Classificazione e dispositivo dei trasformatori di saldatura

Il trasformatore di saldatura contiene trasformatore di potenza e dispositivo di controllo della corrente di saldatura.

Nei trasformatori di saldatura, a causa della necessità di un ampio sfasamento di tensione e corrente per garantire un'accensione stabile dell'arco di corrente alternata quando la polarità è invertita, è necessario prevedere una maggiore resistenza induttiva del circuito secondario.

All'aumentare della resistenza induttiva, aumenta anche la pendenza della caratteristica statica esterna della sorgente di alimentazione dell'arco di saldatura nella sua sezione di lavoro, il che garantisce che le caratteristiche di caduta siano ottenute in conformità con i requisiti per la stabilità complessiva della "fonte di alimentazione - arco "sistema.

Nella progettazione dei trasformatori di saldatura nella prima metà del XX secolo, sono stati utilizzati trasformatori con normale dissipazione del campo magnetico in combinazione con un'induttanza separata o combinata. La corrente è controllata variando il traferro nel circuito magnetico dell'induttore.

Nei moderni trasformatori di saldatura, prodotti a partire dagli anni '60, questi requisiti vengono soddisfatti aumentando la dissipazione del campo magnetico.

Trasformatore come oggetto ingegnere elettrico ha un circuito equivalente contenente resistenza attiva e induttiva.

Per i trasformatori di saldatura funzionanti in modalità di carico, il consumo energetico è di un ordine di grandezza maggiore delle perdite a vuoto, pertanto, quando si opera sotto carico, questo schema può essere trascurato.

Riso. 1. Classificazione dei trasformatori di saldatura

Per un tipico circuito trasformatore, la principale perdita di campo magnetico sul percorso dall'avvolgimento primario a quello secondario si verifica tra i nuclei del circuito magnetico.

La dissipazione del campo magnetico è controllata modificando la geometria del traferro tra gli avvolgimenti primari e secondari (bobine mobili, shunt mobili), mediante una variazione coordinata del numero di spire degli avvolgimenti primari e secondari, modificando il campo magnetico permeabilità tra i nuclei del circuito magnetico (shunt magnetizzato).

Considerando uno schema semplificato di un trasformatore con avvolgimenti distribuiti, è possibile ottenere la dipendenza della resistenza induttiva dai principali parametri del trasformatore

Rm è la resistenza lungo il percorso del flusso magnetico vagante, ε è lo spostamento relativo delle bobine, W è il numero di spire delle bobine.

Quindi la corrente nel circuito secondario:

Gamma infinitamente variabile di trasformatori di saldatura moderni: 1: 3; 1:4.

Molti trasformatori di saldatura hanno il controllo a gradini, commutando sia gli avvolgimenti primari che quelli secondari in connessione parallela o in serie.

io = K/W2

Trasformatori di saldatura moderni per ridurre il peso e il costo dello stadio di correnti elevate, la tensione del circuito aperto è ridotta.

Trasformatori saldati con bobine mobili

Riso. 2. Il dispositivo di un trasformatore di saldatura con avvolgimenti mobili: quando gli avvolgimenti sono completamente sfalsati, la corrente di saldatura è massima, quando gli avvolgimenti sono separati, è minima.

Questo schema viene utilizzato anche nei raddrizzatori di saldatura di trasformatori regolabili.

Riso. 3. Il design del trasformatore con avvolgimenti mobili: 1 - vite di comando, 2 - circuito magnetico, 3 - dado di guida, 4,5 - avvolgimenti secondari e primari, 6 - maniglia.

Saldatura di trasformatori shunt mobili

Riso. 4. Il dispositivo di un trasformatore di saldatura con uno shunt mobile

In questo caso, la regolazione del flusso di dispersione del campo magnetico avviene modificando la lunghezza e la sezione degli elementi del percorso magnetico tra le aste del circuito magnetico. Perché permeabilità magnetica il ferro è due ordini di grandezza maggiore della permeabilità all'aria; quando lo shunt magnetico si muove, la resistenza magnetica della corrente di dispersione che passa attraverso l'aria cambia. Con uno shunt completamente inserito, la forma d'onda della corrente di dispersione e la resistenza induttiva sono determinate dai traferri tra il circuito magnetico e lo shunt.

