Каким должно быть напряжение холостого хода однопостового сварочного трансформатора

Обновлено: 18.05.2024

Общие сведения. Промышленный переменный ток в СССР имеет частоту 50 периодов в секунду (50 Гц). Сварочные трансформаторы служат для преобразования высокого напряжения электрической сети (220 или 380 В) в низкое напряжение вторичной электрической цепи до требуемого для сварки уровня, определяемого условиями для возбуждения и стабильного горения сварочной дуги. Вторичное напряжение сварочного трансформатора при холостом ходе (без нагрузки в сварочной цепи) составляет 60-75 В. При сварке на малых токах (60-100 А) для устойчивого горения дуги желательно иметь напряжение холостого хода 70-80 В.
Трансформаторы с нормальным магнитным рассеянием. На рис. 14 приводятся принципиальные схемы трансформаторов с отдельным дросселем. Комплект источников питания состоит из понижающего трансформатора и дросселя (регулятора реактивной катушки).
Понижающий трансформатор, основой которого является магнитопровод 3 (сердечник), изготовлен из большого количества тонких пластин (толщиной 0,5 мм) трансформаторной стали, стянутых между собой шпильками. На магнитопроводе 3 имеются первичная 1 и вторичная 2 (понижающая) обмотки из медного или алюминиевого провода.
Дроссель состоит из магнитопровода 4, набранного из листов трансформаторной стали, на котором расположены витки медного или алюминиевого провода 5, рассчитанного на прохождение сварочного тока максимальной величины. На магнитопроводе 4 имеется подвижная часть 6, которую можно перемещать с помощью винта, вращаемого рукояткой 7.
Первичная обмотка 1 трансформатора подключается в сеть переменного тока напряжением 220 или 380 В. Переменный ток высокого напряжения, проходя по обмотке 7, создает действующее вдоль магнитопровода переменное магнитное поле, под действием которого во вторичной обмотке 2 индуктируется переменный ток низкого напряжения. Обмотку дросселя 5 включают в сварочную цепь последовательно со вторичной обмоткой трансформатора.

Рис. 14. Принципиальная электрическая схема сварочных трансформаторов с отдельными дросселями:
а - сварочный ток регулируется изменением воздушного зазора, б - сварочный ток регулируется ступенчато передвигающимся контактом

Величину сварочного тока регулируют изменением воздушного зазора а между подвижной и неподвижной частями магнитопровода 4 (рис. 14, а). При увеличении воздушного зазора а магнитное сопротивление магнитопровода увеличивается, магнитный поток соответственно уменьшается, а следовательно, уменьшается индуктивное сопротивление катушки и увеличивается сварочный ток. При полном отсутствии воздушного зазора а дроссель можно рассматривать как катушку на железном сердечнике, в этом случае величина тока будет минимальной. Следовательно, для получения большей величины тока воздушный зазор нужно увеличить (рукоятку на дросселе вращать по часовой стрелке), а для получения меньшей величины тока - зазор уменьшить (рукоятку вращать против часовой стрелки). Регулирование сварочного тока рассмотренным способом позволяет настраивать режим сварки плавно и с достаточной точностью. Конструкция дросселя со ступенчатым регулированием сварочного тока (рис. 14, б) позволяет изменять величину сварочного тока с помощью передвигающегося контакта включением определенного количества витков обмотки. В этом случае регулирование сварочного тока будет ступенчатым. Магнитопровод дросселя изготовляют неразъемным, вследствие чего конструкция его значительно упрощается. Современные сварочные трансформаторы типа ТД. ТС, ТСК, СТШ и другие выпускаются в однокорпусном исполнении.
В 1924 г. академиком В.П. Никитиным была предложена система сварочных трансформаторов типа СТН, состоящих из трансформатора и встроенного дросселя. Принципиальная электрическая и конструктивная схема трансформаторов типа СТН в однокорпусном исполнении, а также магнитная система показаны на рис. 15. Сердечник такого трансформатора, изготовленный из тонколистовой трансформаторной стали, состоит из двух связанных общим ярмом сердечников - основного и вспомогательного. Обмотки трансформатора изготовлены в виде двух катушек, каждая из которых состоит из двух слоев первичной обмотки 1, выполненных из изолированного провода, и двух наружных слоев вторичной обмотки 2, выполненных из неизолированной шинной меди. Катушки дросселя пропитаны теплостойким лаком и имеют асбестовые прокладки.

