Limitazione della velocità a vuoto del trasformatore di saldatura. Modalità operative del trasformatore di saldatura. tensione a circuito aperto

I trasformatori sono dispositivi progettati per aumentare e diminuire la tensione alternata. In questo caso, la frequenza della corrente non cambia, così come le sue caratteristiche di potenza praticamente non cambiano. Qualunque sia il trasformatore (secondo diversi criteri possono essere suddivisi in più gruppi), ha una serie di caratteristiche simili a cui vale la pena prestare attenzione Attenzione speciale, non solo durante il funzionamento, ma anche durante il test della funzionalità del dispositivo.

Trasformatori e loro modalità di funzionamento

Il funzionamento di tutti i dispositivi trasformatore, e ne esistono circa una dozzina di tipi diversi, può corrispondere a una delle tre modalità principali:

• Al minimo.
• Corto circuito.
• Modalità di caricamento.

Una delle modalità più importanti è il funzionamento al minimo del trasformatore, poiché è sulla base degli indicatori informativi degli esperimenti di funzionamento al minimo che viene effettuata un'analisi approfondita di ciascuna delle loro modalità. Ciò richiede anche parametri del circuito equivalente.

Come determinare il rapporto di trasformazione e altri parametri?

Cos'è il "trasformatore senza carico"? In realtà, questa è una modalità di funzionamento speciale del dispositivo, la cui condizione è che l'avvolgimento secondario sia aperto e l'avvolgimento primario abbia una tensione nominale. In questo stato, eseguendo una serie di calcoli, è possibile determinare parametri esatti una serie di indicatori, ad esempio, per i dispositivi di trasformazione del tipo monofase comune, vengono calcolati quanto segue:

• rapporto di trasformazione;
• resistenza attiva, totale, induttiva del ramo di magnetizzazione;
• misure di fattore di potenza, corrente percentuale e a vuoto.

L'algoritmo per misurare il regime del minimo è simile al seguente:

• La corrente applicata all'avvolgimento primario viene misurata da strumenti di misura, che sono inclusi nel circuito comune.
• L'avvolgimento secondario del voltmetro si chiude. La resistenza dovrebbe essere tale che il valore della corrente dell'avvolgimento secondario si avvicini al segno minimo.
• La quantità di corrente a vuoto nell'avvolgimento primario è minima rispetto al valore nominale se confrontata con la tensione applicata, che è bilanciata dalla forza elettromotrice dell'avvolgimento primario. Entrambi questi indicatori differiscono leggermente, il che significa che il valore del percorso della forza elettromotrice nell'avvolgimento primario può essere determinato dai dati di un voltmetro.

I valori desiderati più accurati possono essere ottenuti utilizzando avvolgimenti di diverse tensioni: bassa e alta. L'accuratezza di tali misurazioni sarà determinata dalla differenza nelle valutazioni tra di loro.

Cause e conseguenze delle perdite a vuoto del trasformatore

Le perdite a vuoto nei trasformatori di qualsiasi tipo sono una conseguenza dell'usura del dispositivo. Con il passare del tempo, il loro sistema magnetico e la struttura del metallo utilizzato invecchiano e cambiano, l'isolamento tra gli strati peggiora e la compattazione del nucleo si indebolisce. Naturalmente, ciò influisce negativamente sul livello delle perdite di elettricità.
La pratica dimostra che, nonostante gli standard stabiliti, secondo i quali le perdite possono differire dagli indicatori di fabbrica non più del 5%, in molti casi superano la soglia del cinquanta%. Ciò è particolarmente vero per i trasformatori di potenza. I dati di misurazione di questo tipo di dispositivi consentono di prevedere in modo abbastanza accurato le perdite di energia in ogni singolo comune.

Per eseguire la saldatura ad arco elettrico è necessario un determinato set di apparecchiature, che include un trasformatore di saldatura. Sul mercato sono presenti dispositivi industriali e domestici, differiscono per caratteristiche tecniche.

Il compito principale del trasformatore è convertire l'elettricità fornita nei parametri richiesti.

