Меню

Сварочные трансформаторы в диапазоне малых токов формируют ответ

Лабораторная работа № 3

Лабораторная работа № 3

Ознакомление с устройством сварочного трансформатора ТД-306 и снятие внешних характеристик

Цель работы : Изучение конструкции и принципа работы сварочных транс­форматоров для дуговой сварки. Определение внешних вольт-амперных характеристик сварочного трансформатора.

Задание : Определить и построит внешние вольт-амперные характеристики трансформатора ТД-306.

Теоретические сведения:

Источники переменного тока находят применение при руч­ной дуговой сварке штучными электродами, при механизированной сварка под флюсом и при аргонодуговой сварке легких сплавов.

Для этих целей используют, как правило, однофазные понижающие трансформаторы с нормальным или с увеличен­ным магнитным рассеянием. Они обеспечивают разделение сварочной цепи и силовой сети, понижение напряжения сети до необходимого для сварки значения, а также регулирование сварочного тока.

Ток, протекающий во вторичной цепи ( I 2 ) сварочного транс­форматора, является сварочным током. Зависимость напряже­ния вторичной цепи от сварочного тока U 2 = /( I 2 ) называется статической внешней вольт-амперной характеристикой источ­ника питания (ВВАХ).

Условно ВВАХ подразделяются на падающие и жесткие. Каждому виду сварки соответствует определенная крутизна наклона внешней вольт-амперной характеристики. Для аргонодуговой сварки используют наиболее крутые характеристики, для ручной сварки штучными электродами — более пологие, для сварки под флюсом — еще более пологие (рис. 1).

Рже. 1. Внешние вольт-ампервыв характеристики

источников питания дуговой сварки

Качественное сварное соединение невозможно получить при неустойчивой, прерывистой сварочной дуге. В свою очередь, устойчивость горения дуги при том или ином способе можно повысить при правильном выборе источника питания и техно­логии дуговой сварки, учитывая такие показатели, как тип электрода, характер среды, в которой происходит сварка, степень механизации процесса, способ регулирования режима горения дуги (саморегулирование, автоматическое регулиро­вание напряжения дуги).

Дуга переменного тока неустойчива при ее питании от трансформатора с жесткой характеристикой, поэтому такие трансформаторы применения не находят.

Понижающий трансформатор, используемый в источнике питания дуги переменного тока, может быть с нормальным или увеличенным магнитным рассеянием.

На рис. 2 приведены схемы замещения и векторная диаграм­ма однофазного сварочного трансформатора.

Рис. 2. Упрощенная схема замещения и векторная диаграмма однофазного сварочного трансформатора

Зависимость напряжения на дуге от сварочного тока векторной форме можно записать

U д — напряжение дуга;

Uо — напряжение холостого хода трансформатора;

X Т ; КТ — индуктивное и активное сопротивления первичной обмотки, приведенное ко вторичной обмотке трансформатора;

X р ; Кр — индуктивное и активное сопротивления реактивной катушки (регулятора).

Согласно векторной диаграмме, уравнение внешней вольт-амперной характеристики трансформатора имеет вид:

Обычно из-за крайней малости R т и R р , ими пренебрегают, и тогда

Наличие индуктивности в сварочной цепи обеспечивает получение крутопадающей внешней вольт-амперной характе­ристики источника питания и дает возможность его настройки на заданный режим сварки.

Таким образом, для получения падающей характеристики источника питания сварочной дуги во вторичную цепь транс­форматора с нормальным магнитным рассеянием включают дополнительно реактивную катушку — дроссель, имеющую значительное индуктивное сопротивление.

В сварочных трансформаторах с увеличенным магнитным рассеянием их конструкция обусловливает малое магнитное сопротивление и вследствие этого — увеличенное индуктивное сопротивление, так как:

w — угловая частота питающей сети;

W 2 — число витков вторичной обмотки;

R m р — магнитное сопротивление на пути потоков рассеяния.

Это также обеспечивает падающую форму вольт-амперных характеристик. Уменьшенное R m р достигается разнесением пер­вичной и вторичной обмоток по высоте магнитопровода и уменьшением ширины окна магнитопровода.

Уменьшение магнитного сопротивления сварочного трансформатора может быть достигнуто также введением магнитного шунта в окно магнитопровода. При этом индуктивное сопротив­ление трансформатора становится достаточным для обеспече­ния падающей вольт-амперной характеристики.

Регулирование тока в выпускаемых сварочных трансформа­торах осуществляется с помощью:

— устройств, связанных с применением подвижных обмоток и магнитопроводов в трансформаторах:

— с подвижными обмотками;

— с магнитными шунтами;

— устройств тиристорного регулирования в сварочных трансформаторах с тиристорным регулированием.

Получить полный текст Подготовиться к ЕГЭ Найти работу Пройти курс Упражнения и тренировки для детей

Помимо перечисленных, применяются устройства, обеспе­чивающие подмагничивание магнитопроводов постоянным то­ком (в трансформаторах с подмагничиванием).