Attualmente, i trasformatori di saldatura secondo questo schema sono prodotti per scopi industriali e domestici e tale schema viene utilizzato durante la saldatura di raddrizzatori di trasformatori regolabili.

Trasformatore di saldatura TDM500-S

Trasformatori di saldatura con avvolgimento sezionale

Si tratta di trasformatori di assemblaggio e domestici prodotti 60, 70, 80 anni fa.

Esistono diverse fasi di regolazione del numero di spire dell'avvolgimento primario e secondario.

Trasformatori di saldatura shunt fissi

Riso. 4. Il dispositivo di un trasformatore di saldatura con uno shunt magnetico fisso

Una sezione discendente viene utilizzata per il controllo, ad es. funzionamento del core shunt in modalità saturazione. Poiché il flusso magnetico che attraversa lo shunt è variabile, il punto di lavoro è scelto in modo che non esca dal ramo discendente permeabilità magnetica.

All'aumentare della saturazione del circuito magnetico, la permeabilità magnetica dello shunt diminuisce, di conseguenza aumenta la corrente di dispersione, aumenta la resistenza induttiva del trasformatore e, di conseguenza, diminuisce la corrente di saldatura.

Essendo la regolazione elettrica è possibile il controllo remoto dell'alimentazione. Un altro vantaggio del circuito è l'assenza di parti in movimento, perché il controllo elettromagnetico, questo consente di semplificare e facilitare la progettazione dei trasformatori di potenza. Le forze elettromagnetiche sono proporzionali al quadrato della corrente, quindi a correnti elevate c'è un problema con il supporto delle parti in movimento. Trasformatori di questo tipo sono stati prodotti negli anni '70 e '80 del XX secolo.

Trasformatori per saldatura a tiristori

Riso. 5. Trasformatore di saldatura a tiristori del dispositivo

Principio di regolazione della tensione e della corrente tiristori basato sullo sfasamento del foro del tiristore nel semiperiodo della sua polarità diretta. Allo stesso tempo, il valore medio della tensione raddrizzata e, di conseguenza, la corrente per mezzo ciclo cambiano.

Per fornire la regolazione di una rete monofase, sono necessari due tiristori collegati in modo opposto e la regolazione deve essere simmetrica.I trasformatori a tiristori hanno una caratteristica statica esterna rigida che è controllata dalla tensione di uscita mediante tiristori.

I tiristori sono convenienti per la regolazione della tensione e della corrente nei circuiti CA perché si chiudono automaticamente quando si inverte la polarità.

Nei circuiti CC, i circuiti risonanti con induttanza vengono solitamente utilizzati per chiudere i tiristori, il che è difficile e costoso e limita le possibilità di regolazione.

Nei circuiti del trasformatore a tiristori, i tiristori sono installati nel circuito dell'avvolgimento primario per due motivi:

1. Perché le correnti secondarie dei generatori di saldatura sono molto più elevate della corrente massima del tiristore (fino a 800 A).

2. Maggiore efficienza, poiché le perdite di caduta di tensione nelle valvole aperte nel primo anello sono molte volte inferiori alla tensione di esercizio.

Inoltre, l'induttanza del trasformatore in questo caso fornisce un maggiore livellamento della corrente rettificata rispetto al caso di installazione di tiristori nel circuito secondario.

Tutti i moderni trasformatori di saldatura sono realizzati con avvolgimenti in alluminio. Per affidabilità, le strisce di rame sono saldate a freddo alle estremità.

Riso. 6. Schema a blocchi del trasformatore a tiristori: T - trasformatore step-down trifase, KV - valvole di commutazione (tiristori), BFU - dispositivo di controllo di fase, BZ - task block.

Riso. 7. Diagramma di tensione: φ- angolo (fase) di accensione dei tiristori.

Dagli anni '80, la maggior parte dei trasformatori per saldatura è stata realizzata in ferro per trasformatori laminato a freddo. Ciò fornisce 1,5 volte più induzione e meno peso del circuito magnetico.