Что такое сварочный трансформатор? Теория, типы и схема
Сварочные установки переменного тока, обеспечивающие питание для дуговой сварки, состоят в основном из сварочных трансформаторов. Сварочный трансформатор снижает напряжение питания примерно до 70-100 В, что является значением, необходимым для зажигания дуги. При дуговой сварке дуга зажигается между электродом и заготовкой, так что соединение доводится до температуры плавления за счет тепла дуги (около 3500°С).
Падающая характеристика источника напряжения
При питании переменным током, несмотря на то, что напряжение холостого хода, необходимое для зажигания дуги, составляет от 70 до 100 В, напряжение для поддержания дуги зависит от типа электрода и используемого тока. Обычно оно составляет примерно от 20 до 30 В. Наиболее важной характеристикой дуги является ее характеристика отрицательного сопротивления. Сопротивление дуги уменьшается по мере увеличения тока. Следовательно, любое незначительное увеличение тока вызывает уменьшение дуги, что, в свою очередь, еще больше увеличивает ток. Это делает невозможным поддержание постоянной дуги. Следовательно, напряжение питания должно быть таким, чтобы оно быстро падало по мере увеличения тока, противодействуя, таким образом, увеличению тока. Поэтому источник напряжения должен иметь падающую характеристику, как показано на рис. 1. Эта падающая характеристика помогает поддерживать практически постоянным сварочный ток в рабочем диапазоне независимо от небольших изменений длины дуги и последующих незначительных изменений напряжения дуги, которые неизбежны при ручной дуговой сварке. Достаточно стабильный ток во время сварки необходим для получения неизменно хорошего качества сварного шва.
В сварочном агрегате переменного тока падающая характеристика может быть достигнута либо за счет использования трансформатора совместно с реактором, включенным последовательно с его вторичной обмоткой, либо за счет специальной конструкции самого трансформатора. В обоих этих случаях управление током, обеспечивающее семейство таких характеристик спада, достигается многими различными способами. Все эти методы в основном основаны на изменении реактивного сопротивления сварочного контура. Ниже кратко рассмотрены лишь некоторые из них.
Рис. 1: Падающая характеристика источника напряжения.
Сварочные трансформаторы в сочетании с реакторами
Для управления сварочным током можно использовать дроссель с ответвлениями в сочетании с трансформатором, как показано на рис. 2 (а). Чем больше число витков реактора в цепи, тем выше его реактивное сопротивление и меньше ток. Воздушный зазор в активной зоне реактора также может изменяться механическими средствами для изменения реактивного сопротивления. В качестве альтернативы реактивное сопротивление реактора можно изменить, обеспечив
магнитный шунт в активной зоне реактора. Возможен ряд конструкций для постепенного изменения реактивного сопротивления реактора с использованием такого магнитного шунта. Этот магнитный шунт может быть выполнен в виде якоря (рис. 2 б), угловое положение которого определяет реактивное сопротивление реактора. Реактивное сопротивление реактора максимально (следовательно, ток минимален), когда шунтирующая цепь почти замкнута, за исключением небольших воздушных зазоров между вращающейся и неподвижной частями сердечника, и минимально (следовательно, ток максимален) при вращающемся сечении сердечника. поворачивается на 90 o . Между этими двумя положениями также может быть получено любое промежуточное реактивное сопротивление. В другой схеме (рис. 2, в) к винту крепится подвижный (движущийся в направлении, перпендикулярном плоскости бумаги) сердечник
с помощью которого он может быть вставлен в активную зону реактора или извлечен из активной зоны реактора. Когда подвижная активная зона полностью находится вне активной зоны реактора, реактивное сопротивление реактора минимально, а ток при этом максимален. С другой стороны, когда подвижная зона полностью находится в активной зоне реактора, реактивное сопротивление реактора максимально, а ток минимален. В некоторых случаях эффект переменного реактивного сопротивления достигается с помощью преобразователя, управляемого постоянным током (называемого также реактором насыщения), путем изменения его постоянного управляющего тока (рис. 2, г). Насыщение сердечника в большей или меньшей степени зависит от силы постоянного тока, который, в свою очередь, изменяет реактивное сопротивление преобразователя.
(A)
(B)
(c)
(D)
Рис. 2: Сварочный трансформатор в сочетании с (а) дросселем с отводом, (б) реактором с вращающимся магнитным шунтом, (в) реактором с подвижным магнитным шунтом, (г) преобразователем
Сварочный трансформатор с переменным реактивным сопротивлением утечки
Реактивное сопротивление рассеяния самого трансформатора можно изменять различными способами, и, таким образом, можно регулировать сварочный ток без помощи отдельного реактора.
