Svetstransformator: Princip, krav och typer

Efter att ha läst den här artikeln kommer du att lära dig om: - 1. Operationsprinciper för en svetstransformator 2. Krav på en svetstransformator 3. Typer.

Operationsprinciper för en svetstransformator:

I en AC-svetsbåge är strömmen nästan sinusformad medan spänningen är förvrängd som visas i figur 4.9.

Med tanke på dessa transienter indikerar punkt M den spänning som krävs för att träffa en båge. Den kalk under vilken spänningen stiger från noll till den spänning som är tillräcklig för omantändning av .arc betecknas som ARC-RECOVERY TIME. På bågspänningen övergångsbetecknas den av om bågen ska vara stabil och tyst bör tiden Y vara så kort som möjligt, eftersom annars under det intervallande intervallet kan katoden bli för kall för att avge tillräckligt antal elektroner och joner till reignite och bibehålla bågen.

Ett sätt att minska t 1 är att höja spänningskällans öppna kretsspänning, vilket framgår av figur 4.10. Spänningskurvan 2 har lägre toppvärde än spänningskurvan 2. Med kurvan 1 är ljusbågsspänningen E och bågåtervinningstiden är t. I fallet med kurvan 2 med samma antändningsspänning E är bågåterställningstiden t 2 är betydligt längre än t 1 .

För att upprätthålla en hållbar AC-båg bör svetskretsen innehålla en induktans * som skulle ge en fasskillnad mellan spännings- och strömtransienterna i storleksordningen 0-35 till 0-45.

Vid svetsning med låga strömningar förlorar katoden mer värme än vid svetsning med höga strömningar. Därför bör bågåterställningstiden i det föregående fallet vara så kort som möjligt. Exempelvis med en ström på 160 till 250 ampere initieras en ljusbåge lätt när transformatorn har en öppen kretsspänning på 55 till 60 volt medan med små strömningar, säg 60 till 70 ampere, bör transformatorns spänningsspänning vara 70 till 80 volt.

En ökning av den öppna kretsspänningen kan dock äventyra svetsarens säkerhet och försämra effektfaktorn (dvs arc spänning / öppen kretsspänning) hos svetstransformatorn. Det är därför absolut nödvändigt att hålla öppen spänningsspänning så låg som möjligt inom de tillämpade begränsningarna.

Krav på en svetstransformator:

En svetstransformator ska uppfylla följande krav:

1. Den ska ha en hängande statisk volt-ampere egenskaper.

2. För att undvika stänk bör överskottet av svetsströmmen under en kortslutning begränsas till det minsta möjliga över den normala ljusströmmen.

3. Spänningen i öppen spänning bör normalt inte överstiga 80 volt och i inga fall 100 volt.

4. Utgångsströmmen ska kunna styras kontinuerligt över hela det tillgängliga området.

5. Den öppna kretsspänningen ska vara tillräckligt hög för att en båge är klar och inte för hög för att försämra svetsningens ekonomi.

Grundtyper av svetstransformatorer:

De fyra grundläggande typerna av svetstransformatorer är:

1. Högre reaktans typ,

2. Den externa reaktortypen,

3. Den integrerade reaktortypen, och

4. Den mättbara reaktortypen.

1. Högreaktionstypsvetsningstransformatorn:

När en transformator matar ström, produceras magnetiska flöden runt dess lindningar.

Linjerna i det resulterande magnetiska flödet, ɸ, tvärs över den magnetiska kretsen och skär de primära (I) och sekundära (II) lindningarna som visas i figur 4.11. Men inte alla magnetflödeslinjer gör det. Några av de magnetiska flödena på grund av primärströmmen skär inte sekundärvridningarna och vice versa, eftersom båda har sina vägar i luften.

I diagrammet har dessa partiella flöden markerats som ɸ L1 och ɸ L2 . Med andra ord är de ansvariga för reaktans * av spolarna och respektive reaktiva spänningsfall över dem. När strömmen ökar ökar också läckageflödena, och det gör emf för självinduktion. Därför resulterar en ökning av primär- eller sekundärströmmen i ökningen av det reaktiva spänningsfallet över respektive lindningar.

För att en svetstransformator ska ha en kraftigt dämpande volt-ampere-egenskap, bör både primär- och sekundärlindningarna ha en hög reaktans, dvs de bör ha stora läckageflöden. Detta villkor är uppfyllt genom att primär- och sekundärlindningarna placeras antingen på separata lemmar eller på samma ben men på avstånd från varandra, exempelvis avståndet 'b' i ovanstående figur.

