Что такое режим холостого хода сварочного трансформатора

Режимы работы сварочного трансформатора

Работа сварочного трансформатора основана на явлении электромагнитной индукции. Режим холостого хода трансформатора устанавливают при разомкнутой вторичной обмотке в момент подключения первичной обмотки к сети переменного тока с напряжением U1.

При этом по первичной обмотке идет ток I1, который создает переменный магнитный поток Ф1. Этот поток индуцирует во вторичной обмотке переменное напряжение U2. Поскольку цепь вторичной обмотки разомкнута, ток в ней не идет I2 = 0 и никаких затрат энергии во вторичной цепи нет. Поэтому вторичное напряжение на холостом ходу максимально и эту величину называют напряжением холостого хода U2 = Uхх.

Отношение напряжений первичной и вторичной обмоток при холостом ходу называют коэффициентом трансформации К. Он также равен отношению чисел витков первичной обмотки w1 и вторичной обмотки w2:

В сварочных трансформаторах сетевое напряжение 220 В или 380 В преобразуется в более низкое напряжение холостого хода U2 = Uхх = 60. 80 В.

Режим нагрузки устанавливают благодаря замыканию цепи вторичной обмотки в момент зажигания дуги. При этом под действием напряжения U2 во вторичной обмотке и дуге появляется ток I2 = Iсв. Этот ток в сердечнике создает переменный магнитный поток, который стремится уменьшить величину потока, создаваемого первичной обмоткой Ф1. Противодействуя этому, сила тока в первичной обмотке увеличивается. Увеличение потребления энергии в первичной обмотке должно быть равно увеличению отдачи энергии дуги вторичной обмоткой в соответствии с законом сохранения энергии.

Напряжение во вторичной обмотке трансформатора при нагрузке равно:

где Uд – падение напряжения на дуге; XL – индуктивное сопротивление сварочного контура.

Омическое сопротивление сварочного контура R, включая вылет электрода, значительно меньше индуктивного сопротивления ХL. По этой причине при расчете U2 величиной R пренебрегаем.

Часть магнитного потока Фр по пути от первичной обмотки ко вторичной рассеивается в пространстве. Магнитный поток рассеивания тем больше, чем больше расстояние между обмотками.

В результате вторичную обмотку пронизывает магнитный поток Ф2. Падающая внешняя вольтамперная характеристика сварочного трансформатора получается благодаря изменению величины рассеивания магнитного потока Фр.

При этом напряжение дуги Uд уменьшается Uд = U2 – Iсв·XL при увеличении силы сварочного тока Iсв и индуктивного сопротивления XL.

Как показано на рисунке ниже, регулировать трансформатор можно:

• изменяя индуктивное сопротивление сварочного трансформатора XL,

• изменяя напряжение холостого хода Uхх.

Первый способ более распространен и позволяет плавно регулировать сварочный ток. Второй способ применяют как дополнительный. Как правило, трансформатор имеет одну или две фиксированные величины Uхх и U’хх. U’хх получают, устанавливая дополнительные секции в первичной или вторичной обмотках. При величине напряжения холостого хода U’хх, как и при Uхх, можно плавно регулировать индуктивное сопротивление ХL, а следовательно – сварочный ток Iсв и ток короткого замыкания Iкз.

Плавное двухдиапазонное регулирование тока позволяет уменьшить массу и габариты трансформатора. Для получения диапазона больших токов обе катушки первичной и вторичной обмоток включаются попарно параллельно, как показано на рисунке ниже. Для получения диапазона малых токов катушки первичной и вторичной обмоток включаются последовательно.

Регулирование сварочного тока Iсв (как и Iкз) при постоянном напряжении холостого хода трансформатора Uхх возможно только за счет изменения индуктивного сопротивления.

В существующих конструкциях трансформаторов регулирование индуктивного сопротивления вторичной цепи может быть выполнено:

• изменением расстояния между первичной и вторичной обмотками;

• изменением зазора магнитопровода дросселя, выполненного отдельно от трансформатора.

Первый вариант интересен простой и надежной конструкцией. Однако если сваривать необходимо на расстоянии 10. 40 метров от трансформатора, то отдельный регулятор будет всегда под рукой у сварщика. Такой регулятор весит значительно меньше трансформатора, поэтому его легче перемещать.

