Трансформаторы выпускаются в стационарном исполнении, рассчитаны на продолжительный режим работы при принудительном воздушном охлаждении. Технические данные трансформаторов приве­дены в табл. 5.7.

Трансформаторы серии ТДФ. В основу конструкции положен транс­форматор с магнитным шунтом, подмагничиваемым постоянным током. На рис. 5.10 приведена упрощенная электрическая схема трансформатора ТДФ-1001.

На каждом стержне главного магнитопровода трансформатора 77 расположены катушки первичной W1 и вторичной обмоток. Вторичная обмотка состоит из двух частей: основной части В^о, расположенной у верхнего ярма главного магнитопровода, и дополнительной части Щл,

Таблица 5.7 Параметры ТДФ-1001УЗ ТДФ-1601УЗ ТДФЖ-1002УЗ ТДФЖ-2002УЗ Номинальный свароч- 1000 1600 1000 2000 ный ток, А Номинальное рабочее 44 60 56 76 напряжение, В Номинальный режим 100 работы, ПВ, % 32-76 Пределы регулирова- 36-44 34-60 30-56 ни я рабочего напря- жени я, В Пределы регулирова- 400-1200 600-1800 300-1200 600-2200 ния сварочного тока, А 88 Коэффициент полез- 87 88 86 ного действия, %, не менее Класс изоляции кату- В Н шек Масса, кг, не более 720 1000 550 850 Удельная материало- 17,1 10,4 9,8 5,6 емкость, кг/кВт

расположенной вместе с первичной обмоткой у нижнего ярма главного магнитопровода. Магнитный шунт с обмоткой управления Wy размещен в окне главного магнитопровода между обмотками W2o и W1 на пути основного потока рассеяния трансформатора. Трансформаторы имеют плавно-ступенчато е регулирование сварочного тока.

Ступенчатое регулирование (две ступени) осуществляется переклю­чением витков катушек вторичной обмотки. При переходе со ступени меньших токов на ступень больших токов часть витков основной вто­ричной обмотки отключается и подключается дополнительная часть вторичной обмотки, индуктивное сопротивление трансформатора при этом снижается. Плавное регулирование тока в пределах одной ступени производится подмагничиванием магнитного шунта. Большему току управления соответствует больший сварочный ток.

Обмотка управления магнитного шунта питается от однотактного тиристорного выпрямителя, состоящего из вспомогательного транс­форматора 72, тиристора VS, обратного диод а VD и схемы фазового управления тиристором, выполненной на логическом элементе М-403 (на рис. 5.10 не показана).

Сварочные трансформаторы ТДФ оборудованы пускорегулирующей н защитной аппаратурой. Предусмотрена возможность местного и дис­танционного (с пульта управления сварочного автомата) включения я регулирования сварочного тока. Трансформаторы имеют падающие внешние характеристики. При таких характеристиках получается хоро­шее формирование шва при работе со сварочными автоматами, снаб­женными системой автоматического поддержания заданного напряжения дуги (автоматы с зависимой от напряжения дуги скоростью подачи электродной проволоки).

Между тем в отечественной промышленности в последние годы получили большое распространение более простые и надежные автоматы и автоматические головки с независимой от напряжения дуги скоростью подачи проволоки.

Сварочные трансформаторы ТДФ-1001 и ТДФ-1601 и другие транс­форматоры с падающими характеристиками в составе автоматов такого рода не позволяют в ряде режимов сварки получить достаточную ста­бильность параметров сварного шва. Недостаточная выходная мощность трансформаторов этой серии сдерживала внедрение в производство прогрессивных и форсированных режимов, особенно при многодуговой сварке труб большого диаметра. Выпуск трансформаторов ТДФ пре­кращен в 1980 г.

Трансформаторы серии ТДФЖ. Номинальные параметры трансфор­маторов ТДФЖ соответствуют требованиям ГОСТ 7012—77 на транс­форматоры для автоматической сварки под флюсом. Трансформаторы этой серии имеют тиристорное регулирование и обеспечивают импульс­ную стабилизацию процесса сварки [21].

Силовой трансформатор выполнен по схеме, приведенной на рис. 3.11. Магнитопровод трансформатора наборный, бесшпилечной конструкции, изготовлен из стали марки 3414 толщиной 0,35 мм. Об­мотки выполнены шиной, намотанной ”на ребро”. В трансформаторе ТДФЖ-1002 применена алюминиевая шина марки АДО, в ТДФЖ-2002 — медная шина марки МГМ.

