Svejsetransformer: Princip, Krav og Typer

Efter at have læst denne artikel vil du lære om: - 1. Operationsprincipper for en svejsetransformer 2. Krav til en svejsetransformer 3. Typer.

Operationsprincipper for en svejsetransformer:

I en ac-svejsebue forbliver strømmen næsten sinusformet, mens spændingen forvrænges som vist i figur 4.9.

I betragtning af disse transienter indikerer punkt M den spænding, der kræves for at ramme en bue. Den kalk, under hvilken spændingen stiger fra nul til spændingen tilstrækkelig til genindtrængning af .arc, betegnes som ARC-RECOVERY TIME. På bue spændingsforløbet betegnes det, hvis lysbue skal være stabil og stille, bør tiden Y være så kort som muligt, fordi ellers i løbet af intervallet kan katoden blive for kold til at afgive et passende antal elektroner og ioner til reignite og opretholde buen.

En måde at reducere t _{1 på} er at øge svejsekraftens åbne kredsløbsspænding, som det fremgår af figur 4.10. Spændingskurven 2 har en lavere spidsværdi end spændingskurven 2. Med kurve 1 er lysbuespændingen E og buegenvindingstiden er t. I tilfælde af kurve 2 med den samme spændingsspænding E er buegenvindingstiden t ₂ er betydeligt længere end t ₁ .

For at opretholde en vedvarende ac-bue bør svejsekredsløbet indeholde en induktans *, som ville frembringe en faseforskel mellem spændings- og strømtransienterne i størrelsesordenen 0-35 til 0-45.

Ved svejsning med lave strømme mister katoden mere varme end ved svejsning med høje strømme. Derfor bør buegenvindingstiden i det første tilfælde være så kort som muligt. For eksempel med en strøm på 160 til 250 ampere initieres en bue let, når transformatoren har en åben kredsløbsspænding på 55 til 60 volt, mens der med små strømme siges, at 60 til 70 ampere, skal transformatorens nolastspænding være 70 til 80 volt.

En stigning i den åbne kredsløbsspænding kan imidlertid true svejserenes sikkerhed og forringe effektfaktoren (dvs. arc spænding / åben kredsløbsspænding) på svejsetransformatoren. Det er derfor absolut nødvendigt at holde spændingsspændingen så lav som muligt inden for de anvendte begrænsninger.

Krav til en svejsetransformer:

En svejsetransformator skal opfylde følgende krav:

1. Det skal have en hængende statisk volt-ampere karakteristik.

2. For at undgå sprøjt bør svingstrømmen i løbet af en kortslutning begrænses til det mindste mulige over den normale lysbue.

3. Spændingsspændingen bør normalt ikke overstige 80 volt og under ingen omstændigheder 100 volt.

4. Udgangsstrømmen skal kunne styres kontinuerligt over det fulde tilgængelige område.

5. Den åbne kredsløbsspænding skal være lige tilstrækkelig høj til klar indledning af en lysbue og ikke for høj til at svække svejsningens økonomi.

Grundtyper af svejsetransformere:

De fire grundlæggende typer svejsetransformatorer er:

1. Den høje reaktans type,

2. Den eksterne reaktortype,

3. Den integrerede reaktortype, og

4. Den mættelige reaktortype.

1. High Reactance Type Welding Transformer:

Når en transformer forsyner strøm, produceres magnetiske strømninger omkring dets viklinger.

Linjerne af den resulterende magnetiske flux, ɸ, krydser magnetkredsløbet og skærer de primære (I) og sekundære (II) viklinger som vist i figur 4.11. Imidlertid gør ikke alle magnetfluxlinjerne det. Nogle af linjerne af magnetisk flux på grund af primærstrømmen skærer ikke de sekundære sving og vice versa, da begge har deres stier i luften.

I diagrammet er disse partielle fluxer blevet markeret som ɸ _L1 og ɸ _L2 . Med andre ord er de ansvarlige for reaktans * af spolerne og de respektive reaktive spændingsfald over dem. Efterhånden som strømmen stiger, øges lækageflowerne, og det gør også emf'en til selvudvikling. Derfor fører en stigning i primær- eller sekundærstrømmen til stigning i det reaktive spændingsfald over de respektive viklinger.

For at en svejsetransformator skal have en kraftigt hængende volt-ampere karakteristik, skal både primær- og sekundærviklingen have en høj reaktans, dvs. de skal have betydelige lækagefluxer. Denne betingelse er opfyldt ved at placere de primære og sekundære viklinger enten på separate lemmer eller på samme led, men afstand adskilt fra hinanden, for eksempel afstanden 'b' i ovenstående figur.

Kontrol af strøm i højreaktans svejsetransformatorer kan påvirkes af tre metoder. En af dem involverer en bevægende primærspole som vist i figur 4.12. Da afstanden mellem viklingerne er varieret, gør reaktansen og dermed udgangssvejsestrømmen.

