Контактные машины имеют преобразователи (трансформатор или выпрямитель), включаемые в сеть или соединяемые G накопителями анергии, контактор или прерыватель, включающий еиловую электри­ческую часть машины, переключатель ступеней, регулирующий на­пряжение изменением числа витков первичной обмотки, сварочный
контур и электроды, подводящие к деталям ток, привод электродов, перемещающий их по определенной программе, и аппаратуру управ­ления, определяющую последовательность работы всех узлов машины.

§ 7. Преобразователи тока и накопители энергии

Простейшим преобразователем тока является трансформатор, имею­щий магнитопровод (сердечник) I (рис. 18), первичную 2 и вторичную 3 обмотки, а также другие детали. Наиболее распространены броне­вые сердечники, на центральном спаренном стержне двух рамок (рис. 18, а) которых расположены первичная и вторичная обмотки.

Сердечник для уменьшения потерь набирается из П - или Ш-об"разных пластин электротехнической стали толщиной 0,5 мм с перекрытием зазоров и изоляцией друг от друга лаком. Набор пластин стягивается изолированными болтами 8. Также применяют сердечники из намо­танной ленточной стали Э-320 и Э-330 со спекаемым изоляционным покрытием.

Первичная обмотка трансформаторов подключается к се­ти. Она может иметь однорядные цилиндрические (рис. 18, б) или мно­горядные дисковые (рис. 18, в) катушки. Последние для уменьшения рассеяния магнитного потока помещают между медными секциями вто­ричного витка 3, охлаждаемого водой через припаянные трубки 5 и сваренного с контактными плитами 6.

Дисковые катушки наматывают из медной или алюминиевой, покры­той изоляцией, прямоугольной полосы с прокладыванием тонкого прессшпана. Катушки обматывают киперной или эскапоновой лентой, пропитывают лаком и изолируют от сердечника и вторичной обмотки гетинаксом или прессшпаном.

В контурных трансформаторах (рис. 18, г, д)

магнитопровод 1 в виде кольца (для труб) или прямоугольной рамки (для полос) имеет размещенные поочередно первичные 2 и вторичные 3 обмотки. Последние соединены с электродами, контактирующими с деталью по всему ее периметру. Это резко уменьшает сварочный контур и потребляемую мощность. Машины для сварки широких полос имеют два—четыре параллельно работающих трансформатора.

Трансформатор включается кратковременно через небольшие про­межутки времени. Его мощность W определяется допустимым перегре­вом с учетом охлаждения во время пауз между сварками. Режим пов­торного включения учитывается коэффициентом повторного включе­ния ПВ, представляющим отношение общей длительности протекания тока tc к сумме /0 и пауз tn:

ПВ% = —^------- 100.

Трансформатор характеризуется номинальной мощностью WB при заданном коэффициенте ПВ или номинальным сварочным током /2н кА и напряжением холостого хода U20 в вольтах (при отсутствии нагрузки).

Ток машины /2н достигается при нормальном, указанном в паспорте напряжении сети, заданном коэффициенте ПВ %, номинальной ступени регулирования мощности WB (обычно предпоследней), определенном сварочном контуре и системе охлаждения, а также при предусмотрен­ных паспортом сечениях свариваемых деталей.

При недостаточном охлаждении возможен перегрев обмоток транс­форматора, а при чрезмерном — конденсация влаги, ухудшение изо­ляции и пробой. Поэтому расход воды должен. согласовываться с теп­ловой нагрузкой трансформатора. Допустимая эквивалентная плот­ность тока при естественном охлаждении вторичного витка составляет 1,5—1,7 А/мм2, а при водяном — 5 А/мм2. В первичной обмотке / = 3 А/мм2. При работе без охлаждения коэффициент ПВ на номи­нальной ступени или ток уменьшают примерно в 2 раза. На первых ступенях допустимо увеличение ПВ% в 1,3—1,5 раза. Трансформатор кратковременно может дать ток /кр больший /2н. Чем больше коэффи­циент ПВ, тем больший кратковременный ток допускается исходя из условий нагрева изоляции. Кратковременный режим — номиналь­ный режим, при котором в период нагрузки температура трансформато­ра не успевает достигнуть установившегося значения, а в отсутствие нагрузки снижается до температуры холодного состояния.