Упрощенная принципиальная электрическая схема трансформатора ТДФЖ-1002 приведена на рис. 5.11, внешний вид трансформатора — на рис. 5.12.

С7 Рис. 5.11. Упрощенная схема трансформатора ТДФЖ-1002

Рис. 5.12. Трансформатор ТДФЖ-1002

Первичные 1,2 и вторичные 3, 4 обмотки силового трансформатора ТІ состоят каждая из двух катушек, разделенных для удобства на две последовательно соединенные секции. Между секциями катушек вто­ричной обмотки установлены обмотки импульсной стабилизации 5, 6. В окне трансформатора размещены две катушки реакторной обмотки 7, 8, позволяющей производить ступенчатое регулирование тока. В транс­форматоре ТДФЖ-1002 полный диапазон регулирования разбит на две, а в ТДФЖ-2002 — на три ступени; третья ступень регулирования в транс­форматорах ТДФЖ-2002 обеспечивает возможность сварки при больших (до 40 В) падениях напряжения в сварочных проводах.

В трансформаторе ТДФЖ-1002 для сварки в диапазоне малых токов катушки реакторной обмотки включены последовательно и согласно по отношению к первичной обмотке; в трансформаторе ТДФЖ-2002 катушки реакторной обмотки включены последовательно для сварки в диапазоне малых токов и параллельно — в диапазоне средних токов. При сварке в диапазоне больших токов реакторные обмотки не вклю­чаются.

Тиристорами VS1 и VS2 регулируется напряжение на первичной обмотке силового трансформатора 77. Защита силовых тиристоров VS1 и VS2 от коммутационных перенапряжений производится ЛС-цепями

(іСІ и R1). Защита управляющих переходов тиристоров от случайных сигналов осуществляется резисторами R2 и R3 и конденсаторами С2 и СЗ. Импульсы управления поступают на тиристоры с фазосдвигающего устройства (ФУ), на вход которого подана разность сигналов задания рабочего напряжения и обратной связи.

Цепь задания рабочего напряжения питается от обмотки Т2.3 вспо­мог, ательного трансформатора Т2. После выпрямления диодным мостом VD1 и сглаживания конденсатором С4 напряжение подается через ре­зистор R4 на стабилитрон VD2. Для параметрической стабилизации рабочего напряжения трансформатора используют делитель из резисто­ров R5 и R6. На потенциометр задания рабочего напряжения R 7 подается разность стабилизированного напряжения на стабилитроне VD2 и де­стабилизированного напряжения на резисторе R5. Таким образом, при росте сетевого напряжения сигнал задания на потенциометре R7 уменьшается, а при уменьшении сетевого напряжения — увеличивается. Резисторы R8 и R9 служат для установления минимального и макси­мального значений рабочего напряжения трансформатора.

Напряжение задания с потенциометра R 7 сравнивается с сигналом обратной связи по рабочему напряжению. Цепь обратной связи состоит нз выпрямительного моста VD3, резисторов делителя напряжения обратной связи R10 и R11 и сглаживающего конденсатора С6. В. пол­ностью сформированном виде напряжение обратной связи выделяется на резисторе R11.

Разность между напряжениями задания и обратной связи через фильтр (резистор R12, конденсатор С5) подается на вход ФУ, принцип действия которого подробно рассмотрен в главе третьей (см. § 3.5).

Уменьшение напряжения на выходных зажимах трансформатора в результате воздействия какого-либо возмущения процесса (например, уменьшение вылета электрода) вызывает уменьшение сигнала обратной связи. Поскольку напряжение задания не изменилось, возрастает раз­ностный сигнал на входе ФУ. Заряд времязадающего конденсатора ФУ ускоряется, уменьшается время от начала полупериода напряжения питающей сети до момента разряда конденсатора и поступления импуль­сов управления на силовые тиристоры. В результате напряжение на обмотках силового трансформатора возрастает до прежнего значения.

Трансформатор включается на сварку выключателем К1. При этом подается питающее напряжение на ФУ, на узел задания рабочего напря­жения (обмотка Т2.3) и на выходное устройство ФУ (обмотки Т2.4 и Т2.5). На выходных зажимах силового трансформатора устанавли­вается напряжение холостого хода, соответствующее уставке потенцио­метра R 7.

