Создание регулировочных характеристик с помощью магнитного управления сварочного трансформатора

Схемы / Прочие схемы
Administrator
1 575
13-04-2017, 23:18
0

Поток рассеяния сварочного трансформатора СТ (в РЭ 2/02) Фр и напряжение вторичной обмотки трансформатора характеризуется ЭДС секций 2А вторичной обмотки данного СТ. Если мы начнем увеличивать ток в обмотке управления 8 неподвижного магнитного шунта 7, а ток в обмотке управления 6 магнитного усилителя максимальный, то соответственно мы начнем увеличивать магнитное сопротивление магнитного шунта 7, что приведет к увеличению общего магнитного сопротивления СТ и соответственно уменьшению ЭДС секций 2Д вторичной обмотки и сварочного тока на дуговом промежутке 10.

В режиме, когда ток в обмотке управления 8 магнитного шунта максимальный, а ток в обмотке управления 6 магнитного усилителя отсутствует, то весь магнитный поток Ф1 СТ замыкается через верхнее ярмо 5, так как индуктивное сопротивление неподвижного магнитного шунта 7 максимальное и пронизывает все секции вторичной обмотки 2Д и 2В. Соответственно напряжение вторичной обмотки СТ характеризуется суммой ЭДС всех секций и может быть записано в виде: и2 = и2Д + и2В. Это режим максимальной исходной мощности СТ (рис. 19). Если в этом случае начать увеличивать ток в обмотке управления 6 магнитного усилителя, то начнет увеличиваться магнитное сопротивление верхнего ярма 5 и соответственно увеличится общее магнитное сопротивление СТ, начнет уменьшаться основной магнитный поток Ф1, магнитный поток Ф2 и начнет уменьшаться ЭДС всех секций 2Д и 2В вторичной обмотки трансформатора, а затем и уменьшится сварочный ток на дуговом промежутке 10. Таким образом, комбинируя подачу тока в обмотки управления 6 и 8 магнитного усилителя 5 и магнитного шунта 7, а также варьируя силу этих токов с помощью блока управления 9, сварщик имеет возможность плавно регулировать сварочный ток в довольно широком диапазоне. А применение переносного блока управления разрешает выполнять операции плавного изменения сварочного тока дистанционно, что создает максимально благоприятные производственные условия для сварщика, повышает качество выполнения процесса сварки, самого сварного шва и производственные показатели.

Такие СТ с использованием электрически управляемых магнитных усилителей и шунтов стали последним звеном в цепи беспрерывного развития трансформаторостроения для сварки при использовании для плавного регулирования сварочного тока взаимных управляемых электромагнитных полей СТ. Это были сверхсложные электромагнитные системы, разобраться в работе и взаимных связях которых, кроме собственно разработчиков этих систем, могли единицы специалистов высочайшей квалификации.

Поэтому с появлением управляемых полупроводниковых приборов эра таких трансформаторов закончилась.

Еще одним широко распространенным способом создания регулировочных характеристик СТ является использование дополнительных электротехнических устройств. Эти устройства называются дополнительными, так как они не создают вместе с СТ единой электромагнитной системы, функционируют самостоятельно, имеют собственные внешние статические и динамические характеристики, а с СТ объединяются только с помощью соединительных проводов.

Первым дополнительным устройством, которые начали использовать для регулирования сварочного тока, стали резисторы. Эти резисторы включали последовательно в цепь сварки (рис.20). Конструктивно эти резисторы выполнены так, что разрешают пропускать значительный сварочный ток (200-500 А). С помощью ключей 1-4 резисторы R1-R4 подключаются к цепи сварки и, комбинируя параллельно-последовательное соединение резисторов R1-R4, сварщик получает ступенчатое регулирование сварочного тока. Еще одним свойством резисторов есть возможность получить нисходящую внешнюю вольт-амперную статическую характеристику. Это важно, если СТ имеет жесткую характеристику, и использовать его непосредственно для ручной дуговой сварки невозможно, но объединяя такой СТ с резистором, за счет падения напряжения на резисторе получают нисходящую вольтамперную характеристику. Но такие наборы резисторов с ключами (их еще называют балластными реостатами) имеют значительный недостаток - непроизводительное рассеяние значительного количества электроэнергии из-за выделения на резисторах тепла. Часть потерянной электроэнергии при использовании резисторов может достигать более 50%. Это значительный недостаток, так как стоимость электроэнергии все время возрастает, и использование таких энергозатратных устройств экономически нецелесообразно. Поэтому в данное время резисторы для регулирования сварочного тока почти не используют.

