Трансформаторы для автоматической сварки под флюсом

К этим трансформаторам относятся трансформаторы ТДФЖ - 1002 УЗ и ТДФЖ - 2002 УЗ, предназначенные для однодуговой и многодуговой автоматической сварки под флюсом.

Трансформаторы ТДФЖ - 1002 УЗ (см. рис. 32, 34) состоят из понижающего однофазного силового трансформатора , блока силовых тиристоров  и , пускорегулирующей и защитной аппаратуры, вентилятора, блока управления тиристорами. В корпусе трансформатора предусмотрен отсек для встраивания аппаратуры управления автоматом.

Все составные части трансформаторов смонтированы на единой каркасной конструкции и защищены кожухом. Для подъема трансформаторов предусмотрены специальные скобы.

Трансформатор ТДФЖ - 1002 УЗ для дуговой автоматической сварки под флюсом имеет устройства фазового регулирования напряжения и пологопадающие внешние характеристики (см. рис. 32)

Плавное регулирование рабочего напряжения и включение трансформаторов на сварку может осуществляться местно или дистанционно. Трансформаторы обеспечивают стабилизацию сварочного напряжения до 2,5% при колебании напряжения сети от 5 до минус 10%.

Для подключения трансформатора к питающей сети на раме трансформатора, со стороны задней решетки, установлены панели подключения, за которыми расположены конденсаторы  и  емкостного фильтра для защиты от помех радиоприему, создаваемых при сварке. Конденсаторы  и  фильтра в трансформаторе ТДФЖ-1002 УЗ установлены рядом с входными зажимами автоматического выключателя , расположенного на боковой стенке трансформатора. В трансформаторе ТДФЖ - 2002 УЗ конденсатор  для защиты от помех по радиоприему установлен рядом с входными зажимами автоматического выключателя , конденсатор  установлен на раме блока тиристоров.

Болт для заземления трансформатора расположен на раме. Для подключения сварочных проводов на раме трансформатора со стороны передней решетки установлены две панели подключения. Обратный сварочный провод, подключаемый к свариваемому изделию, присоединяется к панели с символом «Сварочный провод (место подключения)».

На блоке управления трансформатора установлен разъем  для подсоединения блока питания сварочного автомата и осуществления дистанционного включения и регулирования рабочего напряжения. При необходимости местного включения и управления процессом сварки на разъем  необходимо установить специальную вилку, с перемычками, замыкающими цепь амперметра и цепь включения трансформатора на сварку.

На лицевой панели блока управления трансформатором расположен тумблер  местного - дистанционного режима работы и переключатель , включающий трансформатор на сварку. Там же установлены амперметр  и вольтметр  для регистрации сварочных параметров, автоматический выключатель  цепей управления, кнопка «Пуск»  черного цвета и кнопка «Стоп»  красного цвета для включения и выключения вентилятора и цепей управления, потенциометр плавного регулирования рабочего напряжения , сигнальная лампочка  зеленого цвета, показывающие наличие напряжения на первичной стороне трансформатора.

На заднем каркасе трансформатора установлена панель переключения диапазонов сварочного тока  при помощи, которой осуществляется ступенчатое переключение сварочного тока.

Вентиляция трансформатора воздушно принудительная. Вентилятор приводится во вращение трехфазным асинхронным двигателем . При правильном направлении вентиляции воздух должен входить в трансформатор со стороны лицевой панели и выбрасываться со стороны подключения трансформатора к питающей сети.

 

Рисунок 32 - Общий вид трансформатора

1-автоматический выключатель; 2-тумблер; 3-амперметр; 4-потенциометр плавного регулирования тока и напряжения; 5-тумблер местного и дистанционного режима работы; 6-сигнальная лампочка; 7-автоматический выключатель цепей управления; 8-отсек для аппаратуры управления автоматом; 9-зажимы подключения сварочных проводов; 10-кнопка «Стоп»; 11-выключатель «Сварка включена»; 12-кнопка «Пуск»; 13-подъемные скобы; 14-ветровое реле; 15-панель переключения диапазонов сварочного тока; 16-панель подключения питающей сети; 17-болт заземления; 18-силовой трансформатор.

