ЕЛЕКТРОТЕХНІКА У БУДІВНИЦТВІ

Зварювальні апарати змінного струму

Зварювальні апарати змінного струму, що застосовують на підприємствах і на будівельно-монтажних майданчиках підрозділяють на чотири основні групи: з окремим дроселем; з вбудованим дроселем; з рухомим магнітним шунтом;

із збільшеним магнітним розсіюванням і рухомою обмоткою.

Ці групи відрізняються за конструкцією й електричною схемою. Зварю­вальні апарати складаються з понижувального трансформатора і спеціального пристрою. Трансформатор забезпечує живлення дуги змінним струмом напру­гою 60-70 В, а спеціальний пристрій служить для створення падаючої зовніш­ньої характеристики і регулювання величини зварювального струму.

Зварювальні апарати з окремим дроселем (рис. 16.5) складаються з по­нижувального трансформатора і дроселя. Трансформатор Т має осердя (магні - топровід) 2 із штампованих пластин, виготовлених з тонкої трансформаторної
сталі товщиною 0,5 мм. На осерді розташовані первинна 1 і вторинна 3 обмот­ки. Первинна обмотка з ізольованого проводу підключається до мережі змінно­го струму напругою 220 або 380 В. У вторинній обмотці, виготовленій з мідної шини, індукується струм напругою 60-70 В. Невелике магнітне розсіювання і малий омічний опір обмоток забезпечують незначне внутрішнє падіння напруги і високий ККД трансформатора.

Послідовно вторинній обмотці у зварювальне коло включено обмотку 4 дроселя Др (регулятора струму). Осердя (магнітопровід) дроселя набране з пла­стин тонкої трансформаторної сталі і складається з двох частин: нерухомої 5, на якій розташована обмотка дроселя, і рухомої 6, яка переміщується за допомо­гою гвинтового пристосування 7.

Дросель призначений для регулювання сили зварювального струму і створення падаючої зовнішньої характеристики трансформатора на дузі. При збудженні дуги (при короткому замиканні) великий струм, проходячи через об­мотку дроселя, створює потужний магнітний потік, що наводить ЕРС дроселя, спрямовану проти напруги трансформатора. Вторинна напруга, що розвиваєть­ся трансформатором, повністю поглинається падінням напруги в дроселі. На­пруга у зварювальному колі досягає майже нульового значення.

При виникненні дуги сила зварювального струму зменшується. Слідом за цим зменшується ЕРС самоіндукції дроселя, спрямована проти напруги транс­форматора, і у зварювальному колі встановлюється робоча напруга, необхідна для стійкого горіння дуги, менша за напругу холостого ходу. Змінюючи вели­чину зазору а між нерухомим і рухомим магнітопроводом дроселя, змінюють індуктивний опір дроселя і тим самим силу струму у зварювальному колі. При збільшенні зазору магнітний опір магнітопроводу дроселя збільшується, магні­тний потік слабшає, зменшується ЕРС самоіндукції котушки і її індуктивний опір. Це приводить до зростання зварювальної сили струму. При зменшенні за­зору сила зварювального струму зменшується.

За цією схемою виготовлені й експлуатуються зварювальні трансформа­тори типу СТЕ-24У, СТЕ-34У [2.23]. Такі трансформатори широко застосову­ють на будівельно-монтажних майданчиках, на заводах і при зварюванні магіс­тральних трубопроводів.

Зварювальні апарати з вбудованим дроселем (рис. 16.6). Магнітопровід трансформатора складається з основного осердя 1, на якому розташовані пер­винна 2 й вторинна 6 обмотки трансформатора, і додаткового осердя 4 з обмот­кою дроселя 5 (регулятор струму). Додатковий магнітопровід розташований над основним і складається з нерухомої і рухомої частин, між якими за допомо­гою гвинтового механізму 3 встановлюється необхідний повітряний зазор а.

3 ~ 50 Hz

Рис. 16.6 - Схема зварювального трансформатора з вбудованим дроселем: 1 - осердя; 2, 6 - обмотки трансформатора відповідно первинна і вторинна;

3 - гвинтовий механізм; 4 - додаткове осердя; 5 - обмотка дроселя; а - зазор Регулювання сили зварювального струму здійснюється зміною повітряно­го зазору а: чим більший зазор а, тим більша сила зварювального струму.

За цією схемою випускаються зварювальні трансформатори типу СТН - 500, ТСД-500 та ін. [2.23].

Зварювальні апарати з рухомим магнітним шунтом (рис. 16.7) мають цільний замкнутий магнітопровід, у якому на одному стрижні розташовані пер­винна 4 і вторинна 3 обмотки, а на іншому — реактивна обмотка 1. Між ними знаходиться пересувний магнітний шунт - стрижень 2. Шунт замикає магнітні потоки первинної і реактивної обмоток, утворюючи магнітні потоки розсіюван­ня, які мають значний індуктивний опір. В такий спосіб забезпечується падаюча зовнішня характеристика трансформатора.

Регулювання сили зварювального струму здійснюється переміщенням ма­гнітного шунта уздовж напрямку магнітного потоку. При висуванні шунта роз­сіювання магнітних потоків первинної і реактивної обмоток зменшується, вна­слідок чого зменшується індуктивний опір трансформатора. При цьому значен-

ня сили зварювального струму зростає. На такому принципі працюють зварю­вальні апарати типу СТАН-0, ОСТА-350 та ін. [2.23].

Рис. 16.7 - Схема зварювального апарата з рухомим магнітним шунтом:

1 - реактивна обмотка; 2 - магнітний шунт; 3, 4 - обмотки відповідно вторинна й первинна

Зварювальні апарати із збільшеним магнітним розсіюванням і рухо­мою обмоткою без дроселя. Трансформатор має магнітопровід у вигляді стри­жнів, на яких розташовані по дві котушки: одна з первинною обмоткою, а друга із вторинною обмоткою. Котушки обмоток з'єднані паралельно. Первинна ко­тушка закріплена нерухомо. Котушка вторинної обмотки переміщається гвин­товим механізмом вручну. Регулювання зварювальної сили зварювального струму здійснюється шляхом зміни відстані між котушками первинної й вто­ринної обмоток трансформатора. Чим менша відстань між котушками обмоток, тим більша сила зварювального струму. За цим принципом випускаються трансформатори типу ТС і ТСК з алюмінієвими обмотками.

Трифазні зварювальні трансформатори застосовують при зварюванні трифазною дугою спареними електродами. Застосування трифазних зварюваль­них апаратів має велике економічне значення, тому що вони забезпечують ви­соку продуктивність, економію електроенергії (ККД досягає 0,9) і рівномірне завантаження фаз мережі при високому коефіцієнті потужності (соэф < 0,8). Однак зварювання трифазним струмом набуло обмеженого застосування через складність зварювального обладнання.