zdg_konspect

в монтажних умовах, тому i мають малi масо-габаритнi показники. Дiапазон малих струмiв отримують при використаннi однієї котушки вторинної обмотки, дiапазон великих струмiв - при паралельному з’єднаннi вторинних котушок.

Рис. 5.7. Принципова електрична схема трансформатора ТДМ-401 У2

До недолiкiв трансформаторiв з рухомими котушками можна вiднести сильну вiбрацiю рухомих частин (обойми з обмотками, гвинтовий привiд), що значно зменшує строк їх служби. Крiм того, механiчне регулювання не забезпечує програмне керування режимiв зварювання, неможлива стабiлiзацiя за струмом або напругою. Однак, не звертаючи уваги на цi недолiки, ЗТ з рухомими котушками одержали широке поширення при ручному дуговому зварюваннi через малу витрату активних матерiалiв, високі технологiчні властивості, простоту виготовлення та експлуатацiї.

51

5.4. Зварювальнi трансформатори з рухомими магнiтними шунтами

Трансформатори з рухомими магнiтними шунтами виконанi на магнiтопроводах стрижневого типу i мають дисковi обмотки, розташованi симетрично на двох стрижнях осердя-магнiтопровода-3 (рис. 5.8).

У вiкнi магнiтопровода мiж первинною-1 i вторинною-2 обмотками встановлено магнiтний шунт-4. Мiж стрижнями осердя i шунтом передбачено повiтрянi зазори «а». Розсiяння в трансформаторi створюється за рахунок рознесеня первинних i вторинних обмоток одна вiд одної на визначену вiдстань, що призводить до появи значних потокiв розсiяння Ф1Р i Ф2Р. У конструкцiях трансформаторiв передбачено повне i часткове рознесення обмоток-1 i обмоток-2 вiдносно шунта. При повному рознесеннi первиннi i вториннi обмотки розташованi по рiзнi боки шунта (рис.5.8 а), а при частковому - вторинна обмотка складається з двох секцiй: основної-2 з числом виткiв W20 i додаткової-5 з числом виткiв W2Д (рис.5.8 б). Додаткова обмотка розмiщена поряд з первинною i має з нею добрий магнiтний зв’язок. Трансформатори з повнiстю рознесенними обмотками доцiльно виконувати на струми до 200-250 А. Для подальшого збiльшення струму навантаження необхiдно знижувати кiлькiсть виткiв первинних i вторинних обмоток. У цьому випадку порушується оптимальне спiввiдношення витрат обмоточних матерiалiв i сталi, масогабаритнi показники трансформатора зростають. Повному рознесенню вiдповiдає дiапазон малих струмiв. При переходi на дiапазон великих струмiв вмикається обмотка з числом виткiв W2Д i вимикається частина обмотки з числом виткiв W20. Бiльш досконалу схему з’єднання обмоток подано на рис.5.8 б, де дiапазону великих струмiв вiдповiдає паралельне з’єднання котушок вторинної обмотки. При переходi на дiапазон малих струмiв додатковi котушки-5 вимикаються, а основнi-2 вмикаються послiдовно, причому в цьому випадку спостерiгається збiльшення напруги неробочого ходу. Перехiд з одного дiапазона на другий не вимагає перемикання виткiв первинної обмотки, що пiдвищує строк служби трансформатора.

Плавне регулювання струму в трансформаторi виконується за рахунок перемiщення магнiтного шунта вручну або сервоприводом. При виведеннi шунта з вiкна магнiтопроводу, тобто зi збiльшенням «δ» (рис.5.9 а), магнiтнi потоки розсiяння Ф1Р i Ф2Р значною мірою замикаються по повiтрю i, вiдповiдно, зменшуються. Це призводить до збiльшення магнiтного опору шунта RμШ, результуючого потоку ФΣ2, напруги U2, зменшенню iндуктивного опору ХТ i, отже, до зростання зварювального струму I2.

52

d -Þ F1Р ,F2Р ¯Þ RμШ -Þ FΣ2 -ÞU2 -Þ XT ¯Þ I2 - .

Плавне регулювання забезпечує кратнiсть струму рiвну 4. Залежнiсть ХТ вiд положення шунта подано на рис.5.9 б.

Рис.5.8. Конструкція трансформаторів з рухомими магнітними шунтами

53

Рис.5.9. Залежність зміни індуктивного опору трансформатора від переміщення шунта

Швидкiсть зниження iндуктивного опору при виведеннi шунта на початку постiйна, а потiм, при виходi шунта за межi вiкна магнiтопроводу, рiзко зменшується, далi ХТ змінюється незначно. При виходi з вiкна осердя шунт зазнає максимального осьового електромагнiтного зусилля, яке затягує його назад у вiкно i викликає сильну вiбрацiю. Вiбрацiя зменшується, якщо застосувати направляючi, по яким перемiщується шунт, або пружини, які вiдтискають його вiд однієї сторони магнiтопроводу. Вiбрацiя також значно зменшується, якщо шунт буде складатись з двох однакових частин (половинок), якi при регулюваннi режиму перемiщуються з вiкна в протилежнi сторони. У цьому випадку осьовi зусилля, якi дiють на шунти, направленi зустрiчно.