(A)
(B)
(c)
Рис.3: Сварочный трансформатор с переменным реактивным сопротивлением рассеяния с (а) вращающимся магнитным шунтом, (б) подвижным магнитным шунтом, (в) обеспечением насыщения магнитного шунта по постоянному току.
Три таких способа схематично показаны на рис. 3 (а), (б) и (в) в принципе аналогичны рассмотренным ранее для изменения реактивного сопротивления реакторов, используемых совместно с трансформаторами. В первом способе (рис. 3 а) реактивное сопротивление рассеяния трансформатора изменяется с помощью вращающегося магнитного шунта, а во втором способе (рис. 3 б) — с помощью подвижного магнитного шунта. . В третьем способе (рис. 3 в) то же самое достигается изменением насыщения магнитопровода постоянным током. В некоторых случаях на ветвях трансформатора можно использовать подвижные катушки для изменения реактивного сопротивления рассеяния, которое определяется относительным расположением первичной и вторичной обмоток.
См. также
В этой теме вы изучаете разделительный трансформатор — определение, теорию и схему. Трансформатор — это…
В этой теме вы изучаете измерительные трансформаторы – определение, типы и схемы. Измерительные приборы в…
В этом разделе вы изучаете стартер сопротивления статора – работа и схема. По сути состоит…
В этой теме вы изучаете синхроскопический метод синхронизации генератора (или генератора переменного тока). В этом…
Асинхронный двигатель с контактным кольцом, также называемый асинхронным двигателем с фазным ротором. Асинхронные двигатели с контактными кольцами…
Опубликовано
Электротехническая рабочая тетрадь
Предоставляем услуги репетитора по электротехнике. Просмотреть все сообщения пользователя Electrical Workbook
Принцип работы и применение сварочного трансформатора
Принцип работы и применение сварочного трансформатора
Введение
В этой статье мы изучили работу и применение сварочного трансформатора.
В этой статье мы изучили работу и применение сварочного трансформатора.Основная идея сварочного трансформатора
Сварочный трансформатор представляет собой понижающий трансформатор, который имеет тонкую первичную обмотку с большим числом витков, а его вторичная обмотка имеет большую площадь поперечного сечения и меньшее число витков, что обеспечивает меньшее напряжение и очень большой ток во вторичной обмотке. Сварочный трансформатор снижает напряжение источника питания до более низкого напряжения, подходящего для сварки. Обычно от 15 до 45 вольт. Вторичный ток довольно высок и обычно может составлять от 200 до 600 А, но может быть и намного выше. Вторичный может иметь несколько ответвлений для регулировки вторичного напряжения для управления сварочным током. Отводы обычно подключаются к нескольким сильноточным штепсельным розеткам или к сильноточному выключателю. Один конец вторичной обмотки подключается к сварочному электроду, тогда как другой конец вторичной обмотки подключается к сварочному электроду, а другой конец подключается к свариваемым деталям. контактное сопротивление между электродом и свариваемыми деталями. Вырабатываемое тепло расплавляет электрод, и зазор между двумя частями заполняется. Фиггер показывает простой сварочный трансформатор.
Импеданс сварочного трансформатора может быть выше импеданса трансформатора общего назначения. Импеданс сварочного трансформатора может играть роль в процессе установления дуги и регулирования тока. Большие сварочные трансформаторы, скорее всего, рассчитаны на трехфазный ввод. Есть много меньших трансформаторов, которые предназначены для однофазного входа.
Сварочный трансформатор постоянного тока
Для сварки постоянным током (DC) к вторичной обмотке трансформатора подключается выпрямитель. Также может быть фильтрующий дроссель или индуктор для сглаживания постоянного тока. всю сборку трансформатора и выпрямителя можно назвать сварочным источником питания. Обмотка, используемая для сварочного трансформатора, обладает высокой реактивностью. В противном случае может быть добавлен отдельный реактор последовательно со вторичной обмоткой.
Контроль дуги сварочного трансформатора
Для управления дугой используются различные реакторы со сварочными трансформаторами. Некоторые способы управления дугой приведены ниже.
Выстукнутый реактор
С помощью отводов на реакторе регулируется выходной ток. Это имеет ограниченное количество текущих настроек.
Реактор с подвижной катушкой
Реактор с подвижной катушкой – это реактор, в котором реактивное расстояние между первичной и вторичной обмотками регулируется. Ток становится меньше, если расстояние между катушками большое.
Подвижный шунтирующий реактор
Подвижный шунтирующий реактор — это реактор, в котором положение центрального магнитного шунта можно регулировать. Изменение выходного тока достигается за счет регулировки шунтируемого потока.