Типы сварочных трансформаторов

а) Сварочные трансформаторы с подвижными обмотками

Эти источники питания относятся к группе трансформато­ров с увеличенным магнитным потоком рассеяния. Магнитопровод трансформатора стержневого типа.

Рис 3. Конструкция трансформатора с подвижными обмотками

и принципиальная электрическая схема

Первичная 1 и вто­ричная 2 обмотки (рис. 3), разделенные каждая на две катушки, разнесены на магнитопроводе, и сварочный ток регулируется при изменении расстояния между обмотками с помощью ходо­вого винта, пропущенного через верхнее ярмо магнитопровода и гайки, вмонтированной в обойму подвижной обмотки. Маг­нитное сопротивление на пути потоков рассеяния изменяется в соответствии с:

b — ширина окна магнитопровода;

а — толщина пакета магнитопровода;

d — расстояние между обмотками;

m b — магнитная проницаемость воздуха.

Индуктивное сопротивление трансформатора (приведено ко вторичной обмотка) изменяется согласно формуле:

Сварочный ток изменяется согласно формуле:

При минимальной величине окна магнитопровода (рис. 3) b → min и максимальной его толщине а → max магнитное сопротивление мало,

X , имеет величину, достаточную для получения падающей вольтамперной характеристики.

Трансформатор имеет две ступени регулирования (рис. 3). Попарное параллельное соединение катушек обмоток соответствует диапазону больших тонов, последовательное – диапазону малых токов. При последовательном соединении часть витков первичной обмотки отключается, и напряжение холостого хода повышается (см. рис. 1). Это благоприятно сказывается на стабильности горения дуги.

Такого типа трансформаторы ТД, выпускаемые промышленностью на номинальные токи до 250 А (ТД – 102), являются переносными. Передвижные трансформаторы выпускаются на номинальные токи до 500 А (ТД – 300, ТД – 500, ТД – 502, ТД – 504). В последние годы эти трансформаторы постепенно заменяются трансформаторами серии ТДМ (ТДМ – 317, ТДМ – 401. ТДМ – 503). Трансформаторы ТДМ-317-1, ТДМ-401-1,ТДМ-503-1 снабжены ограничителем холостого хода УСНТ-06, снижающим напряжение холостого хода до безопасного значения (12 В), и предназначены для эксплуатации в особо опасных условиях (работа в сырых помещениях, закрытых сосудах).

б) Сварочные трансформаторы с магнитными шунтами

Трансформаторы этого типа выполнены на магнитопроводе стержневого типа с разнесенными первичной и вторичной обмотками (трансформаторы с развитым магнитным рассеянием). В канале между первичными и вторичными обмотками установ­лен магнитный шунт (рис. 4). Между шунтом и стержнями магнитопровода имеются воздушные зазоры. Разнесение обмо­ток по высоте магнитопровода обеспечивает падающую внеш­нюю характеристику трансформатора.

Плавное регулирование сварочного тока осуществляется при введении или выведении шунта из окна магнитопровода, при этом изменяется магнитное сопротивление на пути потоков рассеяния и, следовательно, индуктивное сопротивление. Каж­дому положению шунта в окне магнитопровода соответствует определенная внешняя характеристика (ее крутизна).

Рис 4. Конструкция трансформатора с подвижным шунтом

и схема соединения обмоток

Для ступенчатого регулирования диапазона сварочных то­ков в трансформаторах этого типа вторичная обмотка может быть разделена на — секции (рис. 4). Диапазону больших токов соответствует параллельное соединение катушек вторичной обмотки. При переходе на диапазон малых токов дополнитель­ные катушки отключаются, основные включаются последова­тельно. Переход на диапазон малых токов сопровождает увели­чение напряжения холостого хода (рис. 1).

Изменение магнитного сопротивления на пути потоков рас­сеяния в трансформаторах с магнитным шунтом возможно также при неподвижном магнитном шунте и его подмагничиванием постоянным током с помощью размещенной на нем обмотки управления. При увеличении тока в ней сталь шунта насыщается, растет его магнитное сопротивление на пути потоков рассеяния, при этом индуктивное сопротивление транс­форматора уменьшается. Внешняя ВАХ трансформатора стано­вится более пологой.

По этой схеме (с подмагничиваемым шунтом) ранее выпус­кались трансформаторы для автоматической сварки под флю­сом серии ТДФ-1000, ТДФ-1600, однако из-за сложности кон­струкции выпуск их в настоящее время прекращен.

в) Сварочные трансформаторы с тиристорным регулиро­ванием

Тиристорные сварочные трансформаторы — сравнительно новая группа источников питания дуги переменного тока, имеют ряд преимуществ по сравнению с другими источниками питания сварочной дуги — малую массу, более простую кон­струкцию силового трансформатора, возможность формировать внешнюю характеристику требуемого вида, стабилизировать режим сварки при различных возмущениях. Основным узлом его является тиристорный фазорегулятор (ФР), работающий в комплекте с силовым трансформатором.