В случае пробоя силовых тиристоров VS1 и VS2 при отсутствии сварки на вторичной обмотке трансформатора появится полное напря­жение холостого хода. Для обеспечения безопасности обслуживающего персонала предусмотрена автоматическая защита. С этой цепью выводы независимого расцепителя HP автоматического выключателя Q1, уста­новленного на входе трансформатора, через размыкающий контакт

1Ю

магнитного пускателя К2 подключены на выходные зажимы транс­форматора, что обеспечивает практически мгновенное отключение его от сети при появлении напряжения холостого хода в процессе на­строечных работ.

На рис. 5.13 приведены внешние характеристики трансформатора ТДФЖ-2002 для диапазонов больших и малых токов; штриховыми линиями обозначены предельные естественные внешние характеристики силового трансформатора для этих диапазонов. Жесткость внешних характеристик обеспечивает поддержание постоянного напряжения дуги. Значение сварочного тока определяется скоростью подачи элек­тродной проволоки. Параллельность внешних характеристик транс­форматоров ТДФЖ позволяет ориентировочно установить рабочее напря­жение на холостом ходу трансформатора. При замыкании электродной проволоки на изделие в момент зажигания дуги напряжение на выходе трансформатора резко падает, тиристоры фазорегулятора полностью открываются. Это означает, что независимо от режима сварки зажига­ние дуги всегда происходит на максимальном токе установленного диапазона.

На рис. 5.14 показаны записанные самописцем ток и напряжение первой дуги трехдугового стана для сварки труб большого диаметра при питании дуги от трансформатора ТДФЖ-2002 (рис. 5.14, а) и ТДФ-1601 (рис. 5.14, б). При сварке от трансформатора ТДФЖ-2002 с жесткими внешними характеристиками процесс саморегулирования дуги протекает более активно: постоянство длины дуги обеспечивается непрерывными колебаниями сварочного тока.

Рис. 5.14. Ток и напряжение дуги при свапкР „„„ . ТДФЖ-2002 « и ТДФ-1601 £ в pe^ftoo АОТ45 ваНСФ°РМаТОРОВ

форматорах серии ТДФЖ такие характеристики могут быть получены путем отно - сительио несложной переделки схемы управления. Переделка сводится к замене отрицательной обратной связи по напряжению нагрузки обратной связью по току.

В главе третьей отмечалось, что в ТТ с воздушной реакторной обмоткой в окне силового трансформатора сигнал обратной связи по току может быть снят непосредственно с реакторной обмотки, ЭДС которой пропорциональна свароч­ному току. Для гальванической развязки элементов управления от питающей сети следует использовать разделительный трансформатор, первичная обмотка которого подключается к любой из двух катушек реакторной обмотки, а вто­ричная — на входные выводы выпрямительного моста цепи обратной связи (мост VD3 на схеме рис. 5.11). Поскольку кратность регулирования сварочного тока выше кратности регулирования напряжения, для формирования линейной шкалы управления током необходимо заново подобрать сопротивления резисторов в цепи

задающего потенциометра (резисторы R8 и R9 на рис. 5.11). В случаях, когда должна быть обеспечена возможность сварки как на жестких; так и на падающих характеристиках, в различных диапазонах сварочного тока и с качественной ста­билизацией по напряжению питающей сети, очевидна необходимость применения переключателя вида внешних характеристик.