Рис. 15. Принципиальная электрическая и конструктивная схема трансформатора типа СТН в однокорпусном исполнении (а) и его магнитная система (б):
1 - первичная обмотка, 2 - вторичная обмотка, 3 - реактивная обмотка, 4 - подвижный пакет магнитопровода, 5 - винтовой механизм с рукояткой, 6 - магнитопровод регулятора, 7 - магнитопровод трансформатора, 8 - электрододержатель, 9 - свариваемое изделие

Обмотки трансформаторов типа СТН изготовляют из медного или алюминиевого проводов с выводами, армированными медью. Величину сварочного тока регулируют с помощью подвижного пакета магнитопровода 4 изменением воздушного зазора а винтовым механизмом с рукояткой 5. Увеличение воздушного зазора при вращении рукоятки 5 по часовой стрелке вызывает, как и в трансформаторах типа СТЭ с отдельным дросселем, уменьшение магнитного потока в магнитопроводе 6 и увеличение сварочного тока. При уменьшении воздушного зазора повышается индуктивное сопротивление реактивной обмотки дросселя, а величина сварочного тока уменьшается.
ВНИИЭСО разработаны трансформаторы этой системы CTH-500-II и CTH-700-II с алюминиевыми обмотками. Кроме того, на базе этих трансформаторов разработаны трансформаторы ТСОК-500 и ТСОК-700 со встроенными конденсаторами, подключенными к первичной обмотке трансформатора. Конденсаторы компенсируют реактивную мощность и обеспечивают повышение коэффициента мощности сварочного трансформатора до 0,87.
Однокорпусные трансформаторы СТН более компактны, масса их меньше, чем у трансформаторов типа СТЭ с отдельным дросселем, а мощность одинакова.
Трансформаторы с подвижными обмотками с увеличенным магнитным рассеянием.Трансформаторы с подвижными обмотками (к ним относятся сварочные трансформаторы типа ТС, ТСК и ТД) получили в настоящее время широкое применение при ручной дуговой сварке. Они имеют повышенную индуктивность рассеяния и выполняются однофазными, стержневого типа, в однокорпусном исполнении.
Катушки первичной обмотки такого трансформатора неподвижные и закреплены у нижнего ярма, катушки вторичной обмотки подвижные. Величину сварочного тока регулируют изменением расстояния между первичной и вторичной обмотками. Наибольшая величина сварочного тока достигается при сближении катушек, наименьшая – при удалении. С ходовым винтом 5 связан указатель примерной величины сварочного тока. Точность показаний шкалы составляет 7,5% от значения максимального тока. Отклонения величины тока зависят от подводимого напряжения и длины сварочной дуги. Для более точного замера сварочного тока должен применяться амперметр.
На рис. 16, а, б, показаны принципиальная электрическая и конструктивная схемы трансформатора ТСК-500. При повороте рукоятки 3 трансформатора по часовой стрелке катушки обмоток 6 и 7 сближаются, вследствие чего магнитное рассеяние и вызываемое им индуктивное сопротивление обмоток уменьшаются, а величина сварочного тока увеличивается. При повороте рукоятки против часовой стрелки катушки вторичной обмотки удаляются от катушек первичной обмотки, магнитное рассеяние увеличивается и величина сварочного тока уменьшается.
Трансформаторы снабжены емкостными фильтрами, предназначенными для снижения помех радиоприему, создаваемых при сварке. Трансформаторы типа ТСК отличаются от ТС наличием компенсирующих конденсаторов 8, обеспечивающих повышение коэффициента мощности (cos φ). На рис. 16, в показана принципиальная электрическая схема трансформатора ТД-500, представляющего собой понижающий трансформатор с повышенной индуктивностью рассеяния. Сварочный ток регулируют изменением расстояния между первичной и вторичной обмотками. Обмотки имеют по две катушки, расположенные попарно на общих стержнях магнитопровода. Трансформатор работает на двух диапазонах: попарное параллельное соединение катушек обмоток дает диапазон больших токов, а последовательное - диапазон малых токов.

