Пусковой ток сварочного трансформатора

Digitrode

цифровая электроника вычислительная техника встраиваемые системы

Что такое пусковой ток и как его ограничить

Что такое пусковой ток

Пусковой ток – это максимальный ток, потребляемый электрической цепью во время ее включения. Значение пускового тока намного выше, чем установившийся ток цепи, и этот высокий ток может повредить устройство или привести в действие автоматический выключатель. Пусковой ток обычно появляется во всех устройствах, где присутствует магнитный сердечник, таких как трансформаторы, промышленные двигатели и т. д. Пусковой ток также известен как входной импульсный ток или импульсный ток включения.

Почему появляется пусковой ток

Есть причина появления пускового тока. Подобно некоторым устройствам или системам, которые имеют развязывающий конденсатор или сглаживающий конденсатор, при запуске потребляется большое количество тока для их зарядки. Ниже приведенная диаграмма даст вам представление о разнице между пусковым, пиковым и установившимся током цепи.

Пиковый ток: это максимальное значение тока, достигаемое сигналом в положительной или отрицательной области.

Ток установившегося состояния: он определяется как ток в каждом интервале времени, который остается постоянным в цепи. Ток установившегося состояния достигается, когда di/dt = 0, что означает, что ток остается неизменным во времени.

Особенности пускового тока: появляется мгновенно, когда устройство включается; появляется на короткий промежуток времени; выше номинального значения цепи или устройства.

Пусковой ток трансформатора

Пусковой ток трансформатора определяется как максимальный мгновенный ток, потребляемый трансформатором, когда вторичная сторона не нагружена или находится в состоянии разомкнутой цепи. Этот бросок тока вредит магнитным свойствам сердечника и вызывает нежелательное переключение автоматического выключателя трансформатора.

Величина пускового тока зависит от точки волны переменного тока, в которой запускается трансформатор. Если трансформатор (без нагрузки) включается, когда напряжение переменного тока достигает своего пика, тогда пусковой ток не возникает при запуске, и если трансформатор (без нагрузки) включается, когда напряжение переменного тока проходит через ноль, то значение броска ток будет очень высоким, и он также будет превышать ток насыщения, как вы можете видеть на изображении выше.

Пусковой ток двигателя

Как и трансформатор, асинхронный двигатель не имеет непрерывного магнитного пути. Сопротивление асинхронного двигателя высокое из-за воздушного зазора между ротором и статором. Следовательно, из-за такого характера индуктивного устройства с высоким сопротивлением требуется большой ток намагничивания для создания вращающегося магнитного поля при запуске. График ниже показывает пусковые характеристики двигателя при полном напряжении.

Как вы можете видеть на графике, пусковой ток и пусковой момент очень высоки в начале. Этот высокий пусковой ток может повредить электрическую систему, а начальный высокий крутящий момент может повлиять на механическую систему двигателя. Если уменьшить начальное значение напряжения на 50%, это может привести к снижению крутящего момента двигателя на 75%. Таким образом, для преодоления этих проблем используются схемы питания с плавным пуском.

Как ограничить пусковой ток

Всегда следует помнить о пусковом токе в асинхронных двигателях, трансформаторах и в электронных цепях, которые состоят из катушек индуктивности, конденсаторов или сердечников. Как упоминалось ранее, пусковой ток – это максимальный пиковый ток, наблюдаемый в системе, и он может быть в два-десять раз больше нормального номинального тока. Этот нежелательный всплеск тока может повредить устройство, пусковой ток может вызвать срабатывание выключателя при каждом включении. Регулировка допуска выключателя может помочь нам, но компоненты должны выдерживать пиковое значение.

Находясь в электронной схеме, некоторые компоненты должны выдерживать высокие значения пускового тока в течение короткого промежутка времени. Но некоторые компоненты сильно нагреваются или повреждаются, если значение при быстром запуске очень велико. Поэтому лучше использовать схему защиты от пускового тока при проектировании электронной схемы или печатной платы.

