3.2. Трансформаторы с нормальным рассеянием
3.2.1. Электромагнитная схема трансформатора
В основе работы трансформатора лежит явление электромагнитной индукции, заключающаяся в том, что при изменении магнитного потока внутри контура, охваченого проводником, в этом проводнике возникает электродвижущая сила (ЭДС), а при замыкании проводника - в нём появляется ток.
Рис.3.3. Конструктивная схема трансформатора с нормальным рассеянием
Сварочный трансформатор с нормальным рассеянием (рис.3.3) обычно имеет стержневой магнитопровод 3, цилиндрические первичную 1, и вторичную 2 обмотки, каждая из которых состоит из двух катушек. Электрическая энергия сети подаётся на первичную обмотку и преобразуется в ней в энергию магнитного потока, которая по магнитопроводу передаётся воричной обмоткке, где снова преобразуется в электрическую и подаётся дальше на сварочную дугу. Число витков вторичной обмотки меньше, чем у первичной, т.е. трансформатор понижает сетевое напряжение до необходимого при сварке. Вторичные катушки концентрично надеты на первичные, поэтому почти весь поток, создаваемый первичной обмоткой, сцепляется и со вторичной. Поток рассеяния, создаваемый одной обмоткой, но не сцепляющийся с другой, очень мал. Поэтому такая конструкция и называется транссформатором с нормальным рассеянием. Его индуктивное сопротивление невелико, поэтому внешняя характеристика - почти жёсткая. Следовательно, один трансформатор для ручной дуговой сварки использоваться не может, его дополняют индуктивной катушкой - дросселем.
3.2.2. Дроссель с воздушным зазором
Трасформатор с нормальным рассеянием имеет жёсткую характеристику, и поэтому не пригоден для ручной дуговой сварки. Его обычно дополняют реактивной катушкой - дросселем с воздушным зазором в магнитной цепи. Дросель имеет магнитопровод , обмотку и подвижный магнитный пакет. Обмотка включается последовательно в цепь вторичной обмотки трансформатора , она обладает большим индуктивным сопротивлением. Это, и способствует получению падающей характеристики. Магнитный пакет может перемещаться с помощью привода, что вызывает изменение индуктивного сопротивления обмотки и, следовательно, тока. Кроме того, дроссель сдвигает фазы тока и напряжения источника, что повышает устойчивость дуги переменного тока.
Падающая характеристика при использовании трансформатора с нормальным рассеянием получается благодаря включению в цепь его вторичной обмотки дросселя - реактивной катушки с большим реактивным сопротивлением.
Плавное регулирование сварочного тока в трансформатора с дросселем осуществляется изменением индуктивного сопротивления дросселя за счет изменения воздушного зазора в его магнитной цепи, иногда оно дополняется ступенчатым витковым регулированием первичной или вторичной обмотки трансформатора.
3.2.3. Дроссель насыщения
Индуктивное сопротивление дросселя можно регулировать не только механическим, но и электрическим путём. Этот принцип реализован в конструкции дросселя насыщения (рис. 3.4.). Он имеет броневой магнитопровод 4, обмотку управления 3,питающуюся от вспомогательного источника постоянного тока, и две вспомогательно соединённые рабочие обмотки 1 и 2 , включённые в цепь дуги переменного тока. Принцип работы дросселя насыщения основан на взаимодействии магнитных потоков обмотки управления и рабочих обмоток. При включении обмотки управления в цепь постоянного тока в магнитопроводе появится постоянный поток управления Фу, зависящий от тока Iу и числа витков обмотки управления Wу.
Рис.3.4. Дроссель насыщения
Рабочие обмотки дросселя насыщения намотаны на крайних стержнях таким образом, чтобы их потоки в среднем стержне были направлены встречно. Поэтому в среднем стержне практически отсутствует переменый поток, и в обмотке управления не наводится переменная ЭДС оснавной частоты, что облегчает её работу.
Переменная составляющая магнитного потока в крайних стержнях наводит в рабочих обмотках ЭДС ЕL1=EL2, подобно тому, как это происходит в дросселе с воздушным зазором. Следовательно, дроссель насыщения обладает значительным индуктивным сопротивлением XL и может использоваться с трансформатором с нормальным рассеянием для формирования падающей внешней характеристики.
Для плавного регулирования режима с помощью дросселя насыщения меняют ток в обмотке управления, витковое регулирование изменением Wy и WL обычноне используется.
Электрическое регулирование сварочного тока обладает важными достоинствами : плавность, компактность регулятора, возможность дистанционного и програмного управления, отсутствие подвижных частей, что повышает надёжность и долговечность источника. Его недостатком является перерасход активных материалов - трансформаторного железа и обмоточных проводов, а также относительная сложность конструкции.