Рис. 16. Сварочные трансформаторы:
а – конструктивная схема трансформатора ТСК-500 (кожух снят), б - его электрическая схема: 1 - сетевые зажимы для проводов, 2 - сердечник (магнитопровод), 3 - рукоятка для регулирования тока, 4 - зажимы для подсоединения сварочных проводов, 5 - ходовой винт, 6 - катушка вторичной обмотки, 7 – катушка первичной обмотки, 8 - компенсирующий конденсатор (стрелками показано перемещение катушек для регулирования тока), в - параллельное соединение обмоток трансформатора ТД-500, г - последовательное соединение обмоток: ОП - первичная обмотка, ОВ - вторичная обмотка, ПД - переключатель диапазона токов, С - защитный фильтр от радиопомех

Последовательное соединение обмоток за счет отключения части витков первичной обмотки позволяет повысить (напряжение холостого хода, что благоприятно отражается на горении дуги при сварке на малых токах.
При сближении обмоток уменьшается индуктивность рассеяния, что приводит к увеличению сварочного тока; при увеличении расстояния между обмотками увеличивается индуктивность рассеяния, а ток соответственно уменьшается. Трансформатор ТД-500 имеет однокорпусное исполнение с естественной вентиляцией, дает падающие внешние характеристики и изготавливается только на одно напряжение сети - 220 или 380 В.
Трансформатор ТД-500 - однофазный стержневого типа состоит из следующих основных узлов: магнитопровода - сердечника, обмоток (первичной и вторичной), регулятора тока, переключателя диапазонов токов, токоуказательного механизма и кожуха.
Алюминиевые обмотки имеют по две катушки, расположенные попарно на общих стержнях магнитопровода. Катушки первичной обмотки неподвижно закреплены у нижнего ярма, а вторичной обмотки - подвижные. Диапазоны тока изменяют переключателем барабанного типа, рукоятка которого выведена на крышку трансформатора. Ток отсчитывают по шкале, отградуированной соответственно на два диапазона токов при номинальном напряжении питающей сети.
Емкостной фильтр, состоящий из двух конденсаторов, служит для снижения помех радиоприемным устройствам.
Правила безопасности труда при эксплуатации сварочных трансформаторов. В процессе работы электросварщик постоянно обращается с электрическим током, поэтому все токоведущие части сварочной цепи должны быть надежно, изолированы. Ток величиной 0,1 А и выше опасен для жизни. Опасность поражения электрическим током зависит от многих факторов и в первую очередь от сопротивления цепи, состояния организма человека, влажности и температуры окружающей среды, напряжения между точками соприкосновения, материала пола, на котором стоит человек, и др.
Сварщик должен помнить, что первичная обмотка трансформатора соединена с силовой сетью высокого напряжения, поэтому в случае пробоя изоляции это напряжение может быть и во вторичной цепи трансформатора, т. е. на электрододержателе. Напряжение считается безопасным в сухих помещениях до 36 В, в сырых - до 12 В.
При сварке в закрытых сосудах, где повышается опасность поражения электрическим током, необходимо применять ограничители холостого хода трансформатора, специальную обувь, резиновые подстилки; сварка в таких случаях ведется под непрерывным контролем специального дежурного. Для снижения напряжения холостого хода существуют различные специальные устройства – ограничители холостого хода.

При эксплуатации и монтаже электроустановок часто проводят сварочные работы. В качестве источников сварочного тока применяют однопостовые и многопостовые трансформаторы, выпрямители и специальные генераторы постоянного Н переменного тока. На органы управления сварочным оборудованием наносят надписи или условные знаки, указывающие их функциональное назначение. Органы управления снабжают фиксаторами положения или ограждениями, исключающими их самопроизвольное переключение, сварочные установки, со стороны питающей сети защищают автоматами или предохранителями. Соединительные провода между передвижной сварочной установкой и пунктом питания делают длиной не более 10 м и защищают от механических повреждений.

Для подвода тока к электроду применяют шланговый кабель, а в качестве обратного провода могут быть использованы гибкие провода и сама свариваемая конструкция. Запрещается использовать в качестве обратного провода сети заземления и металлические конструкции несвариваемого технологического оборудования. Зажим вторичной обмотки сварочного трансформатора, - к которому подключают обратный провод, заземляют. Заземляют также корпус сварочной установки, для этого предусмотрен специальный болт с надписью «Земля». Электросварочное оборудование передвижного типа, которое трудно заземлять, снабжают устройством защитного отключения.

