Как построить дом, баню, дачный домик, гараж. Сварка. Что такое сварочный трансформатор

Сварочные трансформаторы - устройство, виды

Сварочный трансформатор предназначен для создания электрической дуги, с помощью которой осуществляется дальнейший процесс ручной сварки или сварки под флюсом. Он преобразуют высокое напряжение сети в низкое во вторичной цепи до необходимого для сварки уровня. Такое вторичное напряжение на холостом ходу варьируется от 60 до 75 Вольт. При осуществлении сварки при малых токах (от 60 до 100 Ампер) напряжение холостого хода должно составлять не менее 70 Вольт.

Устройство сварочных трансформаторов

Состоит из силового трансформатора и прибора регулировки сварочного тока. Из-за необходимости большого сдвига фаз тока и напряжения для появления стабильной электрической дуги переменного тока при перемене полярности, необходимо позаботиться об увеличении значения индуктивного сопротивления во вторичной цепи. Если начинает расти сопротивление индуктивности, то вырастает и угол наклона внешней статической характеристики источника питания, а это, в свою очередь, помогает получить падающие характеристики, что требует общая устойчивость системы «дуга — источник питания».

Чаще всего сварочный трансформатор изготавливают двухобмоточным. В таком случае главными его исполнительными деталями выступают первичная и вторичная обмотки, а также магнитопровод. Конструктивное исполнение сварочного трансформатора будет зависеть от следующих показателей и параметров:

формы и типы обмоток и магнитопровода;
количество фаз, форма и частота преобразуемого напряжения и тока;
вид и степень охлаждения обмоток;
уровень класса изоляции;
конструкционные параметры машины, где будет монтироваться сварочный трансформатор;
предъявляемые требования по ограничению массы и снижению уровня сопротивления обмоток.

Сварочные трансформаторы работают в режиме повторно-кратковременной нагрузки с общим числом отключений до 120-ти в минуту, поэтому к их механическим конструкциям принято предъявлять дополнительные требования по показателям прочности.

Внешние характеристики тока и напряжения трансформаторов для ручной сварки делятся на пологопадающие и крутопадающие. Рабочий режим этого вида трансформатора регулируется с помощью обмоточного сопротивления. Трансформаторы же, которые используются при постоянной сварке без регуляции сопротивления и дуги, обладают жесткой внешней характеристикой.

Однофазные сварочные трансформаторы на рынке представлены серией ТД. Такие трансформаторы имеют довольно развитое магнитное поле, которое регулируется с помощью регулятора тока. Плотное магнитное рассеивание обеспечивается за счет идеального друг от друга расстояния обмоток. Также в однофазных трансформаторах для возможности осуществления дополнительной регулировки тока используют плавно-ступенчатое регулирование.

Среди переносных сварочных трансформаторов широкую популярность приобрели модели ТД-306 и ТД-102, имеющие номинальные токи в 250 и 160 Ампер. При работе на больших токах обмотки первичной катушки соединяются последовательно, а вторичной – параллельно. При переходе на работу с малыми токами вторичную катушку отключают. В некоторых моделях, таких как ТД-300 и ТД-500, обмотки вторичных катушек являются подвижными.

Трансформаторы с нормальным магнитным рассеиванием

У таких сварочных трансформаторов величина тока регулируется с помощью изменения величины воздушного зазора. Это происходит за счет передвижения дросселя. Сейчас трансформаторы с нормальным магнитным рассеиванием практически не встретишь на крупных предприятиях и заводах. Исключение могут составлять только модели ТСД-1000-3 и ТСД-2000-2, да и те используются лишь в автоматизированной сварке под флюсом. А дело все в том, что данные трансформаторы были придуманы одними из первых, а, следовательно, имели максимальное число недостатков (один из них – неимоверно сильная вибрация). Они уже давно сняты с производства, а оставшиеся экземпляры попросту доживают свои дни.

Регулировка сварочного тока

Процесс регулировки воздушного зазора осуществляется путем контрастных изменений воздушного зазора между неподвижной и подвижной частями действующего магнитопровода. Если начать увеличивать магнитный зазор, то произойдет постепенное увеличение сопротивления всего магнитопровода. Величина магнитного потока начнет стремительно падать, вместе с ней снижается сопротивление индуктивности, что приводит к увеличению величины сварочного тока. Если воздушный зазор исключить вовсе, то дроссель берет на себя роль катушки, и тогда величина тока примет минимальную величину. По этим причинам, если мы хотим добиться максимального значения величины сварочного тока, нам необходимо максимально увеличить расстояние между катушками (воздушный зазор). Данная регулировка имеет плавные характеристики настройки, поэтому позволяет осуществлять довольно точные настройки.

Однопостовые сварочные трансформаторы

Однопостовые сварочные трансформаторы используются при работах с ручной сваркой и сварки под флюс. К таким трансформаторам предъявляются повышенные технологические требования, поскольку они должны позволять осуществлять плавное и устойчивое горение дуги во время работы с электродами, обладающими высоким стабилизирующим действием. Только такие электроды позволяют работать с переменным током так, чтобы выходные характеристики сварочного трансформатора остались без изменений. Использование других типов электродов может привести к нестабильному горению дуги, особенно это наглядно видно при токах ниже 100 Ампер.

Разновидности

Сварочные трансформаторы принято классифицировать исходя из их электромагнитной схемы и способа регулирования. Трансформаторы амплитудного регулирования со стандартным уровнем рассеивания делятся на трансформаторы, имеющие дроссель насыщения, и трансформаторы, имеющие дроссель магнитного зазора. Трансформаторы амплитудного регулирования с большим уровнем рассеивания бывают с:

подвижным шунтом;
реактивной обмоткой;
подвижной катушкой;
конденсатором;
подмагниченным шунтом;
рассеивающими обмотками;
импульсными стабилизаторами.

Тиристорные трансформаторы, имеющие возможность регулировки фаз, делят на трансформаторы с подпиткой и трансформаторы с импульсной стабилизацией.

Сварочные трансформаторы с отдельным дросселем

Такие трансформаторы обладают крайне жесткими внешними характеристиками, которые появляются из-за малой величины магнитного рассеивания и небольшого показателя сопротивления индуктивности у трансформаторных обмоток. Ниспадающую внешнюю характеристику получают за счет дросселя, который имеет большое индуктивное сопротивление.

Сварочные трансформаторы с магнитными шунтами

Данные трансформаторы обладают плавными падающими характеристиками, которые получают за счет увеличения величины рассеивания. Это рассеивание образуется благодаря дальнему расположению друг от друга обмоток и шунта. Изменение выходных характеристик происходит после плавной регулировки шунта и ступенчатого переключения катушек.

podvi.ru

Как выбрать сварочный трансформатор

1.Принцип работы2.Трансформаторы с минимальным и нормальным магнитным рассеянием3.Трансформаторы с повышенным магнитным рассеянием4.Тиристорные трансформаторы5.Маркировка сварочных трансформаторов

Благодаря аппарату ручной дуговой сварки производится соединение металлических листов, труб, швеллеров и иных деталей. Если брать общий перечень существующего сварочного оборудования, то более всего распространены в большинстве стран такая разновидность, как сварочные трансформаторы переменного тока.

Это простое и надежное устройство для ручной дуговой сварки получает питание от электрической сети на 220 или 380 Вольт и может функционировать в любых тяжелых условиях.

По мере развития современных технологий были созданы и такие сварочные агрегаты самых разных модификаций, которые и представлены сейчас на рынке. При выборе оборудования очень важно знать, какие существуют типы сварочных трансформаторов, как и их характеристики.

Принцип работы

Нужно также понимать, как все работает. У трансформатора – две обмотки (первичная и понижающая, которая вторична). Они намотаны на сердечник. Трансформатор довольно эффективно преобразует входящее напряжение 220 или 380 Вольт в более низкое: 30-60 Вольт. Сила тока может подниматься до уровня в 700 Ампер. Вот почему изделия из металла можно плавить и сваривать между собой.

Этот принцип распространяется все виды сварочных трансформаторов. Сейчас уже создают и более совершенные модели сварочных трансформаторов.

Сегодня можно выделить 3 основных вида сварочных трансформаторов, у которых свои плюсы и минусы. Когда покупаешь такую технику, должен знать, чем одна модель отличается от другой и какая из них подходит лучше для какой-либо конкретной работы.

Трансформаторы с минимальным и нормальным магнитным рассеянием

Особенность сварочных трансформаторов СТЭ в том, что у обмоток минимальное магнитное рассеяние. Винтовой механизм дросселя, который вынесен отдельно, служит для того, чтобы регулировать силу тока.

Трансформаторы с нормальным магнитным рассеянием по своей конструктивной схеме очень напоминают те, которые описанные выше. Разница лишь в том, что есть дополнительная реактивная катушка, которая находится на основных стержнях магнитного сердечника первичной и вторичной обмоток. А еще есть дополнительная обмотка дросселя.

Дроссель – на магнитном сердечнике. Силу тока регулируют, как и у трансформаторов СТЭ. Обмотки таких трансформаторов медные или алюминиевые.

