Sveisetransformer: Prinsipp, Krav og Typer

Etter å ha lest denne artikkelen vil du lære om: - 1. Driftsprinsipper for en sveisetransformer 2. Krav til en sveisetransformer 3. Typer.

Driftsprinsipper for en sveisetransformer:

I en gassveisbue forblir strømmen nesten sinusformet mens spenningen er forvrengt som vist på figur 4.9.

Med tanke på disse transientene angir punkt M spenningen som kreves for å slå en lysbuen. Kalken under hvilken spenningen stiger fra null til spenningen tilstrekkelig for re-tenning av .arc kalles ARC RECOVERY TIME. På lysbueovergangen er det betegnet Hvis bue skal være stabil og stille, bør tiden Y være så kort som mulig, fordi ellers i løpet av intervallet kan katoden bli for kald til å avgi tilstrekkelig antall elektroner og ioner til reignite og opprettholde buen.

En måte å redusere t 1 på er å øke den åpne kretsspenningen til sveisekraftkilden, slik det fremgår av figur 4.10. Spenningskurven 2 har en lavere toppverdien enn spenningskurven 2. Med kurve 1 er lysbuespenningen E og bueutvinningstiden er t. I tilfelle kurven 2, med den samme spenningspenningen E, er bueutvinningstiden t 2 er betydelig lengre enn t 1 .

For å opprettholde en bærekraftig lysbue bør sveisekretsen inneholde en induktans * som vil gi en fasedifferanse mellom spenning og strømtransienter i størrelsesorden 0-35 til 0-45.

Ved sveising med lave strømmer, mister katoden mer varme enn ved sveising med høye strømmer. Derfor burde gjenvinningstiden i det første tilfellet være så kort som mulig. For eksempel med en strøm på 160 til 250 ampere blir en bue lett initiert når transformatoren har en åpen kretsspenning på 55 til 60 volt mens det er lite strøm, si 60 til 70 ampere, at transformatorens ikke-lastspenning skal være 70 til 80 volt.

En økning i den åpne kretsspenningen kan imidlertid true sveiserens sikkerhet og svekke strømfaktoren (dvs. arc spenning / åpen kretsspenning) på sveisetransformatoren. Det er derfor viktig å holde åpen spenningsspenning så lav som mulig innenfor de anvendte begrensningene.

Krav til sveisetransformer:

En sveisetransformator skal tilfredsstille følgende krav:

1. Den skal ha en hangende statisk volt-ampere karakteristikk.

2. For å unngå sprut bør overspenningen av sveisestrømmen under en kortslutning være minst mulig over den normale lysestrømmen.

3. Spenningsspenningen bør normalt ikke overskride 80 volt og under ingen omstendigheter 100 volt.

4. Utgangsstrømmen skal kunne styres kontinuerlig over hele det tilgjengelige området.

5. Den åpne kretsspenningen bør bare være tilstrekkelig høy for klar start av en lysbue og ikke for høy for å svekke sveisesøkonomien.

Grunnleggende typer sveisetransformatorer:

De fire grunnleggende typer sveisetransformatorer er:

1. Den høye reaksjonstypen,

2. Den eksterne reaktortypen,

3. Integrert reaktortype, og

4. Den mettede reaktortypen.

1. High Reactance Type Welding Transformer:

Når en transformator forsyner strøm, produseres magnetiske strømninger rundt sine viklinger.

Linjene i den resulterende magnetiske fluxen, ɸ, krysser den magnetiske kretsen og kutter primære (I) og sekundære (II) viklinger som vist i figur 4.11. Imidlertid gjør ikke alle magnetiske fluxlinjer det. Noen av linjene med magnetisk flux på grunn av primærstrømmen kutter ikke sekundære svinger og omvendt, siden begge har sine stier i luften.

I diagrammet er disse partielle fluxene merket som ɸ L1 og ɸ L2 . Med andre ord er de ansvarlige for reaksjonen * av spolene og de respektive reaktive spenningsfallene over dem. Etter hvert som strømmen øker, øker lekkasjeflussene også, og det gjør også emf av selvinduksjon. Det er derfor en økning i primær- eller sekundærstrømmen resulterer i økning i det reaktive spenningsfallet over de respektive viklinger.

For en sveisetransformator å ha en bratt volumkarakteristikk, bør både primære og sekundære viklinger ha høy reaksjon, dvs. de skal ha betydelige lekkasjer. Denne tilstanden er fornøyd ved å plassere primær- og sekundærviklingene enten på separate lemmer eller på samme lem, men avstanden litt avstand fra hverandre, for eksempel avstanden 'b' i figuren ovenfor.