Еще одним способом регулирования сварочного тока СТ с помощью дополнительного устройства является использование дополнительных сварочных дросселей Др (рис.21). Сварочный дроссель Др включается последовательно с сварочной дугой. Формирование регулировочных характеристик сварочного дросселя осуществляется по принципу изменения геометрии магнитопровода. Для достижения этой цели в конструкции сварочного дросселя применяют подвижное ярмо. В этой конструкции одинаковые обмотки 1 и 2 сварочного дросселя расположены на стержнях 3 и 4 магнитопровода дросселя, при этом обмотки 1 и 2 соединены последовательно и согласно одна с одной: обмотки 1 на стержне 3 магнитопровода, а обмотки 2 на стержне 4 магнитопровода дросселя. Особенность данной конструкции: верхнее ярмо 5 магнитопровода сварочного дросселя выполнено подвижным, и с помощью регулировочного устройства 6 его перемещают по направляющим. Благодаря этому верхнее подвижное ярмо 5 отдаляется или приближается до одного из стержней 3 магнитопровода дросселя, создавая и увеличивая или уменьшая тем самым немагнитный зазор в магнитной системе дросселя. Регулировочное устройство, как и в конструкции СТ с подвижным ярмом, представляет собой простую механическую систему винт-гайка, в которой, как правило, винт с приводной рукоятью закреплен с возможностью вращения вокруг своей оси на корпусе данного сварочного дросселя. А гайка неподвижно закреплена на подвижном ярме 5, и при вращении винта подвижное ярмо 5, перемещаясь по направляющим, изменяет расстояние между стержнем магнитопровода 3 и подвижным ярмом 5, изменяя при этом размер немагнитного зазора в магнитной системе сварочного дросселя. При этом изменяется магнитное сопротивление, но уже нет пути для потока рассеяния Фр магнитной системы СТ, как это сделано в конструкции СТ с подвижным магнитным шунтом, а изменяется магнитное сопротивление на пути основного магнитного потока Ф, созданного обмотками 1 и 2 при протекании по ним сварочного тока 12. При этом изменяются магнитный поток рассеяния Фр и ЭДС рассеяния, а значит, и переменный основной магнитный поток Ф сварочного дросселя, который в свою очередь приводит к изменению тока в обмотках дросселя 1 и 2, и соответственно изменяется сварочный ток на дуговом промежутке 7. При этом если мы увеличиваем расстояние между стержнем 3 и подвижным ярмом 5, отводя его с помощью регулировочного устройства 6, то соответственно тем самым мы увеличиваем магнитное сопротивление на пути основного потока намагничивания Ф сварочного дросселя, и большая часть этого магнитного потока замыкается в воздухе, увеличивая поток рассеяния Фр, что приводит к увеличению индуктивного сопротивления сварочного дросселя. Поэтому основной магнитный поток Ф, который пронизывает обмотки 1 и 2 сварочного дросселя при нагрузке сварочным током, уменьшается, и это приводит к уменьшению силы сварочного тока, который протекает последовательно по обмоткам 1 и 2.

И наоборот, если мы приближаем подвижное ярмо 5 к стержню магнитопровода 3 сварочного дросселя, уменьшая тем самим расстояние между стержнем и подвижным ярмом с помощью регулировочного устройства 6, то соответственно мы уменьшаем немагнитный зазор в магнитной системе дросселя. А затем это приводит к уменьшению магнитного сопротивления на пути основного потока намагничивания Ф сварочного дросселя. При этом меньшая часть этого основного магнитного потока дросселя замыкается по воздуху, уменьшая поток рассеяния Фр. Это приводит, в свою очередь, к уменьшению индуктивного сопротивления сварочного дросселя. Основной магнитный поток Ф дросселя, который пронизывает обмотки 1 и 2 сварочного дросселя, при нагрузке сварочным током увеличивается, что соответственно приводит к увеличению силы сварочного тока на дуговом промежутке 7.