Модели, простые и безотказные в работе, подходят для ручной дуговой сварки. Конструкция трансформаторов простая и надежная. Однако есть некоторые недостатки. Вибрация сердечника дросселя ведет к тому, что сбивается настройка силы тока при работе. Также сварочные трансформаторы с нормальным и низким магнитным рассеянием имеют высокую потребляемую мощность от 25 кВт до 78 кВт. Ну, и масса большая. Превышает 120 кг.

Трансформаторы с повышенным магнитным рассеянием

Такие трансформаторы отличаются от сварочных трансформаторов с низким и нормальным рассеянием, прежде всего, подвижной конструкцией шунтов или обмоток. За счет этого удалось добиться при относительно маленькой массе трансформатора более высоких рабочих характеристик.

Рабочие характеристики примерно одинаковые. А вот разница в весе вдвое меньше. Сварочные трансформаторы с повышенным магнитным рассеянием применяются для автоматической и дуговой сварки, как и для сварки под флюсом.

Тиристорные трансформаторы

Это тип сварочного оборудования относительно новый. Он работает по принципу фазового регулирования силы тока с помощью тиристоров. Они преобразуют поступающий переменный ток в знакопеременные импульсы.

Подобные трансформаторы сперва нашли применение для шлаковой и контактной сварки, поскольку дуга горит нестабильно. По мере того, как развиваются современные технологии, тиристорные сварочные трансформаторы смогли постепенно избавиться от своего основного недостатка. Теперь это наиболее современное поколение сварочных аппаратов. Оборудование хорошо подходит для точечной, шлаковой и ручной дуговой сварки.

Маркировка сварочных трансформаторов

Существует определенная система маркировка, которая позволяет единые обозначения и классификацию (прежде всего, по источникам питания для сварки). Как, например, маркируется тип источника питания? Г – генератор, Т – трансформатор, В – выпрямитель, А – агрегат, У – специализированный источник-установка.

Вид сварки: П – плазменная, Д – дуговая. Способ сварки: Ф – под флюсом, Г – в защитных газах, У – универсальный. Когда две буквы, то это означает, что сварку выполняют покрытыми электродами.

Вид внешней характеристики: П – падающая, Ж – жесткая. Количество постов сварки: М – многопостовой, без обозначения указывает на один пост.

Номинальную силу тока принято маркировать или одной, или двумя цифрами, которые округлены до десятков или сотен Ампер. Последние цифры в маркировке указывают на регистрационный номер в разработке. За цифрами также кроется буквенное обозначение допустимого климатического использования: У – умеренный климат, ХЛ – холодный климат, Т – тропический климат;

Завершающая цифра нужна для обозначения допустимого размещения: 1 – на открытом воздухе, 2 – под навесом, 3 – в неотапливаемом помещении, 4 – в отапливаемом помещении.

mcgrp.ru

Сварочный трансформатор его виды, устройство и нюансы работы

Сварочный трансформатор представляет собой несложный, но весьма эффективный агрегат для выполнения сварки металлических конструкций. Чаще всего такая техника используется, если нет жестких требований к уровню качества соединительного шва. Долгое время сварочный трансформатор был популярен за неимением более совершенного по конструкции и производительного устройства. Однако даже с появлением таковых (сварочные аппараты инверторного типа) источники переменного тока применяются и сегодня.

Подробнее о назначении

Размягчение металла происходит при высоких температурах, а каждый из видов материалов имеет собственный порог, при котором начинается процесс плавления. Чтобы соединить металлические детали, необходимо использовать источник переменного тока, продуцирующий довольно большие его значения. Как раз для этой цели используется сварочный трансформатор, который понижает сетевое напряжение и повышает ток.

Смотрим видео, устройство и принцип работы сварочного агрегата:

Именно эти свойства позволяют расплавлять металл до нужного состояния, чтобы в результате получилась надежная конструкция. Сварочный трансформатор – всегда основной узел в такой технике, как источник переменного тока. Главные направления, в которых используются подобные агрегаты: аргонодуговая или ручная сварка и автоматизированный процесс с применением флюса.

Статические характеристики устройства

В разных случаях, когда конструкция такого аппарата, как сварочный однофазный трансформатор, отличается, создаются требуемые статические характеристики для работы с материалом определенного рода и толщины.

Статические характеристики устройства

На форму кривой влияет непосредственно вид используемых во время работы электродов, особенности процесса (механизированный или ручной), а также среда (защитный газ, использование открытой электрической дуги или флюс).

Разновидности и конструктивные особенности

Классифицируется сварочный разнотипный трансформатор по различным конструктивным особенностям.

Устройство трансформатора сфарочного типа

Схема устройство трансформатора

В первую очередь следует сказать, что существуют отличия в конструкции таких агрегатов по роду процесса сварки:

Агрегаты, используемые для ручной сварки;
Исполнения техники, которые подразумевают использование флюса, при этом весь процесс полностью механизирован.

Но сварочный разнотипный трансформатор дополнительно подразделяется на группы еще и по фазовому регулированию:

Аппараты с такими элементами конструкции, как дроссель насыщения или он же, но только с воздушным зазором, характеризуются нормальным уровнем магнитного рассеяния.
Сварочный разнотипный трансформатор, конструкция которого предусматривает наличие разных по исполнению обмоток, а также импульсивный стабилизирующий элемент или конденсатор, характеризуется амплитудным регулированием с повышенным уровнем магнитного рассеяния.
Сварочный тиристорный трансформатор также допускает вероятность использования импульсного стабилизирующего элемента.

Основной узел конструкции – сердечник с обмотками: первичной и вторичной. Сетевой переменный ток намагничивает сердечник, куда он переходит по первичной обмотке. В результате создается магнитный поток, который направлен в сторону вторичной обмотки, где индуцируется переменный ток.

Сварочный разнотипный трансформатор может иметь более сложную конструкцию, что напрямую повлияет на возможность регулирования значений электрических составляющих. От числа витков магнитопровода будет зависеть величина основных параметров.

Классификация трансформаторов

Например, чем меньше витков на вторичной обмотке сердечника, тем меньше будет значение напряжения. Сварочные трансформаторы ТДМ имеют по две первичные и вторичны обмотки. Процесс регулирования рабочего тока происходит посредством магнитного рассеяния.

Достоинства и недостатки

Каждый из видов подобной техники имеет свои плюсы и минусы, на что могут влиять конструктивные особенности устройства. Но все они имеют ряд общих достоинств, среди которых:

Сравнительная простота механизма, а, соответственно, и эксплуатации;
Высокое качество сварного соединения, вне зависимости от того, используются ли сварочные трансформаторы типа ТДМ или другое исполнение аппарата;
Практически повсеместное использование;
Отсутствие жестких требований к результату, так как чаще подобная техника применяется для соединения элементов неответственных конструкций;
Нет необходимости использовать газовые баллоны.

Однако сварочные трансформаторы ТДМ и прочие исполнения подобной техники имеют несколько основных недостатков. Например, довольно крупные габариты, что порой затрудняет работу. И, опять же, вопрос качества сварного шва.

Смотрим видео, сравниваем трансформатор с инвертором:

Речь идет не о прочности, а о том, что для получения соединения, подпадающего под определенные требования, недостаточно использовать сварочные трансформаторы типа ТДМ или другой аналог. Но все же возможность такой техники работать с материалами разных видов (цветные металлы, разного рода сталь), а также довольно широкий выбор устройств с разным уровнем производительности в некоторых случаях перекрывает собой минусы.

Постоянная составляющая тока

В первую очередь стоит отметить, что данная величина негативно влияет на рабочий процесс, то есть на сварку. Объясняется это тем, что постоянная составляющая тока способствует формированию устойчивого постоянного магнитного поля, что в свою очередь влияет на рост намагничивающего поля. В результате отмечается, что сварочный трансформатор типа ТДМ или другое исполнение отдает меньшую мощность, чем мог бы, а это напрямую влияет на рабочий процесс.

Наложение стабилизирующих импульсов

Возникновение такого явления обусловлено сильным различием между физическими свойствами свариваемого металла и электрода, например, если это алюминиевый сплав в первом случае и вольфрам – во втором. Результатом может быть изменение напряжения дуги в разных полупериодах, что приводит к появлению постоянной составляющей тока. Во избежание негативных последствий, необходимо, чтобы в рабочую цепь была подключена конденсаторная батарея.

Коэффициент компенсации реактивной мощности

Обычно коэффициент мощности у таких агрегатов небольших значений. Для того чтобы трансформатор разнотипный для сварочного аппарата имел больший коэффициент мощности, необходимо подключить косинусный конденсатор в рабочую цепь. Это делается на участке с первичной обмоткой. Для определения числового значения коэффициента мощности используется формула:

определения числового значения коэффициента мощности

где Р1Н – величина, именуемая активной мощностью аппарата, под нагрузкой;

P0 – этот же параметр, но при включении режима холостого хода;

Q1X – величина, которая называется реактивной мощностью, под нагрузкой до подключения косинусного конденсатора;

Q1X0 – этот же параметр до подключения конденсатора, но при включении режима холостого хода;

QC – непосредственно мощность самого конденсатора.

