8.11.2 Трансформаторы с цепью подпитки

В этих трансформаторах стабильность горения дуги обеспечивается непрерывностью сварочного тока.

Для заполнения бестоковых пауз в интервалы непроводимости тиристоров используется цепь подпитки дуги, по которой протекает минимально необходимый для устойчивого процесса сварки ток подпитки (I₂₀=10…30 А). Цепь подпитки должна иметь достаточную индуктивность и обеспечивать сдвиг фаз  между током и напряжением U₂₀, необходимый для выполнения условий непрерывного горения дуги (7.10 ) и динамического равновесия в энергетической системе (7.11 )

.

Рисунок 8.27 – Диаграммы напряжений и токов в трансформаторе

с цепью подпитки

Существуют различные способы построения цепи подпитки. Наиболее простой путь – шунтирование тиристоров фазорегулятора дросселем достаточной индуктивности (рис. 8.28 ).

Конструктивно дроссель с воздушным зазором и силовой трансформатор могут быть смонтированы на общем магнитопроводе (рис.8.28, б). Такая конструкция применена в малогабаритных сварочных трансформаторах ТДЭ-100, ТДЭ-250.

Пока закрыты тиристоры VS1 и VS2 в сварочной цепи протекает ток подпитки через дроссель L, индуктивность которого примерно на порядок выше индуктивного сопротивления силового трансформатора T1.

а б

Рисунок 8.28 – Схема а и конструкция б тиристорного трансформатора с дросселем шунтирующим тиристорный фазорегулятор

Схема с шунтирующим дросселем лишь частично способствует улучшению горения дуги. Силовой трансформатор при этом должен обеспечивать достаточно высокое напряжение холостого хода.

Более рациональным является источник питания, в состав которого входят два трансформатора – основной T1, рассчитанный на номинальную нагрузку, и вспомогательный T2, имеющий развитое магнитное рассеяние (а значит, обладающий значительной индуктивностью рассеяния) и крутопадающую внешнюю характеристику (рис. 8.29 ).

Рисунок 8.29 - Тиристорный трансформатор с подключением дополнительного трансформатора

Тиристорный фазорегулятор закрывается в момент перехода тока через ноль. При этом на разрядном промежутке действует повышенное напряжение (равное сумме вторичных напряжений и Т1 и Т2), что способствует надежному повторному зажиганию дуги. В определенный момент времени (в соответствии с заданным режимом) тиристорный фазорегулятор открывается, и сварочный ток возрастает до требуемого значения.

Питание дуги теперь осуществляется от основного трансформатора Т1, имеющего невысокое (порядка 45 В) напряжение холостого хода и пологопадающую внешнюю характеристику. Плавное изменение режима в достаточно широких пределах осуществляется изменением угла отпирания тиристоров . Внешние характеристики трансформатора приведены на рис.8.30. Кривая 1 является внешней характеристикой цепи подпитки.

Рисунок 8.30 – Внешние характеристики трансформатора с цепью подпитки

Подобным образом устроен источник переменного тока УДС-251 с плавным регулированием тока в диапазоне 50---275 А. При сравнительно небольшой массе (45 кг) УДС-251 обеспечивает сварку плавящимся и неплавящимся электродом, модуляцию сварочного тока и стабилизацию горения дуги.