При коротком замыкании электрод касается изделия Uд = 0. Напряжение во вторичной обмотке U2 = Iкз • XL. Отсюда

Следовательно, регулирование тока короткого замыкания возможно только за счет изменения индуктивного сопротивления ХL.

Холостой ход трансформатора – что это?

Трансформаторы являются устройствами, предназначенными для повышения и понижения переменного напряжения. При этом частота тока не меняется, также, как и практически не изменяются его мощностные характеристики. Каким бы ни был трансформатор (по разным критериям их можно разделить на несколько групп), он имеет ряд сходных характеристик, на которые следует обращать особое внимание, не только во время эксплуатации, но и во время проверки работоспособности устройства.

Трансформаторы и режимы их работы

Работа всех трансформаторных устройств, а их около десятка различных видов, способны соответствует одному из трех основных режимов:

• Холостому ходу.
• Короткому замыканию.
• Нагрузочному режиму.

Один из наиболее важных режимов – холостой ход трансформатора, ведь именно на основании информативных показателей опытов холостого хода проводится доскональный анализ любого их режимов. Для этого также требуются параметры схемы замещения.

Как определить коэффициент трансформации и другие параметры? ↑

Что такое «холостой ход трансформатора»? По сути, это особый режим работы устройства, условием которого является разомкнутость вторичной обмотки, а первичная обмотка имеет номинальное напряжение. В таком состоянии, при проведении ряда расчетов, можно определить точные параметры целого ряда показателей, например, для трансформаторных устройств распространенного однофазного типа так рассчитываются:

• коэффициент трансформации;
• активное, полное, индуктивное сопротивление ветви намагничивания;
• коэффициент мощности, процентное значение тока и измерения холостого хода.

Алгоритм проведения измерений холостого хода выглядит так:

• Измеряется ток, который был приложен к первичной обмотке, посредством измерительных приборов, которые включены в общую цепь.
• Замыкается вторичная обмотка на вольтметре. Сопротивление должно быть такой величины, чтобы значение тока вторичной обмотки приближалось к минимальной отметке.
• Величина тока холостого хода в первичной обмотке минимальна относительно значения номинала, если сравнивать с прикладываемым напряжением, которое приводит в равновесие электродвижущая сила первичной обмотки. И оба этих показателя отличаются незначительно, а значит значение хода электродвижущей силы в первичной обмотке можно определить по данным вольтметра.

Наиболее точные искомые значения можно получить, используя обмотки различного напряжения – низкого и высокого. Точность таких измерений будет определяться разницей номиналов между ними.

Причины и следствия потерь холостого хода трансформатора ↑

Потери холостого хода трансформаторных устройств любого типа — это следствие износа устройств. Со временем их магнитная система и структура используемого металла стареет и меняется, межлистовая изоляция становится хуже, а прессовка сердечника ослабляется. Естественно, вы это негативно сказывается на уровне потерь электроэнергии.
Практика показывает, что вопреки установленных нормам, согласно которым потери могут отличаться от заводских показателей не более, чем на пять процентов, во многих случаях они превышают порог в пятьдесят процентов. Особенно это касается трансформаторов силового типа. Данные измерений такого типа устройств позволяют довольно точно прогнозировать потери энергии в каждом отдельном муниципалитете.

Инженерный центр “ПрофЭнергия” имеет все необходимые инструменты для качественного проведения обслуживания трансформаторных подстанций, слаженный коллектив профессионалов и лицензии, которые дают право осуществлять все необходимые испытания и замеры. Оставив выбор на электролаборатории “ПрофЭнергия” вы выбираете надежную и качествунную работу своего оборудования!

Если хотите заказать обслуживание трансформаторных подстанций или задать вопрос, звоните по телефону: +7 (495) 181-50-34 .

Как измерить потери холостого хода трансформатора? ↑

Основные принципы измерений потерь холостого хода всех видов трансформаторных приборов прописаны в ГОСТах.
Главной причиной ошибочных результатов, полученных во время проведения измерений, можно назвать низкую точность измерительных устройств и неверные действия замерщиков, а также несоответствие необходимым условий проведения измерений.
Чтобы избежать отклонений, влияющих на прогнозы и корректировку условий и интенсивности эксплуатации приборов, стоит предварительно разработать, согласовать с изготовителем и утвердить методику измерения потерь в данном режиме.