Получить полный текст Подготовиться к ЕГЭ Найти работу Пройти курс Упражнения и тренировки для детей

Тиристорный ФР может быть установлен как в первичной, так и во вторичной цепи (рис. 5).

Читайте также:  Какое сопротивление цепи переменного тока называется активным

Рве. 5. Принципиальные схемы тиристорных трансформаторов

с цепью подпитки (а), импульсной стабилизацией (б)

Стабильность процесса сварки в тиристорных трансформа­торах мозкет сыть достигнута непрерывность. о сварочного тока. При этом используется так называемая цепь подпитки (рис. 5, а), обеспечивающая похождение минимально необходимого тока подпитки дуги ( I 20 ) в интервале непроводимости тиристоров (рис. 3, а).

Однако наибольшее распространение получили тиристорные трансформаторы с прерывистым регулированием тока и импульсной стабилизацией (рис.5,6), обеспечивающей надежное повторное возбуждение дуги. В момент φ окончания бестоковой паузы на дугу накладывается стабилизирующий импульс тока (рис.6, HHHHFHF б).

Рис. 6. . Линейные диаграммы напряжения и токов тиристорных трансформаторов с цепью подпитки (а), импульсной стабилизацией (б)

Режим горения дуги в этом случае прерывистый. В трансформаторах, собранных по этой схеме, параллельно первичной обмотке силового трансформатора включена цепь, состоящая из конденсатора и дополнительной импульсной обмотки, которая расположена поверх вторичной обмотки, что обеспечивает достаточную магнитную связь между этими обмотками. При включении любого из тиристоров конденсатор заряжается до текущего значения сетевого напряжения. Зарядный ток конденсатора проходит по дополнительной обмотке трансформатора и вызывает в дуговом промежутке импульс напряжения, достаточный для повторного возбуждения дуги. По окончании периода проводимости тиристора дуги угасает, конденсатор разряжается на первичную обмотку силового трансформатора. В следующий полупериод сетевого напряжения включается второй тиристор, конденсатор заряжается в обратном напряжении, его зарядный ток вызывает стабилизирующий импульс в дуговом промежутке и повторное возбуждение дуги (рис. 6, б).

В настоящее время выпускаются тиристорные трансформаторы для ручной дуговой сварки ТДЭ-402. Силовой трансформатор – стержневого типа с фиксированным повышенным магнитным рассеянием (первичная и вторичная обмотки разнесены по высоте магнитопровода). Отсутствие подвижных частей и стальных шунтов, подверженных при работе вибрациям, позволило сделать силовой трансформатор простым в изготовлении и долговечным в эксплуатации. Фазорегулятор выполнен на тиристорах ТЛ-200, управление тиристорами осуществляется от собственного анодного напряжения. Работают тиристоры при естественном охлаждении. Для автоматической сварки под флюсом выпускаются тиристорные трансформаторы серии ТДФЖ.

Лабораторная установка для снятия внешней вольт-амперной характеристики сварочного трансформатора

Схема лабораторной установки приведена на рис. 7. Источ­ником питания для сварки служит однофазный сварочный трансформатор ТД-306. В качестве нагрузки использован бал­ластный реостат РБ-300. Электроизмерительные приборы (ам­перметр, вольтметр) фиксируют электрические параметры во вторичной цепи при проведении экспериментов.

Рис. 7. Принципиальная схема лабораторной установки для снятия спешней вольт-амперной характеристики источника питания дуговой сварки

Сварочный трансформатор ТД-306

Принципиальная электрическая схема трансформатора приведена на рис. 3. Переключение диапазонов осуществляется специальным переключателем барабанного типа, рукоятка ко­торого выведена на верхнюю крышку трансформатора. Здесь же расположено смотровое окно для наблюдения за токоуказательным механизмом секторного типа, закрепленным на магнитопроводе и связанным с первичной обмоткой. Шкала токоуказателя градуирована для двух диапазонов тока при номинальном напряжении питающей сети. На концах шкалы имеются надпи­си «Стоп», предупреждающие о конце хода подвижной вторичной обмотки. Для подключения сварочной цепи имеются доски зажимов, закрывающиеся защитными крышками. Трансфор­матор снабжен емкостным фильтром, предназначенным для снижения радиопомех, создаваемых трансформатором при свар­ке. При пробое конденсаторов первичная обмотка соединяется с кожухом, поэтому включение трансформатора в сеть без заземления не допускается.

Техническая характеристика

сварочного трансформатора ТД-306

Номинальный сварочный ток, А 250

Номинальное рабочее напряжение, В 30

Максимальный сварочный ток, А 300

Максимальное рабочее напряжение, В 32

Режим работы ПН, % 25

Коэффициент полезного действия, % 78

Напряжение холостого хода, В, не более 80

1. Изучить конструкцию сварочного трансформатора с по­движными обмотками ТД-306.

2. Зарисовать схему лабораторной установки.

3. Изменяя величину нагрузки с помощью балластного реостата, получить экспериментальные данные для построения 4-5 ВВАХ. Данные завести в таблицу.