Требования, предъявляемые к агрегатам

Сварочные разнотипные трансформаторы типа ТДМ и прочие исполнения должны соответствовать определенным требованиям.

Трансформаторы типа ТДМ

В числе основных из них:

Статическая характеристика должна в обязательном порядке быть ниспадающей;
Для обеспечения возможности вторичного и последующего образования дуги поддерживается напряжение холостого хода на вторичной обмотке определенных значений;
Для работы необходимо обеспечить возможность регулировки рабочего тока.

Во время работы все основные режимы постоянно меняются: холостой ход, подача нагрузки, короткое замыкание. Эта особенность характеризует практически все источники питания.

Таким образом, для реализации поставленной задачи при определенных условиях необходимо использовать наиболее подходящий для этого сварочный разнотипный трансформатор, цена которого может варьироваться. Чтобы избежать негативных факторов, влияющих на эффективность работы и качество шва, следует подключать к действующей цепи дополнительные элементы, например, конденсаторную батарею для снижения риска образования постоянной составляющей тока. Важно также иметь возможность изменять значение рабочего тока, что позволит воздействовать на соединяемые элементы с определенной силой тока.

generatorvolt.ru

Сварочный трансформатор в аппарате для дуговой сварки: применение, характеристики и обслуживание

Известный многим трансформатор для дуговой сварки по своей сути является преобразователем сетевого напряжения. Он увеличивает переменный ток до величины, обеспечивающей условия получения дугового разряда.

Достичь этого удаётся за счёт понижения питающего напряжения до некоторого значения, что по правилу трансформации позволяет во столько же раз увеличить ток в нагрузочной цепочке. В основе действия трансформатора положен закон электромагнитной индукции.

Принцип работы преобразователя

Для лучшего понимания принципа действия устройства желательно детально ознакомиться с особенностями его конструкции, а также с тем, какие типы сварочных трансформаторов чаще всего применяются на практике. Не будет лишним и внимательное изучение возможности самостоятельного изготовления таких агрегатов.

Назначение сварочного трансформатора состоит в понижении сетевого напряжения до 50-60 Вольт, что позволяет получать значительный по величине ток во вторичной обмотке (прядка тысячи ампер).

Реализации этого принципа способствуют конструктивные особенности трансформаторного устройства. Оно состоит из мощного сердечника с размещёнными на нём двумя рабочими обмотками (катушками).

Имеющиеся на сердечнике катушки электрически изолированы одна от другой, но пронизываются общими силовыми линиями магнитного поля (то есть, связаны за счёт электромагнитного эффекта).

При включении трансформатора в сеть в первичной обмотке появляется небольшой по величине ток, формирующий электромагнитное поле, распространяющее своё действие и на вторичную катушку.

Согласно закону сохранения энергии при преобразовании сетевого напряжения мощность тока в катушке с меньшим количеством витков остаётся той же.

По причине того, что во вторичной обмотке сварочного трансформатора действует меньшее по амплитуде переменное напряжение – на выходе удаётся получить больший по величине нагрузочный ток. Следует напомнить, что мощность равна току, умноженному на напряжение.

Способ управления током в нагрузке

Известные виды сварочных трансформаторов классифицируются по мощности преобразовательного устройства, фазности его подключения и способу управления величиной переменного тока в нагрузке. Мощность и фазность относятся к типовым характеристикам электрооборудования и не нуждаются в специальных пояснениях.

Гораздо больший интерес представляет последний показатель, имеющий принципиальное значение для понимания сути происходящих в трансформаторе процессов. Особенностью конструкции трансформатора для сварочного аппарата является возможность изменять величину тока во вторичной цепи, меняя при этом условия проведения сварки.

Различные варианты исполнения вторичных цепей сварочного трансформатора предусматривают возможность регулировки тока в нагрузке следующими способами:

изменением импеданса (индуктивного сопротивления) нагрузочной цепи;
переключением цепей вторичной обмотки с изменением задействованного числа витков;
за счёт использования принципа фазного регулирования, реализуемого с помощью мощных тиристорных переключателей.

Гораздо реже используется подвижная конструкция вторичной обмотки, благодаря которой удаётся управлять величиной магнитного потока.

Вследствие разнообразия вариантов преобразовательных изделий, при выборе в первую очередь ориентируются на тип регулятора тока сварочного трансформатора.

Так, оснащённые тиристорным блоком преобразователи хоть и считаются более совершенными в сравнении с электромеханическими моделями, однако из-за сложности конструкции они могут чаще выходить из строя.

Самостоятельное изготовление

Перед самостоятельной сборкой сварочного трансформатора, эксплуатация которого возможна в домашних условиях, необходимо вкратце ознакомиться с рядом требований, предъявляемых к этому устройству.

Расчет самодельного устройства

Согласно схемному решению, к вторичной обмотке трансформатора подключаются две толстые медные шины, ответные концы которых подсоединяется к электродному держателю и свариваемой заготовке. За счёт этих подключений образуется замкнутая цепь для сварочного тока, обеспечивающая получение дугового разряда, необходимого для сварки.

Помимо этого необходимо предусмотреть возможность работы самодельного сварочного трансформатора в режиме перегрузок, что требует тщательного расчёта его основных параметров (эти показатели рекомендуется выбирать с небольшим запасом). Чтобы рассчитать трансформатор, нужно определить вначале его требуемую мощность, затем количество витков на первой и второй обмотках.

Расчеты нельзя назвать простыми. В их основу должны быть заложены данные по обмоточным проводам и выбору их сечения, обеспечивающие соответствие входных и выходных параметров заданным характеристикам.

Также следует побеспокоиться о вспомогательных приспособлениях, облегчающих намотку (и перемотку, в случае необходимости) первичной катушки сварочного трансформатора с большим количеством витков.

Использование СВЧ

В отдельных случаях в качестве преобразователя напряжения может использоваться трансформатор от пришедшей в негодность СВЧ печи (микроволновки), в котором достаточно будет заменить лишь вторичную обмотку.

Для самостоятельного изготовления лучше всего выбрать простейший агрегат без встроенной автоматики, в основу применения которого заложено выполнение основных рабочих функций. С таким аппаратом будет проще работать, да и ремонт его в случае необходимости можно произвести без излишних затрат нервов и времени.

Неприхотливость в обслуживании и ремонте изделий этого класса объясняется простотой их конструктивного решения, позволяющей быстро найти пришедшую в негодность деталь и заменить её исправной.

При самостоятельном изготовлении трансформатора следует учитывать и возможность обустройства на его основе сварочного инвертора, получаемого после добавления к трансформатору импульсного модуля.

Относительная сложность конструкции этого устройства полностью компенсируется его лучшими техническими показателями, оказывающими существенное влияние на рабочие параметры сварочной дуги.

Промышленные образцы

Промышленные образцы трансформаторного оборудования представлены на отечественном рынке изделиями под заводским обозначением ТД и ТДМ. Популярностью отечественного покупателя пользуются модели марки ТДМ с величинами сварочного тока 315, 400 и 500 Ампер соответственно.

Данные по потребляемой мощности для этих образцов сварочного оборудования, рассчитанных на работу от сетей 220 и 380 Вольт, колеблются в пределах от 30 до 160 киловатт Ампер.

Особого внимания заслуживает и такой показатель эффективности работы трансформаторного устройства как его внешняя характеристика, представляющая собой зависимость действующего на выходе напряжения от нагрузочного тока.

Её крутизной определяется качество и стабильность образующейся при сварке дуги, а также её взаимосвязанность с действующими токовыми показателями.

Специалисты по сварке рекомендуют при покупке готового оборудования отдавать предпочтение агрегатам с резко падающей выходной (внешней) характеристикой.

При этом для обеспечения оптимальных условий текущего процесса желательно, чтобы характеристика приобретаемого аппарата имела общие точки с аналогичной зависимостью для сварочной дуги.

Серия промышленных аппаратов ТД относится к исключительно однофазной и многопостовой разновидности агрегатов трансформаторного типа. В большинстве конструкций этого класса предусматривается подвижная вторичная обмотка со специальным регулятором тока.

Современные образцы однофазного оборудования, помимо этого оснащаются специальным электролитическим элементом, предназначенным для компенсации индуктивных потерь в проводах (так называемым «конденсатором мощности»).

Как обслуживать

Трансформатор является самым простым и доступным вариантом преобразовательного оборудования, техническое обслуживание которого в домашних условиях занимает минимум сил и времени.

При работе надо следить, чтобы сварочный ток не превышал предельного значения, а обмотки не перегревались. Обслуживание также заключается в смазке механизма регулировки (это можно делать раз в месяц).

Следует проверять надежность контактов, целостность изоляции, подключение заземления сварочного трансформатора, не допускать его загрязнения. Можно продувать устройство струей сухого воздуха, сметающего пыль.