Бесступенчатый реактор
Реактор с плавным регулированием представляет собой реактор, в котором высота реактора непрерывно изменяется. Большее реактивное сопротивление достигается за счет большего введения сердечника, и, следовательно, выходной ток меньше.
Реактор насыщения
насыщение, если постоянный ток возбуждения больше. Следовательно, изменения тока получаются за счет изменения реактивного сопротивления.
Что такое отводы на сварочном трансформаторе?
Сварочные трансформаторы являются жизненно важным оборудованием, используемым для снижения напряжения от источника электроэнергии. Устройство преобразует переменный ток (AC) из сети в ток большой силы и низкого напряжения, пригодный для сварки.
На сварочном трансформаторе отводы первичной и вторичной обмотки используются для макрорегулировки сварочного тока и напряжения. Глубокое понимание принципа работы обмоточных трансформаторов важно для понимания функции отводов.
Итак, давайте копнем глубже, чтобы узнать, что такое отводы на обмотке трансформатора.
Каков принцип работы сварочного трансформатора?
Сварочные трансформаторы используются для регулировки напряжения источника питания до напряжения, необходимого для формирования сварочной дуги. Время, необходимое для повышения напряжения от нуля до желаемого напряжения, необходимого для сварки дугой, называется временем восстановления дуги.
Время восстановления дуги должно быть небольшим, чтобы дуга была устойчивой. Это важно, иначе катод может стать холодным, что помешает генерации достаточного количества ионов и электронов для создания и поддержания дуги.
Одним из способов сокращения времени является увеличение напряжения цепи источника питания. Время восстановления дуги значительно меньше при более низком пиковом значении напряжения. Сварочная цепь должна иметь индуктивность, обеспечивающую разность фаз между переходными токами и напряжением в диапазоне от 0 до 35 и от 0 до 45.
Отводы помогают регулировать напряжение для создания нужной дуги. Отводы помогают увеличить ток при низком напряжении. Низкое напряжение предотвращает создание нужной дуги из-за потери тепла катодом.
Дуга может легко образоваться при силе тока до 250 ампер. Для этого требуется напряжение около 60 вольт. В случае, если ток ниже 70 ампер, напряжение можно увеличить до 80 вольт. Но увеличение напряжения создает угрозу безопасности, а также ухудшает соотношение дуги и напряжения холостого хода сварочного трансформатора. Отводы оказываются незаменимыми в этой ситуации, поскольку они помогают удерживать напряжение в пределах ограничений, тем самым предотвращая любые повреждения.
Конструкция отводов на обмотках трансформаторов
Отводы присутствуют во вторичных обмотках и подключены к сильноточному выключателю или штепсельным розеткам. Они используются для снижения напряжения обычно между 15 и 45 вольт. Одна сторона вторичной обмотки соединена с электродом, а другой конец соединен со свариваемыми деталями.
Отводы на обмотках трансформаторов помогают снизить напряжение, тем самым предотвращая проблемы с нагревом. Точки на вторичной обмотке могут быть прикреплены для изменения сварочного тока. В некоторых сварочных трансформаторах отводы подсоединяются к обмоткам вторичной обмотки, чтобы обеспечить правильное напряжение. Эти ответвители обеспечивают полный выход на клеммы.
Большинство больших сварочных трансформаторов имеют многофазные входы, в то время как меньшие имеют однофазные входы. При сильном токе выделяется много тепла из-за сопротивления между свариваемыми деталями и электродом во вторичных обмотках.
Импеданс сварочных трансформаторов обычно выше, чем у обычных трансформаторов. Высокий импеданс приводит к возникновению дуги. Ток остается синусоидальным, а напряжение искажается в сварочном токе.
Расположение кранов
Отводы могут быть расположены в другом месте на вторичной обмотке. Основной способ изготовления отводов – соединение последнего слоя змеевика. Слой катушки расположен вдали от линии финиша. В большинстве случаев между отводами номер четыре и пять на отводной секции имеются разрывы. Кроме того, для катушки предусмотрена перемычка, помогающая выбрать нужное напряжение на конкретной табличке.
Другая конфигурация ответвлений заключается в соединении контура на конце вторичной обмотки без разрыва между ответвлениями. Последний кран, обычно седьмой, находится недалеко от финиша. В этой конфигурации соединение «звезда» или «треугольник» на стороне входа закрыто на кране в зависимости от паспортной таблички. Эта конфигурация отводов называется «отводами от линии или отводами на конце катушки».
Перемычки ответвления соединяют две клеммы ответвления катушки в сварочном трансформаторе. В другой конфигурации перемычки ответвлений соединяют только одну клемму с клеммой соответствующей фазы. Расположение отвода на фазном зажиме соответствует нужному напряжению.