Конструкция сварочного электрододержателя должна соответствовать требованиям ПУЭ, применять самодельные электрододержатели запрещается. Постоянные работы по электродуговой сварке в зданиях нужно проводить в специальных вентилируемых помещениях, отвечающих требованиям СНиП.

Наблюдает за состоянием электросварочных установок, присоединяет их к электросети и отъединяет от нее электротехнический персонал. Электросварщики должны иметь квалификационную группу по технике безопасности не ниже II. Во время работы электросварщик надевает специальную одежду (куртка, брюки, ботинки с глухим верхом, рукавицы, фартук, нагрудник и головной убор), лицо и глаза защищает щитком или маской. Стекла щитка подбирают в зависимости от режима сварки. При работах внутри металлических конструкций, на открытом воздухе после дождя и снегопада сварщик пользуется дополнительными защитными средствами.

Уход за сварочными устройствами заключается в периодической (не реже одного раза в месяц) очистке от пыли и грязи, проверке состояния контактных соединений, соединительных и заземляющих проводов, смазке привода регулятора. Сроки текущих и капитальных ремонтов сварочных установок определяет главный энергетик предприятия, исходя из местных условий и режима эксплуатации установки, а также указаний завода-изготовителя. После ремонтов сварочных устройств проверяют сопротивление изоляции электрических цепей мегомметром (должно быть не менее 0,5 МОм), а после капитального ремонта дополнительно испытывают повышенным напряжением частоты 50 Гц.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Напряжение - холостой ход - сварочный трансформатор

Напряжение холостого хода сварочного трансформатора снижается при отключении электрододержа-теля от сварочного трансформатора и подаче на электрод от трансформатора питания дежурного напряжения не более 12 В. [1]

Напряжение холостого хода сварочного трансформатора снижается при отключении электрододержателя от сварочного трансформатора и подаче на электрод от трансформатора питания дежурного напряжения не более 12 В. [2]

Напряжение холостого хода сварочного трансформатора и генератора для ручной сварки не должно превышать 75 - 8О В. [3]

Для проверки напряжения холостого хода сварочного трансформатора нажимают кнопку Сх Стоп 1, а затем кнопку ПА Пуск автомата, которая через реле ПР включает линейный контактор / СЛ, подключающий сварочный трансформатор к силовой сети. Нажатая кнопка Сг предотвращает включение при помощи реле РДК цепей опускания электродов и регулятора силы тока в изделии. Отключение нужно производить следующим образом. Сначала отпускают кнопку ПА и только затем кнопку d - Иначе возбудится дуговой процесс и начнется сварка. [4]

Блок снижения напряжения холостого хода сварочных трансформаторов БСНТ-08У2 предназначен для повышения электробезопасности при дуговой сварке штучными электродами, резке и наплавке металлов от однофазных сварочных трансформаторов. [6]

Устройство снижения напряжения холостого хода сварочных трансформаторов УСНТ-06У2 , разработанное ВНИИЭСО и выпускаемое Симферопольским электромашиностроительным заводом, служит для повышения электробезопасности при сварке, резке и наплавке металлов от однофазных сварочных трансформаторов и рассчитано для работы в открытых помещениях ( под навесом, в кузовах, палатках, кожухах и др.) в условиях умеренного климата при высоте над уровнем моря не более 1000 м, температуре окружающего воздуха от - 45 до 45 С и относительной влажности воздуха не более 80 % при температуре 20 С. [8]

При электросварочных работах напряжение холостого хода сварочных трансформаторов для ручной и полуавтоматической сварки не должно превышать 75 В, а для автоматической - 80 В. Однако при проведении сварочных работ внутри металлических аппаратов, резервуаров и в особо сырых помещениях, колодцах, тоннелях это напряжение, особенно во время смены электродов, может оказаться опасным. Для защиты сварщика в таких условиях применяют электросварочные установки с электрической блокировкой, обеспечивающей автоматическое включение и выключение цепи или понижение напряжения в цепи до 12 В. [9]

При электросварочных работах напряжение холостого хода сварочного трансформатора для ручной и полуавтоматической сварки не должно превышать 75 В, а для автоматической 80 В. Однако при проведении сварочных работ внутри металлических аппаратов, резервуаров и в особо сырых помещениях, колодцах, тоннелях это напряжение, особенно во время смены Электродов, может оказаться опасным. [10]