Di conseguenza, l'interazione dei componenti inclusi nel trasformatore di saldatura porta alla generazione di un arco di saldatura, che si trova tra lo strumento di lavoro e il pezzo.

Progettazione e caratteristiche del trasformatore di saldatura

Per creare un arco che riscalda e scioglie i bordi del pezzo, è necessario modificare le caratteristiche dell'elettricità fornita dalla rete.
Il trasformatore di saldatura converte l'elettricità in ingresso come segue:

• riduce la tensione;
• la corrente aumenta.

Alla conversione dell’energia elettrica partecipano i seguenti nodi:

• circuito magnetico;
• il primo avvolgimento, assemblato da un cavo isolato;
• secondo avvolgimento in movimento. E' costituito da filo senza isolamento, questo è necessario per aumentare la resa termica;
• coppia di viti;
• volante per il controllo della coppia di viti;
• morsettiere per cavi saldati.

Le unità di saldatura includono componenti aggiuntivi progettati per migliorarne il funzionamento.

Dispositivo di attivazione

Il dispositivo di avviamento comprende un circuito magnetico, due avvolgimenti e terminali. Gli interruttori cambiano la tensione e numero totale avvolgimenti collegati al raddrizzatore. Nel circuito primario è installato un regolatore assemblato sulla base di semiconduttori (tiristori). Il secondo avvolgimento, collegato al ponte raddrizzatore, fornisce due livelli di tensione variabile.

Il dispositivo di avviamento per funzionare richiede una tensione di 220 V. La corrente varia da 0 a 120 A, e la tensione raggiunge 70 V nel caso di Fai da te i dispositivi si basano su un trasformatore a nucleo, sul primo avvolgimento sono avvolti 230 spire, sul secondo 32. Il pannello di controllo del semiconduttore è montato sopra l'induttore. La ventilazione forzata viene utilizzata per raffreddare l'intero sistema.

Progettazione di circuiti magnetici

Le parti fondamentali del circuito magnetico sono piastre o lamiere di acciaio elettromagnetico. Le parti strutturali includono elementi di fissaggio, alloggiamenti, ecc. I nuclei magnetici dei trasformatori di saldatura sono divisi in aste e armati. Nei dispositivi ad asta tutti i segmenti del circuito magnetico hanno la stessa sezione trasversale. Nei nuclei magnetici di tipo corazzato, solo l'asta centrale su cui sono installati gli avvolgimenti ha una sezione trasversale completa.

Le sezioni trasversali delle restanti sezioni del circuito magnetico sono quasi due volte più piccole. Il flusso magnetico è chiuso lungo di essi. Nelle sezioni del circuito magnetico a forma di T, ciascuna ha la propria sezione trasversale. Inoltre, le sue dimensioni sono tre volte inferiori a quelle dell'asta stessa. Per ogni sezione viene chiusa una terza parte del flusso.
Le piastre incluse nelle confezioni sono rivestite con uno speciale composto chiamato isolante all'ossido.
Principio di funzionamento di un trasformatore di saldatura
Le apparecchiature di saldatura funzionano secondo il seguente algoritmo:

1. L'alimentazione viene fornita al primo avvolgimento. Genera un flusso magnetico che si chiude sul nucleo.
2. La potenza viene quindi inviata al secondo avvolgimento.
3. Il nucleo magnetico, composto da ferromagneti, genera un campo magnetico costante. Il flusso inducente produce una fem.
4. La differenza nel numero di giri consente alla corrente di fluttuare con i parametri richiesti per la saldatura. Gli stessi indicatori vengono presi in considerazione nel calcolo delle apparecchiature di saldatura.

Esiste una relazione tra il numero di spire della seconda bobina e la tensione di uscita. Cioè, per aumentare la corrente, è necessario aumentare il numero di giri. Ma poiché il trasformatore di saldatura è di tipo step-down, il numero di spire sul secondo avvolgimento sarà inferiore rispetto al primo.
Il design e il principio di funzionamento del trasformatore di saldatura forniscono la regolazione del valore corrente. Ciò si ottiene riducendo o aumentando lo spazio tra le bobine.
Per raggiungere questo obiettivo, le apparecchiature di saldatura contengono componenti mobili. La distanza tra gli avvolgimenti modifica la resistenza e questo permette di selezionare esattamente la corrente necessaria per la saldatura.