Ниже приведены принципиальные схемы, типы и параметры комплектующих изделий, необходимых для переделки трансформатора ТДФЖ-2002 в универсаль­ный трансформатор с тремя диапазонами регулирования сварочного тока в режиме аварки с независимой скоростью подачи электрода и с двумя диапазонами регу­лирования сварочного тока в режиме сварки с зависимой скоростью подачи Элек­трода. На рис. 5.15, а показана схема включения разделительного трансформатора 77 обратной связи по сварочному току. Первичная обмотка трансформатора под­ключена к катушке реакторной обмотки, провода А1 и 9 - по принципиальной схеме трансформатора (паспорт ИЕГВ.672.222.022.00ПС). Развязывающий транс­форматор изготовлен на магнитопроводе Ш16 X16, первичная и вторичная обмотки содержат по 700 витков провода марки ПЭВ-2 диаметром 0,2 мм. Вторичная об­мотка трансформатора подключена согласно схеме рис. 5.15, а к переключателю вида внешних характеристик S1 (ПГК-ЗП6Н-8-А). В положениях 2 и 3 переклю­чателя S1 вторичная обмотка трансформатора обратной связи по току подключена к контактам Х3:14 и Х3:15 разъема блока элементов 8ДЯ.577.201 и далее к вход­ным выводам выпрямительного моста цепи обратной связи. В положении 1 пере­ключателя S1 на контакты Х3:14 и Х3:15 подано напряжение с выходных зажимов трансформатора ТДФЖ-2002, т. е. это положение соответствует сварке на жестких характеристиках. Линейность характеристики управления сварочным током и ста­билизация тока относительно колебаний сетевого напряжения обеспечены приме­нением резисторов Rl, R2, R3 и стабилитрона VD1, установленных непосредственно на переключателе S1 согласно схеме рис. 5.15, б. Потенциометр управления RI8 - штатный, расположен на лицевой панели трансформатора ТДФЖ-2002. Резисторы Rl, R2 и R3 типа МЛТ-0,5 с номиналами соответственно 1,1 кОм, 680 Ом и 2,4 кОм, стабилитрон типа Д814Г. Провода с номерами 40 н 43 должны быть отпаяны от потенциометра R18 и соединены с выводами подвижных контактов переключателя

Рис. 5.15. Схема включения разделительного трансформатора (в) и переключателя
вида внешних характеристик (б) в трансформаторах ТДФЖ

Рис. 5.16. Внешние характеристики
трансформатора ТДФЖ-2002 после
переделки схемы

S1 согласно схеме рис. 5.15, б про­вод 38 дополнительно соединяется с переключателем. В положении 2 переключателя S1 производится свар­ка в диапазоне токов 600-1200 А, при этом силовой переключатель диапазонов сварочного тока Q2 (см. рис. 5.11) должен быть в положении ’’малые токи”. В положении 3 пере­ключателя S1 производится сварка на токах 1100-2200 А, переключатель Q2 — в положении ’’средние токи”.

Крутопадающие внешние характеристики трансформатора ТДФЖ-2002, под­вергнутого рассмотренной переделке, показаны на рис. 5.16. Отношение тока короткого замыкания к рабочему току в трансформаторах не превышает 1,1. При колебании напряжения питающей сети в пределах от +5 до -10% от номи­нального значения сварочный ток изменяется не более чем на 2%.

Автотрансформатор сварочный АТС-01. Автотрансформатор свароч­ный АТС-01 предназначен для включения сварочных трансформаторов по двухфазной симметричной схеме (схеме Скотта). Такое включе-

*)

5)

ние позволяет при питании мощных однофазных трансформаторов ТДФЖ-2002 обеспечить равномерную загрузку трехфазной сети, а также получить при двух - и трехдуговой сварке фазовый сдвиг между токами двух дуг 90° эл., что при сварке труб под флюсом дает определенный технологический эффект.

Принцип работы автотрансформатора АТС-01 заключается в сле­дующем. Одно из линейных напряжений питающей сети (например, V/IB на диаграмме рис. 5.17, а) делится на две равные части: напряже­ние между точкой деления 0 и фазой С по значению равно Z~3f2 * Ц^в я сдвинуто по фазе относительно Ujis на 90° (270°). Это напряжение трансформируется до номинального значения U0x — U^b и используется дня питания сварочного трансформатора 77 (рис. 5.17, б). Трансформа­тор Т2 включается на напряжение U^b - При таком включении токи вторичных обмоток трансформаторов сдвинуты на 90° эл.

Делитель напряжения в автотрансформаторе АТС-01 и собственно автотрансформатор выполнены на едином трехстержневом магнито - проводе. На одном из крайних стержней расположены катушки делителя напряжения, на другом — катушки автотрансформатора. Средний стер­жень служит для развязки магнитных потоков делителя и автотранс­форматора, сечение его в fl раза больше сечения крайних стержней.

Конструкция автотрансформатора АТС-01 стационарная, с естествен­ной воздушной вентиляцией. Технические данные автотрансформатора приведены ниже:

Напряжение трехфазной питающей сети, В................................. 380

Напряжение нагрузки, В, не менее.......................................... 380

Ток нагрузки, А........................................................................... 630

Режим работы, ПВ, %.................................................................. 100

Потребляемый ток, А:

фаза,4............................................................................... 375

фаза В................................................................................... 375

фаза С.................................................................................. 750

Масса, кг, не более...................................................................... 700