Назад: 2.4. Способы настройки сварочных трансформаторов

2.5. Классификация сварочных трансформаторов

Электрическая схема трансформатора должна отражать конструкцию сердечника, взаимное расположение обмоток и схему их включения. Эта схема определяет электрическую и магнитную связь, характер взаимодействия между обмотками трансформатора. Различают две основные принципиальные электромагнитные схемы сварочных трансформаторов.

Первая группа – трансформаторы с нормальным (малым) рассеянием и дополнительной реактивной катушкой-реактором (дросселем).

Вторая группа – трансформаторы с увеличенным магнитным рассеянием.

Внутри каждой группы сварочные трансформаторы классифицируются по виду конструкции и способам настройки режима.

К первой группе относятся:

Сварочные трансформаторы с нормальным магнитным рассеянием в комбинации с реактивной катушкой – реактор в однокорпусном исполнении. Такие трансформаторы с реактором имеют общий магнитопровод. В этом случае между реактивной обмоткой и обмоткой трансформатора существует не только электрическая, но и магнитная связь. Коэффициент магнитной связи между обмотками трансформатора и реактивной катушкой 0 < К_м < 1. Настройка режима в таких трансформаторах осуществляется плавным изменением воздушного зазора в сердечнике реактивной катушки.

Трансформаторы такой системы широко используются в современных специализированных источниках питания. Отличительная особенность этих трансформаторов заключается в том, что в качестве отдельной реактивной катушки чаще всего используется реактор насыщения, сердечник которого не имеет подвижных частей и воздушного зазора. Магнитное сопротивление в нем изменяется путем подмагничивания сердечника специальной обмоткой, питаемой постоянным током. При подмагничивании постоянным током изменяются магнитная проницаемость и степень намагничивания сердечника. Это приводит к изменению индуктивного сопротивления реактора.

Сварочные трансформаторы с увеличенным магнитным рассеянием и подвижным магнитным шунтом. Трансформаторы этого типа выполняются с неподвижными обмотками, размещенными на одном или двух разных стержнях на соответствующем расстоянии друг от друга с целью обеспечения требуемого рассеяния. Между обмотками располагаются подвижные магнитные шунты, перемещением которых изменяют поток рассеяния и производят настройку режима. Плавное изменение потока магнитного рассеяния (путем перемещения магнитных шунтов) сочетается со ступенчатым (2-3 ступени) секционированием вторичной обмотки трансформатора.

Сварочные трансформаторы с неподвижным подмагничиваемым шунтом. Принцип работы этого трансформатора аналогичен предыдущему. Отличие заключается в способе изменения величины магнитного сопротивления потока рассеяния за счет изменения тока в обмотке подмагничивания, расположенной на неподвижном шунте.

Сварочные трансформаторы с увеличенным магнитным рассеянием и подвижными обмотками. Одна или обе обмотки трансформатора выполняются подвижными. В некоторых конструкциях для усиления потока рассеяния между обмотками размещены неподвижные магнитные шунты. Настройка на заданный режим осуществляется путем плавного перемещения подвижных обмоток, которая может сочетаться со ступенчатым секционированием вторичной обмотки.

Сварочные трансформаторы с ярмовым рассеянием имеют фиксированное индуктивное сопротивление благодаря неподвижному расположению первичной и вторичной обмоток на разных стержнях сердечника. Настройка режима осуществляется за счет дополнительной неподвижной ярмовой обмотки и обмотки, выполненной сварочным кабелем поверх основной обмотки трансформатора, которые являются дополнительным индуктивным сопротивлением. При этом напряжение холостого хода трансформатора несколько возрастает.

Сварочные трансформаторы с тиристорным коммутатором. Их часто называют «тиристорные трансформаторы». Они имеют фиксированное индуктивное сопротивление за счет расположения первичной и вторичной обмоток на различных стержнях сердечника. Настройка режима осуществляется путем изменения угла включения тиристоров, которые могут включаться как в первичную, так и во вторичную цепь. При такой настройке трансформатора наблюдаются значительные перерывы в горении дуги. Для обеспечения непрерывности горения дуги используют различные способы, обеспечивающие надежное повторное зажигание дуги. В зависимости от этого различают «тиристорные трансформаторы» с прерывистым питанием дуги и – с подпиткой дуги.

Требования к сварочным трансформаторам. Сварочные трансформаторы выпускаются в соответствии с ГОСТ 95-77 «Трансформаторы однофазные однопостовые для автоматической дуговой сварки под флюсом». Трансформаторы должны обеспечивать легкое зажигание и устойчивое горение дуги при использовании электродов с высокими стабилизирующими свойствами, предназначенных специально для сварки на переменном токе. Если использовать электроды с низкими стабилизирующими свойствами, например, с фтористо-кальциевым покрытием, то сварочные свойства трансформатора становятся неудовлетворительными, особенно при токах ниже 100 А.

Основными недостатками сварочных трансформаторов являются: низкая устойчивость горения дуги; низкая стабильность электрических параметров режима сварки, обусловленная возмущениями напряжения питающей сети.

Главными преимуществами сварочных трансформаторов являются: высокий КПД (около 0,8...0,9); низкий удельный расход электроэнергии (около 3 кВт.ч на 1 кг наплавленного металла); низкая стоимость изготовления (в 2...4 раза дешевле выпрямителей и в 6...10 раз – агрегатов одинаковой мощности); просты в эксплуатации и легко поддаются ремонту.

Электрическое оборудование для сварочного тока обладает важнейшими достоинствами: плавность, компактность регулятора, возможность дистанционного и программного управления, отсутствие подвижных частей. Это повышает надежность и долговечность источника.

Наличие реактора (значительной индуктивности) в цепи сварочного тока искажает форму тока, уменьшая скорость его нарастания при переходе через нуль. Это снижает устойчивость горения дуги на переменном токе. Исправить кривую сварочного тока или придать ей прямоугольную форму можно за счет изменения формы тока, питающего обмотку управления реактора насыщения, что является его достоинством.

Реакторы с компенсированными намагничивающими потоками имеют большую массу и стоимость. В настоящее время они используются в конструкциях специализированных источников питания.

Далее: 2.6.1. Сварочные трансформаторы с нормальным рассеянием