Нормальная работа системы вентиляции контролируется ветровым реле .

При нарушении вентиляции контакт реле , включенный в цепь блокировки кнопки «Пуск», разрывает цепь катушки магнитного пускателя , который снимает питание с цепей управления трансформатором.

 

Рисунок 33 - Внешние характеристики ТДФЖ 1002 УЗ

а) диапазон малых токов;

б) диапазон больших токов

 

Рисунок 34 - Схема электрическая принципиальная трансформатора ТДФЖ - 1002 УЗ

Силовой трансформатор  стержневого типа, выполнен на магнитопроводе из электротехнической стали 3413. Обмотки выполнены из алюминиевого провода в трансформаторе ТДФЖ -1002 УЗ и медного провода в трансформаторе ТДФЖ - 2002 УЗ. Катушки  первичной и вторичной обмоток трансформатора намотаны «на ребро» и соединены согласно принципиальной схеме. Для облегчения изготовления первичных и вторичных обмоток трансформатора катушки этих обмоток разбиты на две части, соединенные между собой последовательно. Между частями вторичных катушек установлены слаботочные стабилизирующие катушки 11 и 12 соединены параллельно. Витки первичной и вторичной обмоток трансформатора изолированы стеклолентой толщиной 2 мм вполнахлеста. Витки дисковой реакторной обмотки изолированы стекломиканитом, толщиной 0,5 мм. Стабилизирующие обмотки изолированы стеклолентой толщиной 0,2 мм в 2/3 нахлеста.

Регулятором сварочного напряжения является пара встречно параллельно соединенных тиристоров  и , включенных последовательно с первичной обмоткой силового трансформатора.

Защита силовых тиристоров  и  от коммутационных напряжений производится RC - цепью (  и ). Зашита управляющих переходов тиристоров от случайных сигналов осуществляется сопротивлениями  и  и конденсаторами  и .

Напряжение на первичной обмотке силового трансформатора определяется углом (фазой) включения тиристоров  и . Импульсы управления подаются на тиристоры от блока управления трансформатором.

Цепь задания рабочего напряжения питается от обмотки  трансформатора ; величина напряжения на обмотке - 36 V. После выпрямления его диодным мостом  и сглаживания конденсатором  напряжение подается через резисторы  и  на стабилитрон . Для обеспечения параметрической стабилизации рабочего напряжения трансформатора используется делитель из резисторов  и . Потенциометр задания величины напряжения  (или потенциометр дистанционного управления) питается разностью стабилизированного напряжения на стабилитроне  и нестабилизированного напряжения на резисторе . Таким образом, при росте сетевого напряжения сигнал задания на потенциометре  уменьшается, а при уменьшении величины сетевого напряжения - увеличивается. Резистор  служит для установления минимальной величины рабочего напряжения трансформатора. Диоды развязки цепей местного и дистанционного потенциометров позволяют переключать режим управления трансформатором двумя контактами тумблера . В полностью сформированном виде напряжение задания выделяется на резисторе .

Напряжение задания сравнивается с сигналом обратной связи по рабочему напряжению. Цепь обратной связи состоит из выпрямительного моста , резисторов делителя напряжения обратной связи ,  и сглаживающего конденсатора . В полностью сформированном виде напряжение обратной связи выделяется на резисторе . Разность между напряжением задания и обратной связи через фильтр (резистор , конденсатор ) подается на выход блока фазового управления тиристорами. БФУ предназначен для преобразования непрерывного сигнала управления в импульсы, синхронизированные с сетью и отстоящие от начала полу периода на угол, определяемый величиной управляющего сигнала.

Питание БФУ осуществляется переменным напряжением 110 В от обмотки трансформатора  через фильтр , , , . Принцип формирования фазового сдвига импульса управления основан на заряде конденсатора  до определенного уровня напряжение с последующим его разрядом на первичную обмотку импульсного трансформатора . Время заряда конденсатора  (фазовый сдвиг импульса) определяется величиной напряжения управления на входе БФУ (  и ).