Источник

Сварочный трансформатор: устройство и принцип действия

Сварочный трансформатор является, пожалуй, самым распространенным видом промышленного оборудования. Его основу составляют несколько ключевых узлов, которые, взаимодействуя, генерируют сварочную дугу. Ее мощности достаточно для того, чтобы соединить две металлические заготовки или разрезать цельный кусок металла. В зависимости от конструктива, функционала и силы генерируемого напряжения оборудование делится на несколько видов. Каков принцип действия сварочного трансформатора, какие происходят при этом процессы, отличительные особенности моделей – это неполный список вопросов, которые рассмотрены ниже.

  • Устройство сварочного трансформатора
  • Принцип работы сварочного трансформатора
  • Холостой ход
  • Сварочный трансформатор: схемы и модификации
  • Расчет трансформатора для сварки
  • Классификация сварочных трансформаторов

Устройство сварочного трансформатора

Для плавки металла необходимо настроить в нужных значениях параметры потребляемого сетевого тока. В сварочном оборудовании изменяются основные его значения: понижается напряжение и возрастает сила тока. Сварка металлических заготовок была бы невозможна без основных комплектующих, которые входят в состав даже самого простого сварочного трансформатора:

  • первичная обмотка (выполняется из изолированного провода);
  • вторичная обмотка (очень часто для лучшей теплоотдачи выполняется неизолированной);
  • магнитопровод;
  • вертикальный винт крепления;
  • крепление к обмотке и гайка винта;
  • зажимы для фиксации проводов;
  • рукоятку зажима винта;
  • металлический корпус.

Помимо основного в сварочных трансформаторах используется дополнительное оборудование, улучшающее их работу и расширяющие функционал.

Для любого сварочного аппарата необходим магнитопровод. Он никак не влияет на параметры тока, но без сердечника невозможно образовать магнитное поле. Он состоит из набора металлических пластин своеобразной формы. Поверхность пластин покрыта оксидом, а в некоторых случаях защищена лаком. Изоляция необходима по техническим соображениям. Если бы сердечники делались из металла и не изолировались, то из-за действий магнитного поля генерировались бы токи Фуко. Они снижают индукцию поля.

Для снижения шумов, которые генерируются при работе трансформатора, важно максимально туго стянуть пластины. При ослаблении соединения усиливается вибрация, причиной возникновения которой является проходящий ток. Следует учесть, что избавиться от шума полностью не удастся. И его наличие в умеренной степени даже в новом оборудовании является нормой.

Принцип работы сварочного трансформатора

Итак, настало время рассмотреть детальнее, что такое сварочный трансформатор и как он функционирует. Алгоритм работы оборудования включает несколько основных этапов:

  1. Из сети энергоснабжения ток подается на первичную обмотку. В результате этого генерируется магнитный поток, замыкающийся на сердечнике устройства;
  2. Далее напряжение поступает на вторичную обмотку.
  3. Изготовленный из ферромагнитных материалов сердечник, на котором располагаются обе обмотки – первичная и вторичная, генерирует магнитное поле.
  4. По количеству витков катушки, точнее их разницы, изменяются напряжение и сила тока. По данным параметрам и рассчитывается трансформатор.

Есть прямая зависимость между количеством витков вторичной обмотки и выходным напряжением. Если нужно повысить напряжение на выходе, то следует прибавить количество витков вторичной катушки, и наоборот. Сварочный трансформатор является понижающим устройством. По этой причине количество витков на вторичной обмотке у него меньше, чем на первичной.

Помимо этого, устройство и узлы сварочного аппарата позволяют регулировать и силу тока. Для этого необходимо изменять расстояние между вторичной и первичной обмотками. Здесь наблюдается обратная зависимость: чем меньше расстояние, тем сильнее сила тока, и наоборот – чем больше расстояние, тем меньше значение. Данные регулировки дают возможность сварщику работать с материалами, которые отличаются и по составу, и по толщине.

Холостой ход

Любые представленные на потребительском рынке сварки оснащены двумя режимами работы: под нагрузкой и холостой. Во время сварочного процесса между изделием и электродом замыкается вторичная обмотка. Образуется ток большой мощности, которой хватает для того, чтобы плавить металл. По окончании работ вторичная цепь размыкается. Дается старт работе оборудования в режиме холостого хода.

В первично катушке генерируемые электрическим током силы имеют двойное происхождение. Первые из них образуются магнитным потоком, а другие – рассеиванием. Электродвижущие силы создаются в магнитопроводе, и между витками обмоток замыкаются по воздуху (между пластинами есть изоляция). Они формируют величину холостого хода.

Важно, чтобы сила тока холостого тока не представляла угрозы здоровью и жизни сварщика. Она ограничена величиной 48V. И только некоторые модели имеют этот показатель 60-70В. В случаях, когда электродвижущие силы, которые образуются от потока рассеивания, имеют большее значение, то дополнительно устанавливается автоматический ограничитель. Его нормативное срабатывание составляет меньше 1 секунды после окончания сварочного процесса. Корпус варочного аппарата всегда необходимо заземлять. В случае нарушения изоляции первичной обмотки напряжение пойдет путем наименьшего сопротивления и уйдет в землю, миную человеческий организм.

