Что такое сварочный трансформатор

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

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:

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:

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.

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:

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:

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

Что такое сварочный трансформатор

Сварочный трансформатор – трансформатор, получивший широкое применение в производственной сфере и в быту для электродуговой сварки. Рассмотрим особенности конструкции сварочных трансформаторов, принцип их работы и разновидности данного оборудования.

Особенности конструкции сварочного трансформатора

Данный агрегат комплектуется следующими элементами и узлами:

Параметры силы электротока не зависят от конструкции сердечника. Но данный узел необходим для возбуждения магнитного потока и комплектуется из пакета пластин, изготовленных из трансформаторной стали.

Изготовление сердечника в виде цельного элемента нецелесообразно по причине большого количества потерь в величине магнитного поля за счёт образования вихревых токов, снижающих индукцию.

Чтобы агрегат работал тихо, важно плотно стянуть пакет пластин, исключив вибрацию между ними в процессе эксплуатации трансформатора.

Различные аппараты могут конструктивно различаться, исходя из предназначения и рабочих характеристик, на которые рассчитан трансформатор.

На чём основан принцип работы

Функционирование агрегата происходит следующим образом:

Для сварочных работ применяется трансформатор понижающего типа, у которого на входной катушке(первичной обмотке) количество витков превышает выходную(вторичную обмотку).

Принцип работы трансформатора

Сила выходного электротока может регулироваться за счёт подвижной конструкции устройства – путём увеличения или уменьшения зазора между катушками входа и выхода. При раздвижении катушки ток снижается, приближение вызывает увеличение указанной характеристики. Регулирование выполняется вращением рукоятки.

Величина тока подбирается, исходя из толщины и марки свариваемого металла, расположения сварочного шва. Чем толще свариваемые листы металла, тем больше потребуется создать величину тока на выходной катушке аппарата.

Соотношение величины тока с диаметром электрода и толщиной свариваемого металла

Холостой режим

Агрегат может функционировать в двух режимах:

В процессе сварки создаётся сварочная дуга, соединяющая посредством электрода обмотку на выходе со свариваемым металлом. Мощный сварочный электроток расплавляет свариваемый металл и создаёт неразъёмное соединение. После окончания сварки происходит вторичная цепь размыкается, и трансформатор переходит на холостой ход.

Во входной катушке возникают электродвижущие силы двойного происхождения:

Конструкция агрегата выполняется таким образом, чтобы величина напряжения на холостом ходу не представляла опасности для здоровья человека, выполняющего работы с помощью трансформатора.

Значение напряжения на холостом ходу ограничивается 48 В, в некоторых случаях допускается величина до 70 В. В целях безопасности устанавливается ограничивающее устройство, снижающее величину напряжения при превышении указанного значения, работающее в автоматическом режиме.

Дополнительная защита обеспечивается за счёт выполнения заземления аппарата.

Особенности схемы и модификации аппарата

Кроме стандартных устройств, в сварочном трансформаторе могут применяться дополнительные элементы, совершенствующие конструкцию агрегата. Схема может выполняться с использованием:

Схема может дополняться резисторами, регулирующими силу тока, если изменение расстояния между катушками не позволяет добиться необходимых характеристик. Эти элементы могут потребоваться, если предполагается сварка тонкого металла, или мощность оборудования чрезмерно велика.

Особенности расчёта трансформаторов для сварки

Понижение характеристик тока обеспечивается расчётом количества витков на первичной и вторичной обмотках. Параметры напряжения на выходе понижаются относительно входного на величину от 10 до 100 раз.

Чтобы обеспечить необходимые характеристики, число витков на обмотках должно быть тщательным образом рассчитано. Величина погрешности допускается в пределах 3 %.

Каждый аппарат характеризуется собственной величиной коэффициента трансформации, определяемом как частное величины силы тока на входе и выходе. Учитывая расчётные данные, создаётся оборудование с характеристиками, в зависимости от предполагаемых режимов работы и параметров сварочных соединений.

Расчёт выполняется с учётом следующих характеристик и нюансов:

Отдельные характеристики из указанных взаимосвязаны между собой.

