2.4. Способы настройки сварочных трансформаторов
На основании анализа (2.7) и ( U2=E2−I2Zэ2, где E2= E1w2/w1) можно наметить следующие способы настройки сварочных трансформаторов на заданный режим сварки:
- изменением наклона внешней характеристики источника питания при постоянном напряжении холостого хода за счет изменения индуктивного сопротивления;
- изменением напряжения холостого хода трансформатора при неизменном наклоне его внешней характеристики за счет секционирования обмоток трансформатора, либо изменения подводимого сетевого напряжения;
- комбинированный способ одновременно использующий два предыдущих.
Настройка режима путем изменения индуктивного сопротивления весьма широко применяется в сварочной технике. Преимуществами этого способа является ограничение тока короткого замыкания и изменение наклона внешней характеристики в рабочей точке.
Настройка режима путем ступенчатого изменения напряжения холостого хода мало пригодна для ручной дуговой сварки. Для обеспечения требуемого диапазона изменения сварочного тока необходимо разделить обмотки на большое число секций (более 20). Это усложняет конструкцию обмоток, повышает расход активных материалов трансформатора. Для обеспечения требуемого диапазона изменения тока необходимо в широких пределах изменять напряжение холостого хода. При этом напряжение холостого хода на первой ступени (малые токи) должно быть достаточным для надежного возбуждения дуги и ее устойчивом горения. На последней ступени (большие токи) напряжение холостого хода ограничивается условиями безопасности работы.
Поэтому в практике чаще применяется комбинированный способ настройки режима сварки, сочетающий ступенчатую настройку за счет секционирования обмоток и плавную - в пределах каждой ступени путем плавного изменения индуктивного сопротивления. При регулировке на малые токи напряжение холостого хода выше, чем на больших рис.2.5.
Рис. 2.5. Внешние характеристики трансформатора ТДМ-503У2 со ступенчатой настройкой
Снижение коэффициента трансформации путем уменьшения числа витков первичной обмотки трансформатора приводит к увеличению магнитного потока в сердечнике трансформатора. Поэтому сечение сердечника и индуктивность в нем следует выбирать для ступени с максимальным потоком, т.е. при минимальном числе витков w1. При работе на ступенях с большим числом витков поток Фт меньше и железо трансформатора недогружено. По этим причинам габариты трансформатора и удельный расход активных материалов увеличивается.
При секционировании вторичной обмотки трансформатора подобный недостаток отсутствует, но в этом случае сечение витков и выводов от секций необходимо выбирать по максимальному току, что приводит к увеличению сечения обмоточных материалов. Сечение первичной обмотки необходимо также увеличивать, так как при настройке на большие токи коэффициент трансформации уменьшается, что обуславливает относительное увеличение тока в первичной обмотки . При сварке на ступенях с меньшими токами часть витков вторичной обмотки не задействована. Следовательно, при этом способе настройки снижается использование и увеличивается расход обмоточных материалов.
При настройке режима путем секционирования вторичной обмотки трансформатора одновременно изменяется напряжение холостого хода и индуктивное сопротивление Хт. Например, с увеличением числа витков w2 напряжение холостого хода увеличивается пропорционально им, а индуктивное сопротивление - их квадрату . Согласно (2.15) сварочный ток и ток короткого замыкания с увеличением w2 уменьшается , а напряжение холостого хода увеличиваться, что способствует повышению устойчивости горения дуги. К недостаткам этого способа настройки относится наличие большого количества секций. Это усложняет конструкцию коммутирующего устройства . При работе на больших токах часть обмотки незадействована. Этот недостаток снижается, если применять параллельно-последовательное соединение отдельных секций вторичных обмоток.