Для предупреждения электротравматизма напряжение холостого хода сварочного трансформатора для ручной и полуавтоматической сварки не должно превышать 75 В, а для автоматической - 80 В. Напряжение сварочного генератора также установлено не свыше 80 В. Напряжение, проводимое к электродам или зажимам контактной сварки, должно быть не более 36 В. [11]

Величина времени / зависит от напряжения холостого хода сварочного трансформатора . [13]

Устройство УСНТ-06У2 обеспечивает автоматическое понижение напряжения холостого хода сварочного трансформатора до безопасной величины ( не более 12В) за время не более 1 с после обрыва дуги и подачу полного вторичного напряжения трансформатора после кратковременного замыкания электрода на изделие. [14]

Устройство УСНТ-06У2 обеспечивает автоматическое понижение напряжения холостого хода сварочного трансформатора до безопасной величины ( не более 12 В), по истечении времени не более 1 с. [15]

Электрическая безопасность сварщика

Под электрической безопасностью сварщика подразумевают комплекс мер, предупреждающих поражение электрическим током. Особенности организма человека таковы, что электрический ток силой от 0,05 А и более при частоте 50 Гц оказывается опасным и может вызвать смертельный исход.

Степень опасности электрического тока зависит от многих факторов, и в каждом конкретном случае может колебаться в значительных пределах. Но в любом случае считают, что для человека сила тока, проходящая через организм, не должна превышать 0,1 А. Поражение электрическим током происходит при прикосновении к токоведущим частям оборудования или проводки, находящимся под напряжением. В этом случае через тело человека проходит ток, сила которого зависит от величины напряжения и электрического сопротивления организма, которое меняется в зависимости от того, в каком состоянии человек находится (утомленность, расслабленность и др.). Принято считать, что величина электрического сопротивления тела человека равняется 1000 Ом, но в каждом конкретном случае эта величина может меняться.

Величина напряжения, под которым может оказаться человек, зависит от величины напряжения холостого хода источника питания сварочной дуги. Напряжение источников питания нормальной сварочной дуги обычно достигает 90 В, а сжатой дуги —200 В.

Исходя из этих величин нетрудно подсчитать силу тока, которая может пройти через тело сварщика, если он окажется под напряжением.

Из приведенного расчета видно, что в нормальных условиях электрическая безопасность сварщика обеспечивается, но при изменении условий (повышенная влажность, ослабленный организм и т.д.) эти условия могут резко измениться и сила тока станет опасной. Поэтому следует предусмотреть дополнительные меры, способствующие снижению силы тока, проходящей через тело сварщика.

Самым первым и наиболее эффективным средством защиты от поражения электрическим током является заземление оборудования и свариваемых деталей и обеспечение надежной изоляции.

В целях электрической безопасности напряжение холостого хода сварочного оборудования ограничивают до следующих величин:

генераторы постоянного тока — до 80 А;
трансформаторы — до 90 А.

Каждый сварочный аппарат обеспечивают отдельным заземляющим проводом, подсоединяемым непосредственно к заземляющей магистрали. Заземление источников питания выполняется до включения их в силовую сеть, а снятие их должно осуществляться только после отключения от силовой сети. Кроме этого применяют защитные ограждения, автоблокировки, индивидуальные средства защиты. Запрещается использование технологического оборудования, конструкций электроустановок и контура заземления в качестве обратного сварочного провода.

Электросварочное оборудование должно регулярно (не реже одного раза в месяц) подвергаться проверке на:

отсутствие замыкания на корпус;
целостность заземляющего провода;
отсутствие оголенных токоведущих частей;
отсутствие замыкания между обмотками высокого и низкого напряжения;
исправность блокировок.

Подсоединение сварочных трансформаторов к электрической сети должно осуществляться:

однофазных трансформаторов — при помощи трехжильного гибкого шлангового кабеля, третья жила которого должна быть подсоединена к заземляющему болту корпуса сварочного аппарата и к заземлительной шине источника питания вне коммутационного аппарата;
трехфазных трансформаторов — при помощи четырехжильного кабеля, четвертая жила которого используется для заземления.

Провода, которые подключаются к сварочному аппарату, должны быть надежно заизолированы и защищены от воздействия высокой температуры и механических повреждений.

