Трансформаторы с увеличенным магнитным рассеянием

относятся к стержневому типу (рис. 10.6).

В них первичная и вторичная обмотки разнесены по высоте магнитопровода и имеют только электромагнитную связь При прохождении тока по обмоткам катушек возникают магнитные потоки основная часть которых замыкается по сердечнику магнитопровода другая часть их замыкается по воздуху, создавая потоки рассеяния наводящие в трансформаторе реактивную э.д.с., которая определяет его индуктивное сопротивление, обеспечивающее создание падающей вольтамперной характеристики. Сварочные трансформаторы с увеличенным магнитным рассеянием существуют трех типов: с раздвижными катушками, с подвижными магнитными шунтами, с управляемыми магнитными шунтами В настоящее время трансформаторы с увеличенным магнитным рассеянием распространены более широко.

Трансформаторы с раздвижными катушками (рис 10.6.а) состоят из магнитопровода З и двух обмоток, из которых первичная 1 закреплена неподвижно, а вторичная 2— подвижная Регулирование сварочного тока осуществляется изменением расстояния между ними. При удалении вторичной катушки от первичной увеличивается магнитный поток рассеяния и уменьшаются магнитная связь между обмотками и сварочный ток. При сближении катушек уменьшается индуктивное сопротивление, что приводит к увеличению сварочного тока. По этому принципу работают сварочные трансформаторы типа ТД, ТДМ (табл.10.1) Трансформаторы этих типов наиболее часто используют для ручной дуговой сварки.

Трансформаторы с подвижным магнитным шунтом (рис 10.6.б) состоят из магнитопровода 1 с расположенными на нем первичной 2 и вторичной 4 обмотками. Внутри магнитопровода установлен перемещающийся магнитный шунт З, представляющий собой два пакета из пластин электротехнической стали.

С помощью шунта изменяют магнитные потоки рассеяния. При уменьшении зазора между пакетами шунта часть магнитного потока будет замыкаться через шунт, магнитная связь между первичной и вторичной обмотками будет уменьшаться, а следовательно, будет уменьшаться и сварочный ток. При увеличении этого зазора большая часть магнитного потока будет проходить по основному магнитопроводу, магнитная связь между обмотками увеличится, что приведет к увеличению сварочного тока. Такой принцип применен в сварочном трансформаторе СТШ-500 и др.

Трансформаторы с управляемым магнитным шунтом (рис. 10.6, в) также имеют магнитопровод 1 с расположенными на нем первичной 2 и вторичной 4 обмотками. Магнитный шунт с обмоткой управления З расположен в окне магнитопровода. Обмотка управления питается постоянным током. Чем больший поток она создает, тем большее будет насыщение сердечника шунта и меньше магнитный поток рассеяния трансформатора. Таким образом, большему току подмагничивания в обмотке управления шунта соответствует большее значение сварочного тока, и наоборот. По такому принципу работают трансформаторы ТДФ (табл. 10.2), применяемые для автоматической дуговой сварки под флюсом.

Основные параметры трансформаторов для автоматической сварки регламентированы ГОСТ 70 12-77. Трансформаторы выпускаются на номинальный сварочный ток от 630 до 2000А при номинальном рабочем напряжении от 48 до 76В. Основные параметры сварочных трансформаторов для ручной сварки регламентированы ГОСТ 95-77. Трансформаторы выпускаются переносные на силу тока от 125 до 250А при номинальном рабочем напряжении от 25 до ЗОВ и передвижные — на силу тока от 250 до 500А при минимальном рабочем напряжении от 30 до 40 В.

При электрошлаковой сварке используют специальные однофазные и трехфазные сварочные трансформаторы, обладающие жесткими вольтамперными характеристиками. К ним относятся трансформаторы ТШС-1 000-1, ТШС- 1000-З. Конструктивные особенности сварочных трансформаторов рассмотрим на некоторых примерах.

Сварочный трансформатор Тд-500. Сварочный трансформатор Тд-500У2 (рис. 10.7) предназначен для ручной и механизированной дуговой сварки, резки, наплавки металлов. Он представляет собой передвижной источник питания дуги, выполненный в однокорпусном исполнении с естественной вентиляцией. По способу регулирования сварочного тока он относится к трансформаторам с увеличенным магнитным рассеянием и раздвижными обмотками. Трансформатор состоит из корпуса, внутри которого расположены магнитопровод стержневого типа, первичная и вторичная обмотки, переключатель ступеней регулирования силы тока и токоуказательный механизм. Каждая из обмоток имеет по две катушки, расположенные на общих стержнях магнитопровода. Перемещение подвижной вторичной обмотки производится с помощью ходового винта. Вращая ходовой винт, изменяют расстояние между обмотками.