Читайте также:  Lk pl580405a уменьшить ток подсветки

Сварочный трансформатор: схемы и модификации

Как уже упоминалось, помимо стандартного набора узлов сварочный аппарат может содержать и дополнительные компоненты, призванные улучшить его функционал и качество работы. Схемы дополняются:

  • конденсаторами;
  • тиристорными фазорегуляторами;
  • дополнительными вторичными обмотками;
  • импульсными стабилизаторами.

Помимо этого, нередко схема оборудования комплектуется дополнительным сопротивлением. Оно позволяет продолжить регулировку силы тока в тех случаях, когда разведение обмоток не может принести нужного результата. Это характерно для очень мощных моделей оборудования или в случаях работы с особо тонкими заготовками. Дополнительное сопротивление может представлять собой отдельный блок, оснащенный коннекторами для подключения к цепи или обычной пружиной, изготовленной из высокоуглеродистой стали. В любом случае через сопротивление следует пропустить ток, который идет от вторичной обмотки.

Расчет трансформатора для сварки

Для разных видов сварочных работ необходима различная мощность оборудования. Основной расчет показатели выполняется на основании разницы в количестве витков между катушками первичной и вторичной обмоток. Важно понять основной принцип действия сварочного трансформатора. Для понижающих устройств выработано правило, которое выражает зависимость между коэффициентом понижения и количеством витков.

Так, если выходное напряжение нужно понизить в 100 раз по сравнению со входящим, то количество витков вторичной катушки должно быть в 100 раз меньше сравнительно с количеством витков на первичной катушке. Точно такое же правило работает и в обратном направлении. Погрешность вычислений не превышает 3%.

Каждое устройство характеризуется так называемым коэффициентом трансформации. Данный показатель обозначает величину масштабирования при переходе от первичного (i1) значения до вторичного (i2). Формула для расчета выражается в таком виде: n = i1/i2. Вооружившись формулой, несложно определить значения для изготовления оборудования под конкретный вид сварки.

Классификация сварочных трансформаторов

Классифицировать сварочные трансформаторы принято по их назначению. Они отличаются по таким показателям:

  • Габаритами и весом. На рынке представлены как небольшие модели, которые комплектуются наплечным ремнем для переноски; так и большие агрегаты, для перемещения которых потребуется тельфер или тележка.
  • Напряжение холостого хода. Оно варьируется в широком диапазоне значений: от 48 до 70V.
  • Сила тока. На большинстве серийного оборудования данный параметр колеблется в диапазоне от 50 до 400А. Встречаются крупные промышленные образцы, генерирующих ток силой в 1000А.
  • Количество фаз и потребляемый ток. Одно и трехфазные сварочные трансформаторы под линии энергоснабжения 220 и 380В.
  • Подача тока. Может быть непрерывной или импульсной.
  • Используемые в работе электроды. Расходники различаются по составу и диаметру (2-6 мм).

Получить надежное соединение двух металлических элементов проще всего с помощью электрической сварки. Она отлично подойдет для выполнения разных видов работ на производстве, дома или в любом ином месте. Сварочные аппараты отличаются простотой использования, надежностью и эффективностью. Сварные швы намертво соединяют заготовки и служат на протяжении многих десятилетий.

Источник

Трансформаторы с повышенным магнитным рассеянием

Практическая работа №1

«Изучение устройства сварочных трансформаторов типа ТД и ТДМ (с раздвижными катушками)»

Общие сведения

Сварочный трансформатор служит для понижения сетевого напряжения 220 или 380В до значений, необходимых для сварки (менее 100 В). Все сварочные трансформаторы являются трансформаторами напряжения.

Главным достоинством трансформаторов является их низкая стоимость: они в 2—4 раза дешевле выпрямителей и в 6—10 раз дешевле сварочных агрегатов аналогичной мощности. Трансформаторы также дешевле в эксплуатации, имеют сравнительно высокий коэффициент полезного действия (примерно 0,7…0,9) и низкий удельный расход электроэнергии (примерно 2…4 кВт · ч на 1 кг расплавленного электродного металла). Кроме того, трансформаторы проще в эксплуатации и легко ремонтируются.

В зависимости от электромагнитной схемы и способа регулирования различают трансформаторы с нормальным рассеянием и трансформаторы с увеличенным рассеянием.

Трансформаторы с нормальным рассеянием.

Действие таких трансформаторов основывается на явлении электромагнитной индукции, которое заключается в том, что при изменении магнитного потока внутри контура, охваченного проводником, в этом проводнике возникает электродвижущая сила (ЭДС), а при замыкании проводника в нем появляется ток.

Сварочные трансформаторы являются специальными понижающими трансформаторами, имеющими требуемую внешнюю ВАХ, обеспечивающими стабильно горение дуги и регулирование сварочного тока.