Al minimo

Le apparecchiature di saldatura funzionano in due modalità: funzionante e inattiva. Durante la saldatura, il secondo avvolgimento è chiuso tra l'utensile di lavoro e il pezzo. La corrente scioglie i bordi dei pezzi e il risultato è un collegamento affidabile delle parti. Dopo che il saldatore ha terminato il lavoro, il circuito viene interrotto e il trasformatore passa allo stato di inattività.
La FEM nel primo avvolgimento appare a causa della presenza di:

• flusso magnetico;
• la sua dispersione.

Queste forze nascono dalla direzione del flusso nel circuito magnetico e sono chiuse tra le spire nell'aria. Sono queste forze che sono la base del lavoro inattivo.
Il funzionamento a vuoto non deve rappresentare un pericolo per il saldatore e le persone circostanti. Cioè, non dovrebbe essere superiore a 46 V. Ma alcuni modelli di apparecchiature di saldatura lo hanno grandi valori, ad esempio, 60 - 70 V. In questo caso, nella progettazione del dispositivo di saldatura è installato un limitatore dei parametri del minimo. La sua velocità di risposta non supera un secondo dal momento dell'interruzione del circuito e dalla fine del funzionamento. In modo da protezione aggiuntiva saldatore, l'alloggiamento del trasformatore deve essere collegato a terra.

Ciò consente alla tensione che può apparire sull'alloggiamento a causa di danni all'isolamento di penetrare a terra senza causare danni al saldatore.

Schema del trasformatore di saldatura e sue modifiche

L'attrezzatura per la saldatura è composta da:

• trasformatore;
• dispositivi per modificare la dimensione della corrente.

Per accendere e mantenere l'arco è necessario garantire la presenza della resistenza induttiva del secondo avvolgimento.
Un aumento della reattanza induttiva porta ad una variazione della pendenza dei parametri statistici della fonte di energia. Di conseguenza si porta alla costanza dell’intero sistema “sorgente di corrente – arco”.

Per le saldatrici che funzionano sotto carico, la quantità di potenza è molte volte maggiore delle perdite che subiscono quando funzionano al minimo.

La dispersione del campo magnetico viene regolata modificando i parametri geometrici dello spazio tra i componenti del circuito magnetico. Dato che la permeabilità magnetica del ferro è maggiore di quella dell'aria, lo spostamento dello shunt modifica la resistenza del flusso che attraversa l'aria. Se lo shunt è inserito interamente, la reattanza induttiva è determinata dagli spazi tra esso e gli elementi del circuito magnetico.

Trasformatori di questo tipo vengono realizzati per risolvere problemi di produzione.

Trasformatori di saldatura con avvolgimenti sezionali

Tali apparecchiature furono prodotte nel ventesimo secolo per risolvere problemi industriali e domestici. Implementano diversi gradi di regolazione del numero di spire in entrambe le bobine.

Per regolare la tensione e la corrente, viene utilizzato uno sfasamento del tiristore. In questo caso, il valore medio della tensione cambia.

Per far funzionare una rete monofase, sono necessari due tiristori collegati uno di fronte all'altro. Inoltre, il loro aggiustamento dovrebbe essere sincrono e simmetrico. I trasformatori basati su semiconduttori (tiristori) hanno una caratteristica statica rigida. La sua regolazione della tensione viene effettuata utilizzando tiristori.

I tiristori sono utili per regolare la tensione e la corrente nei circuiti elettrici di natura alternata, il fatto è che la chiusura avviene quando la polarità cambia.

Nei circuiti a corrente continua, i circuiti risonanti vengono utilizzati per chiudere i tiristori. Ma questo è difficile, costoso e impone alcune difficoltà alla possibilità di regolamentazione.

