Сварочный трансформатор содержит силовой трансформатор и устройство регулирования сварочного тока.

В сварочных трансформаторах в связи с необходимостью огромного сдвига фаз напряжения и тока для обеспечения устойчивого зажигания дуги переменного тока при смене полярности требуется обеспечить увеличенное индуктивное сопротивление вторичной цепи.

С ростом индуктивного сопротивления вырастает и наклон наружной статической свойства источника питания сварочной дуги на ее рабочем участке, что обеспечивает получение падающих черт в согласовании с требованиями общей стойкости системы «источник питания – дуга».

В конструкциях сварочных трансформаторов первой половины 20-го века применялись трансформаторы с обычным рассеянием магнитного поля в купе с отдельным либо совмещенным дросселем. Регулирование тока выполнялось конфигурацией зазора в магнитопроводе дросселя.

В современных сварочных трансформаторах, которые выпускаются с 60-х годов 20-го века эти требования обеспечиваются за счет роста рассеяния магнитного поля.

Трансформатор как объект электротехники имеет эквивалентную схему, содержащую активное и индуктивное сопротивление.

Для сварочных трансформаторов, работающих в режиме нагрузки, потребляемая мощность на порядок больше, чем утраты холостого хода, потому при работе под нагрузкой эту схему можно не учесть.

Рис. 1. Систематизация сварочных трансформаторов

Для обычной схемы трансформатора главные утраты магнитного поля на пути от первичной к вторичной обмотке происходят меж стержнями магнитопровода.

Управление рассеянием магнитного поля делается конфигурацией геометрии воздушного промежутка меж первичной и вторичной обмотками (подвижные обмотки, подвижный шунт), согласованным конфигурацией числа витков первичной и вторичной обмоток, конфигурацией магнитной проницаемости меж стержнями магнитопровода (подмагничиваемый шунт).

При рассмотрении облегченной схемы трансформатора с разнесенными обмотками можно получить зависимость индукционного сопротивления от главных характеристик трансформатора

Rm — cопротивление на пути магнитного потока рассеяния, ε — относительное перемещение обмоток, W- число витков обмоток.

Тогда ток во вторичной цепи:

Спектр плавного регулирования у современных сварочных трансформаторов: 1:3; 1:4.

У многих сварочных трансформаторов есть ступенчатое регулирование — переключение и первичной и вторичной обмотки на параллельное либо последовательное включение.

I = K/W²

У современных сварочных трансформаторов для понижения веса и цены на ступени огромных токов изготовлено снижение напряжения холостого хода.

Сварчоные трансформаторы с подвижными обмотками

Рис. 2. Устройство сварочного трансформатора с подвижными обмотками: при стопроцентно сдвинутых обмотках сварочный ток наибольший, при раздвинутых — малый.

Такая схема употребляется и в сварочных выпрямителях регулируемых трансформаторов.

Рис. 3. Конструкция трансформатора с подвижными обмотками: 1 — ходовой винт, 2 — магнитопровод, 3 — ходовая гайка, 4,5 — вторичная и первичная обмотки, 6 — ручка.

Сварочные трансформаторы с подвижным шунтом

Рис. 4. Устройство сварочного трансформатора с подвижным шунтом

Регулирование потока рассеяния магнитного поля в этом случае происходит за счет конфигурации длины и сечения частей магнитного пути меж стержнями магнитопровода. Т.к. магнитная проницаемость железа на два порядка больше, чем проницаемость воздуха, при движении магнитного шунта изменяется магнитное сопротивление потока рассеяния, проходящего по воздуху. При стопроцентно введенном шунте волна потока рассеяния и индуктивное сопротивление определяется воздушными зазорами меж магнитопроводом и шунтом.

В текущее время сварочные трансформаторы по таковой схеме выпускаются для промышленных и бытовых целей, и такая схема употребляется в сварочных выпрямителях регулируемых трансформаторов.

Сварочный трансформатор ТДМ500-С

Сварочные трансформаторы с секционированными обмотками

Это монтажные и бытовые трансформаторы производства 60, 70, 80 годов.

Есть некоторое количество ступеней регулирования числа витков первичной и вторичной обмотки.

Сварочные трансформаторы с недвижным подмагничиваемым шунтом

Рис. 4. Устройство сварочного трансформатора с недвижным магнитным шунтом

Для управления употребляется падающий участок, т.е. работа сердечника шунта в режиме насыщения. Т.к. проходящий через шунт магнитный поток переменный, рабочая точка выбирается так, чтоб не выходить за границы падающей ветки магнитной проницаемости.

С повышением насыщения магнитопровода падает магнитная проницаемость шунта, соответственно возрастает поток рассеяния, индуктивное сопротивление трансформатора и вследствие этого миниатюризируется сварочный ток.

Так как регулирование электронное, то может быть дистанционное управление источником питания. Другим преимуществом схемы является отсутствие подвижных частей, т.к. управление электрическое, это позволяет упростить и облегчить конструкцию массивных трансформаторов. Электрические усилия пропорциональны квадрату тока, потому на большенном токе неувязка с удержанием подвижных частей. Трансформаторы такового типа выпускались в 70-х и 80-х годах 20-го века.

Тиристорные сварочные трансформаторы

Рис. 5. Устройство тиристорного сварочного трансформатора

Принцип регулирования напряжения и тока тиристорами основан на фазовом сдвиге открытия тиристора в полупериод прямой для него полярности. При всем этом изменяется среднее значение выпрямленного напряжения и, соответственно, тока за полупериод.

Для обеспечения регулирования однофазовой сети необходимы два встречно включенных тиристора, при этом регулирование должно быть симметричным. Тиристорные трансформаторы имеют жесткую внешнюю статическую характеристику, регулирование которой делается по напряжению на выходе при помощи тиристоров.

Тиристоры комфортны для регулирования напряжения и тока в цепях переменного напряжения, так как закрытие происходит автоматом при смене полярности.

В цепях неизменного тока для закрывания тиристоров обычно употребляют резонансные схемы с индуктивностью, что трудно и недешево, и ограничивает способности регулирования.

В схемах тиристорных трансформаторов тиристоры инсталлируются в цепи первичной обмотки по 2-м причинам:

1. Так как вторичные токи сварочных источников питания намного больше, чем наибольший ток тиристоров (до 800 А).

2. Более высочайший КПД, так как утраты на падение напряжения на открытых вентилях в первичной цепи относительно рабочего напряжения меньше в пару раз.

Не считая того, индуктивность трансформатора в этом случае обеспечивает большее сглаживание выпрямленного тока, чем случай установки тиристоров во вторичной цепи.

Все современные трансформаторы для сварки производятся с дюралевыми обмотками. Для надежности на концах приварены прохладной сваркой медные накладки.

Рис. 6. Блок-схема тиристорного трансформатора: Т — понижающий трехфазный трансформатор, КВ — коммутирующие вентили (тиристоры), БФУ — блок фазового управления, БЗ- блок задания.

Рис. 7. Диаграмма напряжений: φ— угол (фаза) включения тиристоров.

С 80-х годов основная толика сварочных трансформаторов производится на холоднокатаном трансформаторном железе. Это дает в 1,5 раза огромную индукцию и меньше вес магнитопровода.

ElectricalSchool.info — Школа для электрика