28. Зварювальні трансформатори з рухомими обмотками

Магнiтопровiд трансформатора стрижневого типу-1, на якому розташовані первинна-2 i вторинна-3 обмотки, рознесенi одна вiдносно одної на визначену вiдстань. При проходженнi струму по обмоткам створюються магнiтнi потоки, основна частина яких замикається по магнiтопроводу, створюючи потiк трансформатора Ф_Т. Друга частина магнiтних потокiв замикається по повiтрю, створюючи потоки розсiяння первинної Ф_1Р i вторинної Ф_2Р обмоток.

Потоки розсiяння наводять у трансформаторi реактивну ЕРС, яка i визначає його iндуктивний опiр Х_Т. Вiдстань мiж котушками обмоток «а » може змінюватися, вiдповiдно змінюються величина Х_Т i зварювальний струм. Це плавне регулювання режиму зварювання. Рухома обмотка (в одних випадках первинна, в інших - вторинна) перемiщується за допомогою приводу перемiщення обмоток - ходового гвинта-4. Ступiнчасте регулювання струму виконується змiною з’єднання котушок кожної обмотки мiж собою з послiдовного на паралельне та навпаки.

Регулювання режиму зварювання в трансформаторi з рухомими

котушками

Плавне регулювання режимiв зварювання здiйснюється за рахунок змiни величини iндуктивного опору Х_Т і пов’язане з перемiщенням рухомої котушки. При зменшеннi вiдстанi мiж обмотками «а» площа перетину S силових лiнiй потоків розсiяння зменшується, тому магнiтнi опори R_2Р, R_, а також коефiцiент магнiтного зв’язку К_ мiж обмотками зростає. Все це призводить до зменшення Х_Т i зростання струму навантаження I₂.

_'' a ''  S  R  K_  X _T  I_{2  .}

Можна дати також i фiзичне обгрунтування цього способу регулювання. Iз зменшенням вiдстанi «а» потоки розсiяння Ф_1Р i Ф_2Р , а також  знижуються, величина результуючого потоку Ф_2, який пронизує вторинну обмотку, зростає, отже, напруга U₂ i зварювальний струм I₂ збiльшуються.

" " Ф , Ф 

K U I 

1P 2Р  2 2

де  - коефіціент розсіяння, що визначається потоками розсіяння.

Для розширення дiапазону регулювання режимiв зварювання застосовують ще i ступiнчасте (грубе) регулювання, при якому змiнюють з’єднання котушок первинної, а також вторинної обмоток.

Зварювальний струм при паралельному з’єднаннi котушок значно вищий, нiж при послiдовному включеннi, причому кратнiсть ступiнчастого регулювання струму I_2МАХ/I_2MIN=Х_Т2/Х_Т3=4. Цiнним є те, що при такому регулюваннi струму напруга U₂₀₁ залишається постiйною, в той час як при паралельному з’єднаннi вторинних котушок i послiдовному первинних U₂₀₁=U₀₁/2, а при паралельному з’єднаннi первинних котушок i послiдовному вторинних U₂₀ висока i складає U₂₀=2U₂₀₁. При кратностi ступiчастого регулювання струму 4, перекриття двох дiапазонiв регулювання можливе, якщо плавна змiна струму має кратнiсть, також рiвну 4. У

цьому випадку досягається дуже висока кратнiсть, що дорiвнює 16, у чому немає необходностi. У той же час висока кратнiсть плавного регулювання призводить до значного збiльшення вiдстанi мiж котушками i масо-габаритних показникiв магнiтопроводу. Тому при переходi до дiапазону малих струмiв необхiдно одночасно з перемиканням котушок на послiдовне з’єднання зменшувати число виткiв первинної обмотки. В цьому випадку буде дещо збiльшуватись напруга неробочого ходу U₂₀, що позитивно відбивається на стійкості горіння дуги при малих струмах. Кратність ступінчатого регулювання при цьому знижується з 4 до 2,5. Комбiноване регулювання струму за рахунок перемiщення i перемикання котушок може забезпечити кратнiсть регулювання вiд 6 до 10.

