4. Порядок виконання роботи

Вивчити будову трансформатора і ознайомитись з електричною схемою знімання характеристик (рисунок 2.4).

РБ – 315 – баластні реостати; Т₁ – зварювальний трансформатор ТД – 500У2; QF₁ – рубильник; РА₁ – амперметр;

PV₁ – вольтметр; И – 509 – трансформатор струму;

К₁, К₂ – контактори

Рисунок 2.4 – Принципова електрична схема знімання храктеристик трансформатора типу ТД – 500У2

Встановити мінімальне значення струму короткого замикання, віддаливши котушки на максимальну віддаль. Перемикач обмоток встановити на значення малих струмів. Рубильник баластних реостатів вимкнути.

Ввімкнути трансформатор і перевести в режим короткого замикання (контактори К₁ і К₂ ввімкнути). Обертаючи рукоятку плавного регулювання зварювального струму, установити значення І_к.з.=200 А. Потім трансформатор перевести в режим холостого ходу, вимкнувши контактор К₂.

Відлік даних випробувань почати з режиму холостого ходу. Потім трансформатор поступово навантажувати шляхом вмикання рубильників реостатів РБ – 315. Після вмикання кожної пари рубильників знімати покази приладів, а саме: напругу вторинної обмотки U₂, струм навантаження зовнішнього кола І_д.

Після виміру вказаних параметрів при всіх ввімкнутих рубильниках РБ – 315 замкнути зовнішнє коло вторинної обмотки трансформатора накоротко (ввімкнути контактор К₂). В цьому режимі виміряти параметри U₂, І_д=І_к.з.

Після зняття зовнішньої характеристики для значення І_к.з.= 200 А, трансформатор перевести в режим короткого замикання, установивши І_к.з.= 300 А. Для цього рукоятку перемикача діапазонів поставити в положення “великі струми”.

Знову зняти зовнішню характеристику в порядку описаному вище. Побудувати графіки залежності U₂= f(І_д).

Для знімання регулювальної характеристики треба установити І_к.з.min, віддаливши котушки первинної і вторинної обмоток на максимальну віддаль. Перевести трансформатор в режим короткого замикання (ввімкнувши К₁ і К₂). Зробити відлік І_к.з. Далі робити заміри І_к.з. через кожні 10 обертів рукоятки регулятора струму. Регулювальну характеристику знімати в діапазоні великих струмів.

2.4 Обробка результатів, їх аналіз і висновки

1. Описати технічні характеристики зварювального трансформатора.

2. Описати будову зварювального трансформатора.

3. За отриманими даними побудувати зовнішню та регулювальну характеристику трансформатора ТД-500У2.

5. Контрольні запитання

2.1) Будова і призначення трансформаторів типу ТД – 500У2.

2.2) Принцип роботи трансформаторів типу ТД – 500У2 в режимах холостого ходу, навантаження і короткого замикання.

2.3) Порядок знімання зовнішньої та регулювальної характеристик трансформаторів.

2.4) Регулювання режимів зварювання.

Лабораторна робота № 3 вивчення призначення, будови і принципу роботи зварювального трансформатора типу тдф - 1001у3

1. Мета роботи

1. Вивчити призначення, будову, принцип роботи і технічну характеристику трансформатора типу ТДФ – 1001У3.

2. Освоїти методику і порядок знімання характеристик трансформатора.

2. Програма роботи

Лабораторна робота розрахована на 2 години аудиторних занять, під час яких вивчають призначення, будову, принцип роботи і порядок знімання характеристик трансформатора ТДФ – 1001У3.

3. Основні теоретичні положення. Опис устаткування

Зварювальний трансформатор типу ТДФ – 1001УЗ з крутоспадаючими зовнішніми характеристиками призначений для живлення зварювальних автоматів дугового зварювання під флюсом однофазним змінним струмом частотою 50 Гц.

Технічна характеристика трансформатора типу ТДФ – 1001УЗ

Параметр	Значення
Номінальний зварювальний струм, А	1000
Межі регулювання зварювального струму, А
в діапазоні малих струмів	400...740
в діапазоні великих струмів	750...1200
Первинний струм, А
при напрузі 220 В	385
при напрузі 380 В	245
Вторинна напруга холостого ходу, В
При мінімальному зварювальному струмі	71
При максимальному зварювальному струмі	75
Вторинна номінальна робоча напруга, В	44
ТВ, %	100
Коефіцієнт корисної дії, не менше	0,87
Потужність, що споживається, кВА, не більше	95

За принципом роботи трансформатор типу ТДФ – 1001УЗ належить до групи зварювальних трансформаторів з розвинутим магнітним розсіюванням (підвищуваної індуктивності розсіювання). Це стаціонарна установка в однокорпусному виконанні з примусовою вентиляцію (рисунок 3.1).