Плавность регулировки сварочного трансформатора ↑

Эффективность действия устройства напрямую зависит от такого явления, как электромагнитная индукция. Что такое режим холостого хода сварочного трансформатора? Напомним, что такой режим устанавливается при разомкнутой вторичной обмотке в тот момент, когда подключается первичная обмотка с током I1. Напряжение сети переменного тока в данном случае равно U1.

Ток, идущий по первичной обмотке, моделирует магнитный поток с переменными характеристиками, индуцирующий переменное напряжение U2, возникающее во вторичной обмотке. А так как ее цепь находится в разомкнутом состоянии, соответственно ток I2 имеет нулевое значение. То есть во вторичной цепи нет никаких затрат электроэнергии. В этих условиях вторичное напряжение, которое возникает в комментируемом режиме, достигает пиковых значений. Такая величина является напряжением холостого хода.

Принцип действия таких устройств базируется на преобразовании стандартного сетевого напряжения. Этот стандарт преобразуется в напряжение холостого хода, имеющее приблизительный диапазон от 60 до 80 В.

Все параметры и их соотношение влияют на уровень и плавность регулировки. Делать это можно двумя путями: меняя значение либо индуктивного сопротивления, либо напряжения холостого хода.

В первом случае, который является более частотным и популярным, регулировка сварочного тока происходит более плавно. Вторым предпочитают пользоваться, как альтернативным.
Плавность двухдиапазонного регулирования мощности тока в процессе работы трансформатора сварочного типа играет важную роль, так как дает возможность значительно снизить показатели массы, а также ощутимо уменьшить размеры устройства. Получить широкий диапазон больших токов можно, включая попарно параллельно катушки как первичной, так и вторичной обмоток, а чтобы получить диапазон токов малой мощности, их необходимо включать в последовательном режиме.

1.3. Конструкция сварочного трансформатора

Пределы регулирования сварочного тока Iсв трансформатора ТД-300 составляют 60. 400 А. Напряжение холостого хода 61 и 79 В. Рабочее напряжение равно 30 В.

Основными элементами сварочного трансформатора (рис. 6, 7) являются:

неподвижные катушки с первичной обмоткой;

подвижные катушки со вторичной обмоткой.

Величину сварочного тока регулируют изменением расстояния между первичными и вторичными катушками благодаря подвижным вторичным катушкам.

Катушки первичной обмотки неподвижны. Катушки вторичной обмотки лежат на большой плоской гайке. При вращении рукоятки, соединенный с ней винт вкручивается в эту гайку. Винт через упорный подшипник связан с корпусом трансформатора. При вращении рукоятки винта гайка поднимается или опускается по винту вместе с вторичной обмоткой. Происходит плавное изменение силы сварочного тока.

При увеличении расстояния между обмотками уменьшается магнитный поток, пронизывающий вторичную катушку. Чем больше зазор, тем большая часть магнитного потока теряется за счет рассеивания в пространстве. Поэтому сварочный ток уменьшается. Уменьшение расстояния между обмотками приводит к увеличению тока.

1.4. Режимы работы сварочного трансформатора

Действие сварочного трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции.

Режим холостого хода трансформатора (рис. 8) устанавливают при разомкнутой вторичной обмотке в момент подключения первичной обмотки к сети переменного тока с напряжением U₁. При этом по первичной обмотке идет ток I₁, который создает переменный магнитный поток Ф₁. Этот поток индуцирует во вторичной обмотке переменное напряжение U₂. Поскольку цепь вторичной обмотки разомкнута, то ток в ней не идет I₂ = 0 и никаких затрат энергии во вторичной цепи нет. Поэтому вторичное напряжение на холостом ходе максимально и эту величину называют напряжением холостого хода U₂ = Uхх.

Отношение напряжений первичной и вторичной обмоток при холостом ходе называют коэффициентом трансформации К. Он также равен отношению чисел витков первичной обмотки w₁ и вторичной обмотки w₂.