Разновидности сварочных трансформаторов

Данное оборудование выпускается различных типов, исходя из условий эксплуатации и назначения. Аппараты могут различаться следующими характеристиками:

Современная промышленность выпускает множество разновидностей сварочных трансформаторов. Бытовой потребитель может подобрать изделие, исходя из особенностей предполагаемой эксплуатации и учитывая ценовую политику производителя.

Цены на бытовые модели сварочных трансформаторов колеблются в пределах от 4 до 20 тысяч рублей, в зависимости от характеристик и изготовителя. Выбор потребителя зависит от его финансовых возможностей и назначения устройства.

Сварочные трансформаторы – оборудование, незаменимое в быту и промышленной сфере. С помощью данных агрегатов можно получать надёжное и неразъёмное соединение, без особенных усилий и сложностей. Ценовая доступность позволяет бытовому пользователю приобрести аппарат для использования в домашних условиях, а в устройстве и принципе работы разобраться не составит особенного труда.

Возможные неисправности

Как выбрать сварочный трансформатор

При выборе оборудования, необходимо учитывать поставленные задачи и, исходя из этого, приобретать модель. Производятся приборы следующих классов:

Кроме класса и величины тока при выборе аппарата следует учитывать номинальное напряжение, на которое он рассчитан. Бытовые сети предполагают величину напряжения 220 В, с возможностью отклонения в ту или иную сторону до 15 процентов.

Еще один важный фактор – стоимость. Каждый должен выбирать, исходя из цены, зависящей от перечисленных ранее критериев и политики изготовителя.

Сварочные трансформаторы – оборудование, незаменимое в быту и промышленной сфере. С помощью данных агрегатов можно получать надежное и неразъемное соединение, без особенных усилий и сложностей. Ценовая доступность позволяет бытовому пользователю приобрести аппарат для использования в домашних условиях, а в устройстве и принципе работы разобраться не составит особенного труда.

Как сделать сварочный трансформатор своими руками

Источник

Описание сварочного трансформатора

Для электродуговой сварки требуется набор инструментов, в который входит сварочный трансформатор. Существуют промышленные и бытовые разновидности средств, отличающиеся техническими характеристиками и габаритами.

Описание оборудования

Трансформаторы – аппараты, используемые для соединения деталей из стали и некоторых других металлов. Устройство принимает ток от сети, преобразует его до получения требуемых параметров. Формирующаяся при этом электрическая дуга расплавляет края свариваемых заготовок и расходный материал, образуя прочный шов.

Отличия от инверторного аппарата

Такое оборудование отличается от трансформаторного следующими характеристиками:

Конструкция сварочного трансформатора

Такой аппарат включает несколько узлов, которые создают электрическую дугу, способную расплавлять сталь. Компоненты изменяют параметры токов, поступающих от сети.

Агрегат понижает напряжение, увеличивая ампераж.

Сварка металлов становится возможной благодаря узлам, входящим в конструкцию аппарата:

Магнитопровод не влияет на параметры тока, он лишь формирует магнитное поле. Для этого применяется набор стальных пластин, покрытых оксидным составом. Некоторые трансформаторы включают дополнительные компоненты, улучшающие работу оборудования.

Разновидности и классификация устройств

Классификация сварочных агрегатов осуществляется по следующим характеристикам:

Принцип работы с характеристиками

Приборы для трансформаторной сварки функционируют следующим образом:

Число витков обмотки напрямую связано с выдаваемым напряжением. Намотанная в большем количестве вторичная катушка повышает силу тока. Трансформаторный сварочный аппарат относится к приборам понижающего вида. Число витков первичной обмотки в нем больше, чем вторичной. Регулировать силу выходного тока можно, меняя величину зазора между катушками.

Холостой ход

Принцип работы сварочного трансформатора включает 2 режима: холостой и с нагрузкой. Во время сварки вторичная катушка создает замыкание между деталью и электродом. Мощная дуга плавит материал, образуя шов. После завершения сварки вторичная цепь разрывается. Аппарат начинает работать на холостом ходу.

Такой режим функционирования должен быть безопасным для пользователя. Максимальная величина напряжения – 48 В. Если показатель превышает допустимые значения, срабатывает автоматический ограничитель. Заземление корпуса агрегата обеспечивает дополнительную защиту сварщика от поражения током.

