Сварочный трансформатор: устройство и принцип действия. Сварочные трансформаторные аппараты
Устройство и принцип действия сварочного трансформатора
Сварочный трансформатор представляет собой специальное устройство, которое преобразует ток, поступающий из обычной электрической сети в ток, с помощью которого можно осуществлять процесс сварки. Достигается это путем небольшого понижения напряжения электросети, а сам ток при этом возрастает до мощности в 1000 А и больше. Для большего понимания принципа работы данного устройства, а также каким должно быть его обслуживание и назначение, необходимо детально разобраться в специфике конструкции сварочного трансформатора.
Принцип работы
Если рассматривать сварочный трансформатор в целом, то можно довольно быстро понять, что они все довольно похожи друг на друга. Соответственно, и принцип работы и устройство сварочного трансформатора будет идентичным.
Полезное видео на данную тему
Что касается обмоток, то они должны быть изолированы друг от друга в обязательном порядке. Как только трансформатор подключается к сети, то электричество начинает поступать на первичную обмотку. В результате этого начинает возникать магнитное поле, которое поступает на вторичную обмотку, отличающаяся от первичной по нескольким параметрам. Это различие отображается в разном количестве витков, в соответствии с определенными параметрами устройства. Получается, что возникающее на вторичной обмотке магнитное поле формирует напряжение иной величины, отличной от той, что была на первичной обмотке. Не последнюю роль здесь играет и само расстояние от двух обмоток, т.е. чем больше оно, тем ниже показатели напряжения, а ток, напротив, возрастает. Обмотка вторичного типа имеет два выхода, один из которых соединяется с электрододержателем, а второй — с зажимом. Соответственно, к электрододержателю присоединяется присадочный материал, а к зажиму — заготовка для создания электроцепи.
Вообще, принцип работы и само устройство данного трансформатора основаны на некотором корректировании изначально заданных параметров преобразования тока. В зависимости от модели, в конструкции может находиться различные датчики автоматического отключения, следящие за показателями температуры, напряжения и т.д. Как только показатели доходят до критической отметки, данная система попросту отключает трансформатор в автоматическом режиме.
Еще один наглядный видеоматериал
Классификация
Абсолютно все сварочные трансформаторы можно классифицировать по нескольким параметрам:
- Фазность, т.е. устройство однофазного или трехфазного вида (220 В и 380 В, соответственно).
- По некоторым конструктивным особенностям. В различных моделях существует разный способ переключения обмоток, у одних в данной роли выступает дроссель насыщения, а у других — магнитное рассеяние.
- По общему числу обслуживаемых мест.
Кроме того, сварочные трансформаторы будут отличаться разными показателями мощности, напряжением на первичной и вторичной обмотке, а также показателем мощности тока. Подобное разнообразие позволяет покупателю выбрать тот вариант, который подходит для каждой конкретной цели.
Что касается конструктивных особенностей, то отдельного упоминания заслуживают тиристорные устройства, в конструкции которых используется фазорегулятор тиристорного типа и силовой блок.
Подобные агрегаты обладают меньшими габаритными размерами, в сравнении с прочими аналогами.Основные параметры и устройство
Для большего понимания конструкции, рассмотрим устройство трансформатора сварочного действия на примере модели ТДМ:
На рисунке мы видим несколько основных рабочих узлов:
Цифра 1 — это первичная обмотка, состоящая из изолированного провода. Сюда поступает электричество, сразу после подключения агрегата в сеть.
Цифра 2 — это вторичная обмотка, на которой, как правило, нет изоляции. Здесь присутствуют специальные каналы, которые охлаждают данный рабочий узел.
Цифра 3 — это сердечник трансформатора, т.е. подвижная часть магнитопровода.
Цифра 4 — подвесная система агрегата.
Цифра 5 — это специальная система, которая регулирует расстояние между обмотками устройства.
Цифра 6 — это подвижной регулировочный винт, отвечающий за изменение расстояния между обмотками.
Цифра 7 — ручка управления регулировочного винта.
Выбор в качестве примера модели ТДМ не случаен, ведь они довольно распространены на российском рынке.Изготовлены они из специального листового материала, толщина которого составляет всего 0,35 мм. Среди линейки моделей ТДМ присутствуют агрегаты, которые работают с различными мощностями тока — 315, 400 и 500 А, соответственно.
