Classificação e dispositivo de transformadores de soldagem

O transformador de soldagem contém transformador e dispositivo de controle de corrente de soldagem.

Em transformadores de soldagem, devido à necessidade de um grande deslocamento de fase de tensão e corrente para garantir a ignição estável do arco de corrente alternada quando a polaridade é invertida, é necessário fornecer uma resistência indutiva aumentada do circuito secundário.

À medida que a resistência indutiva aumenta, a inclinação da característica estática externa da fonte de energia do arco de soldagem em sua seção de trabalho também aumenta, o que garante que as características de queda sejam obtidas de acordo com os requisitos para a estabilidade geral da "fonte de energia - arco "sistema.

No projeto de transformadores de soldagem na primeira metade do século 20, foram utilizados transformadores com dissipação normal do campo magnético em combinação com uma bobina separada ou combinada. A corrente é controlada pela variação do entreferro no circuito magnético do indutor.

Nos transformadores de soldagem modernos, produzidos desde a década de 1960, esses requisitos são atendidos aumentando a dissipação do campo magnético.

Transformador como um objeto Engenharia elétrica tem um circuito equivalente contendo resistência ativa e indutiva.

Para transformadores de soldagem operando no modo de carga, o consumo de energia é uma ordem de grandeza maior que as perdas sem carga; portanto, ao operar sob carga, esse esquema pode ser negligenciado.

Arroz. 1. Classificação dos transformadores de soldagem

Para um circuito de transformador típico, a perda do campo magnético principal no caminho do enrolamento primário para o secundário ocorre entre os núcleos do circuito magnético.

A dissipação do campo magnético é controlada alterando a geometria do entreferro entre os enrolamentos primário e secundário (bobinas móveis, shunts móveis), por uma alteração coordenada no número de voltas dos enrolamentos primário e secundário, alterando o campo magnético permeabilidade entre núcleos do circuito magnético (shunt magnetizado).

Ao considerar um diagrama simplificado de um transformador com enrolamentos distribuídos, é possível obter a dependência da resistência indutiva dos principais parâmetros do transformador

Rm é a resistência ao longo do caminho do fluxo magnético parasita, ε é o deslocamento relativo das bobinas, W é o número de voltas das bobinas.

Então a corrente no circuito secundário:

Gama infinitamente variável de transformadores de soldagem modernos: 1: 3; 1: 4.

Muitos transformadores de soldagem têm controle de passo - alternando os enrolamentos primário e secundário para conexão paralela ou em série.

I = K / W2

Modernos transformadores de soldagem para reduzir o peso e o custo do estágio de altas correntes, a tensão do circuito aberto é reduzida.

Transformadores soldados com bobinas móveis

Arroz. 2. O dispositivo de um transformador de soldagem com enrolamentos móveis: quando os enrolamentos estão totalmente deslocados, a corrente de soldagem é máxima, quando os enrolamentos são separados, é mínima.

Este esquema também é usado na soldagem de retificadores de transformadores ajustáveis.

Arroz. 3. O design do transformador com enrolamentos móveis: 1 — parafuso de avanço, 2 — circuito magnético, 3 — porca principal, 4,5 — enrolamentos secundário e primário, 6 — alça.

Soldagem de transformadores shunt móveis

Arroz. 4. O dispositivo de um transformador de soldagem com uma derivação móvel

Nesse caso, a regulação do fluxo de fuga do campo magnético é feita alterando o comprimento e a seção dos elementos do caminho magnético entre as hastes do circuito magnético. Porque permeabilidade magnética o ferro é duas ordens de grandeza maior que a permeabilidade ao ar; quando o shunt magnético se move, a resistência magnética da corrente de fuga que passa pelo ar muda. Com um shunt totalmente inserido, a forma de onda da corrente de fuga e a resistência indutiva são determinadas pelos espaços de ar entre o circuito magnético e o shunt.

Atualmente, os transformadores de soldagem de acordo com este esquema são produzidos para fins industriais e domésticos, e esse esquema é usado na soldagem de retificadores de transformadores ajustáveis.

Transformador de soldagem TDM500-S

Transformadores de soldagem com enrolamento seccional

São transformadores de montagem e domésticos produzidos há 60, 70, 80 anos.

Existem vários estágios de regulação do número de voltas do enrolamento primário e secundário.

Transformadores de soldagem shunt fixos

Arroz. 4. O dispositivo de um transformador de soldagem com um shunt magnético fixo

Uma seção descendente é usada para controle, ou seja, operação de núcleo shunt no modo de saturação. Como o fluxo magnético que passa pelo shunt é variável, o ponto de operação é escolhido de forma que não saia do ramo descendente permeabilidade magnética.

À medida que a saturação do circuito magnético aumenta, a permeabilidade magnética do shunt diminui, consequentemente, a corrente de fuga, a resistência indutiva do transformador aumenta e, como resultado, a corrente de soldagem diminui.

Como a regulação é elétrica, é possível o controle remoto da fonte de alimentação. Outra vantagem do circuito é a ausência de partes móveis, pois o controle eletromagnético permite simplificar e facilitar o projeto de transformadores de potência. As forças eletromagnéticas são proporcionais ao quadrado da corrente, portanto, em altas correntes, há um problema com o suporte de peças móveis. Transformadores desse tipo foram produzidos nas décadas de 70 e 80 do século XX.

Transformadores de soldagem a tiristores

Arroz. 5. Transformador de solda de tiristor de dispositivo

Princípio de regulação de tensão e corrente tiristores com base na mudança de fase do orifício do tiristor no meio período de sua polaridade direta. Ao mesmo tempo, o valor médio da tensão retificada e, consequentemente, a corrente por meio ciclo mudam.

Para fornecer regulação de uma rede monofásica, você precisa de dois tiristores conectados de forma oposta e a regulação deve ser simétrica.Os transformadores tiristores têm uma característica estática externa rígida que é controlada pela tensão de saída usando tiristores.

Os tiristores são convenientes para regulação de tensão e corrente em circuitos CA porque fecham automaticamente quando a polaridade é invertida.

Em circuitos DC, circuitos ressonantes com indutância são normalmente usados ​​para fechar tiristores, o que é difícil e caro e limita as possibilidades de regulação.

Nos circuitos do transformador tiristor, os tiristores são instalados no circuito do enrolamento primário por dois motivos:

1. Porque as correntes secundárias das fontes de solda são muito maiores que a corrente máxima do tiristor (até 800 A).

2. Maior eficiência, pois as perdas por queda de tensão nas válvulas abertas no primeiro loop são várias vezes menores que a tensão de operação.

Além disso, a indutância do transformador neste caso proporciona maior suavização da corrente retificada do que no caso de instalação de tiristores no circuito secundário.

Todos os transformadores de soldagem modernos são feitos com enrolamentos de alumínio. Para maior confiabilidade, as tiras de cobre são soldadas a frio nas extremidades.

Arroz. 6. Diagrama de blocos do transformador tiristor: T — transformador abaixador trifásico, KV — válvulas de comutação (tiristores), BFU — dispositivo de controle de fase, BZ — bloco de tarefas.

Arroz. 7. Diagrama de tensão: φ- ângulo (fase) de acionamento dos tiristores.

Desde a década de 1980, a maioria dos transformadores de soldagem são feitos de ferro de transformador laminado a frio. Isso dá 1,5 vezes mais indução e menos peso do circuito magnético.