Стандартная схема сварочного трансформатора

Классические аппараты состоят из магнитопровода и преобразователей. Для розжига дуги электрическая схема предусматривает присутствие индуктивного сопротивления вторичной катушки. У аппаратов, функционирующих в режиме сварки, мощность многократно превышает потери, возникающие при работе на холостом ходу.

Схемы модификаций

В конструкцию стандартного аппарата нередко вносят изменения, помогающие улучшить эксплуатационные характеристики.

С шунтом

Рассеиванию магнитного поля способствует смена пространственного положения компонентов магнитопровода.

При смещении стальных элементов повышается сопротивление потока, идущего по воздуху.

При полном введении шунта параметр начинает зависеть от расстояния между деталью и компонентами магнитопровода. Аппараты, имеющие такой принцип действия, предназначены для использования в промышленных условиях.

С обмоткой по секциям

Такая схема сварочного аппарата считается устаревшей. Ранее это оборудование использовалось в бытовых и промышленных условиях. Имеется несколько вариантов выбора числа витков в первичной и вторичной обмотках.

Тиристорные аппараты

Для изменения напряжения и силы тока применяется фазовый сдвиг тиристоров. При сборке однофазного аппарата используют 2 детали, устанавливаемые друг напротив друга. Тиристоры настраивают симметрично и синхронно.

В полупроводниковых трансформаторах эти элементы размещают на первичной обмотке, что объясняется следующими причинами:

Плюсы и минусы

К положительным качествам трансформаторного оборудования относятся:

Из недостатков выделяют:

Особенности выбора сварочного трансформатора

Решая, какой аппарат купить, учитывают следующие критерии:

Какие неисправности могут быть

При работе со сварочным трансформатором нередко возникают следующие проблемы:

Как самому смонтировать аппарат

Главная часть самодельного агрегата – сердечник. Его изготавливают из трансформаторной стали, купить которую достаточно сложно. Полученная конструкция имеет вид прямоугольника с сечением более 55 см². При формировании первичной и вторичной катушек устанавливают регулирующий винт. С его помощью перемещают подвижную обмотку.

Сечение провода первой катушки должно составлять более 5 мм². Для сборки трансформатора используют кабели с жаропрочной изоляцией.

Вторичная обмотка формируется из медного проводника сечением 30 мм². На последнем этапе собирают текстолитовый корпус, который служит защитой сварщика от поражения током.

Источник

Сварочные трансформаторы

Введение

Сварочный трансформатор — трансформатор, предназначенный для питания установок электрической сварки. (ГОСТ 16110-82)

Сварочный трансформатор (далее — СТ) преобразует напряжение питающей сети снижая его величину в разы, кратно повышая при этом величину выходного тока до тысяч ампер, необходимых, что бы обеспечить плавление свариваемого металла.

Ключевым отличием сварочных трансформаторов от трансформаторов других типов является их, так называемая, крутопадающая вольт-амперная характеристика:

Как видно из графиков выше у СТ обладающих падающей вольт-амперной характеристикой при повышении тока (т.е. в момент зажигания сварочной электрической дуги) резко снижается выходное (сварочное) напряжение, в отличие от обычного трансформатора, напряжение которого снижается плавно. Такая особенность СТ позволяет обеспечить стабильность горения электрической дуги, а так же возможность его работы в режиме короткого замыкания, который является критическим для обычных трансформаторов.

Особенность работы сварочных трансформаторов

Самым распространённым способом сварки металлов плавлением является электродуговая сварка. Электрической дугой обычно называют мощный длительный электрический разряд в среде ионизированных газов между электродами, находящимися под напряжением. При этом выделяется большое количество тепла. Газ в дуговом промежутке нагревается до температуры 5000-7000°С и находится в состоянии плазмы. Строение сварочного процесса на переменном токе показано на рисунке ниже.

Как уже было написано выше источником тока для электрической дуги служит сварочный трансформатор. При работе СТ происходят частые переходы режимов его работы от холостого хода (в момент когда дуга гаснет) к короткому замыканию (при зажигании и горении дуги). А значит, сварочный трансформатор должен иметь особые рабочие свойства, отличающие его от обычных силовых трансформаторов.

