§ 97. Сварочные трансформаторы

Общие требования к трансформаторам: напряжение холостого хода не должно превышать 80 В, регулирование тока должно осуществляться по возможности плавно.

В Советском Союзе применяются сварочные трансформаторы двух групп: I - с нормальным магнитным рассеянием и реактивной катушкой (дросселем); реактивная катушка может располагаться на отдельном магнитопроводе (трансформаторы типа СТЭ - сварочный трансформатор завода "Электрик") или на общем магнитопроводе (трансформаторы типа СТН-сварочный трансформатор В. П. Никитина); II - с увеличенным магнитным рассеянием (трансформаторы типов ТС - трансформатор сварочный, ТСК - с конденсатором, ТД - трансформатор дуговой, СТАН - сварочный трансформатор Академии наук и СТШ - сварочный трансформатор шунтовой).

Технические данные трансформаторов для ручной сварки приводятся в табл. 50. Электрические принципиальные схемы трансформаторов даны на рис. 112 - 115. Устройства, создающие падающую вольт-амперную характеристику трансформатора, обеспечивают устойчивое горение дуги и регулирование сварочного тока. Эти устройства представляют собой дроссель (рис. 112, 113), магнитный шунт (рис. 114) и механизм перемещения вторичной обмотки (рис. 115).

Рис. 112. Электрическая схема сварочного трансформатора типа СТЭ: I, II, III - первичная, вторичная и реактивная обмотки; П - подвижный пакет сердечника дросселя, S - воздушный зазор в сердечнике

Рис. 113. Электрическая схема сварочного трансформатора типа СТН: I, II, III - первичная, вторичная и реактивная обмотки; П - подвижный пакет сердечника дросселя, S - воздушный зазор в сердечнике

Рис. 114. Электрические схемы сварочных трансформаторов СТАН (а) и СТШ (б): I - первичная обмотка, II - вторичная обмотка основная, III - вторичная обмотка реактивная; 1 - магнитный шунт, 2 - винтовой механизм

Рис. 115. Электрическая схема трансформатора типа ТСК: I - первичная обмотка, II - вторичная обмотка подвижная, С - конденсатор

50. Технические данные некоторых сварочных трансформаторов

Примечания: 1. В скобках указаны пределы регулирования сварочного тока в дополнительном диапазоне. 2. Для трансформаторов типа СТЭ указана масса трансформатора и дросселя.

Создание падающей вольт-амперной характеристики. Для зажигания дуги требуется повышенное напряжение по сравнению с напряжением дуги. Во вторичной обмотке сварочного трансформатора индуктируется постоянная электродвижущая сила, Она равна напряжению на зажимах сварочной цепи.

При нагрузке ток вторичной обмотки создает магнитный поток в сердечнике дросселя (или трансформатора). Этот магнитный поток индуктирует э. д. с. самоиндукции или реактивную э. д. с. рассеяния. В обоих случаях это приводит к образованию индуктивного сопротивления в сварочной цепи и падению напряжения на дуге, т. е. к созданию падающей характеристики. Распределение э. д. с. источника питания в цепи показано на рис. 116.

Рис. 116. Схема образования внешней характеристики: 1 - напряжение во вторичной обмотке сварочного трансформатора, 2 - падающая характеристика источника питания, 3 - статическая характеристика дуги, 4 - точка устойчивого горения дуги

Улучшение устойчивости горения дуги. В процессе перехода капли электродного металла на изделие происходит короткое замыкание. Время восстановления напряжения после перехода капли для повторного зажигания дуги, а также после перехода тока через нулевое значение зависит от величины угла сдвига фаз между током и напряжением в сварочной цепи. На рис. 117, 118 показаны кривые изменения тока и напряжения в зависимости от времени при сварке с активным и индуктивным сопротивлением (со сдвигом фаз между током и напряжением). При одном активном сопротивлении при сварке¹ происходят перерывы в горении дуги в каждом периоде. Время перерыва можно уменьшить различными способами, например увеличением напряжения холостого хода сварочного трансформатора (этот способ не используется ввиду опасности для сварщика) или путем снижения напряжения, необходимого для зажигания дуги. Второй способ связан с применением электродных покрытий, имеющих особые технологические свойства. Такие покрытия еще не разработаны. При работе на сварочных токах более 250 А напряжение холостого хода может быть снижено и, следовательно, повышена устойчивость дуги.

¹ (Дуга представляет собой практически чисто активное сопротивление.)

Рис. 117. Кривые изменения напряжения и тока дуги при активном сопротивления в цепи: U, U₃, U_д - напряжение источника, зажигания, дуги; t - время; I - сила тока, Т - время полного периода синусоидального напряжения источника; Т_обр - время обрыва дуги

Время перерыва можно уменьшить применением тока повышенной частоты. Этот способ иногда находит применение в сварочной практике. В этом случае пользуются преобразователями с генераторами повышенной частоты, например, типа ПС-100-1 с частотой тока 480 Гц. Время перерыва уменьшится во столько раз, во сколько раз увеличится частота тока и горение дуги становится устойчивым.

