Трансформаторы для электрошлаковой сварки

3. 15 Трансформаторы для электрошлаковой сварки

Источники питания электрошлакового процесса разработаны Институтом электросварки АН УССР им. Е.О. Патона, в виде серии специальных однофазных и трехфазных трансформаторов. Однофазные трансформаторы применяются для одноэлектродной сварки, трехфазные - для многоэлектродной.

Все трансформаторы для электрошлаковой сварки имеют жесткие внешние характеристики, которые способствуют более интенсивному саморегулированию процесса плавления электродов. Следовательно, все эти трансформаторы выполнены с нормальным потоком рассеяния, т.е. с совмещенными обмотками.

Так как при жесткой внешней характеристике в источниках регулируется напряжение холостого хода, то все электрошлаковые трансформаторы имеют регулирующие устройства для регулирования напряжения холостого хода.

Трансформаторы для электрошлаковой сварки обеспечивают широкий диапазон регулирования сварочного напряжения. В различных конструкциях трансформаторов изменять напряжение можно без нагрузки перед сваркой, в начале сварки при установке требуемого режима и под нагрузкой (в процессе сварки по заданной программе).

Регулирование напряжения производится тремя способами ступенчатым, плавным, ступенчато - плавным.

Принцип ступенчатого регулирования напряжения во многих электрошлаковых трансформаторах одинаковый - за счет секционирования первичной и вторичной обмоток. А вот способ регулирования напряжения в различных конструкциях трансформаторов различный. Электрошлаковые трансформаторы маркируются буквами ТШС (трансформатор шлаковой сварки), цифрами, указывающими номинальный ток и через дефис цифрой, указывающей количество фаз. Например: ТШС-1000-1.ТШ-1000-3, ТШС-3000-1.

Рисунок 35 – Схема регулирования выходного напряжения в электрошлаковом трансформаторе ТШС-1000-3М

Так в ТШС-3000-1 напряжение холостого хода регулируется с помощью перемычек. Катушки вторичной обмотки перемычками соединяют последовательно или параллельно, получая две ступени, а в пределах каждой из них напряжение регулируют изменением числа витков первичной обмотки. В первичной обмотке пять ступеней (см. рис. 36). Переключаются ступени также перемычками.

Рисунок 36 – Структурная схема однофазного тиристорного прерывателя.

При таком способе регулирования необходимо прерывать процесс сварки и отключать трансформатор от сети.

Рисунок 37 - Электрическая схема ТШС-3000-1

В трансформаторах ТШС-1000-3 (см. рис. 37) и ТШС-3000-3 секционирование первичной обмотки осуществляют с помощью контакторов, управление которыми осуществляют электромагнитными реле. Такой способ позволяет значительно сократить время переналадки трансформатора на другой режим сварки, однако тоже прерывает процесс сварки на время переключения контактов, что снижает качество сварных швов. Во вторичной обмотке число витков также изменяется перемычкой, поэтому число ступеней грубой регулировки делается не более трех.

Рисунок 38 - Схема электрическая принципиальная ТШС-1000-3

Регулирование напряжения трансформатора без отрыва электрошлакового процесса обеспечивается в трансформаторе ТШС-1000-1М (см. рис. 38), с помощью барабанного контроллера. В пределах трех ступеней грубой регулировки, за счет секционирования вторичной обмотки (перемычками), барабанный контроллер позволяет произвести тонкую регулировку напряжения вращающимся барабаном контроллера. При этом пока контакты следующей ступени не замкнутся, контакты предыдущей ступени не размыкаются. Барабан контроллера вращается от электромеханического привода управляемого сварщиком с помощью блока управления.

Применение барабанного контроллера в трехфазном трансформаторе не возможно, т.к. установка контроллера на каждую фазу, значительно затруднит регулирование напряжения.

Поэтому в таких трансформаторах для регулирования фазного напряжения применяется схема с вольтодобавочным трансформатором. В этих трансформаторах грубая регулировка напряжения осуществляется переключением секций первичной обмотки, более тонкое - переключением первичной обмотки вольтодобавочного трансформатора на соответствующую фазу. Такая регулировка обеспечивает пять ступеней регулирования.

При включении первичной обмотки вольтодобавочного трансформатора на две другие фазы получают два промежуточных фазных напряжения, а при закороченной первичной обмотке - половинное значение фазного напряжения.