Для абсолютно любого вида сварочного трансформатора устанавливают определенные параметры:
- показатель мощности — кВ.A;
- период включения — в процентном соотношении;
- сварочный ток — А;
- показатель напряжения при холостом ходе — В.
Соответственно, любая модель с магнитным рассеиванием будет обладать продолжительностью работы примерно 65%, при показателях тока от 500 до 2000 Ампер. Показатель мощности сварочного трансформатора находится в диапазоне от 30 до 162 кВ.A. В подобных устройствах прослеживается определенная зависимость величины, где рассчет сварочного тока зависит от продолжительности самой сварки. Т.е. чем меньше будет эта продолжительность, тем больше будет показатель тока.
Помимо этого, существуют и другие обозначения сварочных преобразователей. Серия ТД относится к однофазному типу трансформаторов. В конструкции данных моделей присутствует подвижная обмотка, а также специальный регулятор, корректирующий показатели тока. Когда движется ходовой винт, при помощи ручки осуществляется перемещение этой самой обмотки.
Модели ТД-300 и ТД-500 имеют в своей конструкции вторичные движущиеся катушки. Модель ТД-502 ко всему прочему оснащена еще и конденсатором мощности.
Устройство магнитопровода
Первичная обмотка состоит из алюминиевой проволоки, толщина которой составляет порядка 0,15 см. Сами витки изолированы с помощью картона, толщина которого составляет 0,5 мм, а также слюдинита.
В качестве изоляции проводов может использоваться светлоткань или лак. При этом, само расположение витков тоже играет большое значение, ведь они очень сильно нагреваются в процессе эксплуатации. И если несколько витков выходит из строя, то и вся катушка оказывается в нерабочем состоянии.
Вторичная обмотка состоит только из одного витка. Кроме того, в ее конструкции находится трубка, в которой находится жидкость, охлаждающая саму вторичную обмотку. Витки вторичной обмотки выполнены из обычной меди, толщина проводов, при этом, составляет порядка 1,4 см.
Устройство пускового механизма
Само устройство данного механизма состоит из магнитопровода, пары обмоток и трансформатора.В пусковом механизме также находится специальный переключатель, ответственный за корректировку напряжения и числу одновременно подключенных обмоток к выпрямителю. При этом, пусковой механизм работает от стандартного напряжения в 220 В.
Заключение
Исходя из описания устройства сварочных трансформаторов, можно сделать вывод, что данные агрегаты довольно просты не только в своей конструкции, но и в процессе своей дальнейшей эксплуатации.Некоторая однообразность моделей при этом не мешает выполнять основные функции, которые заложены сами производителем.
Тем не менее, существует достаточно много разновидностей моделей, отличающихся по многим показателям, поэтому каждый покупатель сможет подобрать для себя именно то устройство, которое необходимо для выполнения интересующих его задач.
generatorexperts.ru
Сварочный трансформатор для аппарата:виды,характеристики,выбор
Одним из наиболее популярных инструментов для сварки является сварочный трансформатор, который служит для регулировки силы тока и напряжения. Это универсальная техника, которая подходит для многих видов металла, которые поддаются электродуговому свариванию. Несмотря на схожесть конструкции и одному направлению применения, встречается много различных моделей, которые производятся различными компаниями и могут иметь специальные направления предназначения. Стоит отметить, что во время соединения металла всегда нужно подбирать индивидуально, поэтому, характеристики, тонкости настройки и прочие параметры оказываются очень важны. В данном разделе можно найти ответы на основные вопросы, которые касаются этой техники.
В разделе раскрываются вопросы, касающиеся разнообразия типов, так как встречаются обыкновенные инверторы, полуавтоматические аппараты и прочие виды. Рассказывается об их основных параметрах, на что стоит обращать внимание при выборе и какой вид техники оказывается лучше для домашнего или промышленного применения. Можно понять все преимущества и недостатки компактных моделей, в сравнение с более крупными и мощными, а главное, определить сферу их применения, чтобы можно было определиться с наиболее подходящей для себя покупкой.
