Razvrstitev in naprava varilnih transformatorjev
Varilni transformator vsebuje močnostni transformator in naprava za nadzor varilnega toka.
Pri varilnih transformatorjih je zaradi potrebe po velikem faznem premiku napetosti in toka, da se zagotovi stabilen vžig obloka izmeničnega toka, ko je polarnost obrnjena, potrebno zagotoviti povečan induktivni upor sekundarnega tokokroga.
Z večanjem induktivnega upora se povečuje tudi naklon zunanje statične karakteristike vira energije varilnega obloka v njegovem delovnem delu, kar zagotavlja, da so padne karakteristike dosežene v skladu z zahtevami za splošno stabilnost "vira energije - obloka". "sistem.
Pri zasnovi varilnih transformatorjev v prvi polovici 20. stoletja so se uporabljali transformatorji z normalno disipacijo magnetnega polja v kombinaciji z ločeno ali kombinirano dušilko. Tok se krmili s spreminjanjem zračne reže v magnetnem vezju induktorja.
Pri sodobnih varilnih transformatorjih, ki se proizvajajo od šestdesetih let prejšnjega stoletja, so te zahteve izpolnjene s povečanjem disipacije magnetnega polja.
Transformator kot predmet elektrotehnika ima enakovredno vezje, ki vsebuje aktivni in induktivni upor.
Pri varilnih transformatorjih, ki delujejo v načinu obremenitve, je poraba energije za red velikosti večja od izgub brez obremenitve, zato je pri delovanju pod obremenitvijo to shemo mogoče zanemariti.
riž. 1. Razvrstitev varilnih transformatorjev
Za tipično transformatorsko vezje se glavna izguba magnetnega polja na poti od primarnega do sekundarnega navitja pojavi med jedri magnetnega vezja.
Disipacijo magnetnega polja uravnavamo s spreminjanjem geometrije zračne reže med primarnim in sekundarnim navitjem (gibljive tuljave, premikajoči se šunti), z usklajeno spremembo števila ovojev primarnega in sekundarnega navitja, s spreminjanjem magnetnega prepustnost med jedri magnetnega vezja ( magnetizirani šant).
Pri obravnavi poenostavljenega diagrama transformatorja s porazdeljenimi navitji je mogoče dobiti odvisnost induktivnega upora od glavnih parametrov transformatorja
Rm je upor vzdolž poti blodečega magnetnega pretoka, ε je relativni premik tuljav, W je število ovojev tuljav.
Potem je tok v sekundarnem krogu:
Neskončno variabilna paleta sodobnih varilnih transformatorjev: 1: 3; 1: 4.
Številni varilni transformatorji imajo stopenjsko krmiljenje - preklop primarnega in sekundarnega navitja na vzporedno ali zaporedno povezavo.
I = K / W2
Sodobni varilni transformatorji zmanjšajo težo in stroške stopnje visokih tokov, napetost odprtega tokokroga se zmanjša.
Varjeni transformatorji s premičnimi tuljavami
riž. 2. Naprava varilnega transformatorja s premičnimi navitji: ko so navitja popolnoma zamaknjena, je varilni tok največji, ko so navitja ločena, je najmanjša.
Ta shema se uporablja tudi pri varilnih usmernikih nastavljivih transformatorjev.
riž. 3. Zasnova transformatorja s premičnimi navitji: 1 - vodilni vijak, 2 - magnetno vezje, 3 - vodilna matica, 4,5 - sekundarna in primarna navitja, 6 - ročaj.
Varjenje premičnih transformatorjev
riž. 4. Naprava varilnega transformatorja s premičnim šantom
V tem primeru se regulacija toka uhajanja magnetnega polja izvede s spreminjanjem dolžine in odseka elementov magnetne poti med palicami magnetnega vezja. Ker magnetna prepustnost železo je dva reda velikosti večja od prepustnosti zraka; ko se magnetni shunt premakne, se spremeni magnetni upor uhajalnega toka, ki prehaja skozi zrak. Pri popolnoma vstavljenem šantu sta valovna oblika toka uhajanja in induktivni upor določena z zračnimi režami med magnetnim vezjem in šantom.