Сварочная дуга, горящая на переменном токе со значительной индуктивностью в цепи (рис. 118), не имеет перерывов, так как э, д, с. самоиндукции поддерживает ее горение, Для того чтобы величина э. д, с, самоиндукции была достаточной для поддержания горения дуги в момент снижения напряжения источника, необходим определенный угол сдвига фаз ср между током и напряжением, Устойчивое горение дуги на любых сварочных токах обеспечивается при cos φ=0,35-0,6,

Рис. 118. Кривые изменения напряжения и тока дуги при введении индуктивного сопротивления в цепь: U, U₃, U_д - напряжение источника, зажигания, дуги; t - время, I - сила тока, Т - время полного периода синусоидального напряжения источника, Ф - угол сдвига фаз между напряжением источника и током

Регулирование сварочного тока. Изменение величины сварочного тока можно производить следующими способами:

изменением величины вторичного напряжения холостого хода трансформатора секционированием числа витков первичной или вторичной обмоток;

изменением величины индуктивного сопротивления сварочной цепи.

Оба способа следуют из закона Ома для цепи переменного тока:

или, если пренебречь активным сопротивлением R ввиду его малой величины.

Первый способ применяется лишь как дополнительный, например, для получения двух диапазонов тока, а также в трансформаторах с жесткой вольт-амперной характеристикой. Наиболее широко применяется второй способ - изменение индуктивного сопротивления, Этот способ дает возможность плавно регулировать величину сварочного тока.

В трансформаторах типа СТЭ и СТН регулирование тока осуществляется изменением воздушного зазора в магнитопроводе дросселя (рис. 112, 113), При вращении регулировочной ручки дросселя по часовой стрелке воздушный зазор увеличивается, магнитный поток уменьшается, индуктивное сопротивление становится меньше и ток увеличивается.

Вращением рукоятки дросселя против часовой стрелки достигается уменьшение зазора, увеличение индуктивного сопротивления и уменьшение тока.

В трансформаторе типа СТАН ступенчатое регулирование производится изменением числа витков реактивной части вторичной обмотки, а плавное регулирование - перемещением магнитного шунта, При выдвижении магнитного шунта из сердечника магнитный поток рассеяния трансформатора и индуктивное сопротивление уменьшаются, вследствие чего сварочный ток возрастает (рис. 114, а), В трансформаторах типа СТШ магнитный шунт конструктивно выполнен из двух половин, расходящихся в противоположные стороны (рис. 114, б). Когда шунт полностью сдвинут в сердечник, магнитный поток рассеяния и реактивная э, д. с, рассеяния максимальны, а сварочный ток минимален, В трансформаторах с подвижными обмотками (типа ТД, ТСК или ТС) плавное регулирование производится перемещением вторичной обмотки. При увеличении расстояния между обмотками поток рассеяния увеличивается, индуктивное сопротивление возрастает, а ток снижается (рис. 115).

Конструкции сварочных трансформаторов. Широко используются облегченные сварочные трансформаторы (переносные), которые предназначены для работ на строительных и монтажных площадках. Эти трансформаторы рассчитаны на выполнение коротких швов и прихваток, т. е. для работы при ПР=20%. К таким, трансформаторам относятся ТСП-1 - на сварочный ток 105, 145, 160 и 180 А, масса его 37 кг; ТСП-2 и ТСП-2у2 - на ток от 90 до 300 А, масса 65 кг; СТШ-250 - на ток от 70 до 250 А, масса 44 кг; ТДП-1 - на ток от 55 до 175 А, масса 38 кг. Небольшая масса этих трансформаторов достигнута за счет применения для сердечников стали с высокой магнитной проницаемостью, особой изоляции обмоток и понижения (до 20%) ПР.

Для монтажных работ выпускается также трансформатор ТД-304, рассчитанный на ПР=50%, токи от 60 до 385 А, с подвижной вторичной обмоткой. Трансформатор имеет обмотки с теплостойкой и влагостойкой изоляцией и может комплектоваться приставкой РТД-2 для дистанционного регулирования сварочного тока. Масса трансформатора (установлен на салазки) - 137 кг.

Промышленностью выпускаются бытовые сварочные аппараты АДЗ-101 и ТД-101, предназначенные для ручной дуговой сварки стали толщиной до 2 мм покрытыми электродами марки ОЗС-9 диаметром 2 мм с повышенными ионизирующими свойствами. Первичный ток - 15 А, номинальный сварочный ток - 50 А, потребляемая мощность - 1,85 кВт, масса аппарата - 20 кг.

Осцилляторы предназначены для облегчения зажигания и стабилизации дуги переменного тока при сварке неплавящимся (вольфрамовым) электродом и покрытыми электродами с низкими ионизирующими свойствами. Этот прибор создает переменный ток высокой частоты 250 - 300 кГц с высоким напряжением (более 2500 В). Ток высокой частоты при таком высоком напряжении не представляет большой опасности для сварщика, так как может вызвать лишь поверхностные ожоги кожи.

Осцилляторы включаются параллельно или последовательно с дугой. В сварочной цепи с осциллятором дуга возбуждается без предварительного замыкания электрода с изделием (на расстоянии 1 - 3 мм от электрода до изделия), поэтому их целесообразно включать при сварке на малых токах.

Гидроклапан предохранительный МКПВ10/3Т2 смотреть тут. . Вывеска объемные буквы цена: изготовление рекламных объемных букв.