У промисловостi використовуються трансформатори з шунтами типу СТШ250, СТШ-252, СТШ-500, СТШ-500-80, ТРАНС-3 “СЕЛМА”, ТДМ-200 “СЕЛМА” якi призначенi в основному для ручного дугового зварювання покритими електродами. Трансформатор СТШ-500-80 має пристрій, який вимикає його вiд мережi пiд час перерви в роботi.

54

ЛЕКЦІЯ 6

6.1. Зварювальнi трансформатори з нерухомим пiдмагнiчувальним шунтом

Основна перевага таких трансформаторів полягає у вiдсутностi рухомих частин, що надає їм бiльш високої надiйностi i довговiчностi. Крiм цього, вони мають малу iнерцiйнiсть регулювання i забезпечують простоту дистанцiйного керування. До недолiкiв можна вiднести значнi витрати активних матерiалiв i невисокi енергетичнi показники. Трансформатори такого типу застосовуються у виглядi джерел для аргоно-дугового зварювання i автоматичного зварювання пiд флюсом. На рис.6.1 подано функцiональну схему зварювального трансформатора для автоматичного зварювання пiд флюсом, де Т - стрижневий трансформатор з нерухомим шунтом, РС - регулятор зварювального струму, БДА - блок допомiжної i захисної апаратури. До блоку РС входять: VS-тиристорний регулятор струму, СФК - блок системи фазового керування тиристорами i БК - блок керування.

Рис. 6.1. Функціональна схема трансформатора з підмагнічувальним шунтом

Конструкцiю i розташування обмоток трансформатора з пiдмагнiчувальним шунтом подано на рис.6.2.

55

Рис.6.2. Конструкція трансформатора з підмагнічувальним шунтом

Магнiтна система трансформатора складається з двох магнiтопроводiв стрижневого типу, один з яких – магнiтний шунт-1 – розташований у вiкнi осердя- 3 перпендикулярно до його бокових стрижнів i дiлить вiкно на двi частини. Мiж стрижнями-3 i шунтом є повiтрянi зазори «δ» що не регулюються. Силовi обмотки трансформатора розташованi симетрично на обох стрижнях магнiтопроводу i частково рознесенi. Вторинна обмотка складається з основної котушки з числом виткiв W20 (котушки-4, 5) i додаткової обмотки з числом виткiв W2Д (котушки 2). Основна котушка розташована по один бік шунта, додаткова - по другий, поряд із первинною обмоткою з числом виткiв W1 (котушки 6). Котушки первинної обмотки на стрижнях з’єднанi мiж собою паралельно. На кожному стрижнi котушки вторинних обмоток з’єднанi мiж собою послiдовно-паралельно. Основний магнiтний потiк ФТ, який створюється первинними i вторинними обмотками, замикається по залiзу осердя. Крiм ФТ у магнiтнiй системi утворюються потоки

розсiяння Ф1Р i Ф2Р.

Обмотка керування WК-8 секцiонована i складається з чотирьох котушок, увімкнених зустрiчно-послiдовно вiдносно ЕРС, яка наводиться в них потоком шунта ФШ (рис.6.3).

56

Рис.6.3. Конструкція підмагнічувального шунта

Магнiтний потiк ФК, який створюється намагнiчувальними силами обмоток керування при живленнi їх постiйним струмом, замикається в осердi шунта, не проходячи через повiтрянi зазори «δ». Таким чином, змiнюючи величину струму IК в обмотцi керування, можна змiнювати магнiтний опiр RμШ залiза осердя шунта, що приводить до змiни магнiтних потокiв розсіяння Ф1Р, Ф2Р, iндуктивного опору трансформатора ХТ i зварювального струму I2. Це основний спосiб настроювання режиму, тобто плавне регулювання струму.

.

Величина ХТ аналогiчна ХТ у трансформаторах з рухомими обмотками. Принцип роботи нерухомого магнiтного шунта подiбний до принципу роботи однофазного дроселя насичення (рис. 4.3).

Ступiнчасте регулювання струму здiйснюється у два ступеня i забезпечується перемиканням виткiв вторинної обмотки IIа, IIб i IIв (котушки 2,4,5 (рис.6.4)). Для ступенiв великих i малих струмiв величину зварювального струму обираємо, виходячи з спiввiдношення:

57

Рис. 6.4. Електромагнітна схема трансформатора з підмагнічувальним шунтом

Напруга неробочого ходу трансформатора U20 при переключеннi котушок майже не змiнюється, проте суттєво вiдрiзняються їх iндуктивнi опори. Оскільки частина вторинної обмотки IIа розташована поряд з первинною обмоткою I, то її опiр Х2а невеликий i значно менший від Х2в, тобто в першому випадку величина I2аб буде вища, нiж мiж клемами «бв». Це i буде ступенем великих струмiв.

