Другие типы сварочных трансформаторов

Дата: 2015-04-17 22:47
 

Большинство однофазных трансформаторов, использующихся в промышленности, изготовлены по Ш-образной схеме. Снятые со старого оборудования Ш-образные трансформаторы тоже можно переоборудовать под сварочные, по крайней мере использовать их магнитопроводы, если те обладают достаточным сечением и размерами окна сердечника. Но, как правило, большинство приборных трансформаторов обладают весьма ограниченными размерами. Здесь имеет смысл собрать из пластин двух одинаковых трансформаторов один магнитопровод, нарастив таким образом площадь сечения. Увеличение сечения магнитопровода дает выигрыш в витках: их теперь придется мотать значительно меньше. А чем меньше витков, тем в меньшее по объему окно можно установить обмотки. Разумный предел здесь такой же, как и в вышеописанных случаях, — 50—60 см2. Если размеры Ш-образного магнитопровода позволяют, то обмотки лучше расположить раздельно, чтобы несколько улучшить сварочные характеристики трансформатора.

Например, можно изготовить СТ из магнитопроводов двух одинаковых Ш-образных трансформаторов с внешними размерами Ш-образной пластины 122 х 182 мм и размерами окон 31 х 90 мм. Площадь сечения сложенного из двойного набора пластин магнитопровода превысит 60 см2, что даст возможность до минимума сократить число витков его обмоток. Первичная обмотка будет состоять из 176 витков провода диаметром 1,68 мм. Вторичную мотают в два провода Ш2,5 мм с выходным напряжением 46 В. При сетевом напряжении 235 В трансформатор способен развить ток дуги до 160 А, хотя и греется при этом значительно.

Обычно сложенные из пластин сердечники промышленных трансформаторов разбирать легко, соответственно, снять старые провода и намотать новые обмотки несложно. Известны случаи, когда на Ш-образный магнитопровод сначала устанавливали вторичную обмотку (низкого напряжения), а поверх нее — первичную (высокого напряжения). Характеристики сварки от этого не ухудшатся, зато удастся избежать некоторых проблем. Дело в том, что количество витков вторичной обмотки может быть весьма приблизительным, ориентированным на 40—60 В. Подбирать же, подстраивая сварочный трансформатор под нужную мощность, приходится витки первичной обмотки. Рассчитав и уложив сначала обмотку низкого напряжения, ориентируясь примерно на 50 В, потом можно будет всегда снять или добавить определенное количество витков с верхней, первичной, обмотки уже готового трансформатора.

В отслуживших свой век агрегатах и оборудовании можно встретить довольно мощные и крупные трансформаторы. Для стационарных трансформаторов никогда не используют предельные возможности ни железа, ни обмоточных проводов — всё делается с запасом. Провода часто имеют значительные сечения, так как рассчитаны на плотность тока в 3—4 раза меньше, чем допустимо для сварки. Очень часто большие трансформаторы имеют много вторичных обмоток, рассчитанных на разные напряжения и мощности. Первичная обмотка в трансформаторе всегда одна, и ее провод рассчитан на полную мощность всех вторичных цепей. В этом случае можно оставить первичную обмотку полностью или частично отмотать, а все вторичные снять, намотав на их место одну толстым проводом. Если же непригодна и первичная обмотка, но сам магнитопровод подходит для изготовления сварочного трансформатора, тогда придется мотать все обмотки с нуля.

В оборудовании чаще используются невысокие напряжения — 12; 27 В. Поэтому мощные, намотанные толстым проводом трансформаторы могут иметь выход 2 х 12 В, 27 В и др., что явно недостаточно для зажигания дуги при сварке. Но если имеется два таких трансформатора, их можно объединить, не переделывая, в один сварочный. Для этого первичные обмотки включают параллельно, а вторичные соединяют последовательно, после чего их напряжения суммируют.

Может оказаться, что такая объединенная сварочная система будет обладать плохой, близкой к жесткой, характеристикой. Для исправления характеристики необходимо включить в цепь вторичной обмотки, последовательно с дугой, балластное сопротивление — отрезок нихромовой или другой высокоомной проволоки. Обладая сопротивлением порядка сотых долей ома, она несколько уменьшит мощность трансформатора, зато это позволит работать в ручном режиме.