Для защиты от пускового тока вы можете использовать активное или пассивное устройство. Выбор типа защиты зависит от частоты пускового тока, производительности, стоимости и надежности.

Вы можете использовать NTC-термистор (с отрицательным температурным коэффициентом), который является пассивным устройством, работает как электрический резистор, сопротивление которого очень высоко при низкотемпературном значении. Термистор NTC соединяется последовательно с входной линией питания. Обладает высокой устойчивостью при температуре окружающей среды. Поэтому, когда мы включаем устройство, высокое сопротивление ограничивает пусковой ток, который протекает в систему. По мере непрерывного протекания тока температура термистора повышается, что значительно снижает сопротивление. Следовательно, термистор стабилизирует пусковой ток и позволяет постоянному току течь в цепь. Термистор NTC широко используется для ограничения тока из-за его простой конструкции и низкой стоимости. У него также есть некоторые недостатки, например, нельзя полагаться на термистор в экстремальных погодных условиях.

Активные устройства ограничения пускового тока стоят дороже, а также увеличивают размер системы или схемы. Они состоят из чувствительных компонентов, которые переключают высокий входящий ток. Некоторые из активных устройств – устройства плавного пуска, регуляторы напряжения и преобразователи постоянного тока.

Эти средства защиты используются для защиты как электрической, так и механической системы путем ограничения мгновенного пускового тока. На приведенном ниже графике показано значение пускового тока со схемой защиты и без схемы защиты. Мы ясно видим, насколько эффективна защита от пускового тока.

Как измерить пусковой ток

Сегодня на рынке представлено большое количество клещей (мультиметров), которые обеспечивают измерение пускового тока. Также вы можете использовать токовые клещи Fluke 376 FC True-RMS для измерения пускового тока. Иногда пусковой ток показывает значение, которое выше номинального значения автоматического выключателя, но, тем не менее, автоматический выключатель не отключается. Причина этого заключается в том, что автоматический выключатель работает по кривой зависимости тока от времени, например, если бы вы использовали автоматический выключатель на 10 А, поэтому пусковой ток, превышающий 10 А, должен протекать через автоматический выключатель больше, чем номинальное время.

Выполните следующие шаги для измерения пускового тока:

• Тестируемое устройство должно быть отключено изначально.
• Поверните циферблат и установите переключатель на Hz-A.
• Поместите провод под напряжением в клещи или используйте датчик, соединенный с измерителем.
• Нажмите кнопку измерения пускового тока, как показано на рисунке выше.
• Включив испытуемое устройство, вы получите значение пускового тока на дисплее прибора.

Источник

Варианты защиты от пусковых токов трансформатора

Специалисты знают, что пусковой ток трансформатора достигает параметров, в разы превышающих рабочие токи. Начальный бросок длится приблизительно 10 мсек. За этот период частота переменного тока увеличивается в несколько раз, пока напряжение не придет в норму. Сразу после включения происходит мгновенное повышение силы тока.

Какие проблемы возникают при увеличении пусковых нагрузок

На амплитуду пускового броска влияют особенности строения и то, насколько высоко качество изготовления трансформатора. Значение имеет и импеданс сети. Если он низкий, возникнет больший бросок. Катушки при пуске берут очень много электричества некоторое время, до восстановления параметров в сердечнике.

Пусковой ток нагревает элементы блока питания. Это может стать причиной их выхода из строя в результате подгорания контактов в выключателях из-за появления «дуги». Завышенный пусковой бросок сглаживается при использовании дополнительных элементов так называемого «мягкого включения». Стартовые броски и подача излишнего напряжения приходят в норму, а поэтому исключается срабатывание предохранительных приборов.

