Главная → Статьи

Сварочные трансформаторы. генераторы повышенной частоты

Сварочные трансформаторы. Источниками питания дуги переменного тока в основном являются сварочные трансформаторы (табл. 1), преобразующие электрический ток одного напряжения в электрический ток другого напряжения. Сварочные трансформаторы представляют собой регулируемое индуктивное сопротивление, необходимое для получения требуемой внешней характеристики, т. е. устойчивого горения сварочной дуги.

Все сварочные трансформаторы должны иметь падающую внешнюю характеристику, напряжение холостого хода не более 70В, возможность препятствовать повышению тока короткого замыкания, плавное регулирование сварочного тока в широких пределах, cos ф минимально необходимо для устойчивого зажиганйя дуги, но в пределах экономической целесообразности.

В настоящее время выпускаются трансформаторы с повышенным магнитным рассеянием: с подвижными катушками (ТС, ТСК, ТД и ТСП-2), с магнитными шунтами (СТШ), с витковым (ступенчатым) регулированием (ТСП-1).

При нагрузке трансформатора вокруг его обмоток появляются магнитные потоки, проходящие по его сердечнику. Результирующий магнитный поток пронизывает первичную и вторичную обмотки трансформатора. Однако не все магнитные линии потоков проходят через сердечник и обе обмотки трансформатора. Часть из них ответвляется и замыкается через воздух. Эти магнитные потоки называются потоками рассеяния. Следует отметить, что чем больше потоки рассеяния, тем выше индуктивное сопротивление обмоток. Для обеспечения падающей характеристики сварочного трансформатора необходимо повысить индуктивное сопротивление.

Требуемое магнитное рассеяние можно получить увеличением расстояния между обмотками. В этом случае часть магнитного потока минует вторичную обмотку. Чтобы регулировать индуктивное сопротивление и тем самым устанавливать необходимый режим сварки, следует менять расстояние между обмотками, т. е. часть катушек сделать подвижными. Трансформаторы такого типа называются трансформаторами с подвижными катушками.

Трансформаторы типа ТС, ТСК и ТД являются одно-постовыми. Обмотки их выполнены из алюминия. Сердечник стержневого типа. Катушки вторичной обмотки подвижные и перемещаются вверх и вниз вручную с помощью винта, проходящего через верхнее ярмо. Сварочный ток увеличивается при сближении обмоток и уменьшается при их удалении друг от друга. Трансформаторы ТСК отличаются от ТС наличием конденсаторов, включенных параллельно первичным обмоткам и обеспечивающих повышение коэффициента мощности (cos ф).

Вместо трансформатора ТС и ТСК в настоящее время выпускается улучшенная конструкция типа ТД, у которой меньше масса и габарит, выше технологичность, удобство обслуживания и надежность работы. Уменьшение массы ‘и габарита достигнуто благодаря двухдиапа-зонному плавному регулированию сварочного тока, осуществляемому переключением обмоток и изменением расстояния между ними. Это дает возможность получить два диапазона регулирования (диапазон малых и больших токов). Причем ток внутри каждого диапазона регулируется плавно. При последовательном соединении небольшая часть витков первичной обмотки отключается и напряжение холостого хода повышается. Это благоприятно отражается на стабильности горения дуги при сварке на малых токах.

Для применения на строительно-монтажной площадке разработаны специальные трансформаторы типа ТД-300 и ТД-304. В отличие от обычных они установлены на салазках. ТД-300 — это обычный трансформатор, а ТД-304 имеет устройство для дистанционного регулирования сварочного тока, которое выполняет сварщик с рабочего места по сварочному проводу. Устройство сделано в виде приставки, установленной на крышке трансформатора. В случае необходимости приставку можно снять и использовать трансформатор ТД-304 как обычный.

Для работы в монтажных условиях предназначен и трансформатор ТД-306 (ТСП-2). Сила сварочного тока регулируется изменением индуктивного сопротивления обмоток, достигаемым переключением вторичной обмотки (ступенчатое регулирование) и изменением расстояния между обмотками на каждой ступени (плавное регулирование). Катушки вторичной обмотки трансформа тора переключают перемычкой на клеммной доске.

В трансформаторах типа С‘ГШ потоки рассеяния увеличивают с помощью двух подвижных магнитных шунтов, расположенных в окне магнитопровода. Шунты изготовлены из стали. Абсолютная магнитная проницаемость стали значительно выше, чем воздуха, что способствует увеличению потоков рассеяния. “ Положение шунтов регулируется вручную с помощью винта. При этом, чем больше расстояние между шунтами, тем выше сварочный ток. Катушки вторичной и первичной обмоток трансформатора расположены на двух стержнях магнитопровода, что также увеличивает магнитный поток рассеяния. *

Трансформатор ТД-102 (ТСП-1) с витковым (ступенчатым) регулированием предназначен для работы в монтажных условиях. Уменьшение массы трансформатора достигнуто за счет применения высококачественных материалов: для магнитопровода — холоднокатаная сталь, для обмоток — алюминий с теплостойкой стеклянной изоляцией. Трансформатор не имеет подвижных частей, бесшумен в работе. Обмотка расположена на двух стержнях сердечника: на одном — находится вся первичная обмотка и небольшая часть вторичной, на вторам — основная часть вторичной обмотки. Сварочный ток меняется за счет ступенчатого регулирования магнитной связи обмоток.

Когда сварочная цепь питается от части вторичной обмотки, расположенной на втором стержне, магнитная связь между обеими обмотками минимальная, так как катушки полностью разнесены на разные стержни магнитопровода. Магнитное расстояние в этом случае намного большее. Обмотки можно включить так, чтобы часть витков вторичной обмотки со второго стержня оказалась на первом. Причем число этих витков можно увеличивать ступенями. Тогда магнитная связь между обмотками повысится, а магнитное рассеяние уменьшится. На максимальном токе (160А) трансформатор ТСП-1 может использоваться только для кратковременной работы при ПР = 20%.

