Трансформаторы с тиристорным регулированием

Серийно выпускаются две модификации трансформаторов данного типа: с тиристорным управлением с прерывистым питанием дуги (СТЭ-402); с тиристорным управлением с цепью подпитки (ТДЭ-251, ТДЭ-254 и ТДЭ-101).

В трансформаторе ТДЭ-402 (рис. 3.17) параллельно первичной обмотке W₁ включена цепь, состоящая из конденсатора С₁ и дополнительной импульсной обмотки трансформатора W₃ причем эта обмотка намотана поверх вторичной W₂ обмотки силового трансформатора, чтобы обеспечить достаточную магнитную связь между ними. При включении любого из тиристоров V₁, V₂ конденсатор C₁ заряжается до текущего значения сетевого напряжения.

Рис. 3.17. Принципиальная схема трансформатора типа ТДЭ с прерывистым питанием дуги

Зарядный ток проходит по дополнительной обмотке W₃, трансформируется во вторичную цепи силового трансформатора T₁ и вызывает в дуговом промежутке импульс напряжения, достаточный для повторного зажигания дуги.

Таблица 11

О сновные параметры трансформаторов с увеличенным магнитным рассеянием, не получивших широкого распространения

Марка трансформатора	Номинальный сварочный ток, А	Первичное напряжение, В	Продолжительность нагрузки (ПН или ПВ), %	Номинальная первичная мощность, кВ·А	Напряжение холостого хода, В	Номинальное рабочее напряжение, В	Пределы регулировки тока, А	Габаритные размеры lbh, мм	Масса , кг	Изгото-витель
ТС-50	50	220	10	–	60	22	–	170,120,235	8	20
ТСБ-90-1	90	220	20	3,3	42	23	60-100	340,180,360	30	11
ТСБ-101	100	220	20	8	70	24	65-100	470,290,400	40	19
ТСБ-103	100	220	20	8	70	24	65-100	190,320,310	23	19
ТДС-140	110	220	40	8	70	–	80-140	340,350,195	21	16
ТСБ-145-У3	145	220	–	–	–	–	60-145	350,220,340	20	26
«Разряд-160»	160	220	20	9,6	60	26	60-160	350,310,480	42	18
«Разряд-250»	250	380	20	16	60	30	90-250	350,310,480	50	18
ТСМ-250	250	–	20	16,2	60	30	90-250	418,360,400	38	–
ТДК-315-У2	315	380	20	19	45	33	100-340	420,350,480	55	31

По окончании периода проводимости тиристора V₁ дуга гаснет, конденсатор C₁ разряжается на первичную W₁ обмотку силового трансформатора. В следующий полупериод сетевого напряжения включается второй тиристор V₂, конденсатор C₁ заряжается в обратном направлении, его зарядный ток вызывает стабилизирующий импульс в межэлектродном промежутке и повторное возбуждение дуги. Крутопадающие характеристики формируются за счет отрицательной обратной связи по току. В режиме холостого хода трансформатор выдает безопасное напряжение 12 В. При начальном зажигании дуги коротким замыканием тиристоры кратковременно открываются полностью, что повышает надежность зажигания, а при нагрузке вступает в действие обратная связь, и ток устанавливается на заданном уровне. При кратковременных обрывах дуги тиристоры также открываются полностью, что способствует повторному зажиганию. При длительных обрывах (более 1 секунды) трансформатор снова переходит в режим ограничения напряжения холостого хода. Предусмотрены также две ступени грубого регулирования тока с использованием реактивной обмотки. В комплект трансформатора также входят: блок задания тока (БЗТ), элемент сравнения (ЭС), датчик обратной связи по току (ДТ), система фазового управления (СФУ) и блок автоматического аварийного отключения (БАО). Фазорегулятор выполнен на тиристорах ТЛ-200, управление которыми производится собственным анодным напряжением. Тиристоры работают при естественном охлаждении. Есть также УСНТ-06.