Широко застосовуються в промисловостi зварювальнi трансфоматори (далі ЗТ) з рухомими котушками як переносного типу (ТДМ-165УЗ, ТДМ-254У2), так i пересувнi - (ТДМ-317У2, ТДМ-401У2, ТДМ-503У2, ТД-500 i т.д).

Розглянемо конструкцiю трансформатора такого типу на прикладi ЗТ марки ТДМ-401У2 (рис.5.5), призначеного для живлення ручного дугового зварювання, рiзання i наплавлення.

Трансформатор призначений для роботи в районах помiрного клiмату на вiдкритому повiтрi пiд навiсом, являє собою пересувну установку в однокорпусному виконаннi з природною вентиляцiєю i складається з осердя магнiтопроводу-1, трансформаторних обмоток (первинної та вторинної)-2,3, перемикача дiапазонів струмiв-4, кожуха-6. Магнiтопровід ЗТ стрижневого типу, на якому крiпляться обмотки. Котушки первинної обмотки нерухомi, закрiпленi бiля нижнього ярма i виконанi з iзольованого алюмiнiєвого дроту марки АПСД, причому для мiжшарової iзоляцiї застосовується склотканина. Котушки вторинної обмотки - рухомі, закрiпленi бiля верхнього ярма, намотанi на «ребро» голою алюмiнiєвою шиною марки АДО та iзольованi скляною стрiчкою. Вiд осердя магнiтопровода обмотки iзольованi спецiальними пресованими планками. Осердя трансформатора зiбране з листiв електротехнiчної сталi марки 3414 товщиною 0,35 мм i виконане у виглядi безшпилькової конструкцiї. Через верхнє ярмо осердя пропущений ходовий гвинт, який угвинчується в ходову гайку, вмонтовану в обойму рухомих вторинних котушок. При обертаннi гвинта за допомогою ручки-5 перемiщуються вториннi котушки, змiнюючи тим самим iндуктивний опiр трансформатора i, вiдповiдно, зварювальний струм. Для виключення вiбрацiї рухомих котушок обойма їх крiплення споряджена плоскими пружинами, якi при перемiщеннi ковзають по магнiтопроводу. Пiдключення мережi i зварювальних дротів здiйснюється через спецiальнi роз’єми, розташованi на передній сторонi трансформатора. Перемикання дiапазонів струму (ступiнчасте регулювання) виконується перемикачем, ручку якого виведено на кришку кожуха. Для вiдрахування величини зварювального струму призначена стрiлка, безпосередньо зв’язана з обоймою крiплення вторинних котушок. Вiдрахування здійснюється за шкалою, вiдградуйованою для двох дiапазонiв струму i розташованою на боковинi кожуха. Трансформатор має ємнiсний фiльтр для зниження радiоперешкод, якi утворюються в процесi зварювання. Для зручностi перемiщення ЗТ споряджений чотирма колесами i ручкою, а для пiднiмання - римболтами, розташованими на кришцi кожуха.

Зовнiшнi характеристики крутоспадні з кратнiстю струму короткого замикання приблизно 1,3 вiд величини струму при номiнальнiй робочiй напрузi (рис.5.6). Трансформатор може працювати i в паралельному режимi з іншими ЗТ. Для цього на них повиннi бути встановленi в однакове положення перемикачi дiапазонiв струму i значення струмiв за шкалою. На рис.5.7 подано принципову електричну схему трансформатора.

На кожному стрижнi ЗТ розташованi по однiй котушцi первинної обмотки з числом витків W₁. За допомогою перемикача SA можна виконувати послiдовне або паралельне увімкнення котушок як первинної, так i вторинної обмоток. Паралельне увімкнення вiдповiдає дiапазону великих струмiв, послiдовне - малих. При цьому частина виткiв первинної обмотки вимикається i напруга неробочого ходу пiдвищується, що позитивно впливає на стiйкість процесу зварювання при малих струмах.

Подiбну конструкцiю мають i трансформатори типу ТДМ-317У2, серiї ТДМ-503. Рiзницею між ТДМ-503-1У2 i ТДМ-503-3У2 є те, що вони спорядженi пристроєм зниження напруги неробочого ходу, а ТДМ-503-2У2 - ще i конденсатором для пiдвищення потужностi.