Не стоит забывать, что сварочный трансформатор является сложной техникой и современные модели имеют тонкие настройки, возможность осуществления которых реализуется благодаря специальным схемам. Поэтому, не исключены поломки и прочие неприятности. Здесь можно узнать, какие бывают основные поломки, как с ними бороться и какие признаки назревающих неприятностей можно отследить во время работы. В этот же вопрос включаются правила предостережения, чтобы не допустить поломки из-за неправильной эксплуатации. В статьях можно узнать не только, как определить поломку, но и как ее избежать.
Здесь же подробно рассматривается устройства сварочных трансформаторов, какие узлы входят в эту технику, на что они влияют. Ведь некоторые дополнительные функции, такие как внутреннее охлаждение, защита от перегрева, встречаются не во всех моделях, но при этом оказываются очень полезными и могут сделать срок эксплуатации трансформатора намного большим. Поэтому, стоит разбираться в обустройстве данной техники.
Читать дальше
svarkaipayka.ru
Трансформаторы сварочные
Сварочное оборудование - Трансформаторы сварочные
Общие сведения
Сварочный трансформатор предназначен для питания дуги переменным током. Простые в устройстве и обслуживании, надежные в эксплуатации, экономичные в работе сварочные трансформаторы широко применяют при ручной дуговой сварке покрытыми электродами, механизированной и автоматической сварке под флюсом, при электрошлаковой сварке.
Трансформатор разделяет силовую сеть и сварочную цепь, понижает напряжение сети до напряжения, необходимого для сварки, обеспечивает самостоятельно или в комплекте с дополнительными устройствами начальное и повторное возбуждение и стабильное горение дуги, формирование требуемых внешних характеристик и регулирование силы сварочного тока или напряжения на дуге.
Силовые трансформаторы входят в состав всех сварочных выпрямителей и установок и имеют то же назначение, что и собственно сварочные трансформаторы.
Конструкции сварочных трансформаторов разнообразны. В зависимости от способа формирования внешних характеристик и регулирования режима сварки трансформаторы бывают с механическим и электрическим регулированием.
Трансформаторы для ручной сварки относятся ко второй категории размещения источника тока, то есть предназначены для работы на объектах, где колебания температуры и влажности несущественно отличаются от колебаний на открытом воздухе. Трансформаторы могут работать при температуре окружающего воздуха —45° … +40°С и относительной влажности воздуха не более 80% при +20 °С на высоте не более 1000 м над уровнем моря.
Трансформаторы для автоматической сварки климатического исполнения У имеют 3-ю и 4-ю категории размещения источников и могут работать при температуре воздуха —10° … +40°С.
Принцип действия
Принцип действия трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции. Сварочный трансформатор (рис. 6) имеет стержневой сердечник 2 и смонтированные на нем первичную 1 и вторичную 3 обмотки.
Режим холостого хода трансформатора (рис. 6, а) устанавливают (при разомкнутой цепи вторичной обмотки) в момент подключения первичной обмотки к сети переменного тока с напряжением U1. При этом в первичной обмотке проходит ток I1, который создает в сердечнике переменный магнитный поток Ф1. Этот поток создает во вторичной обмотке переменное напряжение U2. Поскольку цепь вторичной обмотки разомкнута, ток в ней не проходит, и никаких затрат энергии во вторичной цепи нет. Поэтому вторичное напряжение при холостом ходе максимально. Эта величина — напряжение холостого хода.
Отношение напряжений на первичной и вторичной обмотках при холостом ходе (коэффициент трансформации k) равно отношению количества витков первичной W1 и вторичной W2 обмоток. В сварочных трансформаторах сетевое напряжение 220 или 380 В преобразуется в более низкое — 60...90 В. Такие трансформаторы называются понижающими.
Режим нагрузки (см, рис, 6, б) устанавливают при замыкании цепи вторичной обмотки в момент зажигания дуги. При этом под действием напряжения U2, равном напряжению дуги Uд, во вторичной обмотке сварочной цепи и дуге возникает ток I2. Он создаст в сердечнике переменный магнитный поток, который стремится уменьшить величину магнитного потока, создаваемого первичной обмоткой. Противодействуя этому, сила тока в первичной обмотке увеличивается. Увеличение силы тока в первичной цепи происходит в соответствии с законом сохранения энергии - потребление энергии от сети первичной обмотки должно быть равно отдаче энергии дуге вторичной обмоткой. Следовательно, понижая с помощью трансформатора напряжение в k раз, во столько же раз увеличивают силу тока во вторичной цепи. Поэтому в сварочных трансформаторах сила вторичного тока в 3—6 раз больше первичного.