Сварочные трансформаторные отводы
Конструкции сварочных трансформаторов различаются в зависимости от конфигурации отводов. Но самый нижний отвод всегда соединяется с максимальным циклом оборотов в трансформаторе. Это приводит к генерации самого низкого напряжения для передачи. Низкое напряжение приводит к меньшему току и мощности, генерируемой сварочным аппаратом. Другие конфигурации отводов обеспечивают более высокое напряжение и ток для контактной сварки.
Наконечники отводов могут быть как приварными паяными, так и петлевыми. Проводник катушки для петлевых ловушек обычно лишен изоляции, чтобы сформировать петлю, соответствующую размеру оборудования. Отводы клемм припаяны к катушке в соответствующем месте.
Смежные вопросы
Как отводы помогают регулировать напряжение?
Отводы используются в сварочном трансформаторе для регулировки напряжения и тока. Они подключены к вторичной обмотке в различных конфигурациях. Эти отводы позволяют сварщику отрегулировать нормальное напряжение до требуемого устройством. Вывод отводов подключается к клемме или нескольким клеммам.
Отводы неоценимы, когда напряжение в линиях ниже или выше, чем напряжение, необходимое для создания дуги. Они обеспечивают более высокое или более низкое вторичное напряжение в зависимости от напряжения сети. Коэффициент трансформации трансформатора изменяется при использовании ответвлений.
На больших силовых трансформаторах отводы помогают компенсировать колебания напряжения. Соединения отводов обычно устанавливаются по умолчанию для сетевого напряжения. Сварщик может менять отводы, чтобы получить желаемое напряжение.
Например, трансформатор с одной обмоткой, рассчитанный на 480–120 В, с входным линейным напряжением 456 В будет иметь вторичное напряжение, номинальное 114 В. Значение вторичного напряжения получается путем деления более высокого значения напряжения на более низкое. Здесь коэффициент вторичного напряжения равен 4, что получается путем деления 480 на 420. В результате вторичное напряжение для входного перехода 456 В составляет 114 В или 456, деленное на 4. Такой же переход, имеющий 400 В, будет иметь вторичное напряжение 100 В.
Большие трансформаторы допускают всего несколько витков. В этой ситуации отводы не могут быть размещены на точно точном напряжении. Большой трансформатор обычно имеет 5 В на виток, из-за чего отвод 2 ½ на обмотке с напряжением 480 В позволяет 2.4 витка. Поскольку отводы возможны только для целых витков, обычно отвод располагается на 2 витках для 10 В.
Что такое Tap Switches и Turns?
Большинство сварочных трансформаторов имеют переключатель отводов. Переключатель позволяет сварщику изменять соотношение витков в трансформаторе. Сварщик может увеличивать или уменьшать выходное напряжение, поворачивая кран.
При изменении выходного напряжения также меняется возможность увеличения доступного тока для различных частей. Более высокое напряжение приводит к более высокому току, подаваемому на разные части.
Целое количество оборотов важно между касаниями. Это необходимо, иначе кран не будет поворачиваться для установки нужного напряжения. Например, отвод обмотки невозможен при 7 ¼ и 12 ¾ витках. Оборотов должно быть 7 или 12 для правильной работы.
Предположим, что у нас есть трансформатор на 480 В с 960 витками. Отвод будет 24 витка в случае 2 витка на вольт. Напротив, при 2 ½ процента отвод низкого уровня приведет к снижению напряжения примерно на 12 В или в 0.025 раза по сравнению с обычным отводом 480 В.
Количество витков на вольт можно изменить. Большинство ответвлений имеют маркировку для обеспечения точной регулировки напряжения. Напряжения отводов обычно указаны на паспортных табличках трансформатора.
Как определить наилучшую настройку для крана?
При сварке на переменном токе обычно выделяется много тепла. Вот почему время выключения должно быть сведено к минимуму во время каждого цикла для достижения оптимальных результатов. График сварки должен быть оптимизирован для конкретного применения. В случае очень высокой или низкой настройки отвода ток будет недостаточным, из-за чего не будет производиться требуемое тепло.
Общее эмпирическое правило для оптимальной настройки ответвления состоит в том, чтобы использовать отвод трансформатора с наименьшим значением при максимальном процентном токе в течение минимальной продолжительности. Это приведет к генерации желаемого тока, необходимого для постоянного и качественного сварного шва. Установка метчика обеспечивает наилучшую термическую и механическую сварку.
Оптимальные настройки метчика обеспечивают тепло, идеально подходящее для сварки. Слишком большой или малый сварочный ток может повредить сварочный аппарат. Время низкого тока может привести к недостаточному нагреву, в то время как большой ток может привести к слишком большому нагреву. Следование общему эмпирическому правилу приведет к желаемому току и нагреву для создания оптимального сварного шва.