Все электросварочные установки должны быть надежно заземлены. Схема подключения заземления сварочного трансформатора представлена на рисунке.

Осматривать и чистить сварочную установку и ее пусковую аппаратуру следует ежемесячно. Сопротивление изоляции обмоток сварочных трансформаторов и преобразователей тока должно проверяться после окончания всех видов ремонтов, но не реже одного раза в год. Сопротивление изоляции обмоток трансформатора относительно корпуса и между обмотками должно быть не менее 0.5 МОм.

При вводе в эксплуатацию и после капитального ремонта изоляция сварочных трансформаторов должна в течение 1 минуты испытываться повышенным напряжением частотой 50 Гц, которое должно отвечать значениям, приведенным в таблице.

Место прикладывания напряжения	Испытываемое напряжение В, при напряжении питания трансформатора, В
Место прикладывания напряжения	До 380	Вьше 380
Между первичной обмоткой и корпусом	1800	2250
Между вторичной обмоткой и корпусом	1800	1800
Между первичной и вторичной обмотками	3600	4050

Элекрическая схема подключения сварочного трансформатора: 1 — источник питания; 2 — сварочный трансформатор; 3 — регулятор; 4 — электрододержатель; 5 — шланговый одножильный провод; 6 — заземляющий болт; 7 — питающий шланговый трехжильный кабель с заземляющей жилой; 8 — нулевой провод электрической сети

Испытание изоляции трансформаторов

При наружных сварочных работах оборудование должно быть надежно защищено от дождя и снега. Наружные сварочные работы во время непогоды запрещены. Сварку в зимних условиях и во время дождя выполняют под специальным навесом или другим укрытием, следя за тем, чтобы рабочее место сварщика было сухим.

Во время выполнения сварочных работ сварщик должен соблюдать следующие требования:

проверка (внешним осмотром) исправности изоляции сварочных проводов и электрододержателей, а также надежность соединения всех контактов перед началом сварочных работ;
предупреждать окружающих об ожидаемом зажигании дуги - при выполнении работ с подручным или в составе бригады;
отсоединять от электрической сети передвижные сварочные аппараты - во время их перемещения;
выключать сварочный аппарат во время перерыва в работе и во время отсутствия сварщика на рабочем месте;
устранять замеченные неполадки в сварочной установке - после снятия напряжения;
пользоваться вместе с подручным средствами индивидуальной защиты: защитная каска, защитный щиток и очки (во время зачистки сварных швов), рукавицы из искростойких материалов и с низкой электропроводностью.

При работе в закрытых резервуарах должны соблюдаться дополнительные меры защиты. Для этого применяют защитные коврики, галоши и резиновые шлемы, а освещение выполняют переносными светильниками с напряжением не более 12 В. Кроме того, в этих условиях должен быть наблюдающий, обеспечивающий безопасность работ и при необходимости готовый оказать первую помощь пострадавшему.

1.3. Конструкция сварочного трансформатора

Пределы регулирования сварочного тока Iсв трансформатора ТД-300 составляют 60. 400 А. Напряжение холостого хода 61 и 79 В. Рабочее напряжение равно 30 В.

Основными элементами сварочного трансформатора (рис. 6, 7) являются:

неподвижные катушки с первичной обмоткой;

подвижные катушки со вторичной обмоткой.

Величину сварочного тока регулируют изменением расстояния между первичными и вторичными катушками благодаря подвижным вторичным катушкам.

Катушки первичной обмотки неподвижны. Катушки вторичной обмотки лежат на большой плоской гайке. При вращении рукоятки, соединенный с ней винт вкручивается в эту гайку. Винт через упорный подшипник связан с корпусом трансформатора. При вращении рукоятки винта гайка поднимается или опускается по винту вместе с вторичной обмоткой. Происходит плавное изменение силы сварочного тока.

При увеличении расстояния между обмотками уменьшается магнитный поток, пронизывающий вторичную катушку. Чем больше зазор, тем большая часть магнитного потока теряется за счет рассеивания в пространстве. Поэтому сварочный ток уменьшается. Уменьшение расстояния между обмотками приводит к увеличению тока.

1.4. Режимы работы сварочного трансформатора

Действие сварочного трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции.