Падающая внешняя характеристика получается в сварочном трансформаторе благодаря большому рассеянию магнитного потока. С этой целью первичную и вторичную обмотки располагают на значительном расстоянии друг от друга. При нагрузке (см. рис. 6, б) часть магнитного потока трансформатора замыкается по воздуху, образуя поток рассеяния Фр. Поэтому поток Ф2, пронизывающий вторичную обмотку, при нагрузке меньше, чем поток Ф1, пронизывающий первичную обмотку. Соответственно и напряжение U2, создаваемое потоком Ф2 во вторичной обмотке, уменьшится по сравнению с U0, создаваемом при холостом ходе потоком Ф1 на некоторую величину Ер, которую называют ЭДС рассеяния. Таким образом, вторичное напряжение трансформатора снижается из-за потерь на внутреннем сопротивлении (индуктивное сопротивление трансформатора). С увеличением силы тока вторичной обмотки увеличиваются магнитный поток и ЭДС рассеяния. Поэтому с увеличением нагрузки напряжение на выходе трансформатора U2 уменьшается, внешняя характеристика – падающая. Крутизна наклона внешней характеристики тем больше, чем больше индуктивное сопротивление трансформатора.
Силу тока регулируют изменением напряжения холостого хода или индуктивного сопротивления трансформатора (рис. 7).
Напряжение холостого хода трансформатора U0=U1W2/W1. Если дугу подключить к крайним контактам вторичной обмотки (см. рис, 7, а), то число витков W2, участвующих в работе, увеличится. При этом увеличится напряжение холостого хода, а следовательно, и сила сварочного тока. Очевидно, что при увеличении числа витков первичной обмотки W1 сила тока уменьшится. Секционированные обмотки позволяют регулировать силу тока только ступенчато. В трансформаторах с подвижными катушками винтовым механизмом 4 плавно регулируют силу тока (см. 7, б), перемещая по сердечнику 3 подвижные обмотки. Если увеличить расстояние между первичной 1 и вторичной 2 обмотками, то возрастут магнитный поток и ЭДС рассеяния, т. е. увеличатся потери энергии внутри трансформатора. Это вызовет уменьшение силы тока. Следовательно, увеличение расстояния между обмотками приводит к увеличению индуктивного сопротивления трансформатора.
Подобным же образом при введении магнитного шунта 5 между обмотками (см, рис. 7, в) уменьшится магнитное сопротивление на пути потока рассеяния, а сам поток увеличится, что приведет к увеличению индуктивного сопротивления трансформатора и уменьшению силы тока. В трансформаторах с подвижными магнитными шунтами, изменяя регулятором 6 положение шунта 5, плавно регулируют силу тока. Силу тока можно регулировать и неподвижным шунтом, подмагничиваемым обмоткой управления постоянного тока. Если увеличить силу тока в обмотке управления, то магнитное сопротивление шунта возрастет. При увеличении магнитного сопротивления шунта поток рассеяния уменьшится, что приведет к увеличению силы сварочного тока. Этот способ плавного регулирования силы тока использован в трансформаторах, регулируемых подмагничиванием шунта.
В тиристорных трансформаторах формирование требуемых внешних характеристик и регулирование режима сварки осуществляется полууправляемыми вентилями — тиристорами, включаемыми встречно — параллельно, и системой управления фазой их включения. Способ фазового регулирования переменного тока основан на преобразовании синусоидального тока в знакопеременные импульсы, амплитуду и длительность которых определяют углом (фазой) включения тиристоров.
Источник: Александров А.Г. "Эксплуатация сварочного оборудования"
www.autowelding.ru
Устройство сварочного трансформатора: принцип действия, работы
Для выполнения сварочных работ вы выбрали самый простой, из ныне существующих (по сравнению с выпрямителем или инвертором), источник сварочного тока. И правильно поступили!
Ведь, не так давно сварщики пользовались только аналогичным оборудованием, и всё у них получалось. А мы чем хуже? Чтобы использовать все возможности этого гаджета, необходимо знать его устройство и принцип действия.
В помощь вам, мы расскажем про устройство сварочного трансформатора, принцип его действия и некоторые технологические секреты.