Сварочные трансформаторы для ручной дуговой сварки, как правило, формируют крутопадающую внешнюю ВАХ в диапазоне малых токов и пологопадающую внешнюю ВАХ в диапазоне больших токов.

Классификация сварочных трансформаторов

Классификацию сварочных трансформаторов можно провести по следующим признакам:

1. По назначению:

1) для ручной дуговой сварки;

2) для автоматической сварки под флюсом;

3) для электрошлаковой сварки.

2. По виду внешней ВАХ:

1) с крутопадающей внешней ВАХ;

2) с крутопадающей и пологопадающей внешними ВАХ;

3) с жесткой внешней ВАХ.

3. По режиму работы:

1) ПН = 20% (работа-1 мин, пауза-4 мин, трансформаторы бытовые и для монтажных работ);

2) ПН = 60% (работа-3 мин, пауза-2 мин, трансформаторы стационарные и для продолжительных работ);

3) ПН = 100% (работа-непрерывная до окончания цикла сварки, трансформаторы для автоматической сварки).

4. По способу создания индуктивного сопротивления сварочной цепи:

1) с повышенным магнитным рассеянием (далее — ПМР);

2) с нормальным магнитным рассеянием (далее-НМР).

Трансформаторы с повышенным магнитным рассеянием

Наиболее широко в сварочном производстве распространены трансформаторы с ПМР. Такие трансформаторы относятся к стержневому типу. В трансформаторе с ПМР первичная и вторичная обмотки расположены на различной высоте. Обмотки имеют между собой электромагнитную связь. При прохождении электрического тока по обмоткам катушек, возникают магнитные потоки, основная часть которых замыкается по сердечнику магнитопровода.

Другая часть магнитных потоков замыкается по воздуху, создавая увеличенные потоки рассеяния. Эти потоки наводят во вторичной обмотке трансформатора реактивную ЭДС. Возникшая ЭДС, в свою очередь, определяет индуктивное сопротивление сварочной цепи трансформатора, обеспечивающее создание требуемой внешней ВАХ.

Существуют следующие типы трансформаторов с ПМР:

1. С подвижными (раздвижными) катушками (ТД);

2. С подвижным магнитным шунтом (ТДМ).

Трансформаторы с подвижными катушками (ТД):в настоящее время выпускаются массово и имеют, в сравнении с другими, определенные достоинства по диапазонам регулирования тока, качественной динамике управления, плавности регулирования сварочного тока.

Трансформатор с подвижными катушками состоит из катушек первичной (3)и вторичной (2)обмотки, которые расположены на замкнутом магнитопроводе (1). В трансформатора х используется принцип перемещения катушек вторичной обмотки относительно неподвижных катушек первичной. Перемещением катушек изменяется индуктивное сопротивление сварочной цепи. При сближении катушек оно уменьшается, что приводит к увеличению сварочного тока. При удалении катушки вторичной обмотки от первичной увеличивается магнитный поток рассеяния и уменьшается магнитная связь между обмотками. Индуктивное сопротивление увеличивается, а сварочный ток начинает уменьшаться. Таким образом в трансформаторах производится регулирование сварочного тока.

Для расширения пределов регулирования сварочного тока в трансформаторах предусмотрено переключение на режимы малых или больших токов. Параллельное соединение катушек вторичной обмотки обеспечивает работу в режиме больших токов. Последовательное соединение катушек вторичной обмотки обеспечивает работу в режиме малых токов. В пределах каждого режима возможно плавное регулирование сварочного тока.

Трансформатор с подвижным магнитным шунтом (ТДМ):состоит из катушек первичной и вторичной обмотки, которые расположены на замкнутом магнитопроводе. Внутри магнитопровода между первичными обмотками и вторичными обмотками установлен перемещающийся магнитный шунт, представляющий собой два пакета из пластин электротехнической стали. С помощью шунта в трансформаторе изменяют магнитные потоки рассеяния. При введении шунта между обмотками и уменьшении зазора часть магнитного потока будет замыкаться через шунт, магнитная связь между первичной и вторичной обмоткой будет ослабевать, а следовательно, будет уменьшаться и сварочный ток. При выведении шунта и увеличении зазора большая часть магнитного потока будет проходить по магнитопроводу, магнитная связь между обмотками возрастет, что приведет к увеличению сварочного тока.

Источник



Технические характеристики сварочных трансформаторов

Совокупность параметров трансформатора, описывающих его служебные свойства, а так же параметры его работы и питания называют техническими характеристиками. Технические характеристики сварочного трансформатора ТДМ-252У2 представлены в таблице 1.