Эти свойства определяются внешней вольт-амперной характеристикой (ВАХ) сварочного трансформатора (источника тока). Внешняя характеристика источника тока показывает зависимость напряжения на зажимах источника питания от тока нагрузки (сварочной дуги). Она должна отвечать особенностям статической вольт-амперной характе­ристики сварочной дуги.

Примерный вид внешней падающей ВАХ источника тока и ВАХ сварочной дуги показан на рисунке ниже.

Сварочный трансформатор понижает напряжение сети до величины необходимой для зажигания сварочной дуги и вместе с тем, до безопасного значения для работающего человека — это 60-80В (напряжение холостого хода). Кроме этого он выполняет задачу гальванической развязки между сварочной цепью и напряжением сети, то есть электрически отделяет цепь сварочного тока от сети питающей сварочный трансформатор, связь между ними осуществляется только за счет электромагнитной индукции, что в свою очередь исключает возможность поражения человека сварочным током.

Как уже было написано выше, величина напряжения холостого хода у СТ ограничивается на уровне 60-80В. При этом напряжение холостого хода должно быть не менее чем в 1,8-2,5 раза, больше напряжения дуги, а сила тока короткого замыкания (Iкз) не должна превышать удвоенного значения сварочного тока (Iсв), при этом изменения сварочного тока должны быть минимальными. Этим условиям отвечает внешняя крутопадающая характеристика СТ.

Величина напряжения холостого хода у СТ ограничивается безопасной величиной, которое устанавливается на уровне 60-80 Вольт. Но напряжение холостого хода должно быть не менее чем в 1,8-2,5 раза, больше напряжения дуги, а сила тока короткого замыкания (Iкз) не должна превышать удвоенного значения сварочного тока (Iсв), при этом изменения сварочного тока должны быть минимальными. Этим условиям отвечает внешняя крутопадающая характеристика СТ.

В установившемся режиме процесс горения дуги определяется статическими характеристиками источника тока и сварочной дуги. На вольт-амперных характеристиках, это точка пересечения кривых, как на рисунке ниже.

При ручной дуговой сварке процесс протекает на токах, соответствующих горизонтальному участку вольт-амперной характеристики сварочной дуги, а напряжение источника тока снижается до необходимого уровня. Значение рабочего напряжения (Uсв) СТ, округлённое до ближайшего целого числа в вольтах, определяется величиной сварочного тока Iсв:

если Iсв до 600A: Uсв = (20 + 0,04 Iсв) В,

если Iсв более 600А: Uсв= 44В,

где: Iсв — сварочный ток, А; Uсв – напряжение сварочной дуги, В.

Сварочные трансформаторы могут иметь внешнюю характеристику трёх видов: возрастающую, жесткую и падающую. Источники питания для ручной дуговой сварки имеют падающую вольт-амперную характеристику.

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

Принцип действия, устройство и основные типы сварочных трансформаторов

Принцип действия СТ подобен обычным силовым трансформаторам, хотя и со своими особенностями, необходимыми для получения падающей ВАХ.

Сварочный трансформатор состоит из двух основных частей – дросселя и понижающего трансформатора который содержит две электрически несвязанные между собой обмотки расположенные на общем замкнутом магнитопроводе, одна из которых подключается к источнику переменного тока U1 и называется первичной обмоткой (W1), а к другой обмотке, с пониженным напряжением U2, подключается нагрузка. Эта обмотка называется вторичной обмоткой (W2).

Ниже приведена общая схема устройства сварочного аппарата.

Дроссель служит для регулирования сварочного тока путем изменения воздушного зазора δ. Чем больше воздушный зазор, тем меньше индуктивность дросселя, следовательно, больше ток, протекающий во вторичной цепи.

При холостом ходе, когда ток во вторичной обмотке I2=0, напряжение на вторичной обмотке W2 максимально: U2=60-80В. После зажигания дуги напряжение падает до 20-30 В, в зависимости от типа аппарата.

Все сварочные трансформаторы можно классифицировать по следующим признакам:

Трансформаторы стержневого типа, по сравнению с трансформаторами броневого типа, имеют более высокий КПД и допускают большие плотности токов в обмотках. Поэтому сварочные трансформаторы обычно, за редким исключением, бывают стержневого типа.