(6)

В сварочных трансформаторах сетевое напряжение 220 В или 380 В преобразуется в более низкое напряжение холостого хода U₂= Uхх = 60. 80В,

Режим нагрузки (см. рис. 8) устанавливают благодаря замыканию цепи вторичной обмотки в момент зажигания дуги. При этом под действием напряжения U₂ во вторичной обмотке и дуге появляется ток I₂ = Iсв. Этот ток в сердечнике создает переменный магнитный поток, который стремится уменьшить величину потока, создаваемого первичной обмоткой Фк Противодействуя этому, сила тока в первичной обмотке увеличивается. Увеличение потребления энергии в первичной обмотке должно быть равно увеличению отдачи энергии дуге вторичной обмоткой в соответствии с законом сохранения энергии.

Напряжение во вторичной обмотке трансформатора при нагрузке равно

где Uд – падение напряжения на дуге; X_L – индуктивное сопротивление сварочного контура.

Омическое сопротивление сварочного контура R, включая вылет электрода, значительно меньше индуктивного сопротивления Х_L. По этой причине при расчете U₂ величиной R пренебрегаем.

Часть магнитного потока Фр по пути от первичной обмотки ко вторичной рассеивается в пространстве. Магнитный поток рассеивания тем больше, чем больше расстояние между обмотками (см. рис. 7 и 8). В результате вторичную обмотку пронизывает магнитный поток Ф₂. Падающая внешняя вольтамперная характеристика сварочного трансформатора получается благодаря изменению величины рассеивания магнитного потока Фр.

При этом напряжение дуги Uд уменьшается Uд = U₂ – Iсв·X_L при увеличении силы сварочного тока Iсв и индуктивного сопротивления X_L.

Как показано на рис. 9, регулировать трансформатор можно:

изменяя индуктивное сопротивление сварочного трансформатора X_L

измененяя напряжение холостого хода Uхх.

Первый способ более распространен и позволяет плавно регулировать сварочный ток. Второй способ применяют как дополнительный. Как правило трансформатор имеет одну или две фиксированные величины Uхх и U’хх. U’хх получают, устанавливая дополнительные секции в первичной или вторичной обмотках. При величине напряжения холостого хода U’хх, как и при Uхх можно плавно регулировать индуктивное сопротивление Х_L, а следовательно сварочный ток Iсв и ток короткого замыкания Iкз.

Плавное двухдиапазонное регулирование тока позволяет уменьшить массу и габариты трансформатора. Для получения диапазона больших токов обе катушки первичной и вторичной обмоток включаются попарно параллельно, как показано на рис. 6. Для получения диапазона малых токов катушки первичной и вторичной обмоток включаются последовательно.

Регулирование сварочного тока Iсв (как и Iкз ) при постоянном напряжении холостого хода трансформатора Uхх возможно только за счет изменения индуктивного сопротивления.

В существующих конструкциях трансформаторов регулирование индуктивного сопротивления вторичной цепи может быть выполнено:

изменением расстояния между первичной и вторичной обмотками;

изменением зазора магнитопровода дросселя, выполненного отдельно от трансформатора.

Первый вариант интересен простой и надежной конструкцией. Однако если сваривать необходимо на расстоянии 10. 40 метров от трансформатора, то отдельный регулятор будет всегда под рукой у сварщика. Он весит значительно меньше трансформатора. Поэтому его легче перемещать.

При коротком замыкании электрод касается изделия Кд = 0. Напряжение во вторичной обмотке U₂ = Iкз • X_L.

Следовательно регулирование тока короткого замыкания возможно только за счет изменения индуктивного сопротивления Х_L.

Билеты экзамена для проверки знаний специалистов сварочного производства 1 уровень

БИЛЕТ 10

ВОПРОС 1. Какие из перечисленных ниже сталей боле склонны к образованию горячих трещин?

1. Стали с содержанием углерода от 0,25 % до 0,35 %.

2. С содержанием серы более 0,09 %.

3. С содержанием марганца и никеля от 0,8 до 1,5 %.

ВОПРОС 2. Указать возможный диапазон температур, обычно рекомендуемый для прокалки электродов?

ВОПРОС 3. Какие методы включает разрушающий контроль сварных соединений?

1. Визуальный и измерительный контроль.

2. Ультразвуковой контроль.

3. Испытания на угол загиба

ВОПРОС 4. Укажите максимальное напряжение сети, к которому должно подключаться сварочное оборудование?

1. Не более 380 В.

2. Не более 660 В.