К техническим характеристикам сварочных трансформаторов можно отнести:

1. номинальный сварочный ток

2. диапазон регулирования сварочного тока

3. напряжение холостого хода

Читайте также:  Регулировка тока питания светодиодов

4. номинальное рабочее напряжение

5. номинальный режим работы

6. потребляемая мощность

7. напряжение питающей сети

Таблица 1

Технические характеристики сварочного трансформатора ТДМ-252У2

Номинальный сварочный ток Iсв, А Напряжение холостого хода, Uхх, В Номинальное напряжение Uд, В Потребляемая мощность Рт, кВ х А Номинальный режим работы ПН, % Напряжение сети питания, U1, В Масса, кг
15,4

0 100 200 300 Iсв, А

Рис. 3 Внешняя ВАХ сварочного трансформатора ТДМ-252У2

Цель работы: Изучить устройства сварочных трансформаторов типа ТД и ТДМ (с раздвижными катушками)

Ход работы:

Изучить конструкцию сварочных трансформаторов по паспортам и каталогам.

Зарисовать схему и дать описание устройства трансформатора (по выбору преподавателя).

Начертить таблицу: «Технические характеристики сварочного трансформатора».

4. Ответить на вопросы.

Контрольные вопросы:

1. Для ручной дуговой сварки применяется:

а) падающая ВВАХ;

б) жесткая ВВАХ;

в) возрастающая ВВАХ.

2. При сварке на переменном токе:

а) подключается к электроду;

б) подключается к основному металлу;

в) переменный ток не имеет полярности.

3. При увеличении сварочного тока напряжение дуги:

а) уменьшается;

б) не изменяется;

в) увеличивается.

4. Направленным движением заряженных частиц называется:

а) электрическое напряжение;

б) электрический ток;

в) электрическое сопротивление.

5. Сварочный ток измеряется:

а) амперметром;

в) вольтметром.

6. Катодом называется:

а) положительно заряженный электрод;

б) незаряженный электрод;

в) отрицательно заряженный электрод.

7. Электрические свойства источника питания описываются:

а) внешней вольт амперной характеристикой;

б) статической вольт амперной характеристикой;

в) динамической вольт амперной характеристикой.

8. Сварочные трансформаторы в диапазоне малых токов формируют:

а) крутопадающую внешнюю ВАХ;

б) пологопадающую внешнюю ВАХ;

в) возратстающуювнешнюю ВАХ.

9. Напряжение дуги измеряется:

а) амперметром;

в) вольтметром.

Практическая работа №2

«Изучение устройства сварочных выпрямителей типа ВДУ»

Сварочными выпрямителями называют устройства, которые с помощью полупроводниковых элементов преобразуют напряжение переменного тока в однофазной или трехфазной сети в напряжение постоянного тока с необходимой внешней характеристикой и предназначены для питания сварочной дуги.

Сварочные выпрямители получили большое распространение.

Преимущества:

Ø относительно небольшие потери холостого хода;

Ø высокие динамические свойства при меньшей электромагнитной индукции;

Ø отсутствие вращающихся частей и бесшумность в работе;

Ø равномерность нагрузки фаз;

Ø небольшая масса;

Ø возможность замены медных проводов алюминиевыми.

Недостатки:

Ø Однако следует иметь в виду, что для выпрямителей продолжительные короткие замыкания представляют большую опасность, так как могут выйти из строя диоды.

Ø Кроме того, сварочные выпрямители чувствительны к колебаниям напряжения в сети.

Все же по основным технико-экономическим показателям сварочные выпрямители являются более прогрессивными, чем, например, сварочные преобразователи.

Сварочные выпрямители состоятиз двух основных блоков:

1. понижающего трехфазного трансформатора с устройствами для регулирования напряжения

2. выпрямительного блока.

Кроме того, выпрямитель имеет пускорегулирующее защитное устройства, обеспечивающие нормальную его эксплуатацию. Для выпрямления тока используется свойство полупроводникового вентиля проводить ток только в одном направлении. Наибольшее применение получили селеновые и кремниевые вентили. Селеновые вентили — дешевы, выдерживают перегрузки. Кремниевые вентили обладают высокими энергетическими показателями высоким к.п.д., но очень чувствительны к перегрузкам по току поэтому требуют защитных устройств и интенсивного охлаждения.

Выпрямление тока осуществляется по трехфазной мостовой схеме Ларионова. Мост состоит из шести плеч, в каждом из которых установлены вентили, обеспечивающие выпрямление обоих полупериодов переменного тока в трех фазах (рис.).

Сварочные выпрямительные установки в соответствии с ГОСТ 13821—77 выпускают на номинальные силы тока 120. 1000 А, транзисторные источники питания — 15. 300 А с пределами регулирования от 0,15 до 300 А.

Основными узлами сварочного выпрямителя являются понижающий трансформатор, блок выпрямительных вентилей, вентилятор, пускорегулирующая и стабилизирующая аппаратура.

В зависимости от внешней вольтамперной характеристики, количества постов и способа сварки сварочные выпрямители подразделяют на однопостовые с падающей внешней характеристикой. однопостовые с жесткой внешней характеристикой, однопостовые универсальные, многопостовые, однопостовые транзисторные.