Если сварочный трансформатор стоит на открытой площадке, то надо защитить его от влаги. Вообще излишняя влажность и механические повреждения могут вывести его из строя. Но это относится к большинству электрического оборудования.

При выполнении основных правил эксплуатации, трансформатор прослужит много лет. С его помощью можно будет выполнить большую часть бытовых работ с достаточно высоким качеством получаемых сварочных соединений.

svaring.com

Для чего служит сварочный трансформатор

Устройство сварочного трансформатора

industrika.ru

Устройство сварочных трансформаторов

Полезная информация - Применение сварочного оборудования

Сварочные трансформаторы служат для преобразования высокого напряжения электрической сети (220 или 380 В) в низкое напряжение вторичной электрической цепи до требуемого для сварки уровня, определяемого условиями для возбуждения и стабильного горения сварочной дуги. Вторичное напряжение сварочного трансформатора при холостом ходе (без нагрузки в сварочной цепи) составляет 60—75 В. При сварке на малых токах (60—100 А) для устойчивого горения дуги желательно иметь напряжение холостого хода 70 — 80 В.

Понижающий сварочный трансформатор, основой которого является магнитопровод (сердечник), изготовлен из большого количества тонких пластин (толщиной 0,5 мм) трансформаторной стали, стянутых между собой шпильками. На магнитопроводе имеются первичная и вторичная (понижающая) обмотки из медного или алюминиевого провода.

Первичная обмотка сварочного трансформатора подключается в сеть переменного тока напряжением 220 или 380 В. Переменный ток высокого напряжения, проходя по обмотке, создаст действующее вдоль магнитопровода переменное магнитное поле, под действием которого во вторичной обмотке индуктируется переменный ток низкого напряжения. Обмотку дросселя включают в сварочную цепь последовательно со вторичной обмоткой сварочного трансформатора.

Трансформаторы сваролчные с подвижными обмотками с увеличенным магнитным рассеянием. Трансформаторы с подвижными обмотками (к ним относятся сварочные трансформаторы типа ТДМ и ТД) получили в настоящее время широкое применение при ручной дуговой сварке. Они имеют повышенную индуктивность рассеяния и выполняются однофазными, стержневого типа, в однокорпусном исполнении.

Катушки первичной обмотки такого трансформатора сварочного неподвижные и закреплены у нижнего ярма, катушки вторичной обмотки подвижные. Величину сварочного тока регулируют изменением расстояния между первичной и вторичной обмотками. Наибольшая величина сварочного тока достигается при сближении катушек, наименьшая — при удалении. С ходовым винтом связан указатель примерной величины сварочного тока. Точность показаний шкалы составляет 7,5 % от значения максимального тока. Отклонения величины тока зависят от подводимого напряжения и длины сварочной дуги. Для более точного замера сварочного тока должен применяться амперметр.

Трансформаторы сварочные снабжены емкостными фильтрами, предназначенными для снижения помех радиоприему, создаваемых при сварке. Трансформаторы сварочные отличаются наличием компенсирующих конденсаторов, обеспечивающих повышение коэффициента мощности (соs ?).

Сварочныу трансформаторы ТДМ представляет собой понижающий трансформатор с повышенной индуктивностью рассеяния. Сварочный ток регулируют изменением расстояния между первичной и вторичной обмотками. Обмотки имеют по две катушки, расположенные попарно на общих стержнях магнитопровода. Трансформатор сварочный работает на двух диапазонах: попарное параллельное соединение катушек обмоток дает диапазон больших токов, а последовательное — диапазон малых токов.

Правила техники безопасности при эксплуатации сварочных трансформаторов.

В процессе работы электросварщик постоянно обращается с электрическим током, поэтому все токоведущие части сварочной цепи должны быть надежно изолированы. Ток величиной 0,1 А и выше опасен для жизни и может привести к трагическому исходу. Опасность поражения электрическим током зависит от многих факторов и в первую очередь от сопротивления цепи, состояния организма человека, влажности и температуры окружающей атмосферы, напряжения между точками соприкосновения и от материала пола, на котором стоит человек.Сварщик должен помнить, что первичная обмотка трансформатора соединена с силовой сетью высокого напряжения, поэтому в случае пробоя изоляции это напряжение может быть и во вторичной цепи трансформатора, т. е. иа электрододержателе.Напряжение считается безопасным: в сухих помещениях до 36 В и в сырых до 12 В.

При сварке в закрытых сосудах, где повышается опасность поражения электрическим током, необходимо применять ограничители холостого хода трансформатора, специальную обувь, резиновые подстилки; сварка в таких случаях ведется под непрерывным контролем специального дежурного. Для снижения напряжения холостого хода существуют различные специальные устройства — ограничители холостого хода.

www.pk-navigator.ru

Pereosnastka.ru

Устройство сварочного трансформатора

Категория:

Сведения о сварке

Устройство сварочного трансформатора

Сварочный трансформатор преобразует переменный ток одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты и служит для питания сварочной дуги. Трансформатор имеет стальной сердечник (магнитопровод) и две изолированные обмотки. Обмотка, подключенная к сети, называется первичной, а обмотка, подключенная к электрододержателю и свариваемому изделию,— вторичной. Для надежного зажигания дуги вторичное напряжение сварочных трансформаторов должно быть не менее 60—65 В; напряжение дуги при ручной сварке обычно не превышает 20—30 В.

Рис. 1. Сварочный трансформатор ТСК-500: а — вид без кожуха, б — схема регулирования сварочного тока, в — электрическая схема

Одним из наиболее распространенных источников питания переменного тока является сварочный трансформатор ТСК-500 (рис.1). В нижней части сердечника находится первичная обмотка, состоящая из двух катушек, расположенных на двух стержнях. Катушки первичной обмотки закреплены неподвижно. Вторичная обмотка, также состоящая из двух катушек, расположена на значительном расстоянии от первичной. Катушки как первичной, так и вторичной обмоток соединены параллельно. Вторичная обмотка— подвижная и может перемещаться по сердечнику при помощи винта, с которым она связана, и рукоятки, находящейся на крышке кожуха трансформатора.

Регулирование сварочного тока производится изменением расстояния между первичной и вторичной обмотками. При вращении рукоятки 6 по часовой стрелке вторичная обмотка приближается к первичной, магнитный поток рассеяния и индуктивное сопротивление уменьшаются, сварочный ток возрастает. При вращении рукоятки против часовой стрелки вторичная обмотка удаляется от первичной, магнитный поток рассеяния растет (индуктивное сопротивление увеличивается) и сварочный ток уменьшается. Пределы регулирования сварочного тока— 165—650 А.

Для приближенной установки силы сварочного тока на верхней крышке кожуха расположена шкала с делениями. Более точно сила тока определяется по амперметру.

Сварочный трансформатор ТСК-500 в отличие от ТС-500 имеет в первичной цепи конденсатор 4 большой мощности. Конденсатор включается параллельно первичной обмотке и предназначен для повышения коэффициента мощности (косинуса «фи»).

Однотипными, но меньшей мощности, являются трансформаторы ТС-300 и ТСК-300. Трансформаторы ТД-500 и ТД-300 работают по такому же принципу, но для переключения обмоток с параллельного на последовательное соединение снабжены переключателями барабанного типа.

Читать далее:

Устройство сварочного выпрямителя

Статьи по теме:

pereosnastka.ru

индустрия » Электротехника » Сварочные аппараты » Сварочный трансформатор

Сварочные трансформаторы используются для электродуговой сварки переменным током. Сварочными устройствами постоянного тока называются преобразователями, выпрямителями

или инверторами. Маркировка трансформаторов для ручной сварки плавящимся электродом выглядит следующим образом, ТДМ-316, что означает:

Т - трансформатор сварочный;
Д - дуговая электросварка;
М - механизм регулирования тока сварки;
31 - максимальное значение сварочного тока 310 А;
6 - номер модели трансформатора.

Устройство сварочного трансформатора включает магнитопровод в виде набранного из пластин стального сердечника, и двух изолированных обмоток. Первичная обмотка подключается к силовой сети (220 или 380В), а вторичная одним концом к держателю сварочного электрода, а другим к свариваемой детали. Вторичная обмотка состоит из двух частей на разных катушках. Одна из них подвижная и выполняет функцию дросселирующего устройства управления сварочным током. Перемещение дроссельной обмотки вдоль магнитопровода осуществляется винтом управления. Величина воздушного зазора между первичной и подвижной частью вторичной обмотки определяет значение сварочного тока. Изменение тока совпадает с изменением воздушного зазора. Т.е. с увеличением зазора ток увеличивается (во многих статьях можно встретить ошибочные данные по направлению изменения тока и зазора). Обычно сварочные трансформаторы имеют диапазоны регулирования от 60 до 400А. Напряжение холостого хода трансформатора составляет 60-65В. При зажигании дуги напряжение падает до рабочего значения 35-40В. Сварочные трансформаторы имеют защиту от короткого замыкания. Внешняя вольтамперная характеристика для дуговой сварки является падающей.

