Первую составляют трансформаторы с увеличенным магнитным рассеянием без реактивной катушки, вторую — с нормальным магнитным рассеянием в сочетании с реактивной катушкой

В трансформаторах с увеличенным магнитным рассеянием (рис. 19.8) первичная Wj и вторичнаяW₂обмотки разнесены по высоте магнитопровода 1. При прохождении тока по обмоткам возникают магнитные потоки. Основная часть магнитных пото­ков Ф, создаваемых намагничивающей силой первичной и вто­ричной обмоток, замыкается по стержню магнитопровода. Другая часть магнитных потоков замыкается по воздуху, создавая потоки рассеяния Ф_р1 и Ф_р2. Потоки рассеяния наводят в трансформаторе реактивную электродвижущую силу, которая и определяет его индуктивное сопротивление. В результате трансформатор име­ет падающую характеристику.

а б Рис. 19.8. Трансформатор с увеличенным магнитным рассеянием: а — электромагнитная схема; б — распределение магнитных потоков

 

Изменение индуктивного сопротивления осуществляется сле­дующими способами:

□ раздвижением катушек по высоте магнитопровода (транс­форматоры типа ТС, ТД, ТДМ);

□ введением в окно магнитопровода подвижных шунтов (транс­форматоры типа СТШ);

□ размещением в окне магнитопровода управляемых шунтов (трансформаторы типа ТДФ),

Трансформаторы с подвижными элементами рассчитаны на небольшие силы тока, обычно до 500 А. Более мощные транс­форматоры выпускают с магнитными шунтами.

Изменяя расстояние между катушками, положение шунта в окне магнитопровода или подмагничивая управляемый шунт, производят плавное регулирование сварочного тока. Например, увеличением расстояния между катушками увеличивают индук­тивное сопротивление рассеяния, а ток — уменьшают. Уменьше­ние расстояния приводит к увеличению тока.

Ступенчатое регулирование тока осуществляется путем пере­ключения секций первичной и вторичной обмоток.

В трансформаторах с нормальным магнитным рассеянием (рис. 19.9) первичная и вторичная обмотки располагаются на маг- нитопроводе в одной плоскости. Благодаря такому размещению магнитные потоки рассеяния минимальны. Индуктивное сопро­тивление трансформатора незначительно. Для получения падаю­щей характеристики в цепь дуги последовательно с вторичной обмоткой включают дополнительную реактивную катушку с ре­гулируемым индуктивным сопротивлением.

Рис. 19.9. Трансформаторы с нормальным магнитным рассеянием: а — схема трансформатора с совмещенной магнитной катушкой; б — то же, с отдельной реактивной катушкой; I, II, III — первичная, вторичная и реактивная обмотки; П — подвижный пакет магнитопровода дросселя; S — воздушный зазор в магнитопроводе

 

В зависимости от расположения реактивной катушки различа­ют трансформаторы с совмещенной реактивной катушкой (транс­форматоры типа СТН) и с отдельной реактивной катушкой (транс­форматоры типа СТЭ).

Регулирование величины индуктивного сопротивления и со- отвётственно сварочного тока производится путем изменения воздушного зазора S. При минимальных зазорах обеспечивается максимальное индуктивное сопротивление катушки и минималь­ный ток, и наоборот.

Сварочные выпрямители применяются для ручной дуговой сварки покрытыми электродами, механизированной дуговой свар­ки под флюсом И в защитных газах. Выпрямители состоят из следующих элементов: трансформатора, выпрямительного пуско- регулирующего блока, измерительной и защитной аппаратуры.

В выпрямителях используются понижающие трансформаторы, аналогичные по принципу действия сварочным трансформаторам. Внешняя вольт-амперная характеристика выпрямителей опре­деляется вольт-амперной характеристикой трансформатора.

Выпрямительные блоки собираются по мостовой схеме из по­лупроводниковых неуправляемых (диодов) и управляемых (ти­ристоров) вентилей.

Выпрямители, имеющие жесткую характеристику, состоят из трансформатора с нормальным рассеянием и нерегулируе­мого выпрямительного блока.

Работа однофазной мостовой схемы выпрямителя заключается в следующем (рис. 19.10). В положительный (условно) полупери-

 

 

Рис. 19.10. Схема выпрямительных установок: а — однофазная мостовая схема;, б — трехфазная мостовая схема

 

од ток проходит от точки Т₁ трансформатора через вентиль 3, нагрузку Н, вентиль 2 и далее в точку Т₂ трансформатора. В отри­цательный (условно) полупериод ток проходит от точки Т_г транс­форматора через вентиль 4, нагрузку Н (в направлении, аналогич­ном предыдущему), вентиль 1 и далее в точку Т_г трансформатора. В итоге через нагрузку протекает выпрямленный ток с положи­тельными (условно) полупериодами.

Универсальными являются выпрямители, которые имеют регулируемый тиристорный выпрямительный блок, позволяю­щий обеспечить жесткую, пологопадающую и крутопадающую характеристики. Тиристорный блок используется в качестве ре­гуляторов тока. К универсальным относятся сварочные выпря­мители ВДУ-305, ВДУ-506, применяемые для ручной дуговой сварки покрытыми электродами, сварки в С0₂ и под флюсом.