Сварочные генераторы повышенной частоты. Для повышения устойчивости горения дуги при сварке тонколистового металла необходимо увеличить напряжение холостого хода транформатора, величина которого ограничивается правилами техники безопасности. Поэтому были созданы источники переменного тока повышенной частоты. В качестве такого источника применяют сварочный преобразователь типа ПС-100-1. Для получения падающей внешней характеристики и регулирования тока в сварочную цепь включен последовательно специальный дроссель РТ-100, выполненный с регулируемым воздушным зазором. Преобразователь ПС-100-i предназначен для сварки металла толщиной до 3 мм переменным током, сила которого 20-115А и частота 480 Гц.

Осцилляторы. Аппарат, питающий сварочную дугу токами высокой частоты и высокого напряжения парал-лельно со сварочным трансформатором, называется осциллятором. Ток высокой частоты и высокого напряжения облегчает зажигание и повышает устойчивость горе-,ия дуги. Осцилляторы применяют при сварке дугой малой мощности, а также при падении напряжения в силовой сети. Они позволяют зажигать дугу даже без прикасания электрода к изделию. Переменный ток высокой частоты не поражает жизненно важных органов человека вследствие явления поверхностного эффекта. Поэтому ток напряжением в несколько тысяч вольт и частотой в сотни и миллионы герц безопасен для человека. Используемые осцилляторы имеют мощность 45— ЮООВт, частоту подводимого к дуге тока 150—260 тыс. герц и напряжение 2—3 тыс. вольт.

На рис. 14 представлена простейшая принципиальная схема осциллятора. Трансформатор ПТ заряжает конденсатор С. При достаточно большом напряжении на конденсаторе промежуток между электродами разрядника пробивается и конденсатор разряжается на первичную обмотку трансформатора ВТ. Обмотка представляет собой индуктивность, поэтому в электрической цепи возникают электрические затухающие колебания высокой частоты. Во вторичной обмотке трансформатора ВТ наводится ЭДС высокой частоты, которая вызывает пробой дугового промежутка. Разделительный конденсатор ограничивает ток промышленной частоты во вторичной цепи трансформатора ВТ.

Рис. 14. Схема осциллятора

Применяют осцилляторы параллельного и последовательного включения. Последние обеспечивают более надежную защиту силового выпрямительного блока или генератора от пробоя высокочастотным напряжением осциллятора.

Параллельная работа сварочных трансформаторов.

В практике сварочных работ иногда требуется ток, превышающий номинальный сварочкый ток одного трансформатора. Ток большой величины можно получить от нескольких трансформаторов, соединенных параллельно. В этом случае напряжения холостого хода сварочных трансформаторов должны быть равны (это условие соблюдают обычно для однотипных трансформаторов). У трансформаторов с повышенным магнитным рассея-шем напряжение холостого хода и коэффициент трансформации несколько меняются в зависимости от режима настройки и ступени регулирования. Поэтому такие трансформаторы перед параллельным соединением необходимо отрегулировать так, чтобы напряжения холостого хода у них были одинаковыми.

При параллельном включении двух трансформаторов (рис. 15) одноименные зажимы первичных обмоток

подсоединяют к одинаковым линейным проводам питающей сети А, В, С, что обеспечивает во вторичных обмотках совпадение фаз ЭДС. Затем соединяют попарно одноименные зажимы вторичных обмоток (плюс с плюсом, минус с минусом). Для проверки правильности соединения трансформаторов к клеммам b — b подключают лампочку или вольтметр. Если лампочка не загорается или стрелка вольтметра стоит на нуле, то трансформаторы соединены правильно. Во время проверки рубильник Д выключен.

Эксплуатация трансформаторов. Правильная эксплуатация трансформаторов (табл. 2) прежде всего определяется верным их выбором. При этом учитывается экономичность, толщина свариваемого металла, свойства электродов, число сварочных постов, условия эксплуатации, необходимость транспортировки. При установке трансформаторов на открытом воздухе их следует защищать от атмосферных осадков, так как при отсыревшей изоляции обмоток возможен пробой изоляции и замыкание между витками. Однако перегрев трансформатора (около паропровода, печи, горна) также вредно отражается на изоляции обмоток.

Перед сдачей трансформатора в эксплуатацию необходимо тщательно его осмотреть и устранить механические повреждения (если они имеются); проверить меггером все обмотки на обрыв, а также проверить, как изолированы обмотки от корпуса; тщательно заземлить трансформатор (для этого на кожухе имеется специальный болт с надписью «Земля»).

Рис. 15. Схема параллельной работы двух сварочных трансформаторов

Чтобы добиться бесперебойной работы сварочных трансформаторов, следует регулярно их осматривать и проверять состояние соединительных проводов. Уход за трансформаторами в основном сводится к регулярной проверке сопротивления изоляции, контактов, наблюдению за нагревом обмоток сердечника и его деталей (после отключения трансформатора от сети). Необходимо чаще смазывать регулировочный механизм, удалять грязь с рабочих частей трансформатора. При плохом уходе слой грязи может достигнуть большой толщины, что нарушит охлаждение рабочих частей и приведет к перегреву обмоток, а это вызовет замыкание токоведу-щих частей на корпус. Особенно опасной является грязь, содержащая металлическую пыль. Плохие контакты, особенно в сварочной цепи, вызывают большие падения напряжения и недопустимые перегревы. Значительное число сварочных трансформаторов выходит из строя из-за небрежного подключения сварочного кабеля к зажимам и нерегулярного наблюдения за состоянием его контактов.

Ваш отзыв