На фото 1 устройство сварочного трансформатора серии ТДМ представлено схематическим изображением:

Поз. 1 – первичная обмотка трансформатора из изолированного провода.
Поз. 2 – вторичная обмотка не изолирована, с воздушными каналами для лучшего режима охлаждения.
Поз. 3 – подвижная составляющая магнитопровода.
Поз. 4 – система подвеса трансформатора в корпусе агрегата.
Поз. 5 – система управления воздушным зазором.
Поз.6 – ходовой винт управления воздушным зазором.
Поз. 7 – рукоятка привода управляющего винта.

Промышленные сварочные агрегаты представляют собой многопостовые устройства. Для возможности перемещения нижняя рама выполняется в виде шасси с одной или двумя парами колес. Сам трансформатор в корпусе крепиться на аммартизирующей подвеске. Сварочные трансформаторы для сварки постоянным током дооборудуются выпрямляющими (диодными) приставками или инвертором постоянного тока.

www.samsvar.ru

Сварочный трансформатор, обмоточные данные и конструкция сварочного трансформатора

Ниже приведены обмоточные данные и описана конструкция именно такого сварочного трансформатора

Но для начала немного теории.

Украина Одесса Володин Валентин Яковлевич.

Часть 1. Электросварка в быту

В наше время электродуговая сварка – это самый распространённый способ сварки металлов плавлением в промышленности и в быту. Появившись 120 лет назад, благодаря своей высокой технологичности, электродуговая сварка быстро и почти повсеместно вытеснила другие способы сварки металлов.

15sshot-1

В наше время любой уважающий себя умелец имеет или страстно желает иметь в своём инструментальном арсенале аппарат для электродуговой сварки. Ещё каких-нибудь 15 лет назад отечественная промышленность практически не выпускала бытовых источников для электродуговой сварки. Сейчас ситуация, казалось бы, изменилась и на рынке полно сварочных источников, которые по своим параметрам подходят для бытового применения. Но стоимость этого оборудования достаточно высока и пока очень многим не по карману. И вот, как и 15 лет назад, самодеятельные конструкторы пытаются сами изготовить себе и другим это чудо техники. Зачастую изготовитель, в лучшем случае, обладает некоторыми навыками в ручной сварке и совершенно не имеет представления о требованиях предъявляемых к сварочному источнику. Источник делается из подручных материалов “на глазок”, что не способствует получению необходимого качества и безопасности. Цель данной статьи дать необходимую исходную информацию из теории сварочной дуги и сварочных источников, а так же описать конкретные конструкции сварочных источников, которые были изготовлены автором.

15sshot-2

Начнём с рассмотрения наиболее распространённых способов электродуговой сварки металлов. Явление электрической дуги было открыто в 1802 году профессором физики Санкт-Петербургской медико-хирургической академии Василием Владимировичем Петровым. Описывая в 1803 году явление электрической дуги, В. В. Петров указал на возможность её практического применения как для электроосвещения, так и для плавления металлов. Но только спустя 80 лет с момента открытия электрической дуги, в 1882 году, талантливому русскому изобретателю Николаю Николаевичу Бенардосу удалось разработать промышленно пригодный способ электродуговой сварки металлов. Сварка способом Бенардоса (рис. 1) велась с присадочным прутком расплавляемым в пламени дуги, горящей между электродом (угольным, графитовым или вольфрамовым) и изделием. Данный способ используется и сейчас для сварки цветных металлов, а также при наплавке твёрдых сплавов. Несколько позже, в 1888 году, русский инженер-изобретатель Николай Гаврилович Славянов разработал

способ сварки при помощи металлического плавящегося электрода (рис. 2). Первые конструкции электродов,

содержащих покрытия, были созданы Н. Н. Бенардосом. Покрытые электроды современного вида изобретены

шведским инженером Кельбергом в 1911 году.

Сейчас, когда на рынке очень много импортного сварочного оборудования, этот способ сварки обозначается аббревиатурой MMA (Manual Metal Arc), что означает - ручная дуговая сварка штучными металлическими плавящимися электродами с защитным покрытием. Этот способ сварки в настоящее время, благодаря своей простоте и технологичности, наиболее широко распространён в сварочном производстве. Сварка, обычно, производится либо постоянным, либо переменным током. Если сварка производится постоянным током, то возможны два варианта подключения электрода и свариваемого изделия к источнику сварочного тока: 1.Сварка на прямой полярности. Плюс источника сварочного тока подключен к изделию. 2.Сварка на обратной полярности. Плюс источника сварочного тока подключен к сварочному электроду. В паспортных данных на сварочные электроды постоянного тока указывается в какой полярности необходимо производить сварку. Обычно сварка производится на обратной полярности. Как уже говорилось раньше, сварочные электроды должны иметь защитное покрытие, назначение которого предохранить частицы расплавленного металла от окисления и сделать дугу более устойчивой, особенно при сварке переменным током и при работе на ветру. В случае отсутствия готовых электродов их можно изготовить самостоятельно. Рекомендации по самостоятельному изготовлению электродов приведены, например, в [1]. Для этого необходимо иметь мягкую малоуглеродистую проволоку диаметром от 2 до 6 мм. Предварительно её необходимо выправить и нарезать на куски длиной 300 – 400 мм. После этого в банке приготавливается защитное покрытие или попросту обмазка, приведённого в табл. 1 состава.

15tabl-1

Количество обмазки хватает на 100 – 200 электродов. Нарезанные куски проволоки погружают в обмазку так, чтобы один конец оставался не покрытым обмазкой по длине около 20 мм для зажима в электрододержатель. Затем электроды, вынутые из банки и покрытые обмазкой, должны быть просушены при температуре 20 -30°С, после чего их можно применять для сварки, как на переменном, так и на постоянном токе. Самодельные электроды можно рассматривать лишь как временную альтернативу электродам, выпущенным промышленным способом. И, разумеется, эти электроды нельзя использовать для ответственной сварки. Для защиты расплавленного металла от кислорода воздуха, наряду с защитными покрытиями, используются различные флюсы и газы. Идея осуществления сварки с применением специальных порошков – флюсов принадлежит Н. Г. Славянову. В 1936 году американская фирма “Линде” получила патент на способ сварки стали под слоем порошкообразных расплавляющихся при сварке веществ. В СССР, сварка под расплавляющимися флюсами была разработана и внедрена в промышленность в 1938 – 1940 годах Институтом электросварки АН УССР (ныне имени Евгения Оскаровича Патона). Именно этот способ сварки позволил наладить массовый выпуск бронетехники во время Великой Отечественной войны 1941 – 1945 годов.

15sshot-3

Сварка в струе защитных газов изобретена Н. Н. Бенардосом. Защита от воздуха, по его предложению, осуществлялась светильным газом. В период второй мировой войны в США получила развитие сварка в струе аргона или гелия неплавящимся вольфрамовым электродом и плавящимся электродом (рис. 3). Этим способам сварки присвоена аббревиатура TIG и MIG. TIG (Tungsten Inert Gas) - сварка

неплавящимся (вольфрамовым) электродом в среде инертного защитного газа, например, так называемая, аргонно-дуговая сварка. MIG (Mechanical Inert Gas) - механизированная (полуавтоматическая) сварка в струе инертного защитного газа. В 1952 году К. В. Любавским и Н. М. Новожиловым была изобретена специальная легированная проволока, применение которой позволило осуществлять сварку плавящимся электродом в среде углекислого газа. Этому способу сварки присвоена аббревиатура MAG. MAG (Mechanical Active Gas) - механизированная (полуавтоматическая) сварка в струе активного газа. Именно этот способ сварки нашёл, в настоящее время, широкое применения в автосервисе. Теперь, получив некоторое представление о способах электродуговой сварки и о применяемых материалах, продолжим наше знакомство со свойствами электрической дуги. Электрической дугой обычно называют мощный длительный электрический разряд в среде ионизированных газов между электродами, находящимися под напряжением. Процесс возбуждения дуги начинается с соприкосновения электродов между собой. В момент размыкания электродов между ними проскакивает искра, которая ионизирует газ в межэлектродном пространстве и создаёт канал проводимости. Под действием электрического поля электроны в ионизированной газовой среде перемещаются от катода к аноду, развивая при этом значительную скорость. Электроны на больших скоростях сталкиваются с нейтральными атомами газа. Выбивая электроны из нейтральных атомов, они производят непрерывную ионизацию газового пространства. При этом выделяется большое количество тепла. Газ в дуговом промежутке нагревается до температуры 5000 – 7000 °С и находится в состоянии плазмы. В свою очередь, образовавшиеся, положительные ионы движутся к катоду и отдавая ему свою энергию, вызывают сильный нагрев электрода, образуя при этом катодное пятно. Электроны, прошедшие дуговой промежуток, ударяются о положительный электрод (анод), отдавая ему свою энергию, образуя при этом анодное пятно.