Сварочный ток регулируется изменением индуктивного сопротивления. В трансформаторе предусмотрены две ступени регулирования сварочного тока переключением количества витков обмоток. Ступени переключаются специальным переключателем. На каждой из ступеней плавное регулирование силы тока осуществляется изменением расстояния между обмотками. При сближении катушек уменьшается индуктивное сопротивление, что приводит к увеличению сварочного тока, при их раздвижении сварочный ток уменьшается. Вследствие повышенной индуктивности рассеяния трансформатор обладает падающими вольтамперными характеристиками (рис. 10.8).

Выбор трансформаторов для разных способов сварки

При решении вопроса о выборе трансформатора для разных способов сварки на переменном токе в первую очередь определяют вид вольтамперной характеристики дуги при данных условиях сварки и рассматривают параметры ее в зависимости от режима сварки. Затем на основании условий эксплуатации сварочных трансформаторов и заданных электрических параметров режима выбирают сварочный трансформатор требуемой мощности и необходимого режима его работы (продолжительный, перемежающийся или повторно-кратковременный). При этом учитывают соответствие вольтамперной характеристики дуги с внешней характеристикой сварочного трансформатора. Рассмотрим примеры.

Пример 1. Выбрать источник питания переменного тока для ручной дуговой сварки покрытыми электродами марки АНО-3 диаметром 4 мм в нижнем положении.

Р е ш е н и е. В табл. З Приложения находим, что для электродов диаметром 4 мм сварочный ток равен 170—200 А. для заданной силы тока вольтамперная характеристика будет жесткой. Для ручной дуговой сварки покрытыми электродами на переменном токе применяют трансформаторы с подвижными обмотками с падающей внешней характеристикой. При такой внешней характеристике ток короткого замыкания будет не намного превышать рабочий ток. Кроме того, сварочный ток в процессе сварки изменяется незначительно при частых изменениях длины дуги, характерных для ручной сварки. В результате тепловой режим сохраняется устойчивым в процессе сварки. Наличие жесткой вольтамперной характеристики дуги хорошо согласуется с падающей внешней характеристикой источника питания дуги для обеспечения устойчивого процесса горения дуги. Напряжение дуги при ручной дуговой сварке находится в пределах 20—36 В и устанавливается в зависимости от конкретных условий сварки. Для правильного выбора источника питания дуги необходимо знать его технические характеристики (см. табл. 10.1). Заданным параметром наиболее удовлетворяют трансформаторы ТД-30б и ТДМ-317. Применение трансформаторов меньшей мощности не обеспечит нужный режим сварки, а большей мощности экономически не эффективно.

Исходя из общего цикла работы, принятого для источников питания дуги при ручной сварке (5 мин), трансформатор ТД-306 обеспечивает работу в режиме 1 мин с паузой в течение 4 мин, трансформатор ТДМ-317 соответственно - З и 2 мин. Поэтому при обеспечении заданных параметров трансформатор ТД-306 более пригоден для использования в монтажных условиях с режимом кратковременной работы, а трансформатор ДТМ- 317 — в стационарных условиях, где требуется более продолжительная работа.

Пример 2. Выбрать источник питания дуги переменного тока для сварки под

флюсом из стали СтЗ толщиной 10 мм одностороннего стыкового соединения без

разделки кромок.

Р е ш е н и е. В табл. 4 Приложения находим, что для стали толщиной 10 мм при односторонней сварки под флюсом применяют электрод диаметром 5 мм и силу тока 700—750 А, напряжение дуги 34—38 В, скорость сварки 28 – 30 м/ч. При заданных условиях вольтамперная характеристика дуги будет возрастающей; следовательно, для обеспечения устойчивого процесса сварки необходимо применение источника питания дуги с жесткой внешней характеристикой. Для автоматической сварки под флюсом выпускают трансформаторы типа ТДФ (см. табл. 10.2). Для данных условий более подходит трансформатор ТДФЖ-1001, имеющий I ном = 1000 А и жесткую внешнюю характеристику.