Кроме того, магнитопровод стержневого типа позволяет разнести первичную и вторичную обмотки на большее расстояние, что приводит к увеличению магнитного рассеяния и созданию условий для получения падающей внешней характеристики источника питания. Тогда как у трансформаторов с магнитопроводом броневого типа малое (нормальное) магнитное рассеивание, что приводит к получению жёсткой внешней характеристики, когда напряжение на вторичной обмотке уменьшается с ростом тока очень незначительно. К примеру для силовых трансформаторов это хорошо, но совсем не подходит для СТ, где в условиях крутопадающей ВАХ, напряжение должно значительно уменьшаться с ростом тока дуги. Этим обеспечивается нормальная работа СТ при коротких замыканиях, т.е. при зажигании и горении дуги.

В трансформаторах с цилиндрическими обмотками — одна обмотка намотана поверх другой. Так как обмотки находятся на минимальном расстоянии друг от друга, то практически весь магнитный поток первичной обмоткой сцепляется с витками вторичной обмотки. Концентрическое расположение обмоток обеспечивает малое (нормальное) магнитное рассеяние. В силу этого такой трансформатор имеет жесткую внешнюю вольт-амперную характеристику и не может обеспечить стабильное, зажигание и горение сварочной дуги при ручной сварке покрытыми электродами.

В трансформаторах с разнесёнными обмотками — первичная и вторичная обмотки находятся на различных стержнях трансформатора. Так как обмотки удалены друг от друга, то значительная часть магнитного потока первичной обмотки не связана с вторичной обмоткой. У таких трансформаторов увеличенное магнитное рассеяние. Трансформатор с разнесенными обмотками имеет необходимую падающую внешнюю характеристику, где рабочий ток составляет примерно 80% от тока короткого замыкания.

В трансформаторах с дисковыми обмотками — первичная и вторичная обмотки также удалены друг от друга, но на меньшее расстояние, по сравнению с трансформаторами, имеющими разнесенные обмотки. Поэтому, по величине индуктивности рассеяния, трансформаторы с дисковыми обмотками занимают промежуточное положение. У таких трансформаторов также увеличенное магнитное рассеяние. Они имеют падающую внешнюю характеристику, но их рабочий ток составляет примерно 50% от тока короткого замыкания, т.е. рабочий ток примерно в два раза меньше тока короткого замыкания, что хорошо согласуется с требованиями для ручной дуговой сварки.

Сварочный трансформатор с индуктивным сопротивлением

В трансформаторах с цилиндрическими обмотками, имеющими малое магнитное рассеяние, для получения падающей внешней характеристики, обеспечивающей стабильность зажигания и горения дуги, трансформатор должен иметь в комплекте дополнительное устройство — дроссель (реактивную катушку) XL, который имеет большое индуктивное сопротивление, как на рисунке ниже.

Для плавной регулировки сварочного тока дроссель представляет собой регулируемое индуктивное сопротивление, включаемое в сварочную цепь последовательно с вторичной обмоткой трансформатораW2. Дроссель обеспечивает падающую зависимость между напряжением источника и током дуги, и дает возможность регулировать сварочный ток изменением величины реактивного сопротивления ХL.

В этом случае ток короткого замыкания можно найти по формуле:

Iкз= Uxx/ХL,

где Uхх – напряжение холостого хода СТ (без нагрузки), ХL–сопротивление дросселя.

Для ступенчатой регулировки сварочного тока обмотку дросселя можно делать с отводами, а затем эти отводы переключать, как показано на вставке рисунка выше.

Это технологически наиболее простые варианты получения падающей внешней характеристики источника питания. Но значительное индуктивное сопротивление сварочного трансформатора ведёт к снижению его коэффициента мощности cosф, который обычно не превышает 0,4-0,5.Несмотря на столь низкий коэффициент мощности, для сварки переменным током до сих пор используются СТ с дросселем (балластным реостатом).

Недостатком дроссельного регулятора сварочного тока являются небольшой диапазон регулирования тока.

Сварочный трансформатор с дросселем в отдельном корпусе

В трансформаторах с разнесёнными обмотками увеличенное магнитное рассеяние. В этом случае СТ имеет дроссель с дополнительной обмоткой W3 и конструктивно выполняется либо в виде двух раздельных аппаратов, либо в виде единого корпуса.

Сварочные аппараты с отдельным дросселем состоят из понижающего трансформатора и внешнего дросселя — регулятора тока.