15sshot-4 15sshot-5

Схема электрической дуги изображена на рис. 4. Зажигание дуги может происходить и без первичного короткого замыкания, если между электродами, при помощи высоковольтного генератора – осциллятора, кратковременно приложить высокое напряжение, достаточное для электрического пробоя межэлектродного слоя газа. Электроны, обладая меньшей массой, двигаются в дуге значительно быстрее. Поэтому в дуге преобладает электронный ток, направленный от катода к аноду. В следствии преобладания электронного тока количество тепла, выделяемого электронами на аноде, больше чем на катоде. Исходя из вышесказанного, тепло в дуге распределяется неравномерно. Обычно на аноде выделяется 43% тепла, на катоде - 36% и в столбе дуги – 21%.

На рис. 5 приведена статическая вольтамперная

характеристика электрической дуги [2]. Из рис. 5 видно, что вольтамперная характеристика дуги имеет три участка, соответствующие различным плотностям тока в сварочном электроде. Нисходящий участок, соответствующий маленькой плотности тока, горизонтальный участок, соответствующий средней плотности тока, и восходящий участок, соответствующий большой плотности тока. При ручной и полуавтоматической сварке, на постоянном токе, процесс протекает на среднем участке статической вольтамперной характеристики дуги. На этом участке напряжение дуги зависит от её газового состава и от величины сварочного тока. Напряжение дуги, с точностью достаточной для практического применения, можно найти по эмпирической формуле: Uд=Kг +0.04*IсвГде: Iсв – Сварочный ток, А. Uд – Напряжение дуги, В. Kг – Коэффициент, зависящий от газовой среды, в которой горит дуга. Для воздуха Кг = 20, для углекислого газа Кг = 14 и для смеси аргона с углекислым газом Кг = 11.

Если дуга включена в цепь переменного тока промышленной частоты, то процесс горения дуги протекает на нисходящем и горизонтальном участке её вольтамперной характеристики. В дуге переменного тока напряжение и ток непрерывно меняют свои значения и направления. При переходе тока через нолевое значение дуга гаснет и температура дугового промежутка снижается, что вызывает деионизацию дугового промежутка. В таких условиях для стабилизации процесса горения дуги надо принимать определённые меры. Одной из основных мер является применение специальных электродов переменного тока, в состав защитного покрытия которых входят элементы имеющие низкие потенциалы ионизации. Устойчивость дуги улучшается так же при повышении напряжения холостого хода (напряжение на выходе источника при отключенной нагрузке) сварочного источника. Однако увеличения напряжения холостого хода сварочного источника приводит к увеличению массы и габаритов последнего. Кроме этого величина напряжения холостого хода ограничивается правилами техники безопасности, которые ограничивают максимальное действующее напряжение сварочного источника на уровне 80 В (ГОСТ95-77Е). С другой стороны напряжение холостого хода должно быть , не менее чем в 1,8 – 2,5 раз, больше напряжения дуги. Общепринятой мерой повышения стабильности дуги переменного тока является включение в сварочную цепь, последовательно с дугой, индуктивного сопротивления, которое так же может использоваться для регулировки сварочного тока. В этом случае достаточно, чтобы напряжение холостого хода сварочного источника равнялось 60 – 65 В. В условиях пониженной ионизации дугового промежутка повторное зажигание дуги происходит при напряжении зажигания большем, чем напряжение дуги. Стабилизирующее действие индуктивности объясняется наличием фазового сдвига между напряжением и током в сварочной цепи переменного тока. Благодаря этому сдвигу напряжение, в момент обрыва дуги, близко к своему амплитудному значению, что благоприятно сказывается на повторном зажигании дуги. В процессе сварки длина дуги постоянно меняется. Одной из причин влияющих на длину дуги является процесс плавления и переноса металла электрода. Электродный металл, расплавленный электрической дугой, переходит в виде капель в ванну жидкого металла, которая образуется на поверхности свариваемого изделия у основания дуги (основание дуги называют также кратером). Процесс переноса металла схематично изображён на рис. 6.

15sshot-6 15sshot-7

В начальный момент времени на конце электрода образуется слой расплавленного металла (рис. 6а). Затем, по мере накопления, расплавленный металл принимает вид капли (рис. 6б), которая, через некоторое время перемыкает дуговой промежуток (рис. 6в). В этот момент происходит короткое замыкание сварочной цепи и резкое возрастание величины сварочного тока. Резкое нарастание тока приводит к возникновению электромагнитных сил разрывающих каплю у её основания. Теперь дуга возникает между концом электрода и каплей. Под давлением паров и газов зоны дуги, капля с ускорением вводится в сварочную ванну металла [3]. При этом часть металла в виде брызг выбрасывается из зоны сварка. Нередко, после сварки с использованием самодельного сварочного источника, всё пространство вдоль сварочного шва оказывается залепленным каплями металла, удалить которые можно только при помощи зубила и молотка. Причина кроется в неудачной внешней вольтамперной характеристики сварочного источника. Свойства сварочного источника определяются его внешними характеристиками: статической и динамической вольтамперными характеристиками. Статическая характеристика источника питания – это зависимость выходного напряжения Uвых от тока нагрузки Iн в установившемся режиме. Обычно статические характеристики источников питания бывают трёх видов: падающая, жёсткая и возрастающая. В установившемся режиме процесс горения дуги регламентируется статическими характеристиками сварочного источника и сварочной дуги (рис. 7). Как уже говорилось ранее, при ручной дуговой сварке процесс протекает на токах соответствующих горизонтальному участку статической характеристики сварочной дуги (80 – 300 А). Для обеспечения высокого качества сварных изделий, при этом способе сварки, необходимо соблюдать следующие условия: изменения сварочного тока должны быть минимальными, а сила тока короткого замыкания не должна превышать удвоенное значение сварочного тока [4]. Этим условиям отвечает крутопадающая характеристика сварочного источника.

При полуавтоматической сварке в среде защитного газа на больших плотностях тока, соответствующих началу восходящего участка статической вольтамперной характеристики дуги, для обеспечения саморегулирования сварочного процесса, статическая характеристика сварочного источника должна быть жёсткой и даже возрастающей (при сварке тонкой проволокой, когда плотность тока максимальна).

Список используемой литературы: 1. Справочная книга электромонтёра. Энергоиздат, 1934 г.. 2. Цукерман М. Б. Источники питания сварочной дуги и электрошлакового процесса. М. “Высшая школа”, 1974 г. 3. Геворкян В. Г. Основы сварочного дела. М. “Высшая школа”, 1971 г. 4. Розаренов Ю. Н. Оборудование для электрической сварки плавлением. М. “Машиностроение”, 1987г.

Часть 2. Сварочный трансформатор

Парк бытовых сварочных источников состоит в основном из источников переменного тока. Это объясняется простотой и дешевизной последних, хотя ручная сварка на переменном токе и уступает по качеству аналогичной на постоянном токе. Основным узлом современного сварочного источника переменного тока является специальный, как правило, однофазный сварочный трансформатор. Сварочный трансформатор выполняет роль гальванической развязки между сварочной цепью и напряжением сети, понижает напряжение сети до величины необходимой для сварки и обычно содержит две, электрически не связанные между собой, обмотки. Для уменьшения потерь на вихревые токи, магнитопровод трансформатора набирается из листовой трансформаторной стали толщиной 0.35 – 0.5 мм. По характеру устройства магнитной цепи различают трансформаторы броневого и стержневого типов (рис. 1). Трансформаторы стержневого типа, по сравнению с трансформаторами броневого типа, имеют более высокий КПД и допускают большие плотности токов в обмотках. Поэтому сварочные трансформаторы обычно, за редким исключением, бывают стержневого типа.

15-2sshot-1 15-2sshot-2

По характеру устройства обмоток различают трансформаторы с цилиндрическими и дисковыми обмотками (рис. 2). Для рассмотрения свойств трансформаторов, того или иного типа, удобно использовать схему замещения трансформатора [5](рис. 3).

15-2sshot-3

Где: U1, U2 – напряжение на первичной и вторичной обмотках трансформатора. r1, r2 – омическое сопротивление первичной и вторичной обмоток трансформатора. L1s, L2s – индуктивность рассеяния первичной и вторичной обмоток трансформатора. Lµ - индуктивность намагничивания трансформатора. rc – сопротивление, характеризующее потери в сердечнике трансформатора. n – коэффициент трансформации трансформатора.

