Klassificering och anordning av svetstransformatorer

Svetstransformator innehåller krafttransformator och svetsströmkontrollanordning.

I svetstransformatorer, på grund av behovet av en stor fasförskjutning av spänning och ström för att säkerställa stabil tändning av växelströmsbågen när polariteten vänds, är det nödvändigt att tillhandahålla en ökad induktiv resistans i sekundärkretsen.

När det induktiva motståndet ökar, ökar också lutningen för den externa statiska karakteristiken för svetsbågskraftkällan i dess arbetssektion, vilket säkerställer att fallegenskaperna erhålls i enlighet med kraven för den totala stabiliteten för "strömkällan - båge" "system.

Vid konstruktionen av svetstransformatorer under 1900-talets första hälft användes transformatorer med normal avledning av magnetfältet i kombination med en separat eller kombinerad choke. Strömmen styrs genom att variera luftgapet i induktorns magnetiska krets.

I moderna svetstransformatorer, som har tillverkats sedan 1960-talet, tillgodoses dessa krav genom att öka förlusten av magnetfältet.

Transformator som ett objekt elektroteknik har en ekvivalent krets som innehåller aktivt och induktivt motstånd.

För svetstransformatorer som arbetar i belastningsläge är strömförbrukningen en storleksordning större än tomgångsförlusterna, därför kan detta schema försummas vid drift under belastning.

Ris. 1. Klassificering av svetstransformatorer

För en typisk transformatorkrets uppstår huvudmagnetfältsförlusten på vägen från primärlindningen till sekundärlindningen mellan magnetkretsens kärnor.

Förlusten av det magnetiska fältet styrs genom att ändra geometrin på luftgapet mellan primär- och sekundärlindningarna (rörliga spolar, rörliga shuntar), genom en koordinerad förändring av antalet varv hos primär- och sekundärlindningarna, genom att ändra den magnetiska permeabilitet mellan kärnor i den magnetiska kretsen (magnetiserad shunt).

När man överväger ett förenklat diagram av en transformator med fördelade lindningar, är det möjligt att erhålla beroendet av den induktiva resistansen på transformatorns huvudparametrar

Rm är resistansen längs vägen för det strömagnetiska flödet, ε är spolarnas relativa förskjutning, W är antalet varv av spolarna.

Sedan strömmen i sekundärkretsen:

Oändligt variabelt utbud av moderna svetstransformatorer: 1:3; 1:4.

Många svetstransformatorer har stegkontroll - växlar både primär- och sekundärlindningarna till parallell- eller seriekoppling.

I = K/W2

Moderna svetstransformatorer för att minska vikten och kostnaden för scenen med höga strömmar, spänningen på den öppna kretsen reduceras.

Svetsade transformatorer med rörliga spolar

Ris. 2. Enheten för en svetstransformator med rörliga lindningar: när lindningarna är helt förskjutna är svetsströmmen maximal, när lindningarna är separerade är den minimal.

Detta schema används också vid svetsning av likriktare av justerbara transformatorer.

Ris. 3. Transformatorns utformning med rörliga lindningar: 1 — blyskruv, 2 — magnetisk krets, 3 — ledande mutter, 4,5 — sekundära och primära lindningar, 6 — handtag.

Svetsning av mobila shunttransformatorer

Ris. 4. Enheten för en svetstransformator med en rörlig shunt

I detta fall görs regleringen av magnetfältets läckflöde genom att ändra längden och sektionen av elementen i den magnetiska banan mellan stavarna i magnetkretsen. Därför att magnetisk permeabilitet järn är två storleksordningar större än luftpermeabiliteten; när den magnetiska shunten rör sig förändras det magnetiska motståndet hos läckströmmen som passerar genom luften. Med en helt införd shunt bestäms läckströmmens vågform och induktiva resistans av luftgapen mellan magnetkretsen och shunten.

För närvarande produceras svetstransformatorer enligt detta schema för industriella och hushållsändamål, och ett sådant schema används vid svetsning av likriktare av justerbara transformatorer.

Svetstransformator TDM500-S

Svetstransformatorer med sektionslindning

Dessa är monterings- och hushållstransformatorer tillverkade för 60, 70, 80 år sedan.

Det finns flera stadier av reglering av antalet varv av primär- och sekundärlindningen.

Fasta shuntsvetstransformatorer

Ris. 4. Enheten för en svetstransformator med en fast magnetisk shunt

En fallande sektion används för kontroll, d.v.s. shuntkärndrift i mättnadsläge. Eftersom det magnetiska flödet som passerar genom shunten är variabelt väljs arbetspunkten så att den inte går utanför den fallande grenen magnetisk permeabilitet.

När mättnaden av den magnetiska kretsen ökar, minskar shuntens magnetiska permeabilitet, följaktligen ökar läckströmmen, transformatorns induktiva resistans ökar, och som ett resultat minskar svetsströmmen.

Eftersom regleringen är elektrisk är fjärrstyrning av strömförsörjningen möjlig. En annan fördel med kretsen är frånvaron av rörliga delar, eftersom elektromagnetisk styrning, detta gör det möjligt att förenkla och underlätta utformningen av krafttransformatorer. Elektromagnetiska krafter är proportionella mot strömmens kvadrat, så vid höga strömmar är det problem med att stödja rörliga delar. Transformatorer av denna typ tillverkades på 70- och 80-talen av 1900-talet.

Tyristor svetstransformatorer

Ris. 5. Enhet tyristor svetstransformator

Princip för spännings- och strömreglering tyristorer baserat på fasförskjutningen av tyristorhålet under halvperioden av dess direkta polaritet. Samtidigt ändras medelvärdet för den likriktade spänningen och följaktligen strömmen under en halvcykel.

För att tillhandahålla reglering av ett enfasnätverk behöver du två motsatt anslutna tyristorer, och regleringen måste vara symmetrisk.Tyristortransformatorer har en stel extern statisk karaktäristik som styrs av utspänningen med hjälp av tyristorer.

Tyristorer är bekväma för spännings- och strömreglering i AC-kretsar eftersom de stänger automatiskt när polariteten vänds.

I DC-kretsar används vanligtvis resonanskretsar med induktans för att stänga tyristorer, vilket är svårt och dyrt och begränsar regleringsmöjligheterna.

I tyristortransformatorkretsar är tyristorer installerade i primärlindningskretsen av två skäl:

1. Eftersom de sekundära strömmarna hos svetskraftkällor är mycket högre än tyristorns maximala ström (upp till 800 A).

2. Högre verkningsgrad, eftersom spänningsfallsförlusterna i de öppna ventilerna i den första slingan är flera gånger mindre än driftspänningen.

Dessutom ger transformatorns induktans i detta fall större utjämning av den likriktade strömmen än vid installation av tyristorer i sekundärkretsen.

Alla moderna svetstransformatorer är gjorda med aluminiumlindningar. För tillförlitlighet är kopparremsor kallsvetsade i ändarna.

Ris. 6. Blockschema för tyristortransformator: T — trefastransformator, KV — kopplingsventiler (tyristorer), BFU — fasstyrenhet, BZ — uppgiftsblock.

Ris. 7. Spänningsdiagram: φ- vinkel (fas) för att slå på tyristorerna.

Sedan 1980-talet har majoriteten av svetstransformatorer tillverkats av kallvalsat transformatorjärn. Detta ger 1,5 gånger mer induktion och mindre vikt av magnetkretsen.