Будова і принцип роботи зварювального трансформатора типу тдф – 1001уз
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 4.1).
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 4.2.
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 4.3) 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 дозвільного діодаVD1.
Дозвільний 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 спрацьовують ”Логіки”, її вихідний транзистор відкривається і на тиристор подається керуючий сигнал.
2,7 – котушки
первинної обмотки 1,3,4,5,6,8
– котушки вторинної обмотки
Рисунок
4.2 – Схема розташування котушок
трансформатора ТДФ – 1001УЗ
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 4.3) 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 і його фазорегулювання і 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 – Xm 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
Ід=f(Іок)
Трансформатор може працювати в таких режимах: холостий хід, навантаження, коротке замикання.
При
холостому ході
=0
,
(1)
де
– напруга мережі, В;
– вторинна напруга
холостого ходу трансформатора, В;
k - коефіцієнт трансформації.
В режимі навантаження трансформатора напруга вторинної обмотки трансформатора зрівноважується векторною сумою напругою дуги і падінням напруги в активному і індуктивному опорах вторинної обмотки трансформатора:
,
(2)
де
–
напруга на дузі, В;
–
індуктивний і
активний опри вторинної обмотки
трансформатора, Ом.
Величиною Rm можна знехтувати, оскільки вона дуже мала (Rm≈0). Тоді
(3)
Векторна діаграма зовнішнього кола вторинної обмотки трансформатора при навантаженні показана на рисунку 4.4.
Рисунок 4.4 – Векторна діаграма зовнішнього кола вторинної обмотки трансформатора при навантаженні.
Із векторної діаграми визначаємо напругу дуги:
.
(4)
Тоді зварювальний струм:
Ід=
.
(5)
Індуктивний опір трансформатора можна визначити за формулою:
Xm=
,
(6)
де ω – кутова частота, С-1;
W2- кількість витків вторинної обмотки трансформатора;
Rμ – загальний магнітний опір потокам розсіювання, Ом;
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 Uд=0
Струм короткого замикання визначається за формулою:
.
(7)
Отже, струм короткого замикання Ік.з., як і струм Ід можна змінювати двома способами:
а) зміною Xm трансформатора шляхом зміни величини струму в обмотці керування магнітного шунта (плавне регулювання);
б) зміною коефіцієнта трансформації k шляхом секціонування вторинної обмотки трансформатора (ступінчасте регулювання).