8.2 Сварочные трансформаторы с нормальным рассеянием и отдельной реактивной катушкой дросселя

Источник питания дуги включает трансформатор Т (рис.8.5) и дроссель L, каждый из которых имеет отдельный сердечник, то есть между ними нет магнитной связи.

а б

а – электрическая схема; б – конструкция дросселя

Рисунок 8.5 – Трансформатор с отдельным дросселем

Трансформатор выполняется с минимальной индуктивностью рассеяния. Его обмотки W1 и W2 размещаются на сердечнике в непосредственной близости друг от друга (чаще всего концентрично). При этом Х_Т мало и трансформатор имеет пологопадающую внешнюю характеристику.

Дроссель имеет индуктивное сопротивление Х_ДР = L_ДР, достаточные для получения падающих характеристик и обеспечения сдвига фаз между током нагрузки и вторичным синусоидальным напряжением трансформатора, достаточного для устойчивого горения дуги переменного тока.

Дроссель выполняется с регулируемой индуктивностью, что позволяет изменять наклон внешних характеристик источника и величину сварочного тока.

В режиме холостого хода

(8.14)

Так как К_М  1

. (8.15)

Режим нагрузки определяется уравнением

(8.16)

Упрощенная векторная диаграмма источника питания приведена на рис. 8.6

Рисунок 8.6 - Векторная диаграмма

Если трансформатор выполнен с минимальным рассеянием, то Х_Т X_ДР. Пренебрегая также малыми активными сопротивлениями дросселя и трансформатора можно записать

(8.17)

Или в соответствии с векторной диаграммой

(8.18)

(8.19)

Индуктивность дросселя определяется выражением

, (8.20)

где R_M – сопротивление магнитной цепи магнитопровода дросселя.

Индуктивность (и индуктивное сопротивление дросселя) можно регули- ровать изменением W_ДР или R_М. При первом способе обмотка дросселя выполняется с отводами и наклон внешних характеристик, а значит и режим сварки регулируется ступенчато.

Для регулирования R_М магнитопровод дросселя может выполнятся с подвижным пакетом 2 (рис. 8.6б) при перемещении которого изменяется зазор  в магнитопроводе. Так как

(8.21)

где l_C – длина средней линии в магнитопроводе дросселя;

S_C и S_З – площадь сечения магнитопровода и воздушного зазора (S_C  S_З);

₀ – магнитная постоянная;

_С и _В – относительная магнитная проницаемость материала магнитопровода и воздуха.

_С  _В . Поэтому основную часть сопротивления магнитной цепи

составляет сопротивление зазора и его изменением можно регулировать ре-

жим сварки. При увеличении  магнитное сопротивление R_М возрастает, L_ДР и Х_ДР уменьшается, а сварочный ток возрастает (рис.8.7).

1. характеристика трансформатора; 2 и 3 – характеристики источника при максимальном (2) и минимальном (3) зазорах 

Рисунок 8.7 - Внешние характеристики трансформатора с дросселем

Регулировать индуктивность дросселя можно также путем подмагничивания его магнитопровода. Для этого на магнитопроводе кроме рабочей обмотки размещается обмотка управления W_У, которая питается от регулируемого источника постоянного тока.

При увеличении тока в обмотке управления возрастает степень подмагничивания (насыщения) магнитопровода. Магнитная проницаемость материала магнитопровода _С при этом уменьшается, значит R_М увеличивается, L_ДР и Х_ДР уменьшается, а сварочный ток возрастает.

Источники питания рассмотренного типа в настоящее время не выпускаются, однако иногда используются в сборных сварочных постах, когда у потребителя имеется трансформатор с жесткой внешней характеристикой и дроссель с регулируемой индуктивностью.