Трансформаторы с нормальным магнитным рассеянием

К этой группе относятся трансформаторы серий СТЭ, СТН и ТСД. Трансформаторы этой группы однопостовые, имеют низкие технико-экономические показатели и в настоящее время не выпускаются. Они могут применяться в источниках питания для сварки легких сплавов и в выпрямительных установках для сварки в среде защитных газов.

Трансформаторы типа СТЭ (рис. 3.1) двухкорпусного исполнения.

Рис. 3.1. Электромагнитная схема трансформаторов с нормальным магнитным рассеянием и дросселем с регулируемым воздушным зазором (тип СТЭ)

Между обмотками трансформатора Тр и дросселя Др существует только электрическая связь. Первичная и вторичная обмотки выполнены из двух катушек каждая, расположенных на общих стержнях магнитопровода попарно концентрические. Катушки вторичной обмотки W₂ расположены поверх катушек первичной обмотки W₁. Обмотки выполнены из изолированной меди. Трансформатор имеет жесткую форму ВАХ. Для получения падающей формы ВАХ, обеспечивающей стабильное зажигание и горение дуги, такой трансформатор должен иметь дополнительное устройство – дроссель (реактивная катушка). Дроссель представляет собой регулируемое индуктивное сопротивление, включаемое в сварочную цепь последовательно с дугой.

Диапазон регулирования тока дуги для трансформатора с такой электромагнитной схемой определяется диапазоном изменения индуктивного сопротивления дросселя:

(31)

где x_p – индуктивное сопротивление рассеяния сварочного трансформатора; x_дрmax, x_дрmin – максимальное и минимальное значение индуктивных сопротивлений дросселя.

Из выражения (31) очевидно, что для расширения диапазона регулирования необходимо, чтобы рассеяние трансформатора было минимальным. Именно с этой целью первичная и вторичная обмотки имеют цилиндрическую конструкцию и расположены одна на другой. Обычно обе обмотки для лучшего заполнения окна магнитопровода и сокращения расхода обмоточного провода разделены на 2 катушки, включаемые между собой последовательно или параллельно. Трансформаторы такой конструкции имеют небольшое рассеяние (x_p≈0) и, в отличие от трансформаторов, у которых первичная и вторичная обмотки пространственно разделены, называются трансформаторами с нормальным рассеянием.

Индуктивность дросселя с воздушным зазором определяется длиной зазаора, числом витков и геометрическими размерами:

. (32)

Из (32) следует, что индуктивное сопротивление дросселя обратно пропорционально длине зазора:

, (33)

где ₀=0,4·10^-8 Гн/см – магнитная постоянная; w – число витков; Q – сечение сердечника, см²;  – длина воздушного зазора.

Регулирование зазора производится перемещением подвижного пакета дросселя, осуществляемого посредством винтовой пары вручную или от электропривода.

Обмотка дросселя W_р включена встречно с обмоткой трансформатора W₂, поэтому магнитные потоки их направлены против друг друга. Изменяя воздушный зазор δ₃, производят регулировку сварочного тока. При увеличении воздушного зазора индуктивное сопротивление дросселя уменьшается, а сварочный ток возрастает, и наоборот.

Трансформатор типа СТН (рис. 3.2) принципиально устроен так же, как и трансформатор типа СТЭ, но имеет конструктивные отличия.

Рис. 3.2. Принципиальная схема трансформатора типа СТН

Трансформатор СТН выполнен однокорпусным, магнитопровод трансформатора и дросселя общий, т.е. трансформатор и дроссель связаны как электрической, так и магнитной связью. Его магнитопровод стержневого типа имеет нижнее Н и среднее С ярма, а также верхнее ярмо В с подвижным пакетом П, между которыми имеется регулируемый воздушный зазор δ. Первичные w₁ и вторичные w₂ обмотки расположены на боковых стержнях в виде коаксиальных цилиндрических катушек. Они создают суммарный магнитный поток трансформатора Ф_тр, сцепленный с ними и замыкающийся через нижнее ярмо Н. Трансформаторы также имеют реактивную обмотку wр, охватывающую верхнее ярмо В. Она создает магнитный поток Ф_р, замыкающийся через верхнее В и среднее С ярма. Реактивная обмотка w_р может включаться как последовательно, так и встречно со вторичной обмоткой w₂ трансформатора.

У трансформаторов типа СТН плавное регулирование сварочного тока осуществляется вручную рукояткой путем изменения зазора δ, что приводит к изменению магнитных потоков, замыкающихся через верхнее В и среднее С ярма и, следовательно, к изменению суммарного магнитного потока трансформатора Ф_тр. Ступенчатое же регулирование (две ступени) напряжения холостого хода трансформаторов СТН осуществляется переключением секционированных витков вторичной обмотки w₂.

Трансформатор типа СТН снабжен емкостным фильтром, расположенным на зажимах первичной обмотки и предназначенным для снижения помех радиоприему, создаваемых трансформаторов при сварке. Фильтр состоит из двух конденсаторов.

Трансформатор типа ТСД имеет такие же конструкцию и принцип действия, как и СТН, однако отличается некоторыми особенностями в исполнении. Обмотки трансформатора и дросселя намотаны алюминиевой шиной марки АПБД, подвижный пакет дросселя перемещается с помощью электропривода, двигатель которого реверсивный. Применяется пульт дистанционного управления сварочным током. Трансформатор имеет принудительную вентиляцию. Трансформатор типа ТСД может применяться в качестве источника питания дуги при механизированной сварке под слоем флюса, а при отключенном дросселе может использоваться для многопостовой ручной сварки. Техническая характеристика этих трансформаторов приводится в табл. 8.

Таблица 8

Основные параметры трансформаторов с нормальным магнитным рассеянием

Параметры	СТЭ-24	СТЭ-34	СТН-350	СТН-500	ТСД-500	ТСД-1000
Номинальный сварочный ток, А	350	500	350	500	500	1000
Номинальное напряжение, В холостого хода рабочее	65 30	60 30	70 30	60 30	80 45	70 42
Номинальная мощность, кВ·А	23	30	25	32	42	78
Номинальный режим работы ПВ/ %	65	65	50	60	60	60
Масса, кг	195	260	225	265	450	510