Kontroll av ström i högreaktans svetstransformatorer kan påverkas av tre metoder. En av dem innefattar en rörlig primärspole som visas i figur 4.12. Eftersom avståndet mellan lindningarna är varierat så gör reaktansen och därmed utmatningssvetsströmmen.

Den andra metoden är baserad på användningen av tappade lindningar antingen på primär- eller sekundärsidan och variationen i omvandlingsförhållandet kan göras genom att inlämna in eller ut ur kretsen det erforderliga antalet varv, såsom visas i fig.4.13.

Den tredje metoden använder rörlig magnetisk shunt. Shuntens position placerad i läckageflödesbanorna, såsom visas i fig. 4, 14, styr utmatningssvetsströmmen genom kontroll av reaktans.

2. Extern Reaktortyp Svetstransformator:

Denna typ av svetstransformator består av en normal reaktans, enfas, steg nedtransformator och en separat reaktor eller kvävning.

Den induktiva reaktansen och motstånden hos lindningarna i en sådan svetstransformator är låga, så att dess sekundära spänning varierar men lite med svetsströmmen. Den erforderliga hängande eller negativa voltamperegenskapen säkerställs genom reaktorn placerad i svetskretsens sekundära reaktor. Reaktorn består av en stålkärna och en lindning lindad med en tråd utformad för att bära den maximala tillåtna strömmen.

Om svetstransformatorns sekundära spänning är V2 är bågspänningen V- arc och den totala resistiva cum-reaktiva droppen över reaktorn är V2, då kan de tre kvantiteterna schematiskt visas som i figur 4.15 och är matematiskt relaterade enligt följande .

Sålunda minskar bågspänningen med ökad ström eller med ökad spänningsfall över reaktorn. Detta ger en negativ eller hängande volt-ampere egenskaper.

Styrning av svetsströmmen kan åstadkommas genom två metoder, nämligen genom att man varierar reaktorns reluktans (den rörliga kärnreaktorn) eller genom att variera antalet varv som sätts i kretsen (den tappade reaktorn).

Kärnan i den rörliga kärnreaktorn, som visas i fig 4.16, består av en fast del som bär lindningen och en rörlig lem som kan förskjutas mot eller bort från den fasta kärnan medelst ett lämpligt arrangemang, varigenom luftgapet varieras mellan dem. En ökning av luftgapet ökar motviljan hos reaktorns magnetiska krets, medan dess självinduktion och induktiv reaktans sjunker, så att svetsströmmen ökar.

När luftgapet sänks minskar också motståndet för magnetkretsen, magnetflödet ökar, liksom spolens induktiva reaktans, och svetsströmmen sjunker. På detta sätt kan svetsströmmen justeras mycket noggrant och kontinuerligt.

I den tappade reaktorn är kärnan solid, men spolen är uppdelad i ett antal sektioner, varvid varje sektion har en kran som bringas ut till regulatorpunkten, såsom visas i figur 4.17. Att flytta en kontaktarm över kranarna varierar antalet varv som förs in i kretsen, och därmed storleken på svetsströmmen. Således styrs strömmen i steg.

3. Integrerad reaktortyp Svetstransformator:

Svetstransformatorn av integralreaktortypen, som visas i figur 4.18, har en primärlindning I, en sekundärlindning II och en reaktorlindning III. Bortsett från huvuddelarna har kärnan ytterligare lemmar som bär reaktorns lindning. Strömmen justeras med hjälp av rörlig kärna C placerad mellan de ytterligare extremiteterna.

Den del som bär lindningen I och II är således transformatorns korrekta och den del som bär lindningen III är reaktorn.

Reaktorn kan anslutas till sekundären antingen i seriehjälp eller i serieupposition.

När reaktorn är ansluten i seriehjälp, figur 4.18 (a), kommer transformatorens öppna kretsspänning att vara

E t + E 2 + E r

där E2 är transformatorns sekundära spänning och Er är reaktorspänningen.

Seriehjälpanslutning ger en stabil båge vid låga strömningar och används för att svetsa tunna plattor.

När reaktorn är ansluten i serieupposition, såsom visas i figur 4.18 (b) subtraheras dess spänning från transformatorens öppna kretsspänning, det vill säga,

E t + E 2 - E r

Serie oppositionsanslutning används för svetsning av tjocka plattor med kraftiga strömmar.

4. Mättbar reaktortyp Svetstransformator:

I denna svetstransformator används en isolerad lågspännings-lågkretsströmkrets för att ändra magnetiska kärnans magnetiska egenskaper. Sålunda styrs en stor mängd av ac genom att använda en relativt liten mängd dc, vilket gör att det är möjligt att justera den utgående volt-ampere karakteristiska kurvan från lägsta till maximala. Till exempel, när det inte finns någon DC som strömmar i reaktorspolen, har den sin minimala impedans och därmed maximal utmatning från svetstransformatorn.

