Файл: ЭО ПОУ методические указания у ЛР (ЭЭТп-1401).doc

Таблица 3.2.

ВНЕШНИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГЕНЕРАТОРА

№ п.п.	IВ,А	UВ,В	IН,А	UН,В	UАБ,В	UБВ,В	UАВ,В	I~,А	W~		S		Примечания
									дел	Вт
0													"малые токи" (до 200 А)
1
2
3
4
5
0													"большие токи" (до 300 А)
1
2
3
4
5
0													"малые токи" с балластным сопротивлением
1
2
3
4
5

Рис.3.8. Принципиальная монтажная схема лабораторной установки

---

Рекомендуемая литература.

1. Патон Б.Е. Электрооборудование для дуговой и шлаковой сварки. – М.: Машиностроение, 1966.

2. Электротехнологические промышленные установки: Учебник для вузов/Под ред. А.Д. Свенчанского.-М.: Энергоиздат , 1982.

3. Александров А.Г., Забура И.И., Линьковский И.В. Эксплуатация сварочного оборудования. – Киев : Будевельник, 1978.

---

Лабораторная работа №4

ИЗУЧЕНИЕ СВАРОЧНОГО ТРАНСФОРМАТОРА

Цель работы

Изучить конструкции и свойства сварочных трансформаторов для дуговой сварки, принципиальную схему и работу сварочного трансформатора типа ТД-101, исследовать режимы работы сварочного трансформатора ТД-101 под нагрузкой.

Теоретические сведения

Среди различных видов электрической сварки плавлением дуговая сварка имеет наибольшее распространение. Электрическая дуга является высокотемпературным источником теплоты, что весьма существенно для достижения высокой производительности процесса сварки металлов плавлением.

Источниками при дуговой сварке на переменном токе являются специальные сварочные трансформаторы, подключаемые к сети переменного тока напряжением 220 или 380 В. Для обычной ручной дуговой сварки, а также для полуавтоматической и автоматической дуговой сварки под слоем флюса однопостовые сварочные трансформаторы должны иметь крутопадающую характеристику. Это обеспечивается двумя группами сварочных трансформаторов с нормальным магнитным рассеянием и дополнительным индуктивным сопротивлением (дросселем) и с искусственно увеличенным магнитным рассеянием.

а)

б)

Трансформаторы первой группы бывают с нормальным рассеянием и отдельным дросселем (двухкорпусное исполнение, рис.4.1а) и с нормальным рассеянием и дросселем, встроенным в общий магнитопровод трансформатора (однокорпусное исполнение, рис.4.1б).

Рис.4.1. Принципиальные схемы сварочных трансформаторов для дуговой сварки:

а) с отдельным дросселем; б) в комбинации с дросселем; в) с магнитным шунтом; г) с подмагничиванием шунта; д) с подвижными обмотками; е) с ярмовым рассеянием

в)

г)

д)

е)

Сварочные трансформаторы с отдельными дросселями в настоящее время отечественной электропромышленностью не выпускаются, однако в эксплуатации еще имеется значительное количество таких трансформаторов четырех типоразмеров: СТЭ-22, СТЭ-23, СТЭ-32 и СТЭ-34 на максимальные сварочные токи 250, 300, 450 и 500 А с первичным напряжением 220 или 380 В.

На рис.4.1а показана схема сварочного трансформатора с отдельным дросселем. Между вторичной обмоткой трансформатора 1 и дросселем 2 имеется электрическая связь. Регулирование сварочного тока осуществляется за счет изменения воздушного зазора 3 в магнитопроводе дросселя, причем максимальный сварочный ток достигается при наибольшем воздушном зазоре.

У сварочных трансформаторов с нормальным рассеянием в однокорпусном исполнении (рис.4.1б) на общем магнитопроводе размещается помимо обычной вторичной обмотки 5, реактивная катушка 5а, включаемая последовательно со вторичной обмоткой. Таким образом, наряду с электрической связью здесь существует и магнитная связь. Регулирование сварочного тока в таких трансформаторах осуществляется изменением воздушного зазора верхнего стержня магнитопровода. Для получения больших сварочных токов воздушный зазор необходимо увеличивать.

---

В настоящее время наибольшее распространение получили трансформаторы с нормальным рассеянием в однокорпусном исполнении типов СТН-450 и СТН-700 на сварочные токи 500 и 700 А с первичным напряжением 220 и 380 В. При настройке на большие токи эти трансформаторы имеют пониженное напряжение холостого хода, при настройке на малые токи напряжение холостого хода повышается. Трансформаторы этого типа экономичнее и удобнее в эксплуатации.