Kontroll av strøm i høyreaktans sveisetransformatorer kan påvirkes av tre metoder. En av dem innebærer en bevegelig primærspole som vist i figur 4.12. Da avstanden mellom viklingene er variert, gjør reaktansen og dermed utgangssveisestrømmen.

Den andre metoden er basert på bruk av tappede viklinger enten på primær- eller sekundærsiden, og variasjonen av transformasjonsforholdet kan gjøres ved å bringe inn eller ut av kretsen det nødvendige antall svinger, som vist på figur 4.13.

Den tredje metoden benytter bevegelig magnetisk shunt. Posisjonen til shunten plassert i stikkene til lekkasjeflussene, som vist på fig. 4, 14, styrer utgangssveisestrømmen gjennom kontroll av reaktans.

2. Ekstern reaktortype Sveisetransformer:

Denne typen sveisetransformator består av en normal reaktans, enfase, trinn nedtransformator og en separat reaktor eller choke.

Den induktive reaktansen og motstandene til viklingene i en slik sveisetransformator er lave, slik at sekundærspenningen varierer, men litt med sveisestrømmen. Kravene til krevende hangende eller negativ volt-ampere er sikret ved at reaktoren er plassert i den sekundære sveisekretsen. Reaktoren består av en stålkjerne og et viklingsvik med en ledning utformet for å bære den maksimale tillatte strømmen.

Hvis den sekundære spenningen til sveisetransformatoren er V2, er buespenningen V- arc og den totale resistive cum-reaktive dråpen over reaktoren er V2, da de tre mengdene kan vises skjematisk som i figur 4.15 og er relatert matematisk som følger .

Således reduseres lysbuespenningen med økning i strømmen eller med økning i spenningsfall over reaktoren. Dette gir en negativ eller hengende volt-ampere karakteristikk.

Kontroll av sveisestrøm kan oppnås ved to metoder, for eksempel ved å variere reaktorenes motvilje (den bevegelige kjernereaktor) eller ved å variere antall svingekretser som kommer inn i kretsen (den tappede reaktoren).

Kjernen i den bevegelige kjernereaktoren som vist i figur 4.16 består av et fast parti som bærer viklingen og et bevegelig lem, som kan forskyves mot eller bort fra den faste kjerne ved hjelp av et passende arrangement, hvorved luftgapet varieres mellom dem. En økning i luftgapet legger til motvilje mot reaktorens magnetiske krets, mens dens selvinnløp og induktive reaktans faller, slik at sveisestrømmen øker.

Når luftgapet er redusert, reduseres også motviljen til den magnetiske kretsen, den magnetiske fluxen øker, slik som spiralens induktive reaksjon og sveisestrømmen faller. På denne måten kan sveisestrømmen justeres nøyaktig og kontinuerlig.

I den tappede reaktoren er kjernen gjort solid, men spolen er delt inn i et antall seksjoner, idet hver seksjon har en kran ført ut til regulatorpunktet, som vist i figur 4.17. Ved å bevege en kontaktarm over tappene varierer antall dreier som kommer inn i kretsen, og dermed størrelsen på sveisestrømmen. Dermed styres strømmen i trinn.

3. Integral Reactor Type Welding Transformer:

Sveisetransformatoren av integralreaktortypen, vist i figur 4.18, har en primærvikling I, en sekundær vikling II og en reaktorvikling III. Bortsett fra hoveddelene har kjernen flere lemmer som bærer reaktorviklingen. Strømmen justeres ved å bevege kjernen C plassert mellom de ekstra lemmer.

Delen som bærer vikling I og II er således transformatoren riktig og delen som bærer vikling III er reaktoren.

Reaktoren kan kobles til sekundæret enten i seriehjelp eller i serieopposisjon.

Når reaktoren er koblet i seriehjelp, figur 4.18 (a), vil transformatorens åpne kretsspenning være

E t + E 2 + E r

hvor E 2 er sekundærspenningen til transformatoren og E r er reaktorspenningen.

Seriehjulstilkobling gir en stabil bue ved lave strømmer og brukes til sveising av tynne plater.

Når reaktoren er koblet i serie opposisjon, som vist i figur 4.18 (b), blir dens spenning trukket fra transformatorens åpne kretsspenning, det vil si,

E t + E 2 - E r

Serie opposisjonstilkobling brukes til sveising av tykke plater med kraftige strømmer.

4. Mørkbar reaktortype Sveisetransformer:

I denne sveisetransformatoren benyttes en isolert lav spenning med lav strømstyrke dc for å endre magnetiske kjernens effektive magnetiske egenskaper. Således styres en stor mengde AC ved å bruke en relativt liten mengde likestrøm, og gjør det dermed mulig å justere utgangsvolum-karakteristikkkurven fra minimum til maksimum. For eksempel, når det ikke er noen DC som strømmer i reaktorspolen, har den sin minste impedans og dermed maksimal utgang fra sveisetransformatoren.