В трансформаторах ТДЭ-251, ТДЭ-254, ТДЭ-101 и ТС-200 (рис. 3.18) цепь подпитки обеспечивает непрерывный сварочный ток и устойчивое горение дуги благодаря заполнению безтоковой паузы с помощью маломощного вспомогательного источника. Функции вспомогательного трансформатора цепи подпитки выполняет обмотка, расположенная на дополнительном (третьем) ярме магнитопровода.

Рис. 3.18. Принципиальная схема трансформатора типа ТДЭ с цепью подпитки

У

80

стройство фазорегулятора (ФР) аналогично устройству трансформатора ТДЭ-402. Тиристорный фазорегулятор совмещает функции управления значением тока и коммутирующего элемента импульсного стабилизатора горения дуги. Импульсная стабилизация горения дуги обеспечивает ее надежное повторное зажигание. В остальном конструкция трансформаторов ТДЭ-251 и ТДЭ-101 аналогична конструкции трансформатора ТДЭ-402.

В схеме переносного трансформатора ТДЭ-254 (рис. 3.19) тиристорный регулятор V1-V2 установлен в цепи первичной обмотки, состоящей из двух катушек.

а) б)

Рис. 3.19. Упрощенная принципиальная схема (а) и внешние характеристики (б) трансформатора ТДЭ-254

Параллельно коммутатору установлен дроссель L, его назначение, кроме подпитки, заключается еще и в формировании падающей характеристики. Действительно, при выключенных тиристорах первичная обмотка питается через дроссель с большим индуктивным сопротивлением, подобно тому как работает трансформатор с дросселем в цепи со вторичной обмоткой. При этом формируется крутопадающая характеристика 1 (рис. 3.18, б). При работающем тиристорном регуляторе большая часть первичного тока идет по нему, поэтому одновременно с увеличением напряжения холостого хода наблюдается уменьшение наклона характеристики 2. В этом случае ток по дросселю идет только в интервале до включения тиристоров, т.е. подпитывает основную дугу. Трансформатор может работать при напряжении питающей сети 220 и 380 В, с этой целью обе катушки его первичной обмотки секционированы.

Трансформатор ТС-200 имеет схему с включением тиристорного регулятора в цепь вторичной обмотки. Собственно трансформатор имеет увеличенное магнитное рассеяние благодаря использованию неподвижных магнитных шунтов, при этом обмотка цепи подпитки с повышенным напряжением холостого хода отделена от первичной обмотки двумя шунтами, т.е. имеет сопротивление даже большее, чем у вторичной обмотки.

Считается, что трансформаторы с подпиткой менее экономичны в сравнении с трансформатором с импульсной стабилизацией, поскольку требуют установки дополнительных обмоток или дросселя. Поэтому они изготовляются только на малые токи. Кроме того, сварочные свойства у них несколько хуже из-за сравнительно низкой скорости нарастания тока подпитки. Правда, устойчивость процесса здесь не так сильно зависит от угла управления тиристоров. Поэтому кратность регулирования тока в таком трансформаторе может достигать 6–7.

Техническая характеристика этих трансформаторов дана в табл. 12.

Таблица 12

Основные параметры трансформаторов с тиристорным управлением

Марка трансфор-матора	Номинальный сварочный ток, А	Продолжительность нагрузки (ПН или ПВ), %	Номинальная первичная мощность, кВ·А	Напряжение холостого хода, В	Номинальное рабочее напряжение, В	Пределы регулировки тока, А	Габаритные размеры lbh, мм	Масса, кг	Изготовитель
ТС-200	160	20	10,5	60	26	60-200	645322425	70	28
ТДЭ-101	100	20	14	42	24	–	–	25	–
ТДЭ-251	250	35	16	–	30	50-250	360360940	60	27
ТДЭ-254	250	20	13,2	55	3	80-270	400280540	43	–
ТДЭ-402	400	60	28	72	44	–	–	180	–