ЭЛЕКТРОГАЗАСВАРЩИК

Сварочные аппараты переменного тока

Сварочные аппараты переменного тока состоят из по­нижающего трансформатора и специального устройства, создающего падающую внешнюю характеристику и регу­лирующего сварочный ток. Они подразделяются на две группы: аппараты, состоящие из трансформатора с жест­кой внешней характеристикой и дросселя, и аппараты, име­ющие трансформатор с падающей внешней характеристи­кой, создаваемой усиленными полями рассеяния в самом трансформаторе. Сварочные аппараты первой группы мо­гут быть с отдельным дросселем и со встроенным дроссе­лем.

Сварочные аппараты с отдельным дросселем состоят из понижающего трансформатора и дросселя регулятора тока. Трансформатор имеет сердечник (магнитопровод) из отштампованных пластин, изготовленных из тонкой транс­форматорной стали толщиной 0,5 мм. На сердечнике рас­положены первичная и вторичная обмотки. Первичная об­мотка из изолированной проволоки подключается к сети переменного тока напряжением 220 или 380 В. Во вторич­ной обмотке, изготовленной из медной шины, индуциру­ется ток напряжением 60—70 В. Небольшое магнитное рас­сеивание и малое омическое сопротивление обмоток обес­печивают незначительное внутреннее падение напряжения и высокий КПД трансформатора. В сварочную цепь вклю­чают обмотку (из голой медной шины) дросселя (регулято­ра тока). Сердечник дросселя набран из пластин тонкой трансформаторной стали и состоит из двух частей: непод­вижной, на которой расположена обмотка дросселя, и под­вижной, перемещаемой с помощью винтовой пары. При вращении рукоятки по часовой стрелке воздушный зазор увеличивается, а против часовой стрелки — уменьшается.

При возбуждении дуги (при коротком замыкании) боль­

шой ток, проходя через обмотку дросселя, создает мощ­ный магнитный поток, наводящий э. д.с. дросселя, направ­ленную против напряжения трансформатора. Вторичное напряжение, развиваемое трансформатором, полностью поглощается падением напряжения в дросселе. Напряже­ние в сварочной цепи почти достигает нулевого значения. При возникновении дуги сварочный ток уменьшается, вслед за ним уменьшается э. д.с. самоиндукции дросселя, направ­ленная против напряжения трансформатора, и в сварочной цепи устанавливается рабочее напряжение, необходимое для устойчивого горения дуги, меньшее, чем напряжение хо­лостого хода. Изменяя зазор между неподвижным и по­движным магнитопроводом, изменяют индуктивное сопро­тивление дросселя и тем самым ток в сварочной цепи. При увеличении зазора магнитное сопротивление магнитопро - вода дросселя увеличивается, магнитный поток ослабляет­ся, уменьшается э. д.с. самоиндукции катушки и ее индук­тивное сопротивление. Это приводит к возрастанию сва­рочного тока. При уменьшении зазора сварочный ток умень­шается. По этой схеме изготовлены и эксплуатируются сва­рочные трансформаторы типа СТЭ. Они просты и безопас­ны в работе.

Сварочные аппараты со встроенным дросселем устрое­ны следующим образом. Сердечник трансформатора состо­ит из основного магнитопровода, на котором расположены первичная и вторичная обмотки собственно трансформато­ра, и добавочного магнитопровода с обмоткой дросселя (ре­гулятор тока). Добавочный магнитопровод расположен над основным и состоит из неподвижной и подвижной частей, между которыми при помощи винтового механизма уста­навливается необходимый воздушный зазор.

Магнитный поток, создаваемый обмоткой дросселя, может иметь попутное или встречное направление с пото­ком, создаваемым вторичной обмоткой трансформатора, в зависимости от того, как включены эти обмотки. При встречном соединении магнитные потоки, возникающие при прохождении тока во вторичной обмотке трансформатора и обмотке регулятора тока, будут направлены навстречу друг другу.

Регулирование сварочного тока производится измене­нием воздушного зазора — чем больше зазор, тем больше сварочный ток.

Сварочные аппараты с увеличенным магнитным рассе­янием делятся на две группы: с подвижными обмотками и с магнитным шунтом. У обычных силовых трансформато­ров первичная и вторичная обмотки максимально сближе­ны, потоки рассеяния минимальные и поэтому внешняя характеристика жесткая. У трансформаторов сварочных аппаратов с увеличенным магнитным рассеянием первич­ная и вторичная обмотки разведены, потоки рассеяния боль­шие, а внешняя характеристика падающая. Сварочный трансформатор с подвижными обмотками имеет магнито - провод, на обоих стержнях которого расположены по две катушки, одна с первичной обмоткой, а вторая — со вто­ричной. Катушки первичной обмотки закреплены непо­движно в нижней части сердечника, катушки вторичной об­мотки перемещаются по стержням с помощью винтовой пары. Сварочный ток регулируют изменением расстояния между первичными и вторичными обмотками. При увели­чении этого расстояния магнитный поток рассеяния возра­стает, а сварочный ток уменьшается. По этому принципу изготовлены сварочные аппараты типа ТС, ТСК, ТД с алю­миниевыми обмотками. Технические характеристики неко­торых из них приведены в табл. 8.

