Яким вимогам повинен відповідати зварювальний трансформатор ?

Зварювальний трансформатор перетворює перемінний струм однієї напруги в перемінний струм іншої напруги тієї ж частоти і служить для харчування зварювальної дуги. Трансформатор має сталевий сердечник (магнитопровод) і дві ізольовані обмотки.Обмотка, підключена до мережі, називається первинної, а обмотка, підключена до електродотримача і виріб, що зварюється, - вторинної. Для надійного запалювання дуги вторинна напруга зварювальних трансформаторів повинне бути не менш 60—65 В; напруга дуги при ручному зварюванні звичайно не перевищує 20—30 В.

Особливістю електродугового зварювання є короткі замикан­ня і коливання довжини дуги. Короткі замикання відбувають­ся і під час запалювання дуги, і під час перенесення металу із електрода на виріб у вигляді крапель (30...40 крапель/с). На­пруга дуги в момент короткого замикання спадає майже до нуля, а значення струму дуже зростає. Для обмеження струму корот­кого замикання необхідно, щоб джерело живлення мало спадну зовнішню характеристику.

Зовнішньою характеристикою джерела живлення зварю­вальної дуги називають залежність між напругою С/ і силою струму / на вихідних його затискачах. Рис. 5. (лінія 1) свід­чить, що зі зниженням напруги величина сили струму зростає, але обмежено. Дуга й джерело її живлення утворюють єдину систему. Тому зовнішня характеристика (лінія 1) і вольт-амперна характеристика (лінія 2) мають спільні точки В і С, що є умовою енергетичної рівноваги системи. Точка В відповідає за­палюванню дуги, а точка С — стійкому її горінню. Координати точки С (U_Д, I_З) характеризують режим зварювання. Під час короткого замикання напруга дуги спадає майже до нуля (точ­ка В), а сила струму короткого замикання мало перевищує силу робочого струму І₃. Що крутіша зовнішня характеристика, то менші коливання значень зварювального стуму, зумовлені змі­ною довжини дуги під

час ручного зварювання.

Для дугового зварювання використовують постійний та змін­ний струм.

Джерелами постійного струму є зварювальні генератори та випрямлячі, а джерелами змінного струму — зварювальні трансформатори. Максимальна напрузі джерела живлення ко­ливається в межах 60...80 В і не повинна перевищувати 80 В в умовах безпечної роботи.

Зварювальні генератори є сйеціальними зварювальними машинами постійного струму, якір яких приводиться в обер­тання електродвигуном змінного струму або двигуном внутріш­нього згорання.

На рис. 6 зображена схема генератора з не­залежним збудженням. Він має дві обмотки — намагнічуваль-ну 4, яка створює основний магнітний потік Ф_н і розмагнічува­льну 7, через яку пробігає зварювальний струм. Магнітний по­тік розмагнічувальної обмотки Ф_Р скерований протилежно до основного потоку. Намагнічувальний потік не залежить від зва­рювального струму, а розмагнічувальний потік залежить. Зі збільшенням зварювального струму зростав потік Ф_р і зменшу­ється загальний потік, створюваний магнітною системою гене­ратора. Цим обмежується струм короткого замикання і створю­ється спадна зовнішня характеристика зварювального генера­тора. Зварювальний струм знімається з основних щіток 2 і в. Його регулюють ступеневим вмиканням відповідної кількості секцій в розмагнічувальній обмотці за допомогою клем 8 або плавно реостатом І, який ввімкнутий в електричне коло нама-гнічувальної обмотки. Зі зменшенням опору В реостата струм в намагнічувальній обмотці і потік Ф_н зростають, а разом з ними зростає зварювальний струм. Щоб зменншити зварювальний струм, необхідно збільшити опір реостата. Ввімкнувши в елек­тричне коло всю розмагнічувальну обмотку, збільшують магні­тний потік Ф_р і зменшують звалювальний струм. На рисунку ввімкнута лише частина витків розмагнічувальної обмотки.

Величина зварювального струму, який індукується в обмотці якоря 1 генератора, залежить від сумарного магнітного потоку. Зварювальні випрямлячі належать до джерел постійного, а точніше пульсувального струму.

Випрямляч, схема якого зо­бражена на рис. 7, має знижувальний трифазний трансфор­матор і, випрямний блок 2 і дросель 3.