Конденсатор  заряжается через коллектор - эмиттерный переход транзистора  и включенные в его эмиттерную цепь резисторы  и . Для ограничения входного сопротивления БФУ, определяемого коэффициента усиление транзистора  на величину сопротивления в его эмитгерной цепи, на входе транзистора включен шунтирующий резистор . Для ограничения величины входного сигнала управления включены резистор  и стабилитрон . Зарядная цепь питается трапецеидальным выпрямленным напряжением от стабилитрона , включенного на выходе выпрямительного моста . При заряде конденсатора  до напряжения переключения однопереходного транзистора (двухбазового диода)  происходит лавинообразное открывание транзистора  и конденсатор  разряжается на первичную обмотку импульсного трансформатора .

Образующиеся импульсы длительностью около 10 ms трансформируются во вторичные обмотки и через балластные резисторы  и  поступают на управляющие электроды тиристоров  и . Для защиты от помех входы тиристоров шунтированы RC - цепями (;  и ; ).

Импульсный трансформатор  выполнен на тороидальном сердечности из марганец цинкового феррита марки 1500 HMI с размерами  mm. Сердечник изолирован двумя слоями стеклоолакоткани толщиной 0,15 mm вполнахлеста. Три обмотки трансформатора, каждая по 30 витков, намотаны в один слой проводом ПЭВ - 2, диаметром 0,5 mm и сдвинуты по окружности сердечника под углом 120°.

После разряда конденсатора  транзистор  снова закрывается и начинается повторный заряд конденсатора. Этот процесс образования пилообразного напряжения окончится только в конце полу периода, при спаде питающего напряжения до нуля и снова возобновится в начале следующего полупериода.

При нулевом значения питающего напряжения конденсатора  полностью разряжается. Это обеспечивает синхронизацию БФУ с силовой схемой трансформатора и независимость его работы в каждый полупериод от предыдущего.

Количество импульсов, индуктируемых во вторичных обмотках импульсного трансформатора , равно числу разрядов конденсатора  и зависит от величины сигнала управления на входе в БФУ, однако тиристоры  и  открываются первыми от начала полупериода питающего напряжения импульсом и остаются включенными до конца полупериода.

Тиристоры  и  являются усилителями позволяющими получить достаточные по амплитуде и длительности импульсы управления, которые необходимы для включения мощных тиристоров, установленных в цепи первичной обмотки силового трансформатора. Это достигается подключением к тиристорам  и  обмоток трансформатора  и  напряжением 24 V и балластных резисторов  и , с последующим включением этих цепей на вход соответствующих мощных тиристоров.

Таким образов, увеличение управляющего напряжения на входе БФУ вызывает ускорение роста напряжения на конденсаторе , уменьшается время от начала полупериода питающей сети до момента разряда конденсатора и поступления импульсов управления на тиристоры БФУ и, следовательно, управляющего импульса на один из силовых тиристоров трансформатора (обмотки трансформатора  и  сфазированы так, что в каждый полупериод напряжения питающей сети может включится только один из тиристоров БФУ). В результате напряжения на первичной и вторичной обмотках возрастает. Уменьшения входного сигнала БФУ приводит к запаздыванию импульсов управления и уменьшению рабочего напряжения на выходе сварочного трансформатора.

Трапециидальное напряжение питания  формируется из синусоидального выпрямленного напряжения. Пилообразное напряжение  характеризующее заряд-разряд конденсатора , синхронизируется напряжением . Образованные в результате разряда конденсатора  импульсы на вторичных обмотках импульсного трансформатора  (напряжение ) управляют моментом зажигания (угол ) тиристоров  и . Наличие пилообразного напряжения на конденсаторе  можно контролировать, подключив вход электронного осциллографа на контакты 5 и 13 разъема .

Импульсы управления силовыми тиристорами сварочного трансформатора (напряжение  и ) получаются за счет включения в цепь управления последних обмотки вспомогательного трансформатора, балластного сопротивления и тиристора БФУ.