Сварочные аппараты типа ТСК имеют конденсаторы, которые включены параллельно первичным обмоткам. Они способствуют повышению коэффициента мощности. Транс­форматор типа ТД имеет два диапазона сварочных токов:

большие токи — при параллельных соединениях катушек первичной и вторичной обмоток, и малые токи — при по­следовательных соединениях обмоток. При этом неболь­шая часть первичной обмотки отключается и этим повы­шают напряжение холостого хода, что обеспечивает устой­чивое зажигание и горение дуги при малых токах. Пере­ключение обмоток производится одновременно пакетным переключателем. В каждом диапазоне сварочный ток плавно регулируют, изменяя расстояние между катушками первич­ной и вторичной обмоток.

Для сварочных работ в монтажных условиях выпуска­ются облегченные перекосные сварочные аппараты с под­вижными катушками обмоток ТД-102 и ТД-306. Трансфор­матор ТД-102 номинальной мощностью 11,4 кВ-А имеет пределы регулирования сварочного тока 55—175 А. С по­мощью барабанного переключателя производят ступенча­тое регулирование сварочного тока (два диапазона). Плав­ное регулирование в пределах каждого диапазона обеспечи­вается перемещением первичной обмотки с помощью ходо­вого винта и рукоятки регулятора тока. При вращении руко­ятки по часовой стрелке катушки обмоток сближаются и сва­рочный ток увеличивается. Масса аппарата ТД-102 — 38 кг. Аппарат ТД-306 имеет номинальную мощность 19,4 кВ А, пределы регулирования сварочного тока 90—300 А и массу 71 кг.

В условиях строительно-монтажной площадки особен­но удобны трансформаторы ТД-304, имеющие устройство для дистанционного регулирования сварочного тока.

Для автоматической дуговой сварки под флюсом ис­пользуются трансформаторы с управляемым магнитным шунтом. Принцип действия основан на создании повы­шенных магнитных полей рассеяния при изменении маг­нитного насыщения управляемого шунта. Шунт имеет обмотку управления, которую подключают к источнику
постоянного напряжения. Сварочные трансформаторы с управляемым шунтом типа ТДФ состоят из трансформа­тора, регулятора тока и блока защитной и вспомогатель­ной аппаратуры. Трансформатор имеет магнитопровод стержневого типа, первичная обмотка — две секции и рас­положена на стержнях в нижней части магнитопровода. Вторичная обмотка — многосекционная. Основные ее ча­сти расположены на стержнях в верхней части магнито­провода, а дополнительные секции, с меньшим числом витков, размещены совместно с первичной обмоткой на стержнях в нижней части магнитопровода. Такое распо­ложение вторичной обмотки обеспечивает хорошее каче­ство при переключении ступеней сварочного тока и полу­чение крутопадающей внешней характеристики. Переход от ступени малых токов на ступень больших токов вы­полняется пакетным выключателем. Магнитный шунт с четырьмя обмотками управления расположен в центре между первичной и вторичной обмотками.

Трехфазные сварочные аппараты применяют при свар­ке трехфазной дугой спаренными электродами. Процесс сварки осуществляется сварочными дугами, которые воз­буждаются между каждым электродом и свариваемой де­талью и между электродами. Сварочный аппарат состоит из. трехфазного трансформатора, регулятора сварочного тока и магнитного контактора. Первичная обмотка включается в силовую сеть напряжением 220 В (соединение обмоток в треугольник) или 380 В (соединение обмоток в звезду). Вторичная обмотка имеет по две катушки на каждом стер­жне и выполнена из голой медной шины. Регулятор сва­рочного тока состоит из двух магнитопроводов с изменяю­щимися воздушными зазорами и трех обмоток. Две обмотки расположены на одном магнитопроводе и подключены к спаренным в едином электрододержателе электродам, изо­лированным друг от друга. Третья обмотка расположена на втором магнитопроводе и подключена к свариваемой де­тали. Регулятор вмонтирован в общий корпус и снабжен двумя рукоятками, с помощью которых производится ре­гулирование сварочного тока (изменением воздушных за­зоров в магнитопроводах). Одной рукояткой регулируют ток одновременно в обеих фазах, подключенных к электродам, а второй рукояткой — в фазе свариваемого изделия.

Магнитный контактор служит для включения и размы­кания цепи спаренных электродов. В начальный момент при возбуждении дуги сварочная цепь замыкается через свариваемую деталь и один из электродов. Ток проходит по обмотке регулятора и обмотке контактора. Контактор включает обмотку регулятора. Возникает вторая дуга. При отводе электродов от детали ток в обмотках прекращается, и контактор гасит дугу между электродами.

Для получения токов высокой частоты и высокого на­пряжения применяют осцилляторы параллельного и по­следовательного включений.

Осциллятор включают непосредственно в питающую сеть напряжением 220 В. Он состоит из повышающего трансформатора и колебательного контура. Трансформатор повышает напряжение с 220 В до 6000 В. Колебательный контур, состоящий из высокочастотного трансформатора (ВЧТ), конденсатора и разрядника, вырабатывает высоко­частотный ток. Контур связан со сварочной цепью индук­тивно через трансформатор ВЧТ, выводы вторичной об­мотки которой присоединяют один к клемме «земля» вы­водной панели, а другой ко второй клемме через конденса­тор и предохранитель.

Осцилляторы последовательного включения (М-3, ОС-Iх применяют в установках для дуговой сварки в защитных газах. Они обеспечивают более надежную защиту генера­тора (или силового выпрямительного блока) от пробоя вы­сокочастотным напряжением осциллятора.

При применении осциллятора дуга загорается даже без прикосновения электрода к изделию (при зазоре 1—2 мм), что объясняется предварительной ионизацией воздушного промежутка между электродом и свариваемой деталью.