Длительный режим при одном и том же напряжении без пауз на охлаждение требует мощность I^R, а режим при коэффици­енте ПВ

І С,

/„-/.Кпв/іоо

или ^ДЛ = Й7НКПВ/100.

Если известны и коэффициент ПВ, то при другом коэффициенте ПВ' на условий нагрева W3 равно

'Что

ПВ'

Коэффициент полезного действия машины г; определяется соотношени­ем

^св Ч, э

wa Rm R33 ’

где Wa = W cos ер — активная мощность.

Однофазное импульсное включение трансформатора е низким cos ф нагружает сеть неравномерно и ухудшает работу других потре­бителей энергии. Cos ф повышают введением емкости или дополнитель­ного переменного сопротивления, компенсирующего индуктивность.

Мощность однофазных точечных и шовных машин не превышает 300—400, рельефных 1000, а стыковых 6000 кВ • А.

При использовании напряжения частотой 200—400 Гц габарити трансформаторов уменьшают, однако при этом повышается индуктив­ное сопротивление и снижается cos ф.

Более совершенен трехфазный выпрямитель, равномерно загружаю­щий фазы и выпрямляющий ток во вторичном контуре. Первичны* обмотки трансформатора ТС соединены по схеме треугольник, а вто­ричные — по схеме звезда. Управляющие вентили ВУ (рис. 19) вклю­чаются поочередно и подают полуволны линейных напряжений на сво* фазные обмотки трехфазного понижающего трансформатора.

Импульсы этого тока получают, подавая в первичную цепь полу­волны трехфазного напряжения одной полярности. Большая индуктив­ность контура сглаживает пульсации выпрямленного тока. Длитель­
ность нарастания тока близка к 0,12—0,14 о. Нагрузочные сопротив­ления R, включенные параллельно первичным обмоткам, улучшают работу вентилей. Форма импульса тока меняется в зависимости от длительности паузы между включениями и угла включения тирис­торов. Импульсы тока всегда имеют одну полярность и практически не ограничены по длительности. Величина тока регулируется изме­нением угла включения тиристоров. Такой преобразователь снижает потребляемую мощность, позволяет регулировать форму и длитель­ность импульса тока. Он может использоваться для многоимпульсного включения тока.

При одинаковых условиях сварки машина с выпрямленным током потребляет 480 кВ • А, а однофазная машина — 2750 кВ • А.

В машинах также используются накопители энергии, которые дли­тельно накапливают энергию в батареях конденсаторов через выпря­митель В (рис. 20) и большими порциями отдают ее через трансфор­матор ГС и в сварочный контур. Эта энергия, пропорциональная ем - 'кости конденсатора С и подведенному напряжению U, равна

А = С —.

2

Первичная обмотка ТС включается через тиристор или переклю­чатель ПР после сжатия деталей электродами. Перезарядка конденса­торов обратной полярностью предупреждается специальными схе­мами.

Энергию N и форму кривой тока /0 регулируют изменением С и U и коэффициента трансформации

со,

п = .

ш2

Индуктивное X и активное R сопротивления обычно не регулируют. С увеличением С и U растет максимальный ток и увеличивается дли­тельность полуволны разряда (рис. 20, ей б), а с повышением п (рис. 20, в), X (рис. 20, г) и R (рис. 20, д) ток уменьшается, а ere длительность растет.

Длительность нарастания тока обычно близка к 0,01—0,04 в, а спада 0,2 с. В конденсаторных машинах колебания напряжений не влияют на стабильность сварочного тока /с. Кратковременным разрядом без ТС сваривают мелкие детали.

В последнее время для повышения производительности В МОЩ­НЫХ машинах вновь применяют высоковольтные конденсаторы.