Трансформаторы второй группы всегда имеют однокорпусное исполнение. Необходимые внешние характеристики создаются изменением индуктивного сопротивления обмоток трансформатора:

1. регулировкой положения магнитного шунта 6 (рис.4.1в), ведущей к изменению величины потоков рассеяния;

2. подмагничиванием неподвижного шунта 3 постоянным током, проходящим через катушку 9 (рис.4.1г). В этом случае шунт неподвижен, а индуктивное сопротивление трансформатора регулируется за счет изменения тока подмагничиванием;

3. регулировкой расстояния между подвижной 5 и неподвижной 4 обмотками трансформатора (рис.4.1д), что ведет к изменению величины потока рассеяния;

4. трансформатор с ярмовым рассеянием (рис.4.1е) имеет первичную 4 и вторичную 5 катушки, расположенные на разных стержнях магнитопровода.

Часто трансформатор снабжается дополнительной обмоткой с основными обмотками, не взаимодействующей с ними на холостом ходу.

Сварочный трансформатор так же, как сварочная машина постоянного тока, должен иметь достаточное для зажигания дуги напряжение холостого хода. В простейшем случае для этой цели можно было бы использовать автотрансформатор, который может дать хорошие технико-экономические показатели. Однако автотрансформаторы неприемлемы с точки зрения безопасности сварщика, так как последний может попасть под полной напряжение сети. Поэтому сварочные трансформаторы выполняются только с разделенными первичной и вторичной обмотками.

Сварочные трансформаторы должны удовлетворять следующим требованиям:

1. иметь резкопадающую внешнюю характеристику, необходимую для устойчивого горения дуги;

2. во избежание перегрева электрода и прилипания его к металлу при коротких замыканиях величина тока короткого замыкания не должная превышать рабочий ток более чем на 35…45%;

3. напряжение холостого хода не должно превышать 60 В, так как при более высоком напряжении появится опасность поражения сварщика электрическим током;

4. конструкция трансформатора должна быть проста и защищена от влияния атмосферных осадков, пыли и т.д. Изоляция обмоток должна быть влагоустойчивой;

5. трансформатор должен обеспечить постоянство горения дуги при колебании напряжения в первичной обмотке ±10%.

Различные типы внешних характеристик сварочных трансформаторов приведены на рис.4.2. Характеристика типа «а» пригодная для сварки на «малых» токах, характеристика типа «в» - «на больших» токах, характеристика типа «б» - промежуточная.

---

Рис.4.2. Внешние характеристики сварочных трансформаторов

Описание лабораторной установки.

Принципиальная схема экспериментальной установки для исследования сварочного трансформатора представлена на рис.4.3. В качестве сварочного трансформатора используется трансформатор типа ТД-101.

Рис.4.3. Принципиальная схема экспериментальной установки

Номинальные данные сварочного трансформатора ТД-101:

Номинальный ток первичной обмотки 15 А

Номинальный ток вторичной обмотки 50 А

Номинальная мощность 1,85 кВт

Напряжение питающей сети 220 В

Напряжение, снимаемое со сварочной обмотки 60В.

Сварочный трансформатор представляет собой двухстержневой понижающий трансформатор, первичная обмотка W₁ которого питается от сети 220В (рис.4.3). На стержне с первичной обмоткой W₁ находятся катушка основной рабочей вторичной обмотки W₂ c выводами 1Л1 , 2Л1 , 3Л1 на переключателе П₁. На втором стержне магнитопровода расположена реактивная катушка W₃ с двумя дополнительными отпайками и с выводами 1Л1, 1Л2, 2Л2, 3Л2 на переключатель П₁. Реактивная катушка W₃ включается последовательно в цепь рабочей катушки W₂ и позволяет создавать три ступени значений вторичного сварочного тока 30,40,50 А.

Переключение ступеней производится с помощью переключателя П₁. Наличие реактивной катушки W ₃ позволяет иметь на выходе трансформатора крутопадающую характеристику.

Для снятия семейства кривых внешних характеристик сварочного трансформатора используется нагрузочное сопротивление R_Н , величина которого может изменяться с помощью переключателя П₂ от величины R_Н=R_Э (переключатель П2 в положении «5») до R_Н=0 (переключатель П2 в положении «0»). В цепь нагрузки трансформатора включены два амперметра с пределами измерения 0-50 А и 0-100А. При токе нагрузки более 50 А амперметр с пределами 0-50 А должен быть зашунтован.

Экспериментальные исследования сварочного трансформатора.

На рис.4.4 представлена монтажная схема экспериментальной сварочной установки. Опыт по снятию внешних характеристик сварочного аппарата ТД-101 производится на трех ступенях переключения сварочного тока (30,40,50 А). На каждой ступени ток нагрузки меняется от 0 до тока короткого замыкания с помощью переключателя П₂ путем поочередной установки рукоятки положения: 0,1,2,3,4,5. При каждом положении рукоятки переключателя П₂ производится запись показаний приборов в табл.4.1. По данным табл.4.1 строятся внешние характеристики сварочного аппарата:

U₂=f(I₁); cos  = f(I₁).

Рис.4.4. Монтажная схема лабораторной сварочной установки

Положение переключателей		I1, А	U1,А	W1, Вт	I2, А	U2, В	cos 
П1	П2
30	0 1 2 3 4 5
40	0 1 2 3 4 5
50	0 1 2 3 4 5

---