Den anden metode er baseret på brugen af ​​tappede viklinger enten på den primære eller den sekundære side, og variationen i transformationsforholdet kan udføres ved at indføre eller afbryde det nødvendige antal omdrejninger som vist i figur 4.13.

Den tredje metode udnytter bevægelig magnetisk shunt. Shuntens placering placeres i lækstrømningernes stier, som vist i fig. 4.14, styrer udgangssvejsestrømmen gennem reaktansregulering.

2. Ekstern reaktortype Svejsetransformer:

Denne type svejsetransformator består af en normal reaktans, enfaset, trin nedtransformator og en separat reaktor eller stikkontakt.

Den induktive reaktans og modstanden af ​​viklingerne i en sådan svejsetransformator er lav, således at dens sekundære spænding varierer, men lidt med svejsestrømmen. Den nødvendige hængende eller negative volt-ampere karakteristik sikres ved reaktoren anbragt i det sekundære af svejsekredsløbet. Reaktoren består af en stålkerne og en vikling såret med en ledning designet til at bære den maksimale tilladte strøm.

Hvis svejsetransformatorens sekundære spænding er V2, er buespændingen V _arc, og det totale resistive cum reaktive fald over reaktoren er V2, så kan de tre mængder diagrammatisk vises som i figur 4.15 og er relateret matematisk som følger .

Således falder buespændingen med stigning i strømmen eller med stigning i spændingsfald over reaktoren. Dette giver en negativ eller hængende volt-ampere karakteristik.

Kontrol af svejsestrøm kan opnås ved to metoder, f.eks. Ved at variere reaktorenes reluctans (den bevægende kernereaktor) eller ved at variere antallet af omdrejninger af viklingen bragt i kredsløb (den tappede reaktor).

Kernen i den bevægelige kernereaktor som vist i figur 4.16 består af en fast del, der bærer viklingen, og et bevægeligt lem, der kan forskydes mod eller væk fra den faste kerne ved hjælp af et egnet arrangement, hvorved luftgabet varieres mellem dem. En stigning i luftgabet tilføjer til modviljen af ​​reaktorens magnetiske kredsløb, medens dens selvinducerende og induktive reaktans falder, således at svejsestrømmen stiger.

Når luftgabet er reduceret, reduceres også det magnetiske kredsløbs tilbageholdenhed, den magnetiske flux stiger, ligesom spoleens induktive reaktans, og svejsestrømmen falder. På denne måde kan svejsestrømmen justeres meget præcist og kontinuerligt.

I den tappede reaktor fremstilles kernen fast, men spolen er opdelt i et antal sektioner, hvor hvert afsnit har en trykplade, der føres ud til regulatorpunktet, som vist i figur 4.17. Flytning af en kontaktarm over tappene vil variere antallet af drejninger, der føres i kredsløb, og dermed størrelsen af ​​svejsestrømmen. Således styres strømmen i trin.

3. Integreret Reaktortype Svejsetransformer:

Svejsetransformatoren af ​​integralreaktortypen vist i figur 4.18 har en primærvikling 1, en sekundærvikling II og en reaktorvikling III. Bortset fra hovedlederne har kernen yderligere lemmer, der bærer reaktorviklingen. Strømmen justeres ved at flytte kernen C placeret mellem de ekstra lemmer.

Den del, der bærer vikling I og II, er således transformatoren korrekt, og den del, der bærer vikling III, er reaktoren.

Reaktoren kan forbindes med sekundæret enten i seriehjælp eller i serieoposition.

Når reaktoren er forbundet i seriehjælp, figur 4.18 (a), vil transformatorens åbne kredsløbsspænding være

E _t + E ₂ + E _r

hvor E2 er transformatorens sekundære spænding og Er er reaktorspændingen.

Seriehjælpsforbindelse producerer en stabil bue ved lave strømme og anvendes til svejsning af tynde plader.

Når reaktoren er forbundet i serieoposition, som vist i figur 4.18 (b), trækkes dens spænding fra transformatorens åbne kredsløbsspænding, det vil sige,

E _t + E ₂ - E _r

Serie oppositionsforbindelse bruges til svejsning af tykke plader med kraftige strømme.

4. Mætbar Reaktortype Svejsetransformer:

I denne svejsetransformator anvendes et isoleret lavspændingssystem med lavt strømstyrke dc til at ændre magnetiske kerne's effektive magnetiske egenskaber. Således styres en stor mængde af ac ved at bruge en forholdsvis lille mængde dc, hvilket gør det muligt at justere output volt-ampere karakteristisk kurve fra minimum til maksimum. For eksempel, når der ikke er nogen DC, der strømmer i reaktorspolen, har den sin mindste impedans og dermed maksimal udgang fra svejsetransformatoren.