1 - блок керування трансформатора; 2 - блок вентелей; 3 – вентилятор; 4 – стінка, яка закриває затискачі мережі живлення; 5 - контактор; 6 – затискачі мережі живлення; 7 – котушка вторинна (основна);

8 – гвинт кріплення стінки; 9 – сердечник магнітопроводу;

10 – шунт; 11 – стінка, яка закриває затискачі зварювального апарату; 12 – котушка вторинна (додаткова); 14 – затискачі зварювального апарату

Рисунок 3.1 – Загальний вигляд трансформатора

ТДФ – 1001 УЗ

Кожний зварювальний трансформатор типу ТДФ – 1001УЗ випускається тільки на одну напругу мережі живлення – 220 або 380 В і складається з таких елементів: власне трансформатора (силового), контактора мережі, вентилятора, блок – схеми керування.

Власне трансформатор складається з таких основних вузлів: основного магнітопровода стержневого типу, первинної і вторинної обмоток, магнітного шунта з обмоткою керування. Вторинна обмотка трансформатора складається з двох частин: основна (більша) розташована біля нижнього ярма осердя, додаткова (менша) разом з первинною обмоткою – біля верхнього ярма.

При переході з ступеня малих струмів на ступінь великих струмів частина витків основної вторинної обмотки вимикається і вмикається додаткова частина вторинної обмотки.

Магнітний шунт з обмоткою керування, яка складається з чотирьох котушок, знаходиться у вікні основного магнітопроводу і призначений для плавного регулювання зварювального струму. Схема розташування котушок силового трансформатора показана на рисунку 3.2.

2,7 – котушки первинної обмотки;1, 3, 4, 5, 6, 8 – котушки вторинної обмотки

Рисунок 3.2 – Схема розташування котушок трансформатора ТДФ – 1001УЗ

Вмикання чи вимикання зварювального трансформатора проводиться контактом К₁, а вмикання чи вимикання вентилятора, допоміжного трансформатора Т₁ блоку керування і контактора К₂ – кнопками S₁ і S₂, які знаходяться на передній панелі трансформатора. Мало потужний трансформатор Т₁, що живить кола логічного елемента DD, кнопкою S₂ повністю не вмикається. Повне зняття напруги з елементів схеми блоку керування здійснюється автоматичним вимикачем QF. Керування контактором К₂ може також проводитись за допомогою кнопок на пульті зварювального автомата (дистанційне керування).

Вентилятор всмоктує холодне повітря через лицьову панель і охолоджує вузли трансформатора. Вентилятор приводиться від трифазного асинхронного електродвигуна М.

Елементи схеми керування трансформатором поміщені у висувному блоці. На його лицьовій панелі знаходяться: сигнальна лампа, амперметр, кнопки S₁ (”Пуск”) і S₂ (”Стоп”), тумблер – перемикач місцевого і дистанційного регулювання зварювального струму, а також ручка місцевого плавного регулювання зварювального струму. В середині блока розміщені апаратура і елементи, що входять в схему керування трансформатора.

Схема керування (рисунок 3.3) складається з таких основних частин: логічного елемента DD, випрямляча VD₉, VD₁₀ для живлення кіл зміщення ”Логіки” (виводи 12, 15), випрямлячаVD₇, VD₈ для живлення колекторних кіл ”Логіки” (виводи 14, 15), схеми формування вхідного сигналу ”Логіки” (виводи 13, 15), який складається з синусоїдальної напруги, що знімається з конденціонера С₁₂, і двох випрямлених напруг: стабілізованої VD₄, VD₅ і нестабілізованої VD₂, VD₃ і VD₁.

Рисунок 3.3 – Принципова електрична схема трансформатора ТДФ – 1001УЗ

Діод VD₁ дозволяє пропускати вхідний сигнал на ”Логіку” тільки на протязі робочого півперіоду напруги живлення тиристора. Таким чином, вхідний сигнал – це синусоїдальна напруга з регульованою постійною складовою.

Коли миттєва напруга досягає порогу спрацьовує ”Логіка”, її вихідний транзистор відкривається і на тиристор подається керуючий сигнал.