Сварочные выпрямители с жесткой внешней характеристикой типа ВС и ВДГ предназначены для сварки в защитном газе плавящимся электродом, автоматической и полуавтоматической сварки под флюсом, порошковой проволокой и др. Они просты в устройстве и надежны в работе. Имея общую принципиальную схему, выпрямители этого типа отличаются в основном мощностью и числом ступеней регулирования. Выпрямители состоят из понижающего трехфазного трансформатора, выпрямительного блока, двух универсальных переключателей для переключения витков первичной обмотки трансформатора (для грубой и точной регулировки), дросселя(для обеспечения нарастания тока короткого замыкания и сглаживания пульсаций) и вентилятора.

Сварочные выпрямители однопостовые с падающей внешней характеристикой предназначены для ручной дуговой сварки и наплавки, а также для механизированной сварки под флюсом. Падающая внешняя характеристика и заданное значение силы сварочного тока обеспечиваются трансформатором. Для преобразования тока используют селеновые (выпрямители серии ВСС) и кремниевые (выпрямители серий ВКС и ВД) вентили. По сравнению с кремниевыми селеновые вентили имеют меньший КПД, но обладают большей стойкостью к перегрузкам.

Сварочные выпрямители с падающей внешней характеристикой выпускаются типа ВСС, ВКС и ВД. Сварочные выпрямители типа ВСС состоят из понижающего трехфазного трансформатора с подвижными обмотками, выпрямительного селенового блока с вентилятором, пускорегулирующей и защитной аппаратурой. Понижающий трансформатор выполнен с повышенным магнитным рассеянием, которое регулируется изменением расстояния между первичной и вторичной обмотками. Два диапазона регулирования сварочного тока получают, соединяя первичную и вторичную обмотки звездой (малые токи) и треугольником (большие токи). В пределах каждого диапазона ток плавно регулируют, изменяя расстояние между катушками первичной (нижней подвижной) и вторичной(верхней неподвижной) обмоток с помощью рукоятки. При вращении рукоятки по часовой стрелке катушки обмоток сближаются, индуктивность рассеяния уменьшается, сварочный ток увеличивается. Обмотки трансформатора выполнены из алюминия. Выпрямительный блок собран из селеновых пластин 100X400 мм, охлаждается вентилятором.

Сварочные выпрямители типа ВКС имеют следующие основные отличия от типа ВСС: выпрямительный блок составлен из кремниевых вентилей ВК-200; сварочный ток регулируют, перемещая катушки обмоток с помощью асинхронного двигателя с дистанционным управлением.

Широкое применение получили сварочные выпрямители ВД-101 и ВД-301 с кремниевыми вентилями и ВД-102 и ВД-302 с селеновыми вентилями. Они несложны по устройству, обладают достаточно высоким коэффициентом полезного действия и имеют небольшую массу.

Сварочные выпрямители типа ВСУ и ВДУ являются универсальными источниками питания дуги. Они предназначены для питания дуги при автоматической и полуавтоматической сварке под флюсом, в защитных газах, порошковой проволокой, а также при ручной сварке. Выпрямители ВСУ, кроме обычных — блока трехфазного понижающего трансформатора и выпрямительного блока, имеют дроссель насыщения с четырьмя обмотками. Переключением этих обмоток можно получать жесткую, пологопадающую и крутопадающую внешние характеристики.

Выпрямители ВДУ основаны на использовании в выпрямляющих силовых обмотках управляемых вентилей—тиристоров. Схема управления тиристорами позволяет получать необходимый для сварки вид внешней характеристики, обеспечивает широкий диапазон регулирования сварочного тока и стабилизацию режима сварки при колебаниях напряжения питающей сети.

Создание выпрямителей с универсальными внешними характеристиками связано с унификацией конструкции силового трансформатора. Стабильный процесс сварки в углекислом газе тонкими электродными проволоками в различных пространственных положениях может быть обеспечен только при питании от выпрямителей с естественной жесткой внешней характеристикой, выполненных на базе трансформаторов с нормальным рассеянием. В то же время ручную дуговую сварку и сварку под флюсом можно выполнять при падающих характеристиках, полученных на базе трансформаторов с нормальным рассеянием. С учетом этого все тиристорные выпрямители выполняются с силовым понижающим трансформатором, имеющим нормальное магнитное рассеяние.

В тиристорных сварочных выпрямителях в зависимости от типоразмера и экономически обоснованного типа тиристора применяются различные многофазные схемы выпрямления. Наиболее целесообразны схемы, обеспечивающие минимальную пульсацию сварочного тока: трехфазная мостовая, двойная трехфазная с уравнительным реактором и шестифазная кольцевая схема выпрямления. Из трехфазных мостовых схем более предпочтительна симметричная, полностью управляемая схема, обеспечивающая по сравнению с полууправляемой схемой (три диода, три тиристора) меньшую пульсацию сварочного тока. В тиристорных сварочных выпрямителях дроссель в цепи выпрямленного тока необходим не только для ограничения пиков тока короткого замыкания при сварке в среде углекислого газа, но и в значительной степени, для сглаживания пульсации выпрямленного тока, величина которых зависит от пределов регулирования.

Источник