Klassifizierung und Anordnung von Schweißtransformatoren

Schweißtransformator enthält Leistungstransformator und Schweißstromregelgerät.

Bei Schweißtransformatoren ist es aufgrund der Notwendigkeit einer großen Phasenverschiebung von Spannung und Strom zur Gewährleistung einer stabilen Zündung des Wechselstromlichtbogens bei Polaritätsumkehr erforderlich, einen erhöhten induktiven Widerstand des Sekundärkreises vorzusehen.

Mit zunehmendem induktiven Widerstand nimmt auch die Steigung der äußeren statischen Kennlinie der Schweißlichtbogenstromquelle in ihrem Arbeitsabschnitt zu, wodurch sichergestellt wird, dass die Abfallkennlinie entsprechend den Anforderungen an die Gesamtstabilität der „Stromquelle – Lichtbogen“ erhalten wird „System.

Bei der Konstruktion von Schweißtransformatoren wurden in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts Transformatoren mit normaler Ableitung des Magnetfeldes in Kombination mit einer separaten oder kombinierten Drossel verwendet. Der Strom wird durch Variation des Luftspalts im Magnetkreis des Induktors gesteuert.

Bei modernen Schweißtransformatoren, die seit den 1960er Jahren hergestellt werden, wird diesen Anforderungen durch eine Erhöhung der Ableitung des Magnetfeldes Rechnung getragen.

Transformator als Objekt Elektrotechnik verfügt über ein Ersatzschaltbild mit aktivem und induktivem Widerstand.

Bei Schweißtransformatoren im Lastbetrieb ist der Stromverbrauch um eine Größenordnung höher als die Leerlaufverluste, daher kann dieses Schema bei Betrieb unter Last vernachlässigt werden.

Reis. 1. Klassifizierung von Schweißtransformatoren

Bei einem typischen Transformatorkreis tritt der Hauptmagnetfeldverlust auf dem Weg von der Primär- zur Sekundärwicklung zwischen den Kernen des Magnetkreises auf.

Die Ableitung des Magnetfelds wird durch eine Änderung der Geometrie des Luftspalts zwischen Primär- und Sekundärwicklung (bewegte Spulen, bewegliche Shunts), durch eine koordinierte Änderung der Windungszahl der Primär- und Sekundärwicklung und durch Änderung der Magnetisierung gesteuert Permeabilität zwischen den Kernen des Magnetkreises (magnetisierter Shunt).

Betrachtet man ein vereinfachtes Diagramm eines Transformators mit verteilten Wicklungen, kann man die Abhängigkeit des induktiven Widerstands von den Hauptparametern des Transformators ermitteln

Rm ist der Widerstand entlang des Weges des magnetischen Streuflusses, ε ist die relative Verschiebung der Spulen, W ist die Anzahl der Windungen der Spulen.

Dann ist der Strom im Sekundärkreis:

Stufenloses Spektrum moderner Schweißtransformatoren: 1:3; 1: 4.

Viele Schweißtransformatoren verfügen über eine Stufensteuerung, bei der sowohl die Primär- als auch die Sekundärwicklung parallel oder in Reihe geschaltet werden.

I = K / W2

Moderne Schweißtransformatoren reduzieren das Gewicht und die Kosten der Stufe hoher Ströme, die Spannung des Leerlaufs wird reduziert.

Geschweißte Transformatoren mit beweglichen Spulen

Reis. 2. Die Vorrichtung eines Schweißtransformators mit beweglichen Wicklungen: Bei vollständig versetzten Wicklungen ist der Schweißstrom maximal, bei getrennten Wicklungen minimal.

Dieses Schema wird auch beim Schweißen von Gleichrichtern von einstellbaren Transformatoren verwendet.

Reis. 3. Das Design des Transformators mit beweglichen Wicklungen: 1 – Leitspindel, 2 – Magnetkreis, 3 – Leitmutter, 4,5 – Sekundär- und Primärwicklung, 6 – Griff.

Schweißen von mobilen Nebenschlusstransformatoren

Reis. 4. Das Gerät eines Schweißtransformators mit beweglichem Shunt

In diesem Fall erfolgt die Regulierung des Streuflusses des Magnetfelds durch Änderung der Länge und des Querschnitts der Elemente des Magnetpfads zwischen den Stäben des Magnetkreises. Weil magnetische Permeabilität Eisen ist zwei Größenordnungen größer als die Luftdurchlässigkeit; Wenn sich der magnetische Shunt bewegt, ändert sich der magnetische Widerstand des durch die Luft fließenden Leckstroms. Bei einem vollständig eingesetzten Shunt werden die Wellenform des Leckstroms und der induktive Widerstand durch die Luftspalte zwischen dem Magnetkreis und dem Shunt bestimmt.

