3.4. Трансформаторы для электрошлаковой сварки

Для электрошлаковой сварки используют одно- и трехфазные трансформаторы с жесткой формой ВАХ и пониженным напряжением холостого хода. Основной особенностью трансформаторов для электрошлаковой сварки является широкий диапазон регулирования вторичного напряжения. Наряду с трехфазными трансформаторами для этих целей находят применение и однофазные трансформаторы.

В подавляющем большинстве трансформаторов для электрошлаковой сварки регулирование напряжения ступенчатое, осуществляемое в основном переключением секционированных первичных и вторичных обмоток. Устройства, которые способны обеспечить плавное регулирование напряжения не получили широкого применения главным образом потому, что более простые конструкции со ступенчатым регулированием вполне удовлетворяют основным технологическим требованиям процесса электрошлаковой сварки. Нет также особой необходимости и в регулировании напряжения под нагрузкой во всем диапазоне. Достаточно осуществлять такое регулирование лишь в относительно узких пределах, чтобы иметь возможность установить режим сварки с точностью 1–2 В и затем его поддерживать.

Наиболее широкое применение нашли трансформаторы типов ТШС и ТМРК.

Трансформаторы типа ТШС могут быть двух исполнений: однофазными и трехфазными. В однофазных трансформаторах ТШС-1000-1 и ТШС-3000-1 (рис. 3.24, а) возможно грубое регулирование во вторичной обмотке W₂ переключением ее секций и более тонкое – в первичной обмотке W₁, имеющей шесть секций, соединенных последовательно. Включение и отключение той или другой ступени осуществляется с помощью магнитных пускателей в управляющей цепи. При их переключении обмотки трансформатора отключаются на короткое время, что снижает качество сварных соединений. Чтобы избежать этого, в трансформаторах ТШС-1000-1М и ТШС-3000-1М применены контроллеры с сопротивлениями, позволяющие изменять напряжение трансформатора без отключения первичной сети.

а) б) в) г)

Рис. 3.24. Схемы регулирования режима, применяемые в трансформаторах для электрошлаковой сварки

В трехфазных трансформаторах ТШС-1000-3 и ТШС-3000-3 секционированы как первичная W₁, так и вторичная W₂ обмотки (рис. 3.25). Первичная обмотка имеет шесть отпаек, вторичная – три. Регулирование режима сварки осуществляется переключением числа витков вторичной и первичной обмоток. Более плавное регулирование напряжений внутри выбранного диапазона осуществляется контакторами КМ₁-КМ₆. Контакторы управляются аппаратурой, в состав которой входят шесть реле К₁-К₆, поникающий трансформатор Т₂ и переключатель. Для контроля величины сварочного тока каждой фазы установлены три трансформатора ТА₁-ТА₃, к которым подключены амперметры шкафа управления трансформатором.

В трехфазных трансформаторах ТШС-1000-3М и ТШС-3000-3М из-за сложности регулирования фазного напряжения с помощью коммутационной аппаратуры применена схема регулировки фазного напряжения с вольтодобавочным трансформатором (ВДТ), мощность которого не более 10 % от мощности основного трансформатора. Напряжение регулируется в каждой фазе: грубое – переключением секций первичной обмотки, тонкое – переключением первичной обмотки (ВДТ) на соответствующую фазу (рис. 3.24, б). Такая коммутация обеспечивает пять ступеней регулирования.

В трансформаторах типа ТРМК плавное регулирование сварочного напряжения осуществляется с помощью магнитной коммутации или тиристорного управления. В трансформаторах с магнитной коммутацией серии ТРМК, которую осуществляют размагничиванием постоянным током, первичная W₁ и примерно 70 % вторичной W₂ обмотки расположены на стержне в нижнем окне магнитопровода, а остальная часть вторичной обмотки W_2.2 находится на стержне в верхнем окне магнитопровода (рис. 3.24, в, 3.26).

Рис. 3.25. Принципиальная схема трансформатора типа ТШС

Обмотки управления W_у1 и W_у2 расположены на верхнем и среднем ярме магнитопровода. Изменяя значение постоянного тока, протекающего по обмоткам управления, осуществляют перераспределение основного магнитного потока между верхним и средним ярмом магнитопровода трансформатора. Изменение магнитного потока в верхнем окне магнитопровода приводит к изменению ЭДС, наведенной в части вторичной обмотки W_2.2.

Рис. 3.26. Электромагнитная схема трансформатора ТРМК-300-1

Возможно также тиристорное управление сварочным напряжением в первичной цепи. Оно осуществляется блоком управления, состоящим из тиристоров, и соединяется последовательно с первичной обмоткой (рис. 3.23, г). Вместо тиристоров могут быть установлены семисторы. Управление сварочным напряжением осуществляется изменением угла проводимости тиристоров или семисторов. Разработаны конструкции тиристорных прерывателей. Они имеют большие возможности активного воздействия на процесс сварки. Техническая характеристика трансформаторов ТШС и ТРМК дана в табл. 14.

Таблица 14

Основные параметры трансформаторов для электрошлаковой сварки

Тип	Номинальный сварочный ток, А	Напряжение холостого хода, В	Потребляемая мощность, кВ·А	Число ступеней регулирования напряжения	Масса, кг
ТШС-1000-1	1000	56	56	18	510
ТШС-1000-3	10003	56	170	18	1400
ТШС-3000-1	3000	46	138	10	600
ТШС-3000-3	30003	56	500	48	2200
ТШС-10000-1	10000	41	410	4	1050
ТРМК-1000-1	1000	62	62	3	700
ТРМК-3000-1	3000	61	183	3	1300

Однофазные трансформаторы можно включать в трехфазную сеть по схеме Скотта.