Пути снижения пусковых токов

Рассмотрим, что следует предпринять для понижения стартовых бросков. Есть несколько вариантов:

• Подключение трансформатора с пониженной индукцией. Подобная силовая характеристика значительно утяжеляет прибор, увеличивает его стоимость. Пусковой ток при включении трансформатора, понизится до значения равного номинальной величине тока или ниже без подключения активной нагрузки, если индукция меньше номинала вдвое.
• Подача на обмотки напряжения в период, когда оно наивысшее. Эффективность этого действия достигается применением дополнительных соединительных приборов.
• Последовательно с первичной обмоткой преобразователя подсоединяется активное сопротивление. У этого варианта есть минус – перегрев сопротивления, которое приводит к понижению коэффициента полезного действия.

Если применить сопротивление с обратным температурным коэффициентом, эффективность будет выше. Это происходит из-за того, что термистор при нагреве имеет свойство понижать свое сопротивление.

Специалистам-энергетикам известно, что сейчас на рынке стали предлагать так называемые пакетники серий ESB и ESBH на предельные параметры (ампер), соответственно, 10 и 16. Работа данных приборов предполагает включение последовательно с нагрузкой сопротивления ограничивающего напряжение. Параметр этого полупроводника, как правило, 5 Ом. В описанном случае сопротивление замыкается контактными прерывателями со срабатыванием от 20 до 50 мсек.

При подсоединении преобразователя к электролинии используют элементы защиты (автоматы). Стандарты, которым должны соответствовать характеристики срабатывания следующие: IEC/МЭК 898 (отключение D) и ДИН ВДЕ 0660 (отключени K). Прерывающие элементы с указанными параметрами производятся для электрических двигателей, трансформаторов. То есть для аппаратов с большой кратностью стартового тока к номинальной величине. Выключатели D имеют кратность 15, для автоматов K этот параметр равен 10.

Что делать, если надо подсоединить трансформатор, а элементы защиты с указанными характеристиками отсутствуют? В таком случае возьмите самые распространенные выключатели, на которых стоит маркировка B, C. Помните, что такие элементы надо предусмотреть с дву- или трехкратным заделом по напряжению. Автомат сработает, если сила стартового броска превысит номинальный параметр в 2 – 3 раза, то есть основная функция защиты значительно снизится.

Формула расчета стартового броска

Как мы уже выяснили, для защиты линии включения трансформатора необходимо подключить выключатель с соответствующей характеристикой. Чтобы правильно подобрать автомат, необходимо сделать расчет пускового тока трансформатора. Для этого понадобится техническая документация на прибор. Выпишите оттуда данные:

• мощность (Pн) номинальная;
• напряжение (UH) номинальное;
• КПД;
• коэффициент мощности cos φH:
• кратность постоянного тока по отношению к номинальному значению Кп.

Для расчета номинального значения трехфазного аппарата используется формула:

• Iн = 1000Pн / (UH х cosφH х √КПД), А.

Следующим шагом определяем величину стартового броска. Расчет производим по следующей формуле:

I_H – определенная ранее номинальная величина;

Кп – кратность постоянного тока к номинальному значению.

После произведенных расчетов, подберите подходящий по параметрам выключатель.

Как защитить жилье от возгорания проводки

В жилом помещении электролиния должна иметь элементы защиты. Расчет параметров производится просто. Вычислите суммарный ток, который понадобится всем электрическими устройствами в квартире, если их включить одновременно. Он определяется таким образом:

• суммируем мощности приборов;
• полученное число делим на вольтаж сети;
• полученный параметр исчисляется в амперах, он фиксирует значение величину, на которую следует ориентироваться при выборе защитных элементов.

У мастера, обслуживающего ваш участок, выясните предельный параметр силы тока электролинии. Если выяснится, что она предполагает меньшее потребление тока, чем вы получили при расчете необходимого величины для всех установленных в жилье электроприборов (работающих одновременно), уменьшите и параметр, на который рассчитаны защитные элементы.

Соблюдайте правило: никогда одновременно не подключайте к сети устройства (кухонный комбайн, чайник, кондиционер) потребляющие суммарный ток, превышающий максимальный параметр электролинии.

Важная информация! Когда в электророзетках соединения между кабелем и клеммами ослабли, проводка не выдержит силу тока, на которую она рассчитана. Чтобы восстановить утраченную способность, проверьте розетки и, при необходимости, подтяните клеммы. Следите за тем, чтобы не перетягивать винты, что может привести к повреждениям розетки. Работы проводятся при обесточенной проводке.