Derzeit werden Schweißtransformatoren nach diesem Schema für Industrie- und Haushaltszwecke hergestellt, und ein solches Schema wird beim Schweißen von Gleichrichtern von einstellbaren Transformatoren verwendet.

Schweißtransformator TDM500-S

Schweißtransformatoren mit Teilwicklung

Dabei handelt es sich um Montage- und Haushaltstransformatoren, die vor 60, 70, 80 Jahren hergestellt wurden.

Es gibt mehrere Stufen zur Regulierung der Windungszahl der Primär- und Sekundärwicklung.

Feste Nebenschlussschweißtransformatoren

Reis. 4. Das Gerät eines Schweißtransformators mit festem magnetischem Shunt

Zur Steuerung dient ein fallender Abschnitt, d.h. Nebenschlusskernbetrieb im Sättigungsmodus. Da der magnetische Fluss durch den Shunt variabel ist, wird der Arbeitspunkt so gewählt, dass er nicht außerhalb des fallenden Zweigs liegt magnetische Permeabilität.

Mit zunehmender Sättigung des Magnetkreises nimmt die magnetische Permeabilität des Shunts ab, dementsprechend nimmt der Leckstrom zu, der induktive Widerstand des Transformators nimmt zu und infolgedessen nimmt der Schweißstrom ab.

Da die Regelung elektrisch erfolgt, ist eine Fernsteuerung der Stromversorgung möglich. Ein weiterer Vorteil der Schaltung ist das Fehlen beweglicher Teile, da die elektromagnetische Steuerung die Konstruktion von Leistungstransformatoren vereinfacht und erleichtert. Elektromagnetische Kräfte sind proportional zum Quadrat des Stroms, sodass es bei hohen Strömen zu Problemen bei der Abstützung beweglicher Teile kommt. Transformatoren dieser Art wurden in den 70er und 80er Jahren des 20. Jahrhunderts hergestellt.

Thyristor-Schweißtransformatoren

Reis. 5. Gerät Thyristor-Schweißtransformator

Prinzip der Spannungs- und Stromregelung Thyristoren basierend auf der Phasenverschiebung des Thyristorlochs in der Halbperiode seiner direkten Polarität. Gleichzeitig ändert sich der Durchschnittswert der gleichgerichteten Spannung und dementsprechend der Strom für eine Halbwelle.

Zur Regelung eines Einphasennetzes sind zwei gegensätzlich geschaltete Thyristoren erforderlich und die Regelung muss symmetrisch erfolgen.Thyristortransformatoren haben eine starre äußere statische Charakteristik, die mithilfe von Thyristoren durch die Ausgangsspannung gesteuert wird.

Thyristoren eignen sich zur Spannungs- und Stromregelung in Wechselstromkreisen, da sie bei Polaritätsumkehr automatisch schließen.

In Gleichstromkreisen werden üblicherweise Schwingkreise mit Induktivität zum Schließen von Thyristoren verwendet, was schwierig und teuer ist und die Möglichkeiten der Regelung einschränkt.

In Thyristortransformatorschaltungen werden Thyristoren aus zwei Gründen im Primärwicklungskreis eingebaut:

1. Weil die Sekundärströme von Schweißstromquellen viel höher sind als der maximale Strom des Thyristors (bis zu 800 A).

2. Höherer Wirkungsgrad, da die Spannungsabfallverluste in den offenen Ventilen im ersten Regelkreis um ein Vielfaches kleiner sind als die Betriebsspannung.

Darüber hinaus sorgt die Induktivität des Transformators in diesem Fall für eine stärkere Glättung des gleichgerichteten Stroms als beim Einbau von Thyristoren im Sekundärkreis.

Alle modernen Schweißtransformatoren werden mit Aluminiumwicklungen hergestellt. Aus Gründen der Zuverlässigkeit sind Kupferstreifen an den Enden kaltverschweißt.

Reis. 6. Blockschaltbild des Thyristortransformators: T – Dreiphasen-Abwärtstransformator, KV – Schaltventile (Thyristoren), BFU – Phasensteuergerät, BZ – Aufgabenblock.

Reis. 7. Spannungsdiagramm: φ- Einschaltwinkel (Phase) der Thyristoren.

Seit den 1980er Jahren werden die meisten Schweißtransformatoren aus kaltgewalztem Transformatoreneisen hergestellt. Dies führt zu einer 1,5-fach höheren Induktion und einem geringeren Gewicht des Magnetkreises.