Устройство и работа однопостовых сварочных трансформаторов
Сварочные трансформаторы, как правило, выполняются однофазными понижающими. Падающая внешняя характеристика и регулирование тока в них обеспечивается наличием в цепи вторичной обмотки трансформатора регулируемого индуктивного сопротивления XL.
При режиме холостого хода ток во вторичной обмотке трансформатора отсутствует, ЭДС самоиндукции равна нулю.
Напряжение во вторичной обмотке трансформатора при режиме холостого хода
U2
=
(60 – 70) В,
(10)
где W1, W2 - число витков в первичной и вторичной обмотках трансформатора; U1 - первичное напряжение.
При горении дуги напряжение вторичной обмотки будет затрачиваться на горение дуги и преодоление тока самоиндукции:
U2
=
(11)
где Uд - падение напряжения на дуге; Iсв - ток во вторичной обмотке трансформатора (сварочный ток); XL - индуктивное сопротивление.
Следовательно, напряжение на дуге будет уменьшаться с увеличением сварочного тока:
Uд
=
. (12)
При коротком замыкании (электрод касается изделия, Uд = 0) все напряжение вторичной обмотки трансформатора затрачивается на поддержание тока короткого замыкания Iкз в цепи:
U2 = Iкз XL. (13)
Отсюда следует, что
Iкз = U2 / XL. (14)
Следовательно, регулирование сварочного тока (как и Iкз) при постоянном напряжении холостого хода трансформатора возможно только за счет изменения индуктивного сопротивления.
В существующих конструкциях трансформаторов регулирование индуктивного сопротивления вторичной цепи может быть выполнено:
1) изменением сопротивления магнитопровода дросселя за счет регулирования воздушного зазора в нем (например, у трансформатора типа СТЭ);
2) изменением расстояния между первичной и вторичной обмотками (у трансформатора типа ТД);
3) введением магнитного шунта (у трансформатора типа ТСШ).
В течение многих лет наиболее распространенным источником переменного тока для сварки были трансформаторы типа СТЭ с отдельным регулятором тока — дросселем. Двухкорпусное исполнение этого трансформатора уменьшало массу у каждой единицы. Более экономичными являются однокорпусные трансформаторы типа СТШ и ТД, которые выпускаются в настоящее время.
Рассмотрим трансформатор ТД-500.
Номинальный сварочный ток его равен 500 А. Пределы регулирования сварочного тока на диапазоне малых токов составляют 90 – 240 А, на диапазоне больших токов 240 – 650 А. Вторичное напряжение холостого хода составляет 76 и 60 В соответственно для диапазона малых и больших токов.
Трансформатор состоит из сердечника стержневого типа I, первичной I и вторичной II, III обмоток, винтового механизма перемещения вторичной обмотки, переключателя диапазона токов IV, токоуказателя и кожуха.
Падающая внешняя характеристика создастся повышенной индуктивностью самого трансформатора путем расположения первичной и вторичной обмоток вдоль стержней сердечника на некотором расстоянии друг от друга, что искусственно увеличивает потоки магнитного рассеяния. Поток рассеяния - что часть основного магнитного потока трансформатора, которая сцепляется не со всеми витками первичной и вторичной обмоток, а частично замыкается по воздушному зазору.
Обмотки трансформатора имеют по две катушки, расположенные попарно на общих стержнях магнитопровода. Катушки первичной обмотки неподвижные и закреплены у нижнего ярма. Катушки вторичной обмотки подвижные, перемещением их с помощью винтового механизма обеспечивают плавное регулирование сварочного тока в пределах установленного диапазона. При сближении катушек обмотки индуктивность уменьшается, что приводит к увеличению сварочного тока.
Изменение диапазона сварочного тока производится с помощью клеммного переключателя. Изменяя характер соединения клемм у переключателя, можно получить параллельное или последовательное соединение катушек обмоток. Параллельное соединение катушек обмоток дает диапазон больших токов, а последовательное - диапазон малых токов.
При последовательном соединении клеммы 34 и 32, 42 отсоединены, поэтому отключается небольшая часть витков первичной обмотки и напряжение холостого хода немного повышается. Это благоприятно сказывается на стабильности горения дуги при сварке на малых токах.