Trenutno se varilni transformatorji po tej shemi proizvajajo za industrijske in domače namene, taka shema pa se uporablja pri varjenju usmernikov nastavljivih transformatorjev.
Varilni transformator TDM500-S
Varilni transformatorji s sekcijskim navitjem
Gre za montažne in gospodinjske transformatorje, izdelane pred 60, 70, 80 leti.
Obstaja več stopenj regulacije števila obratov primarnega in sekundarnega navitja.
Fiksni varilni transformatorji
riž. 4. Naprava varilnega transformatorja s fiksnim magnetnim šantom
Za krmiljenje se uporablja padajoči odsek, tj. delovanje shuntnega jedra v načinu nasičenja. Ker je magnetni tok, ki prehaja skozi shunt, spremenljiv, je delovna točka izbrana tako, da ne gre izven padajoče veje magnetna prepustnost.
Ko se nasičenost magnetnega tokokroga poveča, se magnetna prepustnost šanta zmanjša, zato se poveča uhajalni tok, induktivni upor transformatorja in posledično se zmanjša varilni tok.
Ker je regulacija električna, je omogočen daljinski nadzor napajanja. Druga prednost vezja je odsotnost gibljivih delov, ker elektromagnetno krmiljenje omogoča poenostavitev in olajšanje načrtovanja močnostnih transformatorjev. Elektromagnetne sile so sorazmerne s kvadratom toka, zato je pri velikih tokovih težava s podpiranjem gibljivih delov. Transformatorji te vrste so bili proizvedeni v 70. in 80. letih 20. stoletja.
Tiristorski varilni transformatorji
riž. 5. Naprava tiristorski varilni transformator
Princip regulacije napetosti in toka tiristorji na podlagi faznega premika luknje tiristorja v polperiodi njegove neposredne polarnosti. Hkrati se spremeni povprečna vrednost popravljene napetosti in s tem tok za pol cikla.
Za regulacijo enofaznega omrežja potrebujemo dva nasprotno povezana tiristorja, regulacija pa mora biti simetrična.Tiristorski transformatorji imajo togo zunanjo statično karakteristiko, ki jo nadzira izhodna napetost s tiristorji.
Tiristorji so primerni za regulacijo napetosti in toka v AC tokokrogih, ker se samodejno zaprejo, ko je polarnost obrnjena.
V enosmernih tokokrogih se običajno uporabljajo resonančna vezja z induktivnostjo za zapiranje tiristorjev, kar je težko in drago ter omejuje možnosti regulacije.
V tokokrogih tiristorskih transformatorjev so tiristorji nameščeni v vezju primarnega navitja iz dveh razlogov:
1. Ker so sekundarni tokovi varilnih virov energije veliko višji od največjega toka tiristorja (do 800 A).
2. Večji izkoristek, saj so izgube padca napetosti v odprtih ventilih v prvi zanki nekajkrat manjše od delovne napetosti.
Poleg tega induktivnost transformatorja v tem primeru zagotavlja večje glajenje popravljenega toka kot v primeru vgradnje tiristorjev v sekundarno vezje.
Vsi sodobni varilni transformatorji so izdelani z aluminijastimi navitji. Za zanesljivost so bakreni trakovi na koncih hladno varjeni.
riž. 6. Blokovna shema tiristorskega transformatorja: T — trifazni padajoči transformator, KV — preklopni ventili (tiristorji), BFU — fazna krmilna naprava, BZ — opravilni blok.
riž. 7. Napetostni diagram: φ- kot (faza) vklopa tiristorjev.
Od leta 1980 je večina varilnih transformatorjev izdelana iz hladno valjanega transformatorskega železa. To daje 1,5-krat večjo indukcijo in manjšo težo magnetnega kroga.