Источник

Сварочные трансформаторы

Введение

Сварочный трансформатор — трансформатор, предназначенный для питания установок электрической сварки. (ГОСТ 16110-82)

Сварочный трансформатор (далее — СТ) преобразует напряжение питающей сети снижая его величину в разы, кратно повышая при этом величину выходного тока до тысяч ампер, необходимых, что бы обеспечить плавление свариваемого металла.

Ключевым отличием сварочных трансформаторов от трансформаторов других типов является их, так называемая, крутопадающая вольт-амперная характеристика:

Как видно из графиков выше у СТ обладающих падающей вольт-амперной характеристикой при повышении тока (т.е. в момент зажигания сварочной электрической дуги) резко снижается выходное (сварочное) напряжение, в отличие от обычного трансформатора, напряжение которого снижается плавно. Такая особенность СТ позволяет обеспечить стабильность горения электрической дуги, а так же возможность его работы в режиме короткого замыкания, который является критическим для обычных трансформаторов.

Особенность работы сварочных трансформаторов

Самым распространённым способом сварки металлов плавлением является электродуговая сварка. Электрической дугой обычно называют мощный длительный электрический разряд в среде ионизированных газов между электродами, находящимися под напряжением. При этом выделяется большое количество тепла. Газ в дуговом промежутке нагревается до температуры 5000-7000°С и находится в состоянии плазмы. Строение сварочного процесса на переменном токе показано на рисунке ниже.

Как уже было написано выше источником тока для электрической дуги служит сварочный трансформатор. При работе СТ происходят частые переходы режимов его работы от холостого хода (в момент когда дуга гаснет) к короткому замыканию (при зажигании и горении дуги). А значит, сварочный трансформатор должен иметь особые рабочие свойства, отличающие его от обычных силовых трансформаторов.

Эти свойства определяются внешней вольт-амперной характеристикой (ВАХ) сварочного трансформатора (источника тока). Внешняя характеристика источника тока показывает зависимость напряжения на зажимах источника питания от тока нагрузки (сварочной дуги). Она должна отвечать особенностям статической вольт-амперной характе­ристики сварочной дуги.

Примерный вид внешней падающей ВАХ источника тока и ВАХ сварочной дуги показан на рисунке ниже.

Сварочный трансформатор понижает напряжение сети до величины необходимой для зажигания сварочной дуги и вместе с тем, до безопасного значения для работающего человека — это 60-80В (напряжение холостого хода). Кроме этого он выполняет задачу гальванической развязки между сварочной цепью и напряжением сети, то есть электрически отделяет цепь сварочного тока от сети питающей сварочный трансформатор, связь между ними осуществляется только за счет электромагнитной индукции, что в свою очередь исключает возможность поражения человека сварочным током.

Как уже было написано выше, величина напряжения холостого хода у СТ ограничивается на уровне 60-80В. При этом напряжение холостого хода должно быть не менее чем в 1,8-2,5 раза, больше напряжения дуги, а сила тока короткого замыкания (Iкз) не должна превышать удвоенного значения сварочного тока (Iсв), при этом изменения сварочного тока должны быть минимальными. Этим условиям отвечает внешняя крутопадающая характеристика СТ.

Величина напряжения холостого хода у СТ ограничивается безопасной величиной, которое устанавливается на уровне 60-80 Вольт. Но напряжение холостого хода должно быть не менее чем в 1,8-2,5 раза, больше напряжения дуги, а сила тока короткого замыкания (Iкз) не должна превышать удвоенного значения сварочного тока (Iсв), при этом изменения сварочного тока должны быть минимальными. Этим условиям отвечает внешняя крутопадающая характеристика СТ.

В установившемся режиме процесс горения дуги определяется статическими характеристиками источника тока и сварочной дуги. На вольт-амперных характеристиках, это точка пересечения кривых, как на рисунке ниже.