Nei trasformatori a semiconduttore, i tiristori sono montati nel primo avvolgimento, per due ragioni:

1. Le correnti secondarie nelle sorgenti di saldatura sono molto maggiori della corrente massima dei tiristori; raggiunge 800 A.
2. Alta efficienza poiché le perdite di caduta di tensione nelle valvole aperte nel primo avvolgimento sono molte volte inferiori rispetto al lavoratore.

IN dispositivi moderni utilizzano avvolgimenti in alluminio, per aumentare l'affidabilità della struttura, alle estremità sono saldate piastre di rame.

Differenze e tipologie di attrezzature

Nella produzione vengono utilizzati i seguenti tipi di saldatrici:

• trasformatori;
• raddrizzatori;
• inverter.

Evidenziano inoltre:

• semiautomatico;
• generatori - saldatrici con generatore elettrico a benzina o diesel;
• e altri dispositivi industriali.

Trasformatori di saldatura

Questo è il nome di un dispositivo progettato per convertire la corrente alternata ricevuta dalla rete nella tensione necessaria per eseguire la saldatura elettrica.

Il componente chiave di questo dispositivo è il trasformatore, che riduce la tensione di rete al livello a vuoto.

Vantaggi e svantaggi dei trasformatori di saldatura

Gli indubbi vantaggi di questa apparecchiatura includono un'efficienza piuttosto elevata dal 70 al 90%, facilità d'uso ed elevata manutenibilità. Inoltre, i dispositivi di questa classe si distinguono per il loro basso costo.
Allo stesso tempo, dispositivi di questo tipo talvolta non sono in grado di garantire la costanza dell'arco. Ciò è dovuto alle caratteristiche della corrente alternata. Per ottenere una saldatura di alta qualità, è consigliabile utilizzare elettrodi adatti per lavorare con corrente alternata. Inoltre, anche le fluttuazioni della tensione di ingresso influiscono negativamente sulla qualità della saldatura.

Dispositivi di questo tipo non possono essere utilizzati per lavorare con acciaio inossidabile e metalli non ferrosi. Il peso elevato del dispositivo e le sue dimensioni causano numerose difficoltà durante il trasporto da un luogo all'altro.
Ma va notato che un trasformatore di saldatura non è una cattiva scelta per le esigenze domestiche.

Attrezzatura che converte la tensione alternata proveniente dalla rete di alimentazione in tensione continua, necessaria per eseguire lavori di saldatura elettrica.
In pratica vengono utilizzati diversi circuiti raddrizzatori che implementano diversi metodi per ottenere parametri di tensione e corrente di uscita. Vari metodi vengono utilizzati per regolare i parametri attuali e le caratteristiche corrente-tensione.

Questi metodi includono:
Modifica delle impostazioni del trasformatore, utilizzo di un'induttanza, sintonizzazione tramite semiconduttori (tiristori e transistor). Nei dispositivi più semplici, viene utilizzato un trasformatore per regolare la corrente e per raddrizzarla vengono utilizzati circuiti a diodi. La parte di potenza di tali apparecchiature comprende un trasformatore, un raddrizzatore e un induttore.

Vantaggi e svantaggi dei raddrizzatori per saldatura

Il vantaggio principale dei raddrizzatori, rispetto ai trasformatori, è che vengono utilizzati per la saldatura DC. Ciò garantisce la qualità dell'innesco e il mantenimento dei parametri dell'arco e questo, di conseguenza, porta alla qualità della saldatura. L'uso di un raddrizzatore consente di saldare non solo gli acciai ordinari, ma anche di lavorare acciaio inossidabile e metalli non ferrosi. Inoltre, è necessario tenere presente che la saldatura con un raddrizzatore produce una piccola quantità di spruzzi.

In effetti, i vantaggi descritti danno una risposta chiara alla domanda: quale dispositivo scegliere un trasformatore o un raddrizzatore, ma ovviamente non dobbiamo dimenticare il costo di questa apparecchiatura.
I raddrizzatori presentano anche alcuni svantaggi: peso elevato della struttura, perdita di potenza, caduta di tensione nella rete durante i lavori di saldatura. A proposito, tutto quanto detto si applica pienamente ai trasformatori.