När magneten av DC ökas med hjälp av reostat i DC-kretsen, finns det fler kontinuerliga magnetiska linjer av kraft, så reaktorns impedans ökas och svetstransformatorns utsignal minskar. Denna metod har fördelen att avlägsna rörliga delar och böjningsledare och används ofta för gaswolframbågsvetsningsaggregat.

Fig 4.19 visar grunderna för kretsen för en enkel mättbar reaktorkraftkälla. För att uppnå det önskade målet med lågspänning och högström är reaktorspolen anslutna i motsats till DC-styrspolen.

Med ac är vågformen för gaswolframbågsvetsning ganska viktig. Mättbar reaktor tenderar att orsaka allvarlig förvrängning av sinusvågen som tillförs från transformatorn. Placering av ett luftgap, såsom visas i fig 4.19, i reaktorkärnan är ett sätt att reducera denna distorsion. Alternativt kan en stor choke införas i DC-styrkretsen. Varken metod, eller en kombination av de två, kommer att ge det önskade resultatet.

Parallell drift av svetstransformatorer:

Vid svetsning är det ibland nödvändigt att överskrida den maximala svetsströmmen som kan erhållas från en transformator. I ett sådant fall kan den önskade svetsströmmen erhållas genom parallell drift av två eller flera svetstransformatorer.

Försiktighetsåtgärden som behövs för en sådan parallelloperation är att transformatorernas oanvända eller öppna kretsspänningar ska vara desamma. Detta är särskilt viktigt vid svetstransformatorer med hög reaktans typ, där spänningen för öppen krets och omvandlingsförhållandet varierar i viss utsträckning beroende på justeringsförhållandena och kontrollsteget.

När två transformatorer är anslutna för parallell drift, såsom visas i figur 4.20, skall de primära lindornas liknande terminaler vara anslutna till likadana ledningsledningar A, B, C hos matningsnätet och därigenom säkerställa sammanträffandet av emf-faser i sekundära lindningar. Därefter ska de liknande terminalerna hos sekundärerna vara kopplade i par såsom visas. Sådana transformatorer med tre fas dubbeloperatörer marknadsförs i Indien av M / s ES AB India Limited.

Multi-Operator Welding Transformers:

Ett multicirkel- eller fleroperatörs svetstransformatorsystem utnyttjar en strömkälla med konstant strömkälla för att tillhandahålla ett antal svetskretsar samtidigt. Ett sådant system används när det finns en stor koncentration av svetspunkter i ett relativt litet verksamhetsområde, till exempel vid skeppsbyggnad, byggarbetsplatser för kraftverk, raffinaderier och kemiska anläggningar.

En svetstransformator med flera operatörer med en platt volt-ampere-egenskap kan vara av enfas eller 3-fasig sort. En nackdel med en svetstransformator med enfas multi-operatör är att den sätter en obalanserad belastning på 3-fasets matningsnät. Om en svetstransformator med flera operatörer ska ha en spänning som inte varierar med belastningen (maximal variation bör inte överstiga 5%) ska den ha låg magnetisk läckage, det vill säga en låg induktiv reaktans.

Antalet bågar eller svetskretsar som kan anslutas till en svetstransformator kan hittas av förhållandet,

n = I t / I a. K

var,

n = antal bågar eller svetskretsar,

I t = nominell utgångsström hos svetstransformatorn,

I a = genomsnittlig bågström i varje svetskrets,

K = diversitetsfaktor.

Mångfaldsfaktorn K tar hänsyn till det faktum att alla svetsare som arbetar från en och samma strömkälla inte fungerar samtidigt. Mångfaldsfaktorn är relaterad till genomsnittlig arbetscykel och sannolikhetslagen men reduceras när antalet svetsar som arbetar från samma transformator ökar. Vanligtvis antas K vara mellan 0 och 6 till 0 ∙ 8.

Varje svetsstation är ansluten via en separat variabel choke (strömregulator), som ger en kraftigt hängande statisk volt-ampere karakteristisk kurva för varje svetskrets. Svetskretsarna är parallellt kopplade, eftersom källan med detta arrangemang används bättre vid svetsning med låga strömmar i storleksordningen 70 till 100 ampere.

Notera:

Det bör noteras att svetstransformatorerna har en ganska låg effektfaktor på grund av det faktum att de införlivar spolar med hög induktiv reaktans. Svetstransformatorer måste därför inte ha effektvärden högre än vad som krävs för utförandet av det tilldelade jobbet. Inte heller ska de köras utan last under lång tid.