При ручной дуговой сварке процесс протекает на токах, соответствующих горизонтальному участку вольт-амперной характеристики сварочной дуги, а напряжение источника тока снижается до необходимого уровня. Значение рабочего напряжения (Uсв) СТ, округлённое до ближайшего целого числа в вольтах, определяется величиной сварочного тока Iсв:

если Iсв до 600A: Uсв = (20 + 0,04 Iсв) В,

если Iсв более 600А: Uсв= 44В,

где: Iсв — сварочный ток, А; Uсв – напряжение сварочной дуги, В.

Сварочные трансформаторы могут иметь внешнюю характеристику трёх видов: возрастающую, жесткую и падающую. Источники питания для ручной дуговой сварки имеют падающую вольт-амперную характеристику.

Сварочные трансформаторы для ручной дуговой сварки, как правило, формируют крутопадающую внешнюю ВАХ в диапазоне малых токови пологопадающую внешнюю ВАХ в диапазоне больших токов.

Принцип действия, устройство и основные типы сварочных трансформаторов

Принцип действия СТ подобен обычным силовым трансформаторам, хотя и со своими особенностями, необходимыми для получения падающей ВАХ.

Сварочный трансформатор состоит из двух основных частей – дросселя и понижающего трансформатора который содержит две электрически несвязанные между собой обмотки расположенные на общем замкнутом магнитопроводе, одна из которых подключается к источнику переменного тока U1 и называется первичной обмоткой (W1), а к другой обмотке, с пониженным напряжением U2, подключается нагрузка. Эта обмотка называется вторичной обмоткой (W2).

Ниже приведена общая схема устройства сварочного аппарата.

Дроссель служит для регулирования сварочного тока путем изменения воздушного зазора δ. Чем больше воздушный зазор, тем меньше индуктивность дросселя, следовательно, больше ток, протекающий во вторичной цепи.

При холостом ходе, когда ток во вторичной обмотке I2=0, напряжение на вторичной обмотке W2 максимально: U2=60-80В. После зажигания дуги напряжение падает до 20-30 В, в зависимости от типа аппарата.

Все сварочные трансформаторы можно классифицировать по следующим признакам:

• По характеру устройства магнитного сердечника различают трансформаторы броневого и стержневого типов.

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.

Кроме того, магнитопровод стержневого типа позволяет разнести первичную и вторичную обмотки на большее расстояние, что приводит к увеличению магнитного рассеяния и созданию условий для получения падающей внешней характеристики источника питания. Тогда как у трансформаторов с магнитопроводом броневого типа малое (нормальное) магнитное рассеивание, что приводит к получению жёсткой внешней характеристики, когда напряжение на вторичной обмотке уменьшается с ростом тока очень незначительно. К примеру для силовых трансформаторов это хорошо, но совсем не подходит для СТ, где в условиях крутопадающей ВАХ, напряжение должно значительно уменьшаться с ростом тока дуги. Этим обеспечивается нормальная работа СТ при коротких замыканиях, т.е. при зажигании и горении дуги.

• По характеру устройства обмоток различают трансформаторы с цилиндрическими, разнесёнными и дисковыми обмотками, как на рисунке ниже: I – первичная обмотка, II – вторичная обмотка.

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. Концентрическое расположение обмоток обеспечивает малое (нормальное) магнитное рассеяние. В силу этого такой трансформатор имеет жесткую внешнюю вольт-амперную характеристику и не может обеспечить стабильное, зажигание и горение сварочной дуги при ручной сварке покрытыми электродами.

В трансформаторах с разнесёнными обмотками — первичная и вторичная обмотки находятся на различных стержнях трансформатора. Так как обмотки удалены друг от друга, то значительная часть магнитного потока первичной обмотки не связана с вторичной обмоткой. У таких трансформаторов увеличенное магнитное рассеяние. Трансформатор с разнесенными обмотками имеет необходимую падающую внешнюю характеристику, где рабочий ток составляет примерно 80% от тока короткого замыкания.