Сердечник дросселя набран из пластин тонкой трансформаторной стали и состоит из двух частей: неподвижной, на которой расположена обмотка дросселя W3, и подвижной, перемещаемой с помощью винта. Последовательно вторичной обмотке W2 трансформатора, в сварочную цепь включена обмотка дросселя W3.

Регулировка сварочного тока осуществляется изменением величины воздушного зазора в магнитопроводе дросселя. Сварочный ток пропорционален величине воздушного зазора. При увеличении воздушного зазора индуктивное сопротивление дросселя уменьшается, а сварочный ток возрастает. Если воздушный зазор исключить вовсе, то дроссель берет на себя роль катушки, и тогда величина тока примет минимальную величину. Такое регулирование сварочного тока позволяет настраивать режим сварки плавно и с достаточной точностью.

Ниже приведено схематичное устройство сварочного аппарата с дросселем в отдельном корпусе.

Сейчас трансформаторы с дросселем в отдельном корпусе сняты с производства и заменены устройствами в однокорпусном варианте, с аналогичным принципом действия.

Сварочный трансформатор с дросселем в едином корпусе

В сварочных аппаратах со встроенным дросселем добавочный магнитопровод расположен над основным магнитопроводом трансформатора. Такой аппарат конструктивно выполнен в одном корпусе.Дроссель состоит из неподвижной и подвижной частей, между которыми есть регулируемый воздушный зазор.

Регулировка тока аналогична схеме представленной выше, чем больше зазор, тем больше сварочный ток.

Ниже приведено схематичное устройство сварочного аппарата с дросселем в едином корпусе.

Недостатками здесь являются значительный вес, габариты, сложность в работе по получению качественного сварного шва, значительное энергопотребление, но имеются и достоинства: данная конструкция сварочного аппарата позволяет плавно регулировать сварочный ток, он исключительно надежен в работе и относительно недорог. Это часто является решающим фактором для потребителя.

Сварочный трансформатор с подвижным магнитным шунтом

Так же у трансформаторов с увеличенным магнитным рассеянием, сварочный ток может плавно меняться с помощью подвижных секций магнитопроводов, называемых магнитными шунтами. Такие трансформаторы имеют на каждом сердечнике по одной обмотке W1 и W2, между которыми, в специальном канале, располагается шунт. Между шунтом и стержнями сердечника имеется воздушный зазор, который может изменяться при перемещении подвижного магнитного шунта.

При введении магнитного шунта в магнитопровод трансформатора (уменьшение воздушного зазора) часть магнитного потока, создаваемого первичной обмоткой, отводится магнитным шунтом и поэтому эта часть магнитного потока минует вторичную обмотку. При этом эффективность передачи энергии от первичной обмотки к вторичной снижается (индуктивное сопротивление трансформатора увеличивается) и ток сварки уменьшается. Этот способ обеспечивает плавное регулирование тока сварки.

К достоинствам сварочного аппарата можно отнести плавность регулировки сварочного тока, простоту конструкции, надёжность, сравнительно невысокую цену, а так же неприхотливость к окружающим условиям.

В недостатках можно отметить сравнительно низкий КПД (до 80%), большой вес и габариты, ограничение на материалы, с которыми могут производиться сварочные работы.

Сварочный трансформатор с подвижными катушками

В трансформаторах с дисковыми обмотками, как уже говорилось, увеличенное магнитное рассеяние.

Трансформатор имеет магнитопровод в виде удлинённых стержней, на которых расположено по две пары катушек: одна пара с первичной обмоткой, а вторая пара с вторичной обмоткой. 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. Такое переключение является дополнительной возможностью ступенчатого регулирования сварочного тока. В пределах каждого режима возможно плавное регулирование сварочного тока. Ниже приведена схема трансформатора с подвижными катушками.

Первичные катушки закреплены неподвижно. Катушки вторичных обмоток перемещаются винтовым механизмом вручную. Плавное регулирование сварочного тока осуществляется путем изменения расстояния между катушками первичных и вторичных обмоток трансформатора. С уменьшением расстояния между катушками, индуктивное сопротивление сварочной цепи уменьшается, а сварочный ток увеличивается и наоборот. В первичной цепи параллельно обмотке включается конденсатор С, повышающий коэффициент мощности (соsф).

