Класификация и устройство на заваръчни трансформатори

Заваръчен трансформатор съдържа силов трансформатор и устройство за контрол на заваръчния ток.

При заваръчните трансформатори, поради необходимостта от голямо фазово изместване на напрежението и тока, за да се осигури стабилно запалване на дъгата на променливия ток, когато полярността е обърната, е необходимо да се осигури повишено индуктивно съпротивление на вторичната верига.

С увеличаване на индуктивното съпротивление наклонът на външната статична характеристика на източника на захранване на заваръчната дъга в нейната работна секция също се увеличава, което гарантира, че характеристиките на падане се получават в съответствие с изискванията за цялостната стабилност на „източника на енергия — дъгова «система.

При проектирането на заваръчни трансформатори през първата половина на 20 век се използват трансформатори с нормално разсейване на магнитното поле в комбинация с отделен или комбиниран дросел. Токът се контролира чрез промяна на въздушната междина в магнитната верига на индуктора.

В съвременните заваръчни трансформатори, които се произвеждат от 60 -те години на 20 -ти век, тези изискванияvте се осигуряват чрез увеличаване на разсейването на магнитното поле.

Трансформатор като обект електроинженерство има еквивалентна схема, съдържаща активно и индуктивно съпротивление.

За заваръчните трансформатори, работещи в режим на натоварване, консумацията на енергия е с порядък по-голяма от загубите на празен ход, поради което при работа под товар тази схема може да бъде пренебрегната.

Ориз. 1. Класификация на заваръчните трансформатори

За типична трансформаторна верига основната загуба на магнитно поле по пътя от първичната към вторичната намотка възниква между жилата на магнитната верига.

Разсейването на магнитното поле се контролира чрез промяна на геометрията на въздушната междина между първичната и вторичната намотки (подвижни намотки, подвижни шунти), чрез координирана промяна в броя на завъртанията на първичната и вторичната намотки, чрез промяна на магнитната пропускливост между ядра на магнитната верига (намагнетизиран шунт).

При разглеждане на опростена схема на трансформатор с разпределени намотки е възможно да се получи зависимостта на индуктивното съпротивление от основните параметри на трансформатора

Rm е съпротивлението по пътя на разсеяния магнитен поток, ε е относителното изместване на намотките, W е броят на завоите на намотките.

Тогава токът във вторичната верига:

Безкрайно променлива гама от съвременни заваряване трансформатори: 1: 3; 1: 4.

Много заваръчни трансформатори имат стъпаловидно управление — превключване както на първичната, така и на вторичната намотка към паралелно или последователно свързване.

I = K / W2

Модерни заваряване трансформатори за намаляване на теглото и разходите на етапа на високи токове, напрежението на отворената верига се намалява.

Заварени tтрансформатори с подвижни намотки

Ориз. 2. Устройството на заваръчен трансформатор с подвижни намотки: когато намотките са напълно изместени, заваръчният ток е максимален, когато намотките са разделени, той е минимален.

Тази схема се използва и при заваръчни токоизправители на регулируеми трансформатори.

Ориз. 3. Конструкцията на трансформатора с подвижни намотки: 1 — водещ винт, 2 — магнитна верига, 3 — водеща гайка, 4,5 — вторични и първични намотки, 6 — дръжка.

Заваряване tподвижни шунтиращи трансформатори

Ориз. 4. Устройството на заваръчен трансформатор с подвижен шунт

В този случай регулирането на потока на изтичане на магнитното поле става чрез промяна на дължината и сечението на елементите на магнитния път между прътите на магнитната верига. Защото магнитна пропускливост желязото е с два порядъка по -голямо от пропускливостта на въздуха; когато магнитният шунт се движи, магнитното съпротивление на потока на изтичане, преминаващ през въздуха, се променя. При напълно вмъкнат шунт вълната на потока на изтичане и индуктивното съпротивление се определят от въздушните пролуки между магнитната верига и шунта.

Понастоящем заваряване трансформатори съгласно тази схема се произвеждат за промишлени и битови цели и такава схема се използва при заваряване на токоизправители на регулируеми трансформатори.

Заваръчен трансформатор TDM500-S

Заваръчни трансформатори със секционно навиване

Това са монтажни и битови трансформатори, произведени на 60, 70, 80 години.

Има няколко етапа на регулиране на броя на завоите на първичната и вторичната намотка.

Заваръчни трансформатори с фиксиран отклонителен шунт

Ориз. 4. Устройството на заваръчен трансформатор с фиксиран магнитен шунт

Падащ участък се използва за управление, т.е. работа на ядрото на шунта в режим на насищане. Защото магнитният поток, преминаващ през шунта, е променлив, работната точка е избрана така, че да не излиза извън падащия клон магнитна пропускливост.

С увеличаване на насищането на магнитната верига магнитната пропускливост на шунта намалява, съответно потокът на изтичане, индуктивното съпротивление на трансформатора се увеличава и в резултат на това заваръчният ток намалява.

Тъй като регулацията е електрическа, е възможно дистанционно управление на захранването. Друго предимство на веригата е липсата на движещи се части, т.к електромагнитно управление, това дава възможност да се опрости и улесни проектирането на мощни трансформатори. Електромагнитните сили са пропорционални на квадрата на тока, така че при високи токове има проблем с поддържането на движещи се части. Трансформатори от този тип са произведени през 70 -те и 80 -те години на 20 -ти век.

Тиристорни заваръчни трансформатори

Ориз. 5. Устройство тиристорен заваръчен трансформатор

Принцип на регулиране на напрежението и тока тиристори въз основа на фазовото изместване на отвора на тиристора в полупериода на неговата директна полярност. В същото време средната стойност на коригираното напрежение и съответно токът за половин цикъл се променят.

За да осигурите регулиране на еднофазна мрежа, имате нужда две противоположно свързани тиристори, а регулацията трябва да е симетрична. Тиристорните трансформатори имат твърда външна статична характеристика, която се контролира от изходното напрежение с помощта на тиристори.

Тиристорите са удобни за регулиране на напрежението и тока във веригите за променливо напрежение, тъй като те се затварят автоматично, когато полярността е обърната.

В DC ​​вериги резонансни вериги с индуктивност обикновено се използват за затваряне на тиристори, което е трудно и скъпо и ограничава възможностите за регулиране.

В тиристорните трансформаторни вериги тиристорите са инсталирани в веригата на първичната намотка по две причини:

1. Тъй като вторичните токове на заваръчните източници на енергия са много по -високи от максималния ток на тиристора (до 800 A).

2. По -висока ефективност, тъй като загубите на спад на напрежението в отворените клапани в първи контур са няколко пъти по -малки от работното напрежение.

В допълнение, индуктивността на трансформатора в този случай осигурява по -голямо изглаждане на коригирания ток от случая на инсталиране на тиристори във вторичната верига.

Всички съвременни трансформатори за заваряване са изработени с алуминиеви намотки. За надеждност, медни ленти са студено заварени в краищата.

Ориз. 6.Блокова схема на тиристорен трансформатор: T — трифазен понижаващ трансформатор, KV — превключващи клапани (тиристори), BFU — фазово управляващо устройство, BZ — блок за задачи.

Ориз. 7. Диаграма на напрежението: φ- ъгъл (фаза) на включване на тиристорите.

От 80-те години на миналия век по-голямата част от заваръчните трансформатори са направени на студено валцовано трансформаторно желязо. Това дава 1,5 пъти повече индукция и по -малко тегло на магнитната верига.