В трансформаторах с дисковыми обмотками — первичная и вторичная обмотки также удалены друг от друга, но на меньшее расстояние, по сравнению с трансформаторами, имеющими разнесенные обмотки. Поэтому, по величине индуктивности рассеяния, трансформаторы с дисковыми обмотками занимают промежуточное положение. У таких трансформаторов также увеличенное магнитное рассеяние. Они имеют падающую внешнюю характеристику, но их рабочий ток составляет примерно 50% от тока короткого замыкания, т.е. рабочий ток примерно в два раза меньше тока короткого замыкания, что хорошо согласуется с требованиями для ручной дуговой сварки.

• По устройству регулировки сварочного тока:

• трансформаторы с индуктивным сопротивлением;
• трансформаторы с дросселем в отдельном корпусе;
• трансформаторы с дросселем в едином корпусе;
• трансформаторы с подвижным магнитным шунтом;
• трансформаторы с подвижными катушками.

Сварочный трансформатор с индуктивным сопротивлением

В трансформаторах с цилиндрическими обмотками, имеющими малое магнитное рассеяние, для получения падающей внешней характеристики, обеспечивающей стабильность зажигания и горения дуги, трансформатор должен иметь в комплекте дополнительное устройство — дроссель (реактивную катушку) XL, который имеет большое индуктивное сопротивление, как на рисунке ниже.

Для плавной регулировки сварочного тока дроссель представляет собой регулируемое индуктивное сопротивление, включаемое в сварочную цепь последовательно с вторичной обмоткой трансформатораW2. Дроссель обеспечивает падающую зависимость между напряжением источника и током дуги, и дает возможность регулировать сварочный ток изменением величины реактивного сопротивления ХL.

В этом случае ток короткого замыкания можно найти по формуле:

где Uхх – напряжение холостого хода СТ (без нагрузки), ХL–сопротивление дросселя.

Для ступенчатой регулировки сварочного тока обмотку дросселя можно делать с отводами, а затем эти отводы переключать, как показано на вставке рисунка выше.

Это технологически наиболее простые варианты получения падающей внешней характеристики источника питания. Но значительное индуктивное сопротивление сварочного трансформатора ведёт к снижению его коэффициента мощности cosф, который обычно не превышает 0,4-0,5.Несмотря на столь низкий коэффициент мощности, для сварки переменным током до сих пор используются СТ с дросселем (балластным реостатом).

Недостатком дроссельного регулятора сварочного тока являются небольшой диапазон регулирования тока.

Сварочный трансформатор с дросселем в отдельном корпусе

В трансформаторах с разнесёнными обмотками увеличенное магнитное рассеяние. В этом случае СТ имеет дроссель с дополнительной обмоткой W3 и конструктивно выполняется либо в виде двух раздельных аппаратов, либо в виде единого корпуса.

Сварочные аппараты с отдельным дросселем состоят из понижающего трансформатора и внешнего дросселя — регулятора тока.

Сердечник дросселя набран из пластин тонкой трансформаторной стали и состоит из двух частей: неподвижной, на которой расположена обмотка дросселя W3, и подвижной, перемещаемой с помощью винта. Последовательно вторичной обмотке W2 трансформатора, в сварочную цепь включена обмотка дросселя W3.

Регулировка сварочного тока осуществляется изменением величины воздушного зазора в магнитопроводе дросселя. Сварочный ток пропорционален величине воздушного зазора. При увеличении воздушного зазора индуктивное сопротивление дросселя уменьшается, а сварочный ток возрастает. Если воздушный зазор исключить вовсе, то дроссель берет на себя роль катушки, и тогда величина тока примет минимальную величину. Такое регулирование сварочного тока позволяет настраивать режим сварки плавно и с достаточной точностью.

Ниже приведено схематичное устройство сварочного аппарата с дросселем в отдельном корпусе.

Сейчас трансформаторы с дросселем в отдельном корпусе сняты с производства и заменены устройствами в однокорпусном варианте, с аналогичным принципом действия.