Основная масса сварочных трансформаторов переменного тока выполнена на основе трансформаторов с дисковыми подвижными обмотками. Преимущество таких СТ в простоте конструкции без дорогих деталей, а значит более доступная стоимость как самого оборудования так и его ремонта.Они имеют определенные достоинства по диапазонам и плавности регулирования сварочного тока. Хотя достаточно громоздки и тяжелы. Для их перемещения используются встроенные колёсики.

Маркировка сварочных трансформаторов

В условном обозначении источников питания принята опреде­ленная система. Полное условное обозначение состоит из буквен­ных и цифровых индексов.

1) Первая буква указывает тип источника питания:

2) Вторая буква обозначает вид сварки:

Д — дуговая, П — плазменная;

3) Третья буква — способ сварки:

Ф — под слоем флюса, Г — в среде защитных газов, У — универсальный источник питания для не­скольких способов сварки. Отсутствие буквы на третьем месте соответствует ручной сварке покрытыми электродами;

4) Четвёртая буква–способ регулирования сварочного тока:

М – механический, Э – электрический;

5) Пятая буква –количество постов сварки:

М –для многопостовой сварки (без обозначения говорит об одном посте);

6) Две последующие цифры — номинальный сварочный ток:

округленно в десятках Ампер;

7) Последние одна или две цифры:

обозначают регистрационный номер в разработке;

8) Следующая буква(или две) означает климатическое исполнение СТ:

ХЛ – для холодного климата, У — для умеренного климата, Т- для тропического климата;

9) Последняя цифра указывает категорию размещения источника питания:

К примеру, расшифруем структурное обозначение (маркировку) сварочного трансформатора ТДМ-401У2:

Характеристики и паспортные данные источников питания

К основным параметрам сварочных трансформаторов относятся:

1) Номинальное напряжение питающей сети Uном, В:

Требуемое для работы сварочного трансформатора напряжение. Как правило составляет 220В или 380В.

2) Номинальный сварочный ток Iсв, А:

Номинальный сварочный ток — максимальный сварочный ток в нормальном (не аварийном) режиме работы СТ.

3) Пределы регулирования сварочного тока А:

Диапазон регулировки силы тока обеспечивающий работу с тонкими электродами и деталями при малом токе, и достаточно толстыми электродами для сваривания массивных деталей при большом токе.

4) Предельное значение напряжения холостого хода Uхх, В:

Напряжение на вторичной обмотке СТ без нагрузки. Эта характеристика отвечает за легкость появления сварочной дуги. Чем выше будет напряжение, тем легче появится дуга. Но оно ограничивается величиной 60-80В для обеспечения безопасности сварщика.

5) Номинальное рабочее напряжение Uраб, В:

Напряжение, которое необходимо для поддержания стабильного горения дуги. Также от этого параметра зависит возможность сварки металла определенной толщины. Напряжение дуги во время работы составляет около 20-30В.

6) Максимальная мощность S, кВ-А:

От значения этого параметра зависит максимальная величина рабочего тока СТ, а значит и толщина свариваемых деталей.

7) Номинальный режим работы — продолжительность нагрузки ПН, %

ПН определяется отношением времени сварки к сумме времени сварки и времени холостого хода и выражается в %:

ПН=tсв/(tсв+txx)×100%.

ПН промышленных СТ для ручной дуговой сварки обычно составляет 60% на номинальном токе (например, 6мин – работа, 4мин – пауза).

8) Номинальная частота питающей сети ƒном, Гц:

Номинальная частота напряжения питающей сети (составляет 50 Гц.)

Эти паспортные данные наносятся на металлическую пластину, которая называется табличкой, и закрепляется на видном месте СТ. Маркировкаизделиядолжнасодержатьосновные (обязательные) и дополнительные данные, характеризующие изделие. Маркировка выполняется согласно ГОСТу 18620-86. Рассмотрим, например,табличку СТ ТДМ-401У2:

Была ли Вам полезна данная статья? Или может быть у Вас остались вопросы? Пишите в комментариях!

Не нашли на сайте статьи на интересующую Вас тему касающуюся электрики? Напишите нам здесь. Мы обязательно Вам ответим.

Источник