Устройство сварочного трансформатора
Рассмотрим подробнее сварочный трансформатор: устройство и принцип действия. Регулировка тока в сварочном трансформаторе (далее – СТ) осуществляется по двум основным схемам:
- В первом случае, применяется трансформатор с нормальным рассеянием магнитного поля, которое осуществляется совмещённым или отдельным дросселем. Непосредственно сама регулировка сварочного тока производится изменением воздушного зазора в магнитопроводе дросселя;
- Во втором случае, регулировка гаджета осуществляется за счет управления рассеянием магнитного поля. Этот процесс может осуществляться следующими методами:
- изменением размеров воздушного промежутка между первичной и вторичной обмотками;
- согласованным изменением числа витков первичной и вторичной обмоток;
- применением подмагничиваемого шунта. Он изменяет магнитную проницаемость между стержнями магнитопровода, чем и осуществляется регулировка сварочного тока.
Конструкция и органы управления однопостовым сварочным трансформатором с подвижными обмотками (т. е. работающим по первой схеме) приведены на рисунке.
Органы управления сварочным трансформатором. Ист. http://moiinstrumenty.ru/svarochnyj/svarochnyi-transformator-svoimi-rukami.html.
Магнитопровод с катушками и механизмами помещается в защитный кожух, который имеет жалюзи для охлаждения. Регулировка величины сварочного тока в таком СТ осуществляется с помощью подвижной обмотки, которая перемещается посредством ходовой гайки и вертикального винта с ленточной резьбой. В движение последний приводится при помощи рукоятки.
Сварочные провода подключаются к специальным зажимам. СТ представляет собой массивную конструкцию (очень тяжёлый сердечник). Поэтому, для погрузо-разгрузочных работ, он оснащён рым-болтом, а для перемещения по рабочему объекту – транспортной тележкой и ручкой.
Принцип действия
Чтобы понять принцип работы СТ, давайте, хотя бы в самых общих чертах, рассмотрим физические процессы, происходящие в однофазном двухобмоточном трансформаторе. Для иллюстрации этих процессов воспользуемся рисунком.
Физические процессы в трансформаторе. Ист. http://moiinstrumenty.ru/svarochnyj/svarochnyi-transformator-svoimi-rukami.html.
Электромагнитная схема такого трансформатора состоит из двух обмоток (первичная и вторичная), размещенных на замкнутом магнитопроводе. Последний выполнен из ферромагнитного материала, что позволяет усилить электромагнитную связь между этими обмотками. Происходит это за счёт уменьшения магнитного сопротивления контура (замкнутой цепи), по которому проходит магнитный поток трансформатора (Ф).
Первичную обмотку подключают к источнику переменного тока, вторичную – к нагрузке. При подключении к источнику электропитания, в первичной обмотке появляется переменный ток i1. Этот электрический ток создаёт переменный магнитный поток Ф, замыкающийся по магнитопроводу. Поток Ф индуцирует в обеих обмотках переменные электродвижущие силы (далее – ЭДС): е1 и е2.
Эти ЭДС, согласно закону Максвелла, пропорциональны числам витков N1 и N2 соответствующей обмотки и скорости изменения потока dФ/dt. Если пренебречь падением напряжения в обмотках трансформатора (они обычно не превышают 3…5 % от номинальных значений U1 и U2), то можно считать: e1≈U1 и e2≈U2. Тогда, путём несложных математических преобразований, можно получить связь между напряжениями и количеством витков обмоток: U1/U2 = N1/N2.
Таким образом, подбирая числа витков обмоток (при заданном напряжении U1) можно получить желаемое напряжение U2:
- при необходимости повысить вторичное напряжение — число витков N2 берут больше числа N1. Такой трансформатор называют повышающим;
- при необходимости уменьшить напряжение U2 — число витков N2 берут меньшим N1. Такой трансформатор называют понижающим.
Теперь мы можем, непосредственно, рассмотреть принцип действия СТ. Как сказано выше, он заключается в преобразовании входного напряжения (220В или 380В) в более низкое, которое в режиме холостого хода равно примерно 60В. Когда мы рассматриваем сварочный трансформатор, принцип работы будет очевиден после знакомства с компоновкой и функциональной схемой СТ.