Сварочный трансформатор с дросселем в едином корпусе

В сварочных аппаратах со встроенным дросселем добавочный магнитопровод расположен над основным магнитопроводом трансформатора. Такой аппарат конструктивно выполнен в одном корпусе.Дроссель состоит из неподвижной и подвижной частей, между которыми есть регулируемый воздушный зазор.

Регулировка тока аналогична схеме представленной выше, чем больше зазор, тем больше сварочный ток.

Ниже приведено схематичное устройство сварочного аппарата с дросселем в едином корпусе.

Недостатками здесь являются значительный вес, габариты, сложность в работе по получению качественного сварного шва, значительное энергопотребление, но имеются и достоинства: данная конструкция сварочного аппарата позволяет плавно регулировать сварочный ток, он исключительно надежен в работе и относительно недорог. Это часто является решающим фактором для потребителя.

Сварочный трансформатор с подвижным магнитным шунтом

Так же у трансформаторов с увеличенным магнитным рассеянием, сварочный ток может плавно меняться с помощью подвижных секций магнитопроводов, называемых магнитными шунтами. Такие трансформаторы имеют на каждом сердечнике по одной обмотке W1 и W2, между которыми, в специальном канале, располагается шунт. Между шунтом и стержнями сердечника имеется воздушный зазор, который может изменяться при перемещении подвижного магнитного шунта.

При введении магнитного шунта в магнитопровод трансформатора (уменьшение воздушного зазора) часть магнитного потока, создаваемого первичной обмоткой, отводится магнитным шунтом и поэтому эта часть магнитного потока минует вторичную обмотку. При этом эффективность передачи энергии от первичной обмотки к вторичной снижается (индуктивное сопротивление трансформатора увеличивается) и ток сварки уменьшается. Этот способ обеспечивает плавное регулирование тока сварки.

К достоинствам сварочного аппарата можно отнести плавность регулировки сварочного тока, простоту конструкции, надёжность, сравнительно невысокую цену, а так же неприхотливость к окружающим условиям.

В недостатках можно отметить сравнительно низкий КПД (до 80%), большой вес и габариты, ограничение на материалы, с которыми могут производиться сварочные работы.

Сварочный трансформатор с подвижными катушками

В трансформаторах с дисковыми обмотками, как уже говорилось, увеличенное магнитное рассеяние.

Трансформатор имеет магнитопровод в виде удлинённых стержней, на которых расположено по две пары катушек: одна пара с первичной обмоткой, а вторая пара с вторичной обмоткой. Для расширения пределов регулирования сварочного тока в трансформаторах предусмотрено переключение на режимы малых или больших токов. Параллельное соединение катушек вторичной обмотки обеспечивает работу в режиме больших токов. Последовательное соединение катушек вторичной обмотки обеспечивает работу в режиме малых токов. Такое переключение является дополнительной возможностью ступенчатого регулирования сварочного тока. В пределах каждого режима возможно плавное регулирование сварочного тока. Ниже приведена схема трансформатора с подвижными катушками.

Первичные катушки закреплены неподвижно. Катушки вторичных обмоток перемещаются винтовым механизмом вручную. Плавное регулирование сварочного тока осуществляется путем изменения расстояния между катушками первичных и вторичных обмоток трансформатора. С уменьшением расстояния между катушками, индуктивное сопротивление сварочной цепи уменьшается, а сварочный ток увеличивается и наоборот. В первичной цепи параллельно обмотке включается конденсатор С, повышающий коэффициент мощности (соsф).

Основная масса сварочных трансформаторов переменного тока выполнена на основе трансформаторов с дисковыми подвижными обмотками. Преимущество таких СТ в простоте конструкции без дорогих деталей, а значит более доступная стоимость как самого оборудования так и его ремонта.Они имеют определенные достоинства по диапазонам и плавности регулирования сварочного тока. Хотя достаточно громоздки и тяжелы. Для их перемещения используются встроенные колёсики.

