 — rukoväť.

Zváranie mobilných bočníkových transformátorov

Ryža. 4. Zariadenie zváracieho transformátora s pohyblivým bočníkom

V tomto prípade sa regulácia zvodového toku magnetického poľa uskutočňuje zmenou dĺžky a prierezu prvkov magnetickej dráhy medzi tyčami magnetického obvodu. Pretože magnetická permeabilita železo je o dva rády väčšie ako priepustnosť vzduchu; pri pohybe magnetického bočníka sa mení magnetický odpor unikajúceho prúdu prechádzajúceho vzduchom. Pri úplne zasunutom bočníku je priebeh zvodového prúdu a indukčný odpor určený vzduchovými medzerami medzi magnetickým obvodom a bočníkom.

V súčasnosti sa zváracie transformátory podľa tejto schémy vyrábajú na priemyselné a domáce účely a takáto schéma sa používa pri zváraní usmerňovačov nastaviteľných transformátorov.

Zvárací transformátor TDM500-S

Zváracie transformátory s sekčným vinutím

Ide o montážne a domáce transformátory vyrobené pred 60, 70, 80 rokmi.

Existuje niekoľko stupňov regulácie počtu závitov primárneho a sekundárneho vinutia.

Pevné bočné zváracie transformátory

Ryža. 4. Zariadenie zváracieho transformátora s pevným magnetickým bočníkom

Na ovládanie slúži padacia sekcia, t.j. Prevádzka bočného jadra v režime saturácie. Pretože magnetický tok prechádzajúci bočníkom je premenlivý, pracovný bod je zvolený tak, aby neprechádzal mimo padajúcu vetvu magnetická permeabilita.

Keď sa saturácia magnetického obvodu zvyšuje, magnetická permeabilita bočníka klesá, v dôsledku toho sa zvyšuje zvodový prúd, indukčný odpor transformátora a v dôsledku toho sa znižuje zvárací prúd.

Keďže regulácia je elektrická, je možné diaľkové ovládanie napájacieho zdroja. Ďalšou výhodou obvodu je absencia pohyblivých častí, pretože elektromagnetické ovládanie, to umožňuje zjednodušiť a uľahčiť návrh výkonových transformátorov. Elektromagnetické sily sú úmerné druhej mocnine prúdu, takže pri vysokých prúdoch vzniká problém s podopretím pohyblivých častí. Transformátory tohto typu sa vyrábali v 70. a 80. rokoch 20. storočia.

Tyristorové zváracie transformátory

Ryža. 5. Zariadenie tyristorový zvárací transformátor

Princíp regulácie napätia a prúdu tyristory na základe fázového posunu tyristorového otvoru v polperióde jeho priamej polarity. Súčasne sa mení priemerná hodnota usmerneného napätia a podľa toho aj prúd na polovičný cyklus.

Na zabezpečenie regulácie jednofázovej siete potrebujete dva opačne zapojené tyristory, pričom regulácia musí byť symetrická.Tyristorové transformátory majú tuhú vonkajšiu statickú charakteristiku, ktorá je riadená výstupným napätím pomocou tyristorov.

Tyristory sú vhodné na reguláciu napätia a prúdu v obvodoch striedavého prúdu, pretože sa automaticky zatvoria pri prepólovaní.

V jednosmerných obvodoch sa na uzatváranie tyristorov zvyčajne používajú rezonančné obvody s indukčnosťou, čo je náročné a drahé a obmedzuje možnosti regulácie.

V obvodoch s tyristorovým transformátorom sú tyristory inštalované v obvode primárneho vinutia z dvoch dôvodov:

1. Pretože sekundárne prúdy zváracích zdrojov sú oveľa vyššie ako maximálny prúd tyristora (až 800 A).

2. Vyššia účinnosť, keďže straty úbytkom napätia v otvorených ventiloch v prvej slučke sú niekoľkonásobne menšie ako prevádzkové napätie.

Navyše indukčnosť transformátora v tomto prípade poskytuje väčšie vyhladenie usmerneného prúdu ako v prípade inštalácie tyristorov do sekundárneho okruhu.

Všetky moderné zváracie transformátory sú vyrobené s hliníkovým vinutím. Kvôli spoľahlivosti sú medené pásy na koncoch zvárané za studena.

Ryža. 6. Bloková schéma tyristorového transformátora: T — trojfázový znižovací transformátor, KV — spínacie ventily (tyristory), BFU — zariadenie na riadenie fázy, BZ — blok úloh.

Ryža. 7. Diagram napätia: φ- uhol (fáza) zapnutia tyristorov.

Od 80. rokov 20. storočia sa väčšina zváracích transformátorov vyrábala z transformátorového železa valcovaného za studena. To dáva 1,5-krát väčšiu indukciu a menšiu hmotnosť magnetického obvodu.