Inverter per saldatura

Apparecchiature di questo tipo sono progettate per convertire la corrente continua in corrente alternata. L'inverter funziona come segue. Una corrente con una frequenza di 50 Hz entra nel raddrizzatore. Su di esso, dopo aver attraversato il filtro, viene smussato e convertito in una variabile. La frequenza di questa corrente è di diversi kilohertz. I circuiti moderni consentono di ricevere corrente con una frequenza di 100 Hz. Questa fase di trasformazione è la più importante nel funzionamento dell'inverter e consente di ottenere vantaggi significativi rispetto ad altri modelli di apparecchiature di saldatura.

Successivamente, la tensione ad alta frequenza risultante viene ridotta al valore a vuoto. E la corrente cresce fino a raggiungere una dimensione sufficiente per eseguire lavori di saldatura, ovvero fino a un valore di 100 - 200 A.
Il circuito inverter e i componenti utilizzati nell'opera consentono di realizzare saldatrici dal peso ridotto e dalle elevate caratteristiche tecniche.
I produttori producono dispositivi per la saldatura:

• in modalità manuale;
• elettrodo non consumabile in ambiente argon;
• in modalità semiautomatica sotto protezione gas e molti altri.

Gli indubbi vantaggi di questa classe di apparecchiature includono peso e dimensioni ridotti. Ciò consente di spostare l'inverter in un cantiere edile o produttivo senza troppe difficoltà.
L'inverter non contiene trasformatore e ciò ha permesso di evitare perdite dovute al riscaldamento degli avvolgimenti e all'inversione della magnetizzazione del nucleo e ottenere un'elevata efficienza. Quando si salda con un elettrodo con un diametro di 3 mm, tutti i 4 kW di potenza vengono consumati dalla rete, l'indicatore del trasformatore o raddrizzatore di saldatura è 6 - 7 kW.

I circuiti utilizzati negli inverter consentono di generare quasi tutti i parametri delle caratteristiche corrente-tensione - ciò suggerisce che dispositivi di questo tipo sono accettabili per l'uso in tutti i tipi di lavori di saldatura. Inoltre, gli inverter consentono di lavorare con acciai legati, inossidabili e metalli non ferrosi.

Il circuito inverter non richiede frequenti e lunghe interruzioni del funzionamento.

Il design dell'inverter consente una regolazione fluida delle modalità di saldatura sull'intera gamma di correnti e tensioni necessarie per eseguire lavori di saldatura. L'inverter ha un'ampia gamma di correnti da diverse unità a centinaia di migliaia. Nella vita di tutti i giorni vengono utilizzati dispositivi che consentono di saldare il metallo con elettrodi relativamente sottili fino a 3 mm. L'utilizzo di dispositivi di questo livello consente di formare una giuntura in varie posizioni e garantire una quantità minima di spruzzi di metallo fuso che si verificano durante le operazioni di saldatura.

Le saldatrici inverter prodotte oggigiorno sono per lo più controllate da microprocessore. Permette:

• garantire un aumento della corrente durante l'accensione dell'arco;
• minimizzare l’adesione dell’elettrodo al pezzo e una serie di altre funzioni che facilitano il lavoro del saldatore.

Dopo aver saldato con un trasformatore o un raddrizzatore, lavorare con un inverter può essere giustamente considerato una vacanza.
Nel frattempo, gli inverter presentano una serie di svantaggi. In particolare, la riparazione di un inverter può costare parecchio. Inoltre, i dispositivi di tipo inverter hanno maggiori requisiti per le condizioni di conservazione. Ciò è dovuto al fatto che gli inverter contengono molti elementi microelettronici.

Cosa cercare quando si sceglie

Devi capire che la scelta dell'attrezzatura per la saldatura non è un compito facile e viene risolta in più fasi.