В случае пробоя силовых тиристоров  и  в отсутствии сварки на вторичной стороне трансформатора появляется напряжение холостого хода. Для обеспечения безопасности обслуживающего персонала предусмотрена специальная автоматическая защита. С этой целью выводы обмотки дистанционного расцепителя автоматического выключателя , через нормально закрытый контакт магнитного пускателя  поданы на выходные зажимы трансформатора, что обеспечивает практически мгновенное его отключение от сети при появлении напряжения холостого хода в процессе настроечных работ.

Поскольку длительность состояния проводимости силовых тиристоров меньше длительности полупериода питающей сети ток дуги носит разрывной характер. Для повышения стабильности горения дуги прерывистого тока в трансформаторах введена цепь импульсной стабилизации, состоящая из конденсатора , , предохранителя  и дополнительных слаботочных обмоток силового трансформатора XI и XII. Конструкция обмотки стабилизатора XI и XII расположены между половинами вторичных катушек V, VI и VII, VIII, чем обусловлена хорошая магнитная связь стабилизирующих и вторичных обмоток трансформатора.

При включении тиристоров  и  зарядный ток конденсатора  проходит по обмоткам XI, XII и наводит во вторичных обмотках сварочного трансформатора импульс напряжения, достаточный для обеспечения уверенного повторного возбуждения дуги.

Параллельная работа сварочных трансформаторов типа ТДФЖ недопустима. При параллельной работе трансформаторов снижается стабильность повторных возбуждений дуги из-за отсутствия полной синхронизации моментов включения тиристоров и ухудшается коэффициент формы сварочного тока, что приводит к появлению пор и других дефектов шва.

Вопросы для самоконтроля.

1. Отчего зависит внешняя характеристика сварочного трансформатора?

2. Почему в трансформаторах с полным разделением обмоток крутизна падения характеристик больше, чем с частичным разделением обмоток?

3. С каким размещением обмоток трансформатор имеет наибольший коэффициент трансформации?

4. Каким образом в трансформаторах можно ступенчато регулировать сварочный ток?

5. Каким образом в трансформаторах для ручной сварки обеспечивается плавное регулирование сварочного тока?

6. Почему в трансформаторах с плавным регулированием тока применяют и ступенчатый способ регулирования?

7. Каким образом в трансформаторах для автоматической сварки обеспечивают плавное регулирование сварочного тока?

8. Какая конструкция трансформатора более широко применяется для ручной сварки?

9. Какова область применения трансформаторов только со ступенчатым регулированием сварочного тока?

10. Какой сварочный трансформатор обеспечивает стабилизированный режим сварки?

 

Таблица 4 - Технические характеристики сварочных трансформаторов.

Параметры	ТДМ-312 У2	ТДМ-401 У2	ТДМ-503 У2	ТДМ-317 1У2	ТДМ-401 1У2	ТДМ-503 1У2	ТДМ-503 2У2	ТДМ-503 3У2	СТШ-500-80	ТДФЖ-1002 УЗ	ТДФЖ-2002 УЗ
Номинальный сварочный ток, А	315	400	500	315	400	500	500	500	500	1000	2000
Номинальное рабочее напряжение, В	32,6	36	40	42	36	40	40	40	50	56	76
Пределы регулирование сварочного тока, А	60-360	90-460	90-560	60-360	80-460	90-560	90-560	90-560	60-800	300-1200	600-2200
Пределы регулирования напряжения, В	22-34	23-38	23-42	22-34	23-38	23-48	23-42	23-42		30-96	32-76
Номинальный режим работы ПН, %	60	60	60	60	60	60	60	60	60	60	60
Коэффициент мощности ()	0,56	0,6	0,65	0,56	0,6	0,65	0,85	0,85	0,62
Напряжение холостого хода, В не более	80	80	80	12	12	12	80	12	80	120	120
Габаритные размеры, мм
длинна	555	555	555	760	760	760	660	820	965	1400	1400
ширина	818	848	888	818	848	888	888	888	762	750	750
высота	130	145	170	145	160	185	195	210	323	520	7902
Масса, кг	130	145	170	145	160	185	195	210	323	520	790