Сварочные трансформаторы — устройство, виды, как работают

Сварочный трансформатор предназначен для создания электрической дуги, с помощью которой осуществляется дальнейший процесс ручной сварки или сварки под флюсом. Он преобразуют высокое напряжение сети в низкое во вторичной цепи до необходимого для сварки уровня. Такое вторичное напряжение на холостом ходу варьируется от 60 до 75 Вольт. При осуществлении сварки при малых токах (от 60 до 100 Ампер) напряжение холостого хода должно составлять не менее 70 Вольт.

Устройство сварочных трансформаторов

Состоит из силового трансформатора и прибора регулировки сварочного тока. Из-за необходимости большого сдвига фаз тока и напряжения для появления стабильной электрической дуги переменного тока при перемене полярности, необходимо позаботиться об увеличении значения индуктивного сопротивления во вторичной цепи. Если начинает расти сопротивление индуктивности, то вырастает и угол наклона внешней статической характеристики источника питания, а это, в свою очередь, помогает получить падающие характеристики, что требует общая устойчивость системы «дуга — источник питания».

Чаще всего сварочный трансформатор изготавливают двухобмоточным. В таком случае главными его исполнительными деталями выступают первичная и вторичная обмотки, а также магнитопровод. Конструктивное исполнение сварочного трансформатора будет зависеть от следующих показателей и параметров:

1. формы и типы обмоток и магнитопровода;
2. количество фаз, форма и частота преобразуемого напряжения и тока;
3. вид и степень охлаждения обмоток;
4. уровень класса изоляции;
5. конструкционные параметры машины, где будет монтироваться сварочный трансформатор;
6. предъявляемые требования по ограничению массы и снижению уровня сопротивления обмоток.

Сварочные трансформаторы работают в режиме повторно-кратковременной нагрузки с общим числом отключений до 120-ти в минуту, поэтому к их механическим конструкциям принято предъявлять дополнительные требования по показателям прочности.

Внешние характеристики тока и напряжения трансформаторов для ручной сварки делятся на пологопадающие и крутопадающие. Рабочий режим этого вида трансформатора регулируется с помощью обмоточного сопротивления. Трансформаторы же, которые используются при постоянной сварке без регуляции сопротивления и дуги, обладают жесткой внешней характеристикой.

Однофазные сварочные трансформаторы на рынке представлены серией ТД. Такие трансформаторы имеют довольно развитое магнитное поле, которое регулируется с помощью регулятора тока. Плотное магнитное рассеивание обеспечивается за счет идеального друг от друга расстояния обмоток. Также в однофазных трансформаторах для возможности осуществления дополнительной регулировки тока используют плавно-ступенчатое регулирование.

Среди переносных сварочных трансформаторов широкую популярность приобрели модели ТД-306 и ТД-102, имеющие номинальные токи в 250 и 160 Ампер. При работе на больших токах обмотки первичной катушки соединяются последовательно, а вторичной – параллельно. При переходе на работу с малыми токами вторичную катушку отключают. В некоторых моделях, таких как ТД-300 и ТД-500, обмотки вторичных катушек являются подвижными.

Трансформаторы с нормальным магнитным рассеиванием

У таких сварочных трансформаторов величина тока регулируется с помощью изменения величины воздушного зазора. Это происходит за счет передвижения дросселя. Сейчас трансформаторы с нормальным магнитным рассеиванием практически не встретишь на крупных предприятиях и заводах. Исключение могут составлять только модели ТСД-1000-3 и ТСД-2000-2, да и те используются лишь в автоматизированной сварке под флюсом. А дело все в том, что данные трансформаторы были придуманы одними из первых, а, следовательно, имели максимальное число недостатков (один из них – неимоверно сильная вибрация). Они уже давно сняты с производства, а оставшиеся экземпляры попросту доживают свои дни.

Регулировка сварочного тока

Процесс регулировки воздушного зазора осуществляется путем контрастных изменений воздушного зазора между неподвижной и подвижной частями действующего магнитопровода. Если начать увеличивать магнитный зазор, то произойдет постепенное увеличение сопротивления всего магнитопровода. Величина магнитного потока начнет стремительно падать, вместе с ней снижается сопротивление индуктивности, что приводит к увеличению величины сварочного тока. Если воздушный зазор исключить вовсе, то дроссель берет на себя роль катушки, и тогда величина тока примет минимальную величину. По этим причинам, если мы хотим добиться максимального значения величины сварочного тока, нам необходимо максимально увеличить расстояние между катушками (воздушный зазор). Данная регулировка имеет плавные характеристики настройки, поэтому позволяет осуществлять довольно точные настройки.

Однопостовые сварочные трансформаторы

Однопостовые сварочные трансформаторы используются при работах с ручной сваркой и сварки под флюс. К таким трансформаторам предъявляются повышенные технологические требования, поскольку они должны позволять осуществлять плавное и устойчивое горение дуги во время работы с электродами, обладающими высоким стабилизирующим действием. Только такие электроды позволяют работать с переменным током так, чтобы выходные характеристики сварочного трансформатора остались без изменений. Использование других типов электродов может привести к нестабильному горению дуги, особенно это наглядно видно при токах ниже 100 Ампер.

Разновидности

Сварочные трансформаторы принято классифицировать исходя из их электромагнитной схемы и способа регулирования. Трансформаторы амплитудного регулирования со стандартным уровнем рассеивания делятся на трансформаторы, имеющие дроссель насыщения, и трансформаторы, имеющие дроссель магнитного зазора. Трансформаторы амплитудного регулирования с большим уровнем рассеивания бывают с:

1. подвижным шунтом;
2. реактивной обмоткой;
3. подвижной катушкой;
4. конденсатором;
5. подмагниченным шунтом;
6. рассеивающими обмотками;
7. импульсными стабилизаторами.

Тиристорные трансформаторы, имеющие возможность регулировки фаз, делят на трансформаторы с подпиткой и трансформаторы с импульсной стабилизацией.

Сварочные трансформаторы с отдельным дросселем

Такие трансформаторы обладают крайне жесткими внешними характеристиками, которые появляются из-за малой величины магнитного рассеивания и небольшого показателя сопротивления индуктивности у трансформаторных обмоток. Ниспадающую внешнюю характеристику получают за счет дросселя, который имеет большое индуктивное сопротивление.

Сварочные трансформаторы с магнитными шунтами

Данные трансформаторы обладают плавными падающими характеристиками, которые получают за счет увеличения величины рассеивания. Это рассеивание образуется благодаря дальнему расположению друг от друга обмоток и шунта. Изменение выходных характеристик происходит после плавной регулировки шунта и ступенчатого переключения катушек.