В ряде случаев из готовых трансформаторов СТ получается практически без переделки. Мощные трансформаторы подходящего типа обычно применяют в местах с повышенной пожароопасностью, влажностью и т. п. для создания сетей с напряжением 36 или 40 В. Такие трансформаторы могут иметь разную мощность, подключаться к 220 или 380 В по одно- или трехфазной схеме. Провод и железо магнитопровода таких трансформаторов подбирают по мощности из расчета работы в длительном режиме (плотность тока 2—4 А/мм2), поэтому имеют значительные сечения. В режиме дуговой сварки такой трансформатор способен развивать мощность в несколько раз выше номинальной, а его провод безбоязненно переносит кратковременные перегрузки тока.

Если вы имеете дело с мощным однофазным трансформатором, у которого клеммы для включения на 220/380 В и выход 36, а возможно, и 12 В, то проблем с его подключением не будет. Не исключено, что придется домотать несколько витков вторичной обмотки для повышения выходного напряжения. Для сварки подходят трансформаторы с диаметром провода первичной обмотки около 2 мм, имеющие площадь магнитопровода, как правило, до 60 см2.

Существуют трансформаторы на напряжение 36 В, предназначенные для включения в трехфазную сеть 380 В. Например, отлично работают в качестве сварочного понижающие трехфазные осветительные трансформаторы 380/36 В мощностью от 1,5 до 2,5 кВт типа ИВ-8, ИВ-10, С-Б22. Для переоборудования хорошо подходят трансформаторы с мощностью 2,5 кВА. Другие — 1,25 или 1,5 кВА — тоже можно использовать в качестве сварочного трансформатора, но только в кратковременном режиме, так как их обмотки при значительных для них перегрузках быстро перегреваются. Трансформаторы данного типа часто встроены в металлический корпус с ручками и откидной крышкой, что очень удобно для переоборудования их в сварочные аппараты. Процесс преобразования таких трансформаторов в сварочный несложен, поскольку не требуется ни переделка, ни перемотка катушек и т. п. При сравнительно малом весе и небольшой мощности железа благодаря взаимоиндукции первичных и вторичных обмоток трансформатор способен выдавать довольно большие токи.

Для питания трехфазных трансформаторов от однофазной сети 220 В их обмотки необходимо соединить между собой определенным образом. Тогда при нормальном напряжении в сети мощности трансформатора будет достаточно для работы электродом диаметром 4 мм.

Обычно такие трансформаторы изготовлены на трехплечевом Ш-образном магнитопроводе с сечением одного плеча не менее 25 см2 (рис. 54, а). На каждом плече намотано по две обмотки — внутри первичная и поверх нее вторичная. Для начала необходимо разобрать соединения всех шести обмоток и найти начала и концы каждой из них.

Схемы подключения обмоток осветительного трансформатора 220—380/36 В мощностью 3,5 (2,5) кВт для проведения сварочных работ

Рис. 54. Схемы подключения обмоток осветительного трансформатора 220—380/36 В мощностью 3,5 (2,5) кВт для проведения сварочных работ:
а — расположение катушек на магнитопроводе; 6 — вариант с двумя рабочими обмотками; в — вариант со всеми рабочими обмотками. Пунктиром со стрелками показаны магнитные потоки в железе (для первичных обмоток) и магнитные потоки взаимоиндукции (для вторичных обмоток)

В одном из вариантов подключения катушки среднего плеча не понадобятся вообще — работать будут только обмотки на крайних плечах. Две первичные обмотки с крайних плеч нужно соединить между собой параллельно.

Ввиду того что магнитный поток должен циркулировать в магнитопроводе в одном направлении — по замкнутому кругу, катушки на противоположных плечах должны создавать потоки в противоположные стороны относительно, скажем, оси центрального плеча — одна вверх, другая вниз. Так как катушки намотаны одинаково, то токи в них должны течь в противоположных направлениях. Значит, при параллельном соединении начало 1-й нужно соединить с концом 2-й, конец 1-й — с началом 2-й. Вторичные обмотки соединяются последовательно, соединяясь между собой концами либо началами (рис. 54, б). Если обмотки подключены правильно, то выходное напряжение холостого хода должно ненамного превышать 50 В.

Можно задействовать и все три катушки. Схема такого подключения приведена на рис. 54, а. Три вторичные обмотки включают последовательно. Подключение двух катушек первичной обмотки такое же, как и в предыдущей схеме. В таком режиме СТ будет работать с электродом диаметром 3 мм, не перегреваясь, очень долго, а дуга на электроде будет исключительно устойчива. Если же замкнуть пакетный переключатель SA1, в цепь включается третья катушка, и можно использовать электроды диаметром 4 мм. При работе от обычной розетки 220 В ток, потребляемый СТ с таким подключением, не превышает 20 А.