С развитием электротехники появилось еще одна конструкция сварочного дросселя, в которой для плавного регулирования силы сварочного тока используется уже не подвижное ярмо, а неподвижный магнитный шунт с электрической обмоткой управления. Магнитное сопротивление таких шунтов можно изменять, изменяя ток в обмотке управления с помощью блока управления. Конструкция сварочного дросселя, в которой используется данный принцип плавного регулирования сварочного тока, приведена на рис.22. Данный сварочный дроссель состоит из неподвижного магнитного шунта, расположенного между одинаковыми обмотками 1 и 2, которые соединены последовательно и согласно между собой. По ним протекает сварочный ток. Неподвижный магнитный шунт представляет собой средний стержень 5 магнитопровода сварочного дросселя, на котором расположена электрическая обмотка управления 6 магнитным шунтом. Сила тока в обмотке управления 6 изменяется с помощью блока управления 7. При изменении силы тока в обмотке управления 6 изменяется магнитное сопротивление магнитного шунта 5 на пути потока рассеяния Фр магнитной системы сварочного дросселя. При этом изменяется магнитный поток рассеяния Фр, а затем - основной магнитный поток Ф дросселя и соответственно ток в обмотках 1 и 2 дросселя, который приводит к изменению силы сварочного тока на дуговом промежутке 8. Если мы увеличиваем ток, протекающий по обмотке управления 6 неподвижного магнитного шунта, то тем самым мы увеличиваем магнитное сопротивление шунта 5, расположенного на пути потока рассеяния Фр магнитной системы сварочного дросселя. После подачи постоянного тока на обмотку управления 6 получается дополнительное магнитное поле, которое увеличивает индукцию и насыщение магнитопровода, благодаря чему увеличивается магнитное сопротивление. При этом магнитный поток рассеяния Фр уменьшается, и это приводит к уменьшению магнитного сопротивления сварочного дросселя и соответственно увеличению силы сварочного тока. И наоборот, если мы уменьшаем ток, протекающий в обмотке управления 6 неподвижного магнитного шунта 5 с помощью блока управления 7, то тем самым мы уменьшаем магнитное сопротивление магнитного шунта 5. При этом уменьшается магнитное сопротивление на пути потока рассеяния Фр. Сам же магнитный поток рассеяния Фр при этом увеличивается, что приводит к увеличению индуктивного сопротивления сварочного дросселя и соответственно к уменьшению сварочного тока, который последовательно проходит по обмоткам 1 и 2 данного дросселя.

При построении сварочного источника питания с использованием СТ в объединении с сварочным дросселем для расширения диапазона регулирование и для достижения более точного регулирования сварочного тока также применяют принцип комбинированного формирования регулировочных характеристик, как и в случае конструкции СТ с подвижным магнитным шунтом, подвижным ярмом и др. При этом также применяют секционирование обмоток СТ, которое разрешает получить одновременно ступенчатое регулирование сварочного тока с помощью секций неподвижных обмоток СТ и плавное регулирование сварочного тока в середине ступенчатого диапазона с помощью перемещения подвижного ярма регулировочным устройством в сварочном дросселе. Такое объединение принципов формирования регулировочных характеристик разрешает сварщику довольно точно подбирать сварочный ток к каждому режиму сварки в соответствии с требованиями технологии процесса сварки. Одновременно такое объединение СТ и сварочного дросселя разрешает использовать более простые и более надежные СТ, в конструкции которых отсутствуют подвижные детали и узлы электромагнитной системы. По обмоткам сварочного дросселя протекает только сварочный ток, а значит, к изоляции сварочного дросселя и к условиям работы предъявляют меньшие требования. Объединение этих преимуществ системы питания сварочной дуги, которая состоит из СТ и сварочного дросселя, разрешает получать экономический эффект в сравнении с использованием СТ сложной конструкции с подвижными частями и узлами электромагнитной системы. Еще одним преимуществом применения сварочного дросселя есть его значительно меньшая масса в сравнении с массой СТ. Поэтому сварщику легче перемещать сварочный дроссель во время частых изменений места, где происходит процесс сварки, объединяя при этом стационарно установленный СТ и подсоединенный длинными сварочными кабелями переносный сварочный дроссель. Очень широко такие системы питания сварочной дуги используют при реализации многопостовых систем питания сварочного тока. При этом стационарно устанавливается мощный СТ, способный выдавать сварочный ток в 1000 А и более, а к его выходным клеммам параллельно подключается несколько сварочных дросселей Др или сварочных балластных реостатов 1, расположенных непосредственно на сварочных постах Пзв, которые могут быть разбросаны по разным участкам сварочного цеха, строительной площадке, верхам здания или в разных отсеках большого корабля (рис.23).

Обсудить на форуме