3. Не более 220 В.

ВОПРОС 5. Что входит в индивидуальные средства защиты сварщика от шума?

1. Защитные экраны.

3. Вкладыши, наушники и шлемы.

ВОПРОС 6. Какой из приведенных ниже ответов наиболее полно отражает роль серы и фосфор при сварке стали?

1. Сера способствует образованию горячих трещин, а фосфор вызывает при сварке появление холодных трещин.

2. И сера и фосфор способствует образованию горячих трещин.

3. Фосфор способствует образованию горячих трещин, а сера вызывает при сварке появление холодных трещин.

ВОПРОС 7. Что обозначает в маркировке типов электродов буква «А», например Э42А?

1. Пониженное содержание легирующих элементов.

2. Пониженное содержание углерода.

3. Повышенное качество наплавленного металла.

ВОПРОС 8. Какова роль связующих компонентов в электродном покрытии?

1. Легируют металла шва.

2. Повышают механические свойства металла шва.

3. Обеспечивают прочность и пластичность обмазочной массы на стержне электрода.

ВОПРОС 9. В каких условиях рекомендуется хранить электроды?

1. В складском помещении в условиях, аналогичных хранению металла.

2. В сухом, отапливаемом помещении при температуре не ниже 150С, влажности воздуха не более 50 %.

3. Под навесом, защищенном от ветра и дождя.

ВОПРОС 10. Укажите причины образования непроваров в корне шва при РДС?

1. Некачественная зачистка свариваемых кромок, недостаточная скорость сварки, повышенная величина тока.

2. Низкая квалификация сварщика, большое притупление свариваемых кромок, большая скорость сварки, недостаточная величина тока.

3. Низкая квалификация сварщика, некачественная подготовка свариваемых кромок, малое притупление кромок, низкая скорость сварки.

ВОПРОС 11. Кто должен производить подключение и отключение от силовой сети сварочного источника питания?

1. Сварщик, сдавший экзамен на знание правил электробезопасности.

2. Сварщик, работающий с этими источниками под наблюдением мастера.

3. Электротехнический персонал данного предприятия.

ВОПРОС 12. Почему один из концов электрода не имеет электродного покрытия?

1. С целью экономии покрытия.

2. Для подвода тока от электрододержателя к электроду.

3. Для определения марки и диаметра электродного стержня.

ВОПРОС 13. Требуется ли предварительный подогрев элементов толщиной 10 — 15 мм из стали Ст3сп при сварке на воздухе при температуре –10 0С?

2. По усмотрению руководителя предприятия.

ВОПРОС 14. Что такое режим холостого хода сварочного трансформатора?

1. Первичная обмотка трансформатора подключена к питающей сети, а вторичная замкнута на потребитель.

2. Первичная обмотка трансформатора подключена к питающей сети, а вторичная обмотка отключена от потребителя

3. Первичная обмотка трансформатора не подключена к сети, а вторичная обмотка замкнута на потребитель.

ВОПРОС 15. Для сварки какой группы сталей применяют электроды типов Э50, Э50А, Э42А, Э55?

1. Для сварки конструкционных сталей повышенной и высокой прочности.

2. Для сварки углеродистых сталей.

3. Для сварки высоколегированных сталей.

ВОПРОС 16. Что принимают в качестве критерия оценки результатов испытания сварных соединений на загиб?

1. Величину усилия, при котором образец разрушается.

2. Угол, на который можно изогнуть сварной образец до появления трещины длиной не более 5мм.

3. Величину прогиба образца перед его разрушением.

ВОПРОС 17. Какими индивидуальными средствами должен обеспечиваться сварщик при выполнении потолочной сварки?

1. Нарукавниками, шлемом и пелеринами.

2. Беретами и рукавицами.

3. Поясом безопасности.

ВОПРОС 18. С какой целью при ручной дуговой сварке сварщик выполняет поперечные колебания электрода?

1. С целью уменьшения глубины проплавления.

2. Для того чтобы исключить появление дефекта «непровар кромки шва».

3. Для того чтобы уменьшить чешуйчатость шва.

ВОПРОС 19. Какое напряжение осветительной аппаратуры считается безопасным при работе в закрытых емкостях?

ВОПРОС 20. Какими инструментами измеряют катет углового шва таврового соединения?