Компоновка узлов СТ (в качестве примера предлагается агрегат серии «ТДМ») представлена на рисунке.
Устройство сварочного трансформатора. Ист. http://stroysvarka.ru/kak-ustroen-svarochnyj-transformator-dlya-poluavtomata/.
Пояснения к схематическому изображению сварочного трансформатора:
- 1 — первичная обмотка трансформатора. Выполнена из изолированного провода;
- 2 — вторичная обмотка не изолирована («голая» проволока) для улучшения теплопередачи. Кроме того, для улучшения охлаждения имеются воздушные каналы;
- 3 — подвижная часть магнитопровода;
- 4 — система подвеса трансформатора внутри корпуса агрегата;
- 5 — механизм управления воздушным зазором;
- 6 — ходовой винт. Основной элемент управления воздушным зазором;
- 7 — рукоятка привода ходового винта.
Функциональная схема такого СТ представлена на рисунке.
Функциональная схема сварочного трансформатора с зазором магнитопровода. Ист. http://www.studfiles.ru/preview/3997689/.
Трансформатор состоит из:
- магнитопровода с зазором б;
- первичной обмотки I;
- вторичной обмотки II;
- обмотки реактивной катушки IIк.
Регулировка величины сварочного тока осуществляется изменением величины зазора в магнитопроводе. Размер зазора влияет на изменение магнитного сопротивления контура и, соответственно, величину магнитного потока, который и создаёт в обмотках электрический ток:
- при необходимости уменьшить величину сварочного тока — величину зазора увеличивают;
- при необходимости увеличить величину сварочного тока — величину зазора уменьшают.
Полезное видео
Посмотрите небольшой обучающий ролик об устройстве и принципе действия трансформатора:
Магнитопровод
Магнитопровод – это центральная часть конструкции СТ. Он является сердечником понижающего трансформатора и играет основную роль в формировании сварочного тока. По нему протекает магнитный поток, который индуцирует (создаёт) электрическое напряжение на всех обмотках.
Магнитопровод сварочного трансформатора представляет собой пакет пластин из трансформаторной стали. Вызвано это тем, что под воздействием магнитного потока в нём наводятся вихревые замкнутые электрические токи (в честь французского физика, их открывшего, названы: токи Фуко). В соответствии с правилом Ленца, магнитное поле этих токов стремиться уменьшить индукцию поля его создавшего, т. е. полезного. В результате:
- уменьшается КПД СТ;
- токи Фуко нагревают материал сердечника.
Для уменьшения этого влияния принимаются меры по уменьшению этих токов. Поэтому, как было сказано выше, магнитопровод и представляет собой пакет пластин. Поверхности пластины имеют хорошую электроизоляцию (они имеют оксидное изоляционное покрытие) и, кроме этого, часто дополнительно покрываются электроизолирующим лаком. Благодаря этому, они не представляют собой сплошной проводник, что существенно уменьшает величину токов Фуко.
Пластины между собой стягиваются шпильками в плотный пакет. Если этого не сделать (или стянуть неплотно), то они вибрируют с частотой колебаний тока в источнике питания: 50 Гц. В результате, СТ «гудит» с такой частотой.
Ограничитель холостого хода
Ограничитель напряжения холостого хода СТ применяется, в соответствии со своим наименованием, для автоматического ограничения этого параметра. Он уменьшает индуцированную при размыкании вторичной обмотки ЭДС до безопасного значения не позже, чем через одну секунду после разрыва сварочной цепи. На картинке изображена популярная модель ограничителя напряжения холостого хода однофазных сварочных трансформаторов «ОНТ-1».
Ограничитель напряжения холостого хода СТ «ОНТ-1». Ист. http://kiev.kv.besplatka.ua/obyavlenie/ont-1-ogranichitel-napryazheniya-holostogo-hoda-f1bc31.
Принцип действия ограничителя следующий. Мы уже знаем, что в случае разрыва сварочной цепи, резко изменяется величина магнитного потока в магнитопроводе. Это, в свою очередь, приводит к резком скачку ЭДС самоиндукции. Резкий рост величины электрического напряжения может стать причиной аварии СТ или поражения током сварщика. Ограничитель напряжения холостого хода сварочного трансформатора уменьшает эту ЭДС до безопасного значения — не более 12 В.
Метки: трансформаторыkovka-svarka.net