1. È necessario conoscere la marca dei materiali da saldare e il tipo di cucitura richiesta. Quindi, per la lavorazione dell'acciaio o dell'acciaio inossidabile, è sufficiente una macchina che preveda la saldatura ad arco manuale. Per saldare l'acciaio ordinario, è possibile utilizzare macchine con corrente alternata e continua. Per lavorare con l'acciaio inossidabile è necessario utilizzare dispositivi a corrente continua. Le caratteristiche prestazionali del trasformatore di saldatura consentono di lavorare con materiali diversi.

1. A seconda della portata della corrente, gli apparecchi da 200 A sono classificati come domestici, mentre quelli da 300 sono classificati come professionali.
2. A seconda del tipo di lavoro, le macchine semiautomatiche, che hanno una struttura complessa e un costo sufficientemente elevato, mostrano un'elevata produttività e facilità d'uso.
3. Gli inverter sono di piccole dimensioni e peso e hanno un'ampia gamma di impostazioni.
4. La localizzazione dell’opera, in particolare le condizioni climatiche, non hanno poca importanza.
5. Naturalmente, quando si decide sulla scelta di un dispositivo, è necessario prestare attenzione al produttore.

Possibili malfunzionamenti e riparazioni

Attrezzatura per saldatura, come qualsiasi altra dispositivo tecnico, può sempre fallire. Ci sono alcuni segnali che possono aiutarti a identificare i problemi che si sono verificati.

Ad esempio, durante la saldatura, l'elettrodo si attacca costantemente. Ciò può essere causato da una bassa tensione, un'impostazione errata della corrente, una selezione errata dell'elettrodo o una serie di altri motivi.
Nessun arco può essere causato da un cavo rotto, dal surriscaldamento dell'attrezzatura di saldatura e da molti altri motivi.

Per riparare un trasformatore di saldatura, è necessario disporre di determinate conoscenze, ovvero è necessaria la capacità di leggere gli schemi elettrici e l'abilità di eseguire lavori di installazione elettrica. Ecco perché è opportuno rivolgersi a un'officina per la riparazione e la manutenzione in caso di malfunzionamenti.

Come montare correttamente un trasformatore

Le apparecchiature di saldatura devono essere collegate a terra in modo affidabile. Per semplificare la vita, sui trasformatori sono installati speciali morsetti a bullone con la scritta "TERRA" allegata.
Classificazione secondo vari criteri
Le apparecchiature di saldatura sono classificate in base alle seguenti caratteristiche: per fasi, per applicazione.
In pratica vengono utilizzate saldatrici monofase e trifase. Le macchine monofase vengono utilizzate principalmente per lavori di saldatura con corrente alternata. Quelli trifase sono utilizzati nella costruzione e nella produzione.

I dispositivi monofase includono dispositivi di marca TD. Si tratta essenzialmente di trasformatori con una buona dissipazione magnetica e avvolgimenti mobili. Sono dotati di regolatori meccanici realizzati sotto forma di viti.
Le macchine trifase vengono utilizzate per la saldatura con arco trifase. Questo metodo aumenta la produttività della saldatura, risparmia energia e equalizza il carico tra le fasi.

Le macchine trifase vengono utilizzate per organizzare la saldatura multistazione. In particolare, l'utilizzo di tali apparecchiature consente l'utilizzo di almeno due elettrodi contemporaneamente. Sono in corso modifiche non critiche al design del dispositivo. Questo utilizzo dell'attrezzatura consente di aumentare l'effetto economico dei lavori di saldatura.

Il trasformatore TDM comprende le seguenti parti:

• custodia in metallo;
• terminali di saldatura;
• volante per la configurazione del dispositivo;
• circuito magnetico;
• primo avvolgimento;
• secondo avvolgimento;
• una coppia di viti per le parti mobili degli avvolgimenti.

Principio di funzionamento del trasformatore TDM

Come già notato, il design dell'apparato TDM comprende un circuito magnetico, presentato sotto forma di un insieme di piastre di acciaio e avvolgimenti isolati. La corrente fornita dall'alimentatore entra nell'avvolgimento primario. A questo punto, il secondo avvolgimento, che è mobile, deve essere collegato all'elettrodo di saldatura e al pezzo da saldare.

