1.4. Сварочные аппараты переменного тока

Применяемые на заводах и на строительно-монтажных площад­ках сварочные аппараты переменного тока подразделяют на четы­ре основные группы:

С отдельным дросселем типа СТЭ.

Со встроенным дросселем типа СТН и ТСД.

С подвижным магнитным шунтом типа СТАН.

С увеличенным магнитным рассеянием и подвижной обмоткой типа ТС и ТСК.

Эти группы отличаются по конструкции и по электрической схеме. Сварочные аппараты состоят из понижающего трансформа­тора и специального устройства. Трансформатор обеспечивает пи­тание дуги переменным током напряжением 60...70 В, а специ­альное устройство служит для создания падающей внешней харак­теристики и регулирования величины сварочного тока.

Сварочные аппараты с отдельным дросселем (рис. 6.3) состоят из понижающего трансформатора и дросселя. Трансформатор Тимеет сердечник (магнитопровод) 2 из штампованных пластин, изго­товленных из тонкой трансформаторной стали толщиной 0,5 мм. На сердечнике расположены первичная 1 и вторичная 3 обмотки.

Рис. 6.3. Схема сварочного трансформатора с отдельным дросселем:

1,3 — соответственно первичная и вторичная обмотки; 2— сердечник; 4 — обмотка дросселя Др ;5,6 — соответственно неподвижная и под­вижная части сердечника; 7 — винтовое приспособление; а — зазор

Первичная обмотка из изолированной проволоки подключается к сети переменного тока напряжением 220 или 380 В. Во вторичной обмотке, изготовленной из медной шины, индуцируется ток на­пряжением 60...70 В. Небольшое магнитное рассеивание и малое омическое сопротивление обмоток обеспечивают незначительное внутреннее падение напряжения и высокий КПД трансформатора. Последовательно вторичной обмотке в сварочную цепь включена обмотка 4 дросселя Д_р (регулятора тока). Сердечник (магнитопровод) дросселя набран из пластин тонкой трансформаторной стали и состоит из двух частей: неподвижной 5, на которой расположена обмотка дросселя, и подвижной 6, перемещаемой с помощью вин­тового приспособления 7.

Дроссель предназначен для регулирования сварочной силы тока и создания падающей внешней характеристики трансформатора на дуге. При возбуждении дуги (при коротком замыкании) большой ток, проходя через обмотку дросселя, создает мощный магнитный поток, наводящий ЭДС дросселя, направленную против напряже­ния трансформатора. Вторичное напряжение, развиваемое трансфор­матором, полностью поглощается падением напряжения в дросселе. Напряжение в сварочной цепи почти достигает нулевого значения. При возникновении дуги сварочная сила тока уменьшается; вслед за этим уменьшается ЭДС самоиндукции дросселя, направленная против напряжения транс­форматора, и в сварочной цепи устанавливается рабочее напряжение, необходимое для устойчивого горения дуги, меньшее, чем напряжение хо­лостого хода.

Рис. 6.4. Схема сварочного трансформа­тора со встроенным дросселем: 1 — сердечник; 2, 6 — обмотки трансфор­матора соответственно первичная и вторич­ная; 3 — винтовой механизм; 4 — лобавоч-ный сердечник; 5 — обмотка дросселя; а — зазор

Изменяя величи­ну зазора а между неподвиж­ным и подвижным магнито-проводом, изменяют индук­тивное сопротивление дроссе­ля и тем самым силу тока в сварочной цепи. При увеличе­нии зазора магнитное сопро­тивление магнитопровода дросселя увеличивается, маг­нитный поток ослабевает, уменьшается ЭДС самоиндук­ции катушки и ее индуктив­ное сопротивление. Это приводит к возрастанию сварочной силы тока. При уменьшении зазора свароч­ная сила тока уменьшается.

По этой схеме изготовлены и эксп­луатируются сварочные трансформато­ры типа СТЭ. Такие трансформаторы широко применяются на строительно-монтажных площадках, на заводах и при сварке магистральных трубопро­водов.

Рис. 6.5. Схема сварочного аппарата с подвижным маг­нитным шунтом:

1 — реактивная обмотка;

2 — магнитный шунт; J, 4 — обмотки соответственно вторичнаяи первичная.

Сварочные аппараты со встроенным дросселем (рис. 6.4). Магнитопровод трансформатора состоит из основного сердечника 7, на котором расположе­ны первичная и вторичная 6 обмотки собственно трансформатора, и доба­вочного сердечника 4 с обмоткой дрос­селя 5 (регулятор силы тока). Добавоч­ный магнитопровод расположен над основным и состоит из неподвижной и подвижной частей, между которы­ми при помощи винтового механизма 3 устанавливается необходимый воз­душный зазор а.

Регулирование сварочной силы тока производится изменением воздушно­го зазора а: чем больше зазор о, тем больше сварочная сила тока.

Сварочные аппараты с подвижным магнитным шунтом (рис. 6.5) имеют целый замкнутый магнитопровод, у которого на одном стержне расположены первичная 4 и вторичная 3 обмотки, а на другом — реактивная обмотка /. Между ними находится стержень — магнитный шунт 2. Шунт замыкает магнитные потоки, создаваемые первичной и реактивной обмот­ками. При этом образуются магнитные потоки рассеяния, которые создают значительное индуктивное сопротивление. Таким образом обеспечивается падающая внешняя характеристика трансформа­тора.

Регулирование сварочной силы тока производится перемеще­нием магнитного шунта вдоль направления магнитного потока. При вьщвижении шунта рассеяние магнитных потоков первичной и ре­активной обмоток уменьшается, вследствие чего уменьшается ин­дуктивное сопротивление трансформатора. При этом значение сва­рочной силы тока возрастает. На таком принципе работают сва­рочные аппараты типа СТАН-0 и СТАН-1.

Сварочные аппараты с увеличенным магнитным рассеянием и под­вижной обмоткой без дросселя. Трансформатор имеет магнитопро-вод в виде стержней, на которых расположены по две катушки: одна с первичной обмоткой, а вторая со вторичной обмоткой. Ка­тушки обмоток соединены параллельно. Первичная катушка зак­реплена неподвижно. Катушка вторичной обмотки перемещается винтовым механизмом вручную. Регулирование сварочной силы тока осуществляется путем изменения расстояния между катушками пер­вичной и вторичной обмоток трансформатора. Чем меньше рас­стояние между катушками обмоток, тем больше сварочная сила тока. Поэтому принципу изготовлены трансформаторы типа ТС и ТСК с алюминиевыми обмотками.

Трехфазные сварочные трансформаторы применяют при сварке трехфазной дугой спаренными электродами. Применение трехфаз­ных сварочных аппаратов имеет большое экономическое значение, так как они обеспечивают высокую производительность, экономию электроэнергии (КПД достигает 0,9) и равномерную загрузку фаз сети при высоком коэффициенте мощности (cos ср < 0,8). Однако сварка трехфазным током получила ограниченное применение вви­ду сложности сварочного оборудования и непригодности для свар­ки в потолочном и вертикальном положениях.