Трансформаторы ТРМК-1000-1 и ТРМК-3000-1 выполнены с магнитной коммутацией. Магнитопровод трансформатора имеет три ярма, а остальная часть вторичной обмотки размещена между верхним и средним ярмом. На верхнем и среднем ярме размещены обмотки управления, по которым протекает постоянный ток. Изменяя величину постоянного тока в обмотках управления, осуществляют перераспределение основного магнитного потока между верхним и средним ярмом магнитопровода трансформатора.

Если подать постоянный ток в обмотку управления, размещенную на среднем ярме, то магнитный поток трансформатора замкнется, через верхнее ярмо, Э.Д.С. будет индуктироваться как в дополнительных витках вторичной обмотки, так и в основных. При этом напряжение будет максимальным. Если постоянный ток подать только в обмотку управления, размещенную на верхнем ярме, то поток трансформатора замкнется через среднее ярмо, и в дополнительных витках вторичной обмотки Э.Д.С. индуктироваться не будет. Выходное напряжение при этом будет минимальным. При пропускании постоянного тока различной величины одновременно по обоим обмоткам можно получить любое значение выходного напряжения в пределах максимального и минимального значения.

Такие трансформаторы имеют высокий коэффициент мощности и не боятся короткого замыкания или разрыва в сварочном контуре.

Их недостатком является большой расход активных материалов и низкие динамические свойства, вследствие значительной магнитной инерционности.

В новейших конструкциях однофазных и трехфазных трансформаторов для электрошлаковой сварки получили широкое распространение тиристорные прерыватели.

Тиристорное управление сварочным напряжением в трансформаторах осуществляется блоком управления в первичной цепи. Блок управления состоит из тиристоров, включенных по встречно-параллельной схеме, и соединяется последовательно с первичной обмоткой.

Управление сварочным напряжением осуществляется изменением угла проводимости тиристоров. В целях снижения потребляемой мощности и стабилизации сварочного напряжения в шлаковой ванне разработан тиристорный прерыватель, который осуществляет дозирование потребляемой мощности путем раздельного изменения длительности управляющих импульсов и паузы между ними. Тиристорный прерыватель состоит из блока управления и тиристорного блока

Блок управления состоит из задатчиков длительности импульсов 1 и пауза 2 (см. рис. 33) триггера 3, задатчиков - формирователей напряжения в импульсе 4 и паузе 5, фазовращающей цепи ФВЦ, включающей интегратор 6, генератор 7 пилообразного напряжения, фазосдвигающее устройство 8, усилитель 9, блоки 10 и!1 быстродействующей защиты, трансформатор 13 обратной связи.

Рисунок 39 - Трансформатор ТШС-1000-3

1-вентилятор, 2-корпус, 3-контур, 4-трансформатор, 5-клемник.

Рисунок 40 - Трансформатор ТШС-1001-1М

1-трансформатор, 2-контроллер, 3-панель управления, 4-клемник.

Тиристорный блок ТБ состоит из сварочного трансформатора 15, тиристоров 14, трансформатора тока 16 и дросселя 12.

Рисунок 41 - Схема электрическая принципиальная ТШС-1001-1М

Задатчики длительности импульса 1 и паузы 2 формируют сигнал длительности переключения триггера управления 3, выходной, сигнал которого поступает на задатчики - формирователи напряжения в импульсе 4 и паузе 5. На вход интегратора 6 поступают два сигнала, задающие напряжение импульса или паузы от задатчиков - формирователей 4 и 5 и напряжение обратной связи от трансформатора 13. Выходное напряжение интегратора 6, пропорциональное разности задающего напряжения и напряжения обратной связи, поступает на фазосдвигающее устройство 8 одновременно с пилообразным напряжением от генератора 7.

Фазосдвигающее устройство 8 сдвигает передний фронт управляющего импульса относительно начальной фазы напряжения питания тиристоров. Сформированный управляющий импульс усиливается усилителем 9 и поступает на управляющий электрод тиристоров, изменяя их проводимость в зависимости от величины рассогласования между напряжением задания и напряжением обратной связи, тем самым, стабилизируя напряжение на ванне при изменениях в допустимых пределах сопротивления нагрузки и напряжения сети. Блоки 10 и 11 быстродействующей защиты формируют сигнал снятия управляющих импульсов в течение одного полупериода в фазосдвигающем устройстве 8 при перегрузке или асимметрии тиристоров. Сигнал защиты при перегрузке и асимметрии тиристоров для блока 10 формируется дросселем 12, а для блока 11 - трансформатором тока 16.

12 Следующая ⇒