Зміною постійної складової вхідного сигналу здійснюється фазорегулювання тиристора. Постійна складова вхідного сигналу – це різниця стабілізованої і нестабілізованої постійної напруги.

Фазорегулювання проводиться зміною рівня стабілізованої напруги за допомогою змінного резистора R₉. Можливе також дистанційне регулювання зварювального струму виносним регулятором.

Синусоїдальна напруга вхідного сигналу зсунута за фазою по відношенню до напруги живлення тиристора.

Обмотка керування магнітного шунта трансформатора (затискачі 19, 21 на рисунку 3.3) живиться від однотактного тиристора випрямляча. Регулюючи кут відкривання тиристора, можна змінювати величину струму в обмотці керування магнітного шунта в потрібних межах, здійснюючи тим самим регулювання і стабілізацію зварювального режиму. Для отримання керуючого імпульсу, його фазорегулювання призначена схема на транзисторному логічному елементі, який разом з резистором виконує функцію електричного реле.

Регулювання режимів зварювання трансформатора ТДФ – 1001УЗ проводять плавно – ступінчастим методом. При підключенні зварювального кола до клем 18 і 20 можна отримати струми від 400 до 740 А, а до клем 1 і 20 – струми в межах 750...1200 А. Плавне регулювання в межах цих двох ступенів проводиться зміною струму Іок в обмотках керування магнітного шунта. При мінімальному Іок магнітні потоки розсіювання будуть значними, тобто індуктивний опір трансформатора – X_m буде максимальним. Із збільшенням Іок збільшується насиченість осердя шунта, тобто його магнітний опір Rm зростає, зменшується індуктивний опір трансформатора Xm, а зварювальний струм зростає. Таким чином, існує пряма функціональна залежність величини зварювального струму від струму в обмотках керування магнітного шунта, тобто

І_д=f(І_ок). (3.1)

Трансформатор може працювати в таких режимах: холостий хід, навантаження, коротке замикання.

При холостому ході =0

, (3.2)

де – вторинна напруга холостого ходу трансформатора; – напруга мережі; k - коефіцієнт трансформації.

В режимі навантаження трансформатора напруга вторинної обмотки трансформатора врівноважується векторною сумою напруги дуги і падінням напруги в активному і індуктивному опорах вторинної обмотки трансформатора:

, (3.3)

де – напруга на дузі; – індуктивний і активний опри вторинної обмотки трансформатора.

Величиною Rm можна знехтувати, оскільки вона дуже мала (R_m≈0). Тоді

(3.4)

Векторна діаграма зовнішнього кола вторинної обмотки трансформатора при навантаженні показана на рисунку 3.4.

Рисунок 3.4 – Векторна діаграма зовнішнього кола вторинної обмотки трансформатора при навантаженні

Із векторної діаграми визначаємо напругу дуги

. (3.5)

Тоді зварювальний струм:

І_д= . (3.6)

Індуктивний опір трансформатора можна визначити за формулою:

X_m= , (3.7)

де ω – кутова частота; W₂ - кількість витків вторинної обмотки трансформатора; R_μ – загальний магнітний опір потокам розсіювання; γ – коефіцієнт розсіювання.

Із збільшенням струму в обмотках керування магнітного шунта збільшується його магнітне насичення, що збільшує магнітний опір. Це приводить до зменшення потоків магнітного розсіювання, в результаті чого індуктивний опір трансформатора зменшується, а зварювальний струм збільшується.

При короткому замиканні U_д=0

Струм короткого замикання визначається за формулою

. (3.8)

Отже, струм короткого замикання І_к.з., як і струм І_д можна змінювати двома способами:

а) зміною X_m трансформатора шляхом зміни величини струму в обмотці керування магнітного шунта (плавне регулювання);

б) зміною коефіцієнта трансформації k шляхом секціонування вторинної обмотки трансформатора (ступінчасте регулювання).

Виконання роботи полягає в зніманні з трансформатора ТДФ – 1001УЗ зовнішньої і регулювальної характеристики.

Зовнішня характеристика – це функціональна залежність зміни вторинної напруги трансформатора від величини струму навантаження U₂=U_д=f(І_д). Характеристика знімається при двох значеннях струму короткого замикання І_кз=450 А та І_кз=750 А.

Регулювальна характеристика трансформатора – це залежність струму короткого замикання трансформатора від зміни величини струму в обмотці керування магнітного шунта.