Индуктивность рассеяния Ls обмотки вызывается наличием магнитного потока рассеяния Фs не сцепляемого с другой обмоткой. В трансформаторах с цилиндрическими обмотками одна обмотка намотана поверх другой. Так как обмотки находятся на минимальном расстоянии друг от друга, то практически весь магнитный поток первичной обмоткой сцепляется с витками вторичной обмотки. Только некоторая часть магнитного потока первичной обмотки , называемым потоком рассеяния, протекает в зазоре между обмотками и поэтому не связана со вторичной обмоткой. Так как ток ограничивается только омическим сопротивлением r1 и r2 обмоток, то трансформатор имеет жёсткую характеристику, и ток короткого замыкания на вторичной обмотке более чем в 10 раз превосходит рабочий ток трансформатора. Как было сказано ранее, трансформатор с такой характеристикой не годится для ручной сварки. Для получения падающей внешней характеристики сварочного источника, в этом случае, используют или балластный реостат или дроссель переменного тока. Наличие этих элементов сильно увеличивает массу и габариты сварочного источника, а так же уменьшают его КПД. Выход может быть в использовании трансформатора с дисковыми обмотками, имеющего падающую внешнюю нагрузочную характеристику. В трансформаторах с дисковыми обмотками одна обмотка разнесена от другой. Так как обмотки удалены друг от друга, то значительная часть магнитного потока первичной обмотки не связана со вторичной обмоткой. Ещё говорят, что эти трансформаторы имеют развитое электромагнитное рассеяние. Индуктивности рассеивания L1s и L2s имеют значительную величину и их реактивное сопротивление в большей мере влияет на ток трансформатора, чем в случае трансформатора с цилиндрическими обмотками. Трансформатор имеет, необходимую нам, падающую внешнюю характеристику, где рабочий ток составляет ?80% от тока короткого замыкания. Именно трансформаторы с развитым электромагнитным рассеянием, в основном, используются при ручной сварке на переменном токе. Индуктивность рассеяния трансформатора зависит от взаимного расположения обмоток, от их конфигурации, от материала магнитопровода и даже от близко расположенных к трансформатору металлических предметов. Поэтому точный расчёт индуктивности рассеяния практически невозможен. Обычно, на практике, расчёт ведётся методом последовательных приближений с последующим уточнением обмоточных и конструктивных данных на практическом образце. Возможная методика расчёта трансформатора с развитым электромагнитным рассеиванием приведена в [6]. Регулировка сварочного тока, обычно, достигается изменением расстояния между обмотками, которые выполняются подвижными. В бытовых условиях трудно выполнить трансформатор с подвижными обмотками. Выход может быть в изготовлении трансформатора на несколько фиксированных значений сварочного тока. Более тонкая регулировка сварочного тока, в сторону уменьшения, может осуществляется укладыванием сварочного кабеля в кольца.

Ниже приведены обмоточные данные и описана конструкция именно такого сварочного трансформатора,

позволяющего получать два фиксированных значения сварочного тока – 150 А и 120 А.

15-2sshot-4

Размеры и расположение обмоток сварочного трансформатора изображены на рис. 4. Обмотки мотаются на двух каркасах, выполненных из листового стеклотекстолита толщиной 2 мм. На каркасе первичная и вторичная обмотки изолированы друг от друга стеклотекстолитовой щёчкой толщиной 2мм. Перед намоткой каркас следует усилить, насадив на деревянную оправку. Отверстие, предназначенное для насадки на сердечник, должно быть больше размеров сердечника на 1.5 - 2 мм, что позволит в последствии без проблем собрать трансформатор. Первичная обмотка W1 состоит из двух секций (I и I’), расположенных на различных каркасах и соединённых параллельно. Каждая из секций содержит по 230 витков провода ПЭВ-2 ?1.9 мм. Если в наличие имеется провод ?2.7 мм, то, в этом случае, первичная обмотка будет состоять из двух секций соединённых

последовательно и содержащих по 115 витков. После намотки слоя провода, его следует уплотнить лёгкими ударами деревянного молотка. Если трансформатор изготавливается в кустарных условиях, то, после намотки каждого слоя, его необходимо промазывать пропиточным лаком. В качестве межслойной изоляции используется пресшпан толщиной 0,5 - 1 мм. Для вторичной обмотки W2 берётся голая алюминиевая шина сечением 30 мм2 (5 х 6 мм). Перед намоткой шину следует плотно обмотать, для изоляции, киперной лентой или тонкой хлопчатобумажной тканью, предварительно порезанной на полосы шириной 20 мм. После изоляции поперечные размеры шины должны увеличится не более чем на 1.5 мм. Так же как и первичная, вторичная обмотка поровну распределена на обоих каркасах. Секции IIa и IIa’ содержат по 34 витка, а секции IIb и IIb’ содержат по 8 витков алюминиевой шины. То, что меньшему сварочному току соответствует большее количество витков вторичной обмотки , не опечатка. Дело в том, что напряжение обмотки пропорционально количеству витков, а реактивное сопротивление пропорционально квадрату этой же величины и поэтому сопротивление обмотки растёт быстрее, чем её напряжение. Шина укладывается на более широкую сторону и, при правильной изоляции и укладке, в два слоя входит 21 виток. После намотки каждого слоя, его следует уплотнить лёгкими ударами деревянного молотка и обильно промазать пропиточным лаком. Для намотки можно использовать алюминиевую шину такого же сечения, но с другим соотношением сторон. В этом случае, возможно, следует несколько скорректировать высоту секции вторичной обмотки, чтобы в два слоя входило ровное количество витков. После намотки и пропитки трансформатор следует просушить. Температура и время сушки определяются маркой используемого пропиточного лака.

15-2sshot-5

Сердечник трансформатора набран из пластин холоднокатанной трансформаторной стали шириной 40 мм и толщиной 0.35 мм (холоднокатанная сталь, в отличие от горячекатанной имеющей почти чёрный цвет, имеет белый цвет). Можно использовать листовую сталь от списанного трансформатора трансформаторной подстанции. Имеющееся железо сначала рубят на полосы, потом режут на фрагменты длиной 108 и 186 мм. Также подойдет железо от понижающего трехфазного трансформатора 380/36 В серии ТСЗИ.Заусенцы на краях рубленного железа необходимо удалить с помощью надфиля или мелкого напильника. Сердечник собирается в “перекрышку” с возможно меньшими зазорами в местах стыковки отдельных листов. Конструкция сердечника трансформатора изображена на рис. 5. Готовый, намотанный и собранный трансформатор, необходимо поместить в защитный кожух, который необходимо изготовить из неферромагнитного материала, например алюминия. В кожухе необходимо предусмотреть вентиляционные отверстия. Для подключения первичной обмотки трансформатора к сети ~220 В, необходимо использовать кабель с медной жилой сечением не менее 6 мм2 и силовую розетку на ток 63А, имеющую заземляющий нож, который необходимо соединить с сердечником трансформатора и с защитным кожухом. Соответственно, заземляющий контакт розетки должен быть надёжно заземлён. Концы вторичной обмотки необходимо подключить к латунным шпилькам диаметром 8 – 10 мм, установленным на диэлектрической термостойкой панели, которая крепится к защитному кожуху трансформатора. В качестве сварочных можно использовать мягкие медные провода сечением

16 – 25 кв. мм.

Список используемой литературы:

1. Найвельт Г. С. Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Москва, “Радио и связь” 1986 г. стр. 106. 2. Закс М. И. И др. Трансформаторы для электродуговой сварки. Ленинград, “Энергоатомиздат” 1988г. стр. 31 – 38.

Часть 3. Дополнение к статье о сварочном трансформаторе.

В отличие от обычных трансформаторов, к сварочному трансформатору предъявляется ряд требований, определяемых спецификой его работы. Во-первых сварочный трансформатор должен иметь определённую нагрузочную характеристику, согласованную с вольтамперной характеристикой дуги (будем считать, что этот вопрос уже хорошо рассмотрен). Во-вторых сварочный трансформатор (в особенности бытовой) должен иметь минимальные габариты и массу. Специфика работы сварочного трансформатора (СТ) заключается в том, что он нагружен не все 100% времени своего включения. Степень нагруженности СТ определяется продолжительностью нагрузки. ПН=100?tр/tц, Где tр – длительность рабочего цикла, tц – общее время цикла, состоящего из рабочего цикла и паузы. Обычно считается, что ПН сварочного трансформатора не превышает 60%. Для бытового сварочного трансформатора принимают ещё более низкое значения ПН=20%. Данное обстоятельство позволяет уменьшить сечение окна в магнитопроводе, необходимого для размещения обмоток, за счёт увеличения плотность тока в обмотках СТ, относительно трансформатора работающего непрерывно, без значительного ухудшения его теплового режима. В этом случае, для медной обмотки, плотность тока не должна превышать

8 А/кв.мм, а для алюминиевой 5 А/кв.мм, при сварочном токе до 150А [1]. Работа при максимально возможной индукции в сердечнике СТ позволяет уменьшить сечение сердечника СТ. Для использования этой возможности необходимо знать значение максимальной индукции для выбранного материала сердечника. Здесь ситуация осложняется тем, что самодеятельный конструктор обычно имеет дело с трансформаторным железом неизвестной марки. Пытаясь использовать это железо, обычно выбирают заниженную величину индукции насыщения, что, в свою очередь, приводит к неоправданному увеличению размеров и массы сварочного трансформатора. Ниже приводится методика испытания железа, пользуясь которой можно определить индукцию насыщения трансформаторного железа, имеющегося в распоряжение. Сначала, из имеющегося трансформаторного железа, нужно собрать тестовый замкнутый магнитопровод сечением 5 – 10 кв. см(сечение магнитопровода определяется

15-3sshot-1

перемножением толщины пластины на её ширину и общее количество пластин). На полученный магнитопровод необходимо, мягким изолированным проводом сечением 1,5 – 2,5 кв. мм, намотать обмотку на напряжение 5 – 10 В(?50 витков). Затем надо замерить активное сопротивление Rобм обмотки и рассчитать среднюю длину магнитной силовой линии Lс сердечника. Пользуясь формулой на рис.1, можно рассчитать среднюю длину магнитной силовой линии стержневого сердечника. На рис.2 изображена схема, позволяющая определить значение индукции насыщения тестируемого сердечника. Мощность трансформатора Т не менее 63 ВА.