Da størrelsen af ​​DC øges ved hjælp af rheostat i DC-kredsløbet, er der flere kontinuerlige magnetiske linjer med kraft, og reaktorens impedans forøges, og svejsetransformatorens udgangsstrøm reduceres. Denne metode har fordelen ved at fjerne bevægelige dele og bøjningsledere og anvendes ofte til gaswolframbuesvejsningsforsyninger.

Figur 4.19 viser kredsløbets grundlæggende for en simpel mættet reaktorkraftkilde. For at opnå det ønskede mål med lavspænding og høj strøm er reaktorspolerne forbundet i modsætning til DC-styrespolen.

Med ac er bølgeformen for gaswolframbuesvejsning ret vigtig. Mætbar reaktor har tendens til at forårsage alvorlig forvrængning af den sinusbølge, som leveres fra transformeren. Placering af et luftgab som vist i figur 4.19 i reaktorkernen er en fremgangsmåde til reduktion af denne forvrængning. Alternativt kan en stor choke indsættes i DC styrekredsløbet. Enten metode eller en kombination af de to vil producere det ønskede resultat.

Parallel drift af svejsetransformere:

Ved svejseprocessen er der i nogle tilfælde behov for strøm, der overstiger den maksimale svejsestrøm, der kan opnås fra en transformer. I et sådant tilfælde kan den ønskede svejsestrøm opnås ved parallel drift af to eller flere svejsetransformatorer.

Forholdsreglerne, der er nødvendige for en sådan paralleloperation, er, at transformatorernes ikke-belastede eller åbne kredsløbsspændinger skal være de samme. Dette er særligt vigtigt i tilfælde af svejsetransformatorer med høj reaktionstype, hvor spændingsforbindelsen og transformationsforholdet varierer i nogen grad i henhold til justeringsbetingelserne og styringstrinnet.

Når to transformatorer er forbundet til paralleloperation, som vist i figur 4.20, skal de samme terminaler af de primære viklinger forbindes til de samme ledningstråde A, B, C af forsyningsnettet og således sikre sammenfaldet af emf-faser i sekundære viklinger. Derefter skal lignende terminaler af sekundærerne forbindes parvist som vist. Sådanne transformatorer med tre fase dobbeltoperatører markedsføres i Indien af ​​M / s ES AB India Limited.

Multi-Operator Welding Transformers:

Et multi-bue eller multi-operatør svejsetransformatorsystem anvender en højstrømspændingskraftkilde til tilvejebringelse af et antal svejsekredse på samme tid. Et sådant system anvendes, når der er en stor koncentration af svejsepunkter i et forholdsvis lille driftsområde, fx i skibsbygning, byggepladser til kraftværker, raffinaderier og kemiske anlæg.

En multi-operatør svejsetransformator med en flad volt-ampere karakteristik kan være af enkeltfasen eller 3-faset sorten. En ulempe ved en single-fase multi-operatør svejsetransformator er, at den lægger en ubalanceret belastning på 3-faset forsyningsnettet. Hvis en multi-operatør svejsetransformator skal have en spænding, der ikke vil variere med belastningen (maksimal variation må ikke overstige 5%), skal den have lav magnetisk lækage, det vil sige en lav induktiv reaktans.

Antallet af buer eller svejsekredse, som kan forbindes til en svejsetransformator, kan findes ved forholdet,

n = I _t / I _a. K

hvor,

n = antal buer eller svejsekredse,

I _t = nominel udgangsstrøm fra svejsetransformatoren,

I _a = gennemsnitsbue strøm i hvert svejsekreds,

K = mangfoldighedsfaktor.

Mangfoldighedsfaktor K tager højde for det faktum, at alle svejsere, der opererer fra en og samme strømkilde, ikke virker samtidigt. Mangfoldighedsfaktoren er relateret til den gennemsnitlige arbejdscyklus og sandsynlighedslovene, men reduceres, da antallet af svejsere, der opererer fra den samme transformator, stiger. Normalt antages K at være hvor som helst mellem 0 ∙ 6 til 0 ∙ 8.

Hver svejsestation er forbundet via en separat variabel choke (strømregulator), som giver en kraftigt hængende statisk volt-ampere karakteristisk kurve for hvert svejsekreds. Svejsekredsløbene er forbundet parallelt, fordi kilden med dette arrangement bedre udnyttes ved svejsning med lave strømme i størrelsesordenen 70 til 100 ampere.

Bemærk:

Det skal bemærkes, at svejsetransformatorerne har en ret lav effektfaktor på grund af det faktum, at de inkorporerer spoler med høj induktiv reaktans. Svejsetransformatorer må derfor ikke have strøm ratings højere end nødvendigt for udførelsen af ​​det tildelte job. De skal heller ikke løbe uden last i lang tid.