Для забезпечення зручностi регулювання зварювального струму i стабiлiзацiї встановленого режиму застосовується тиристорний регулятор струму VS. З його допомогою, за рахунок зворотних зв’язкiв за напругою живлення мережi i за змiною опору обмотки магнiтного шунта можна стабiлiзувати встановленi режими i забезпечувати регулювання струму керування i струму навантаження, витрачаючи незначну потужнiсть на керування. Це значною мірою покращує зварювальнi та експлуатацiйнi властивостi трансформаторiв i пiдвищує їх технiко-економiчнi показники. У промисловостi працює велика кiлькiсть трансформаторiв типу ТДФ1001 i ТДФ-1601, призначених для автоматичного зварювання пiд флюсом i

58

розрахованих на тривалий режим роботи при ТУ%=100%. Електромагнiтну схему ТДФ-1001 подано на рис.6.4. Ступiнь малих струмiв розрахована на 400-700 А, великих - 700-1200 А. Трансформатор ТДФ-1601 має 8 котушок вторинної обмотки (у порiвняннi з 6 в ТДФ-1001). Котушки первинної обмотки розташованi бiля нижнього ярма осердя поблизу з чотирма додатковими котушками вторинної обмотки. Ступiнь малих струмiв у ТДФ-1601 складає 600-1100 А, великих - 11001800 А.

Обмотка керування живиться вiд одноконтактного тиристорного випрямляча. Регулюючи кут вiдкриття тиристора, можна плавно змiнювати величину струму в обмотцi керування магнiтного шунта в необхiдних межах, здiйснюючи цим самим регулювання i стабiлiзацiю зварювального режиму при коливаннях напруги мережi, здiйснювати як мiсцеве, так i дистанцiйне керування режиму трансформатора. При цьому плавне регулювання зварювального стуму можна одержати з кратнiстю близькою 2. Для отримання вiдпираючого iмпульсу i його фазорегулювання призначена схема на транзисторному логiчному елементi, що виконує функцiю електронного реле.

6.2. Тиристорнi зварювальнi трансформатори. Призначення i конструкція

Тиристорнi трансформатори (ТТ) - це джерела живлення дуги змiнного струму, в основу конструкції яких покладено спосiб фазового регулювання струму або напруги.

Основним вузлом ТТ є тиристорний фазорегулятор, який працює із силовим трансформатором i складається з двох зустрiчно-паралельно включених тиристорiв i системи їх керування. Функцiональну схему тиристорного трансформатора подано на рис.6.5.

Блок фазового керування (БФК), який здiйснює регулювання змiнного струму, побудований на перетвореннi синусоїдного струму у знакозмiннi iмпульси, амплiтуда i тривалiсть яких визначається кутом (фазою) ввімкнення тиристорiв. Трансформатор Т слугує для зниження напруги мережi до необхiдної при зварюваннi i має магнiтопровiд стрижневого типу з фiксованим пiдвищеним магнiтним розсiянням. Вiдсутнiсть рухомих частин i шунтiв, якi вимагають високої якостi складання i схильних до вибрацiї, дозволяють зробити силовий трансформатор простим у виготовленнi i довговiчним в експлуатацiї. Тиристорний фазорегулятор ФР, який містить в себе комутатор К, блок БФК i блок завдання напруги БЗН або струму БЗС, виконує функцiї регулювання режиму i формування

59

зовнiшньої характеристики. Причому ФР може встановлюватись як в колi первинної, так i вторинної обмотки трансформатора. Блок завдання БЗН або БЗС призначений для встановлення необхiдного (опорного) значення зварювального струму або напруги.

Рис. 6.5. Функціональна схема тиристорного трансформатора

Тиристорнi трансформатори належать до джерел живлення з електричним керуванням i мають ряд суттєвих переваг у порiвняннi з трансформаторами з механiчним регулюванням. У них легко здiйснюються дистанцiйне i програмне керування процесом зварювання i регулювання параметрами режиму. За допомогою зворотних зв’язкiв за струмом або за напругою створюються вольт-ампернi характеристики рiзного вигляду, забезпечується стабiлiзацiя вихiдних параметрiв у випадку змiни напруги мережi живлення.

Принциповi силовi схеми тиристорних трансформаторiв

Силовi схеми тиристорних трансформаторiв подiляються в основному за способом забезпечення безперервностi процесу зварювання i дiляться на такі групи:

-трансформатори з переривнiстю струму навантаження та iмпульсною стабiлiзацiєю;

-трансформатори з колом пiдживлення.

Розглянемо роботу комутатора, який включений у вторинну обмотку трансформатора i складається iз зустрiчно-паралельно включених тиристорiв VS1 i VS2 на активне навантаження (рис.6.6)

60