Сварочные генераторы применяются для ручной дуговой сварки покрытым электродом, сварки под флюсом и сварки в защитных газах. В зависимости от назначения они могут иметь падающую или жесткую внешнюю вольт-амперную ха­рактеристику.

Генератор приводится в действие с помощью привода. Если используется приводной электродвигатель, то генератор назы­вается сварочным преобразователем, если двигатель внутрен­него сгорания — сварочным агрегатом.

Генератор Может иметь две электрические схемы (рис. 19.11):

□ с независимым возбуждением и последовательной размаг­ничивающей обмоткой РО;

□ с параллельной намагничивающей НО и последовательной размагничивающей РО обмотками.

По первой схеме намагничивающая обмотка независимого воз­буждения НО питается от постороннего источника постоянного тока, по второй — параллельная намагничивающая обмотка НО или, иначе, обмотка самовозбуждения питается от основной и вспомогательной щеток.

При протекании намагничивающего тока в генераторах об­разуется намагничивающий поток Ф_н. Изменяя ток намагничи­вания в цепи возбуждения с помощью реостата, осуществляют плавное регулирование напряжения холостого хода, а следова­тельно, и режима работы.

При сварке, когда сварочный ток проходит через последова­тельную размагничивающую обмотку РО, создается поток Ф_р,

б

а

йГ.9

t

СП

Р

r^J

Рис. 19.11. Принципиальные электрические схемы сварочных

генераторов:

а — с независимым возбуждением и последовательной размагничивающей обмоткой; б — с параллельной намагничивающей и последовательной раз­магничивающей обмотками

который направлен навстречу потоку Ф_н. Результирующий по­ток уменьшится, одновременно снизится напряжение на зажи­мах генератора, т.е. обеспечивается рабочее напряжение дуги.

Источники питания дуги постоянным током (выпрямители и генераторы) обладают следующими преимуществами перед ис­точниками переменного тока:

□ более устойчивое горение дуги из-за отсутствия затуханий, связанных с изменением полярности переменного тока;

□ высокое качество сварки благодаря высокой стабильности дуги постоянного тока;

□ возможность применения всех выпускаемых промышлен­ностью марок электродов, в то время как для сварки перемен­ным током электроды некоторых марок непригодны;

□ меньшая чувствительность к колебаниям напряжения в сети;

□ сварочные агрегаты удобны для использования в местах, где отсутствует электроэнергия.

Основой инверторных источников питания сварочной дуги является инвертор. В общем случае он представляет собой уст­ройство, служащее для превращения постоянного тока в пере­менный. Применяемые в современных сварочных источниках питания транзисторные инверторы, созданные на базе последних достижений в области энергетической электроники, позволяют
не только получать переменный ток очень высокой частоты (20...70 кГц), что, как следствие, влечет за собой возможность значительного снижения массы источника, но и активно участ­вовать в контроле и быстродействующем регулировании силы сварочного тока в зависимости от условий протекания процесса сварки. Инверторные источники питания обеспечивают:

□ легкое возбуждение дуги за счет временного повышения силы сварочного тока в момент ее зажигания (в некоторых источниках активизирована также функция, предупреждающая залипание электрода путем мгновенного резкого снижения тока короткого замыкания);

□ устойчивость горения и стабильность параметров дуги, в том числе при колебании напряжения питающей сети;

□ плавное регулирование силы сварочного тока с возможно­стью дистанционного управления. Все это способствует значи­тельному улучшению хода сварочного процесса, повышению качества сварных швов и снижению расхода электроэнергии.

Структурная схема источников питания инверторного типа показана на рис. 19.12. Переменный ток промышленной часто­ты (50 Гц) поступает в низкочастотный выпрямитель 1 и после выпрямления превращается в инверторе 2 в переменный ток высокой частоты (до 70 кГц). Затем с помощью понижающего силового трансформатора 3 входное напряжение уменьшается до значения, требуемого для нормального и безопасного ведения сварки. Высокочастотный выпрямитель 4 преобразует перемен­ный ток в постоянный. Формирование необходимой для ручной дуговой сварки внешней характеристики, контроль и регулиро­вание параметров сварочного процесса осуществляют с помощью

Рис. 19.12. Структурная схема инверторного источника питания постоянного тока: БУ — блок управления; БОС — блок обратной связи; I — графики изменения тока во времени

 

блоков обратной связи и управления. В источниках питания, предназначенных для сварки не только постоянным, но и пере­менным током, добавляется вторичный инвертор для превраще­ния постоянного тока в переменный. При ручной дуговой сварке в подавляющем большинстве случаев применяют инверторные источники питания постоянного тока.

Масса и габаритные размеры инверторных источников пита­ния в несколько раз меньше аналогичных показателей сварочных выпрямителей. Это обусловлено резким снижением размеров по­нижающего силового трансформатора, являющегося основным массоносителем обоих типов источников питания.