15-3sshot-2

Результаты измерений заносят во вторую и третью колонки таблицы 1.

15-3tabl-1

Значения в колонках 4 – 5 таблицы рассчитываются по приведённым формулам. Затем, используя данные колонок 5, 6 (H~- напряжённость переменного магнитного поля, B – индукция в сердечнике), строим график кривой намагничивания тестируемого сердечника (рис. 3).

На рис. 3 приведены графические построения, необходимые для нахождения значений индукции

15-3graf-1

насыщения Bs, максимальной индукции Bm и максимальной напряжённости переменного магнитного поля сердечника H~. Рассчитаем маломощный СТ, предназначенный для работы от сети переменного тока 220 В, 50 Гц. Задавшись напряжением холостого хода СТ Uxx=65 B и максимальным током сварки Iм, определяем габаритную мощность сварочного трансформатора Pг: Pг=Uxx?Iм=65?150=9750 ВА По общеизвестной формуле определяем SоSс: Где:

15-3form-1

J – плотность тока в обмотках (8 А/кв.мм для Cu, 5 А/кв.мм для Al и 6,5 А/кв.мм для CuAl), Ko – коэффициент заполнения окна (0,33 – 0,4), Kc – коэффициент заполнения стали (0.95). Пусть Bm=1,42 Тл, первичная обмотка мотается медным проводом, а вторичная алюминиевым. SoSc=9750/(1,11?1,42?6,5?0,33?0,95)=3035 см^4

Для стержневых трансформаторов рекомендуются следующие соотношения размеров [2]: X=1,6, Y=2 и Z=2,5 – 5

Где: X=c/a, Y=b/a, Z=h/a (рис. 1). Если Z=4, то SoSc=a^4?12,8 Отсюда можно найти размер “а” сердечника. Выбираем а=4 см. Зная размер “a”, найдём размеры “c, b, h”:

15-3form-2

c=a?X=4?1,6=6.4 см; b=a?Y=4?2=8 см; h=a?Z=4?4=16 см Определим ЭДС одного витка трансформатора: Eв=2,22?0.01?Bm?Sc?Kc=2,22?0.01?Bm?a?b?Kc = 2,22?0.01?1.42?32?0,95 = 0,958 В/вит Количество витков вторичной обмотки: W2 = Uxx/Eв = 65/0,958 = 68 витков Сечение алюминиевого провода вторичной обмотки: S2=Iм/JAL=150/5=30 мм^2(можно использовать алюминиевую шину сечением 5х6 мм^2). Количество витков первичной обмотки: W1 = U1/Eв = 220/0,958 = 230 витков Найдём максимальный ток первичной обмотки: I1м=Iм?W2/W1=150?68/230=44,35 А Сечение медного провода первичной обмотки: S1=I1м/JCU=44,35/8=5,54 мм^2.Так как трансформатор стержневой, то первичная (и вторичная) обмотка находится на двух катушках. Если катушки включаются параллельно, то они должны содержать по 230 витков провода ПЭВ-2 ?1,9 мм (2,827 мм^2), если последовательно, то должны содержать по 115 витков провода ПЭВ-2 ?2,7 мм (5,7 мм^2).Для получения внешней крутопадающей нагрузочной характеристики, совместно с СТ, можно использовать балластный реостат сопротивлением 0,2 – 0,4 Ом, выполненный из нихромовой проволоки ?3 - 4 мм. Для расчёта трансформатора с дисковыми обмотками (с развитым электромагнитным рассеянием) можно воспользоваться рекомендациями изложенными в [3].

Литература: 1. В. Баранов. Маломощный электросварочный аппарат. РАДИО №7 за 1996 год, стр. 52-54. 2. А. Н. Горский и др.. Расчёт электромагнитных элементов источников вторичного электропитания. М., РАДИО И СВЯЗЬ, 1988 год, стр. 5. 3. М. И. Закс и др.. Трансформаторы для электродуговой сварки. Л., ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ 1988 год, стр. 20-40.

Скачать статью

v277.ru

Сварочный трансформатор: характеристика, принцип работы

Сварочный трансформатор представляет собой устройство, служащее проводником электротока из сети в импульс, пригодный для сварочного процесса. Трансформаторы производят двух видов — переносного и передвижного исполнения. Переносные предназначены для мелких ремонтных работ, где нагрузочный режим не превышает 20 — 25%.

Характеристика аппарата

Сварочные трансформаторы известной модели ТДМ предназначены для сварки металлоконструкций, которые могут быть разного диаметра и плотности, электродугой. Главной областью применения аппарата являются закрытые помещения, а также работа на открытых территориях при отсутствии влажности в воздухе или прямого воздействия лучей солнца.

Многофункциональный трансформатор ТДМ является проводником источника питания при ручной сварке металла и его сплавов. Сварочный трансформатор помогает совершить врезку и наплавку металла под воздействием переменного импульса. Внутри трансформатора ТДМ располагается модуль, регулирующий подачу сварочного тока, работа которого производится методом вращения катушки вторичной намотки в виде винта с рукояткой. Конструкция оснащена дополнительной системой запуска, подразумевающая два выхода сварочного импульса. Обмотка в приборе проводится путем намотки алюминиевой проволоки.

Транспортировка оборудования возможна с помощью перевозной тележки на четырех колесах. Сварочные трансформаторыв производстве выпускаются в составе двух комплектов: для питания сети в 380В, а также от переменного импульса, рассчитанного на 220В. Этот способ подключения имеет индивидуальное закрытие трансформатора.

Применение аппарата

Сварочный трансформатор используется для ручной сварки с применением электродов диаметром 4 мм. Сварка воспроизводится в газовой защите, а также с использованием флюсового порошка. Рабочий режим состоит из изменения сопротивляемости катушечной индукции.

Сварочные трансформаторы служат электроблоком регулировки для питания единого поста сварки на основе штучных электродов, плавке и обработке металлов в условиях плюсовой температуры. Часто используется для:

возведение металлоконструкций;
восстановления швов в деформированных изделиях;
мелкого ремонта трещин на металле;
для авторемонта.

Трансформатор ТДМ предназначен для запуска к промышленной сети с переменным импульсом. Для бытовых сетей аппарат не предназначен. Для такого оборудования характерно следующее:

низкая затрата активных металлов;
качественная сварка и энергорежим;
большой диапазон регулировки тока;
простота конструкции.

Сварочный режим для данной марки трансформатора составляет 5 минут.

Характеристика рабочего процесса

Полезное действие аппарата заключается в переходе высокого напряжения в низкое, составляющее 60В. Розжиг электродуги на начальном этапе приводит к понижению индуктивного поля, что провоцирует рабочее давление на сеть. Данное напряжение ниже, чем при холостом режиме. Общая схема оборудования для сварки подразумевает присутствие таких элементов:

Магнитный провод, служащий центром аппарата, состоит из пластинчатых металлосекций, имеющих гальванический разделитель.
На центральной пластине располагаются обмоточные катушки и изолированные провода, количество которых обуславливает характеристику аппарата ТДМ. Такой прибор состоит из одной первичной обмотки.
Для подачи импульса в дугу могут быть задействованы многие схемы, в частности, подвижная обмоточная катушка.
Аппарат закрыт защитным кожухом.
Наличие удобных элементов для мобилизации.

Преимущества и недостатки

К положительным качествам устройства относят:

высокую мощность, естественное охлаждение;
плавный переход тока из переменного в постоянный;
равномерную пропитку электрокраской трансформаторных катушек;
безопасное состояние разъемных блоков аппарата;
обладает двумя выходами тока;
удобный вес, что важно при передвижении;
наличие защиты от сетевого перенапряжения;

К недостаткам относят:

наличие особенной марки электродов стабилизирующего типа;
низкую степень горения дуги;
способность к нестабильной подаче импульса на сварочную дугу.

Условия эксплуатации и правила выбора

Условия атмосферного воздействия на аппарат в летнее время не должно превышать +40С, а в зимнее не должно быть ниже 10С. Хранение трансформатора ТДМ должно производиться в сухом помещении без присутствия летучих жидкостей.

Сварочные трансформаторы должны соответствовать таким параметрам:

Дуга должна после розжига поддерживать степень горения во время всего сварочного процесса.
Напряжение должно быть равным режиму работы аппарата.
Обеспечение регулировочного блока в широком диапазоне возможностей.

Трансформатор марки ТДМ должен запускаться при соответствующих условиях, прописанных в техпаспорте. Оборудование для сварки не должно работать с перебоями и интервалами. Несоблюдение одного из пунктов, указанных в инструкции, приведет к поломке оборудования, а также повлияет на финансовые траты и здоровье сварщика.