Режим холостого хода трансформатора (рис. 8) устанавливают при разомкнутой вторичной обмотке в момент подключения первичной обмотки к сети переменного тока с напряжением U₁. При этом по первичной обмотке идет ток I₁, который создает переменный магнитный поток Ф₁. Этот поток индуцирует во вторичной обмотке переменное напряжение U₂. Поскольку цепь вторичной обмотки разомкнута, то ток в ней не идет I₂ = 0 и никаких затрат энергии во вторичной цепи нет. Поэтому вторичное напряжение на холостом ходе максимально и эту величину называют напряжением холостого хода U₂ = Uхх.

Отношение напряжений первичной и вторичной обмоток при холостом ходе называют коэффициентом трансформации К. Он также равен отношению чисел витков первичной обмотки w₁ и вторичной обмотки w₂.

(6)

В сварочных трансформаторах сетевое напряжение 220 В или 380 В преобразуется в более низкое напряжение холостого хода U₂= Uхх = 60. 80В,

Режим нагрузки (см. рис. 8) устанавливают благодаря замыканию цепи вторичной обмотки в момент зажигания дуги. При этом под действием напряжения U₂ во вторичной обмотке и дуге появляется ток I₂ = Iсв. Этот ток в сердечнике создает переменный магнитный поток, который стремится уменьшить величину потока, создаваемого первичной обмоткой Фк Противодействуя этому, сила тока в первичной обмотке увеличивается. Увеличение потребления энергии в первичной обмотке должно быть равно увеличению отдачи энергии дуге вторичной обмоткой в соответствии с законом сохранения энергии.

Напряжение во вторичной обмотке трансформатора при нагрузке равно

где Uд - падение напряжения на дуге; X_L - индуктивное сопротивление сварочного контура.

Омическое сопротивление сварочного контура R, включая вылет электрода, значительно меньше индуктивного сопротивления Х_L. По этой причине при расчете U₂ величиной R пренебрегаем.

Часть магнитного потока Фр по пути от первичной обмотки ко вторичной рассеивается в пространстве. Магнитный поток рассеивания тем больше, чем больше расстояние между обмотками (см. рис. 7 и 8). В результате вторичную обмотку пронизывает магнитный поток Ф₂. Падающая внешняя вольтамперная характеристика сварочного трансформатора получается благодаря изменению величины рассеивания магнитного потока Фр.

При этом напряжение дуги Uд уменьшается Uд = U₂ - Iсв·X_L при увеличении силы сварочного тока Iсв и индуктивного сопротивления X_L.

Как показано на рис. 9, регулировать трансформатор можно:

изменяя индуктивное сопротивление сварочного трансформатора X_L

измененяя напряжение холостого хода Uхх.

Первый способ более распространен и позволяет плавно регулировать сварочный ток. Второй способ применяют как дополнительный. Как правило трансформатор имеет одну или две фиксированные величины Uхх и U'хх. U'хх получают, устанавливая дополнительные секции в первичной или вторичной обмотках. При величине напряжения холостого хода U'хх, как и при Uхх можно плавно регулировать индуктивное сопротивление Х_L, а следовательно сварочный ток Iсв и ток короткого замыкания Iкз.

Плавное двухдиапазонное регулирование тока позволяет уменьшить массу и габариты трансформатора. Для получения диапазона больших токов обе катушки первичной и вторичной обмоток включаются попарно параллельно, как показано на рис. 6. Для получения диапазона малых токов катушки первичной и вторичной обмоток включаются последовательно.

Регулирование сварочного тока Iсв (как и Iкз ) при постоянном напряжении холостого хода трансформатора Uхх возможно только за счет изменения индуктивного сопротивления.

В существующих конструкциях трансформаторов регулирование индуктивного сопротивления вторичной цепи может быть выполнено:

изменением расстояния между первичной и вторичной обмотками;

изменением зазора магнитопровода дросселя, выполненного отдельно от трансформатора.

Первый вариант интересен простой и надежной конструкцией. Однако если сваривать необходимо на расстоянии 10. 40 метров от трансформатора, то отдельный регулятор будет всегда под рукой у сварщика. Он весит значительно меньше трансформатора. Поэтому его легче перемещать.

При коротком замыкании электрод касается изделия Кд = 0. Напряжение во вторичной обмотке U₂ = Iкз • X_L.

Следовательно регулирование тока короткого замыкания возможно только за счет изменения индуктивного сопротивления Х_L.

Читайте также: