12. Классификация сварочных трансформаторов. Достоинства и недостатки.
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.
13. Уравнение внешней вольт-амперной характеристики однофазного трансформатора для дуговой сварки. Формирование падающей внешней характеристики. Регулирование сварочного тока.
Внешняя характеристика источников питания (сварочного трансформатора, выпрямителя и генератора) - это зависимость напряжения на выходных зажимах от величины тока нагрузки. Зависимость между напряжением и током дуги в установившемся (статическом) режиме называется вольт-амперной характеристикой дуги.
Внешние характеристики источников питания сварочной дуги показаны на рис. 1. Длина дуги связана с ее напряжением: чем длиннее сварочная дуга, тем выше напряжение. Чем круче характеристика, тем меньше влияет длина сварочной дуги на сварочный ток. При изменении напряжения на величину δ при крутопадающей характеристике изменение тока равно а1 при пологопадающей - а2.
Для обеспечения стабильного горения дуги необходимо, чтобы характеристика сварочной дуги пересекалась с характеристикой источника питания (рис. 1). В момент зажигания дуги (рис. 1, а) напряжение падает по кривой от точки 1 до точки 2 - до пересечения с характеристикой генератора, т. е. до положения, когда электрод отводится от поверхности основного металла. При удлинении дуги до 3-5 мм напряжение возрастает по кривой 2-3 (в точке 3 осуществляется устойчивое горение дуги). Обычно ток короткого замыкания превышает рабочий ток, но не более чем в 1,5 раза. Время восстановления напряжения после короткого замыкания до напряжения дуги не должно превышать 0,05 с.
На рис. 2, б показаны падающие характеристики 1 и 2 источника питания при жесткой характеристике дуги 3, наиболее приемлемой при ручной дуговой сварке.
Рис. 2. Внешние характеристики источников питания (а) и сварочной дуги (б)
Зависимость напряжения на дуге от сварочного тока векторной форме можно записать
где
Uд - напряжение дуга;
Uо - напряжение холостого хода трансформатора;
Iд - ток дуги;
XТ; КТ — индуктивное и активное сопротивления первичной обмотки, приведенное ко вторичной обмотке трансформатора;
Xр; Кр — индуктивное и активное сопротивления реактивной катушки (регулятора).
Согласно векторной диаграмме, уравнение внешней вольт-амперной характеристики трансформатора имеет вид:
Обычно из-за крайней малости Rт и Rр, ими пренебрегают, и тогда
Наличие индуктивности в сварочной цепи обеспечивает получение крутопадающей внешней вольт-амперной характеристики источника питания и дает возможность его настройки на заданный режим сварки.
Таким образом, для получения падающей характеристики источника питания сварочной дуги во вторичную цепь трансформатора с нормальным магнитным рассеянием включают дополнительно реактивную катушку — дроссель, имеющую значительное индуктивное сопротивление.
Величину сварочного тока регулируют путем изменения воздушного зазора а между подвижной и неподвижной частями магнитопровода . При увеличении воздушного зазора а магнитное сопротивление магнитопровода увеличивается, магнитный поток соответственно уменьшается, а следовательно, уменьшается индуктивное сопротивление катушки и увеличивается сварочный ток. При полном отсутствии воздушного зазора а дроссель можно рассматривать как катушку на железном сердечнике; в этом случае величина тока будет минимальной. Следовательно, для получения большей величины тока воздушный зазор нужно увеличить (рукоятку на дросселе вращать по часовой стрелке), а для получения меньшей величины тока — зазор уменьшить (рукоятку вращать против часовой стрелки). Регулирование сварочного тока рассмотренным способом позволяет настраивать режим сварки плавно и с достаточной точностью.