Однофазные трансформаторы для дуговой сварки

Упрощенная эквивалентная схема замещения и векторная диаграмма трансформатора представлены на рис. 5.3.

А

О

Рис. 5.3 - Однофазный трансформатор: а — упрощенная схема замещения; б — векторная диаграмма

Зависимость напряжения дуги от тока в векторной форме можно записать

(1)

где Х_Т = X₁′ + Х₂ — суммарное индуктивное сопротивление трансформатора; Х_р - индуктивное сопротивление реактивной катушки; R_Т = R₁′ + R₂ - суммарное активное сопротивление трансформатора; R_р - активное сопротивление реактивной катушки; X₁′ , R₁′ - приведенные индуктивное и активное сопротивления первичной обмотки трансформатора.

Уравнение внешней вольт-амперной характеристики трансформатора для дуговой сварки согласно векторной диаграмме

Пренебрегая малыми величинами R_T и R_р получим

Откуда

При коротком замыкании U_Д = 0; тогда ток короткого замы­кания

Из приведенных уравнений следует, что необходимая для устойчивогогорения дуги индуктивность может быть получена либо в самом трансформаторе (при Хр » 0), либовключением в цепь, дуги реактивной катушки (при Хт » 0). Наличие индук­тивности обеспечивает получение крутопадающей внешней харак­теристики источника и возможность его настройки на заданный режим работы_.

В зависимости от способа создания в цепи дуги индуктивного сопротивления трансформаторы разделяют на две группы. Первую группу составляют трансформаторы с увеличенным магнитным рассеянием ( Хт ¹ 0) без реактивной катушки ( Хр = 0), вторую – с нормальным магнитным рассеянием ( Хт » 0) в сочетании с реактивной катушкой (Хр ¹ 0).

В массовом порядке выпускаются только однопостовые трансформа-горы, предназначенные для ручной дуговой сварки покрытыми элек­тродами и для механизированной сварки под флюсом. Требования к их конструкции и техническим характеристикам изложены в ГОСТ 95-77 - Трансформаторы однофазные однопостовые для ручной дуговой сварки » и ГОСТ 7012-77 «Трансформаторы однофазные однопостовые для авто­матической дуговой сварки под флюсом». Регламентируемые стандарта­ми технические характеристики трансформаторов приведены в табл. 5.1 и табл. 5.2.

Таблица 5.1 Основные параметры однопостовых трансформаторов для ручной дуговой сварки (ГОСТ 95-77)

Номинальный сварочный ток, А	Номинальное рабочее напряжение, В	Минимальный сварочный ток, А	Минимальное рабочее напряжение, В	Номинальная продолжительность на­грузки ПН, %
	Переносные трансформаторы
				не менее 20
	26,4		22,4	_«_
			22,8	_«_
				_«_
	Передвижные трансформаторы
	32,6		22,4
			23,2

Трансформаторы должны обеспечивать легкое зажигание и устойчи­вое горение дуги при использовании электродов с высокими стабилизи­рующими свойствами, предназначенных специально для сварки на пере­менном токе. Если использовать другие электроды, например, с фтористо-кальциевым покрытием, то сварочные свойства трансформатора стано­вится неудовлетворительными, особенно при токе ниже 100 А. Вообще низкая устойчивость горения дуги переменного тока является типичным недостатком сварочных трансформаторов. Другой важный недостаток простейших трансформаторов — низкая стабильность режима, обусло­вленная зависимостью от колебаний напряжения сети.

Таблица 5.2 Основные параметры однофазных однопостовых трансформаторов для автоматической дуговой сварки под флюсом (ГОСТ 7012-77)

Номиналь­ный свароч­ный ток, А	Номиналь­ное рабочее напряже­ние, В	Пределы регулирования сварочного тока, А	Пределы регулирования рабочего напряжения, В	Номинальная продолжи­тельность включения ПВ, %
		нижний	верхний	нижний	верхний
1000 1600 2000		200 300 400 600	750 1200 1800 2200

Главным достоинством трансформаторов является низкая стоимость их изготовления, они в 2-4 раза дешевле выпрямителей и в 6-10 раз дешевле агрегатов одинаковой мощности. Они дешевле и в эксплуатации, имеют сравнительно высокий коэффициент полезного действия (около 0,7-0,9) и низкий удельный расход электроэнергии (около 2-4 кВт • ч на 1 кг расплавленного электродного металла). Трансформаторы проще в эксплуатации, легко поддаются ремонту.

В зависимости от электромагнитной схемы и способа регулирования различают следующие конструкции.

1. Трансформаторы амплитудного регулирования с нормальным рас­сеянием:

а) с дросселем с воздушным зазором,

б) с дросселем насыщения.

2. Трансформаторы амплитудного регулирования с увеличенным рас­сеянием:

а) с подвижными обмотками,

б) с подвижным магнитным шунтом,

в) с подмагничиваемым шунтом,

г) с реактивной обмоткой,

д) с разнесенными обмотками,

е) с конденсатором,

ж) с импульсным стабилизатором.

3. Трансформаторы фазового регулирования (тиристорные):

а) с импульсной стабилизацией,

б) с подпиткой.

У трансформаторов амплитудного регулирования режим настраивается изменением напряжения холостого хода или сопротивления трансформатора без искажения синусоидальной формы тока. В тиристорных трансформаторах режим настраивается за счет фазовой отсечки части си­нусоиды переменного напряжения.

ТЕМА 6

ОДНОФАЗНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ С НОРМАЛЬНЫМ И УВЕЛИЧЕННЫМ МАГНИТНЫМ РАССЕЯНИЕМ