Маркировка сварочных трансформаторов

В условном обозначении источников питания принята опреде­ленная система. Полное условное обозначение состоит из буквен­ных и цифровых индексов.

1) Первая буква указывает тип источника питания:

Т — трансформатор, Г — генератор, А — агрегат, В — выпрямитель, У -специализированный источник-установка;

2) Вторая буква обозначает вид сварки:

3) Третья буква — способ сварки:

Ф — под слоем флюса, Г — в среде защитных газов, У — универсальный источник питания для не­скольких способов сварки. Отсутствие буквы на третьем месте соответствует ручной сварке покрытыми электродами;

4) Четвёртая буква–способ регулирования сварочного тока:

М – механический, Э – электрический;

5) Пятая буква –количество постов сварки:

М –для многопостовой сварки (без обозначения говорит об одном посте);

6) Две последующие цифры — номинальный сварочный ток:

округленно в десятках Ампер;

7) Последние одна или две цифры:

обозначают регистрационный номер в разработке;

8) Следующая буква(или две) означает климатическое исполнение СТ:

ХЛ – для холодного климата, У — для умеренного климата, Т- для тропического климата;

9) Последняя цифра указывает категорию размещения источника питания:

1 — для работы на открытом воздухе, 2 -в помещениях со свободным доступом наружного воздуха,3 — в закрытых помещениях, 4 –закрытых помещениях с искусственным микроклиматом, 5 – в по­мещениях с повышенной влажностью.

К примеру, расшифруем структурное обозначение (маркировку) сварочного трансформатора ТДМ-401У2:

Характеристики и паспортные данные источников питания

К основным параметрам сварочных трансформаторов относятся:

1) Номинальное напряжение питающей сети Uном, В:

Требуемое для работы сварочного трансформатора напряжение. Как правило составляет 220В или 380В.

2) Номинальный сварочный ток Iсв, А:

Номинальный сварочный ток — максимальный сварочный ток в нормальном (не аварийном) режиме работы СТ.

3) Пределы регулирования сварочного тока А:

Диапазон регулировки силы тока обеспечивающий работу с тонкими электродами и деталями при малом токе, и достаточно толстыми электродами для сваривания массивных деталей при большом токе.

4) Предельное значение напряжения холостого хода Uхх, В:

Напряжение на вторичной обмотке СТ без нагрузки. Эта характеристика отвечает за легкость появления сварочной дуги. Чем выше будет напряжение, тем легче появится дуга. Но оно ограничивается величиной 60-80В для обеспечения безопасности сварщика.

5) Номинальное рабочее напряжение Uраб, В:

Напряжение, которое необходимо для поддержания стабильного горения дуги. Также от этого параметра зависит возможность сварки металла определенной толщины. Напряжение дуги во время работы составляет около 20-30В.

6) Максимальная мощность S, кВ-А:

От значения этого параметра зависит максимальная величина рабочего тока СТ, а значит и толщина свариваемых деталей.

7) Номинальный режим работы — продолжительность нагрузки ПН, %

ПН определяется отношением времени сварки к сумме времени сварки и времени холостого хода и выражается в %:

ПН=tсв/(tсв+txx)×100%.

ПН промышленных СТ для ручной дуговой сварки обычно составляет 60% на номинальном токе (например, 6мин – работа, 4мин – пауза).

8) Номинальная частота питающей сети ƒном, Гц:

Номинальная частота напряжения питающей сети (составляет 50 Гц.)

Эти паспортные данные наносятся на металлическую пластину, которая называется табличкой, и закрепляется на видном месте СТ. Маркировкаизделиядолжнасодержатьосновные (обязательные) и дополнительные данные, характеризующие изделие. Маркировка выполняется согласно ГОСТу 18620-86. Рассмотрим, например,табличку СТ ТДМ-401У2:

Была ли Вам полезна данная статья? Или может быть у Вас остались вопросы? Пишите в комментариях!

Не нашли на сайте статьи на интересующую Вас тему касающуюся электрики? Напишите нам здесь. Мы обязательно Вам ответим.

Источник