Når størrelsen på DC økes ved hjelp av reostat i DC-kretsen, er det flere kontinuerlige magnetiske linjer med kraft, slik at reaktorens impedans økes og utgangsstrømmen til sveisetransformatoren blir redusert. Denne metoden har fordelen av å fjerne bevegelige deler og bøyningsledere og brukes ofte til gasswolframbuesveising.

Fig. 4.19 viser grunnlinjen til kretsen for en enkel, mettet reaktorkraftkilde. For å oppnå ønsket mål med lav spenning og høy strøm er reaktorspolen koblet i motsetning til DC-styrespolen.

Med ac er bølgeformen for gasswolframbuesveising ganske viktig. Mørkbar reaktor har en tendens til å forårsake alvorlig forvrengning av sinusbølgen som følger med fra transformatoren. Plassering av et luftgap, som vist i figur 4.19, i reaktorkjernen er en fremgangsmåte for å redusere denne forvrengningen. Alternativt kan en stor choke settes inn i DC-styrekretsen. Enten metode, eller en kombinasjon av de to, vil produsere det ønskede resultatet.

Parallell drift av sveisetransformatorer:

Ved sveiseoperasjon er det i enkelte tilfeller behov for strøm som overstiger maksimal sveisestrøm som kan oppnås fra en transformator. I et slikt tilfelle kan den ønskede sveisestrømmen oppnås ved parallell drift av to eller flere sveisetransformatorer.

Forholdsregler som trengs for en slik parallell operasjon er at transformatorens ikke-last eller åpne kretsspenninger skal være de samme. Dette er spesielt viktig når det gjelder sveisetransformatorer med høy reaksjonstype, hvor den åpne kretsspenningen og transformasjonsforholdet varierer i noen grad i henhold til justeringsbetingelsene og kontrolltrinnet.

Når to transformatorer er koblet til parallell drift, som vist i figur 4.20, skal de samme terminaler av primærviklingene kobles til de samme ledningene A, B, C i forsyningsnettet og dermed sikre sammenfallet av emf-faser i sekundære viklinger. Deretter skal lignende terminaler av sekundærene kobles i par som vist. Slike trefaset dobbeltoperatortransformatorer markedsføres i India av M / s ES AB India Limited.

Multi-Operator Welding Transformers:

Et multi-arc eller multi-operatør sveisetransformatorsystem benytter en strømkilde med høy strømforbruk for å tilveiebringe et antall sveisekretser samtidig. Et slikt system brukes når det er stor konsentrasjon av sveisepunkter i et relativt lite driftsområde, for eksempel i skipbygging, byggeplasser for kraftverk, raffinaderier og kjemiske anlegg.

En fleroperatør sveisetransformator med en flat volt-ampere-karakteristikk kan være av enkeltfase- eller trefaseversjonen. En ulempe ved en enkeltfase multi-operatør sveisetransformator er at den setter en ubalansert belastning på 3-faset forsyningsnettet. Hvis en multi-operatør sveisetransformator skal ha en spenning som ikke vil variere med belastningen (maksimal variasjon bør ikke overstige 5%), skal den ha lav magnetisk lekkasje, det vil si en lav induktiv reaktanse.

Antallet buer eller sveisekretser som kan kobles til en sveisetransformator, kan bli funnet av forholdet,

n = I t / I a .K

hvor,

n = antall buer eller sveisekretser,

Jeg t = nominell utgangsstrøm av sveisetransformatoren,

I a = gjennomsnittlig lysbue i hver sveisekrets,

K = mangfoldighetsfaktor.

Mangfoldighetsfaktoren K tar hensyn til det faktum at alle sveiserne som opererer fra en og samme kraftkilde, ikke fungerer samtidig. Mangfoldfaktoren er relatert til gjennomsnittlig driftssyklus og sannsynlighetsloven, men reduseres ettersom antall sveisere som opererer fra samme transformator, øker. Vanligvis antas K å være hvor som helst mellom 0 ∙ 6 til 0 ∙ 8.

Hver sveisestasjon er koblet til via en separat variabel choke (gjeldende regulator), som gir en bratt, drenerende statisk volt-ampere karakteristisk kurve for hver sveisekrets. Sveisekretsene er koblet parallelt, fordi med dette arrangementet er kilden bedre utnyttet ved sveising med lave strømmer, i størrelsesorden 70 til 100 ampere.

Merk:

Det skal bemerkes at sveisetransformatorene har en ganske lav effektfaktor på grunn av at de inntar spoler som har høy induktiv reaktivitet. Sveisetransformatorer må derfor ikke ha effektverdier høyere enn det som er nødvendig for utførelsen av den tildelte jobben. De burde heller ikke kjøres uten last i lang tid.