(Випрямний блок живиться від знижувального трансформа­тора. Блок зібраний зі селенових або кремнієвих напівпровід­никових елементів — вентилів, які пропускають струм лише в одному напрямку, а в протилежному напрямку — практично не пропускають. Тут випрямляються обидва півперіоди трифаз­ного змінного струму, у зв'язку з чим його пульсація максима­льно згладжується.

Дросель створює спадну зовнішню характеристику й регу­лює значення зварювального струму. Якщо замість звичайного використати знижувальний трансформатор зі збільшеним маг­нітним розсіюванням та рухомими обмотками, то дросель не потрібен.

Зварювальні випрямлячі забезпечують високу стабільність горіння дуги, особливо на малих струмах, мають високий ККД, а через відсутність обертальних частин вони прості й надійні в роботі. Недоліком випрямлячів є необхідність інтенсивного охо­лодження напівпровідникових елементів за допомогою венти­лятора.

Зварювальні трансформатори прості за конструкцією, де­шеві й надійні джерела живлення зварювальної дуги змінним струмом. Більшість з них однофазні зі спадною зовнішньою характеристикою. Зварювальні трансформатори поділяють на такі основні групи:

— трансформатори з окремим дроселем;

— трансформатори зі збільшеним магнітним розсіюванням і рухомою обмоткою.

Найпростіші за конструкцією є однофазні зварювальні трансформатори форматори з окремим дроселем.

Такий зварювальний апарат складається зі знижувального трансформатора А (рис.8) і дро­селя Б. Первинна обмотка 9 трансформатора під'єднується до силової мережі напругою 220 або 380 В. Напруга вторинної об­мотки 8 не повинна перевищувати 80 В.

Дросель служить для створення спадної зовнішньої харак­теристики та регулювання значення зварювального струму. Осердя дроселя має дві частини — нерухому 2 та рухому 4. На нерухомій частині намотані витки обмотки 3, ввімкнуті послідов­но з вторинною обмоткою зварювальне коло. Коротке замикан­ий: зумовлює в обмот ці дроселя струм самоіндукції, спрямований протилежно струмові короткого замикання, внаслідок чого остан­ній обмежується. Збільшуючи зазор а між нерухомою й рухо­мою частинами осердя, зменшують індуктивний опір котушки. ВІД цього збільшується сила зварювального струму і зменшу­ється крутість зовнішньої характеристики. Щоб зменшити силу зварювального струму, необхідно зменшити зазор а між части­нами осердя. В цьому випадку крутість зовнішньої характерис­тики зростає.

Однофазний трансформатор з окремим дроселем застосову­ють у ручному зварюванні покритим електродом, аргонно-дуговому зварюванні та механізованому зварюванні під флюсом. Зварювальний трансформатор зі збільшеним магнітним розсіюванням і рухомою обмоткою складається з феромагніт­ного осердя 1 (магнітопроводу) та двох обмоток — первинної 2 (рис. 9)нерухомої і вторинної 3 рухомої. Ці обмотик розсу­нуті, їх індуктивний опір підвищений, внаслідок наявності маг­нітних потоків розсіювання, що замикаються через повітря. Змінюючи щдстань І між обмотками, регулюють індуктивний опір, а разом з ним — зварювальний струм. Зі збільшенням відстані / збільшуються потоки розсіювання, що приводить до підвищення індуктивного опору і зменшення зварювального струму. Зближуючи обмотки, підсилюють взаємодію протилежно спрямованих потоків розсіювання, від чого зменшується індуктивний опір вторинної обмотки і зварювальний струм зростає.

Потоки розсіювання індукують ЕРС самоіндукції, скерова­ну протилежно до основної напруги. Раптове збільшення зва­рювального струму зумовлює зростання потоків розсіювання, внаслідок чого зростає індуктивний опір, який обмежує струм короткого замикання. Так створюється спадна зовнішня харак­теристика цього трансформатора.

Література:

1) В.В. Попович, В.В. Попович – Технологія конструкційних матеріалів і матеріалознавство: Підручник. – Львів:Світ,2006. -624с.:Іл.

2) Теория сварочных процессов: Учеб. для ВУЗов по спец. «Оборудование и технология сварочного производства» /под ред. В. В. Фролова. -М.: Высшая школа, 1988. – 559 с.

Дата добавления: 2015-08-02