C'è uno spazio tra gli avvolgimenti, che determina i parametri della corrente e della tensione di saldatura. Come taglia più grande gap, maggiore è la corrente di saldatura. Ciò si ottiene dissipando il campo magnetico.

Trasformatore di saldatura fai-da-te

Per realizzare una saldatrice con le tue mani, devi comprenderne i principi operativi di base. Il primo passo è decidere il parametro di potenza attuale. Per saldare pezzi di grandi dimensioni sarà necessaria una corrente generata ad alta potenza.

Inoltre, non dobbiamo dimenticare che questo parametro è strettamente correlato a quali elettrodi verranno utilizzati durante il funzionamento. Per lavorare con metalli da 3 a 5 mm è necessario utilizzare elettrodi da 3 – 4 mm. Se lo spessore del metallo è inferiore a 2 mm, sono sufficienti elettrodi da 1,5 - 3 mm.

In altre parole, se si prevede di utilizzare elettrodi di 4 mm di spessore, la corrente dovrebbe essere di 150 - 200 A e per elettrodi da 2 mm la corrente dovrebbe essere di 50 - 70 A.
L'arco si forma mediante l'utilizzo di un trasformatore costituito da avvolgimenti e un circuito magnetico.

Calcolo di un trasformatore di saldatura

Ogni tipo di saldatura ha i propri requisiti per i dispositivi di trasformazione. Il calcolo di base viene eseguito in base alla differenza nel numero di spire sugli avvolgimenti primario e secondario. Per le apparecchiature step-down, funziona la seguente regola: se è necessario ridurre la tensione di 10 volte, il numero di giri sull'avvolgimento secondario dovrebbe essere 10 volte inferiore. Va notato che questa norma è retroattiva.

Ogni trasformatore ha un cosiddetto rapporto di trasformazione. Mostra l'entità della scala della corrente quando si passa dall'avvolgimento primario a quello secondario. Guidati da questo principio, è possibile calcolare un trasformatore di saldatura adatto a qualsiasi tipo di saldatura.

Per la saldatura ad arco vengono utilizzate sia la corrente di saldatura alternata che quella diretta. I trasformatori di saldatura vengono utilizzati come fonte di corrente di saldatura alternata, mentre i raddrizzatori e i convertitori di saldatura vengono utilizzati come fonte di corrente costante.

Il trasformatore di saldatura viene utilizzato per ridurre la tensione di rete da 220 o 380 V a un livello sicuro, ma sufficiente per una facile accensione e una combustione stabile dell'arco elettrico (non più di 80 V), nonché per regolare l'intensità della corrente di saldatura .

Trasformatore (Fig. 10). ha un nucleo in acciaio (nucleo magnetico) e due avvolgimenti isolati. L'avvolgimento collegato alla rete è chiamato primario e l'avvolgimento collegato al portaelettrodo e al pezzo da saldare è chiamato secondario. Per un'accensione affidabile dell'arco, la tensione secondaria dei trasformatori di saldatura deve essere almeno 60–65 V; La tensione durante la saldatura manuale solitamente non supera i 20 - 30 V.

Fig. 10 Trasformatore di saldatura

Nella parte inferiore del nucleo si trova l'avvolgimento primario, costituito da due bobine disposte su due aste . Le bobine dell'avvolgimento primario sono fisse e immobili. L'avvolgimento secondario, anch'esso costituito da due spire, è posto a notevole distanza dal primario. Le bobine degli avvolgimenti primario e secondario sono collegate in parallelo. L'avvolgimento secondario è mobile e può spostarsi lungo il nucleo utilizzando la vite con cui è collegato e la maniglia posta sul coperchio della cassa del trasformatore.

La corrente di saldatura viene regolata modificando la distanza tra l'avvolgimento primario e quello secondario. Quando la maniglia viene ruotata in senso orario, l'avvolgimento secondario si avvicina al primario, il flusso magnetico di dispersione e la reattanza induttiva diminuiscono e la corrente di saldatura aumenta. Quando la maniglia viene ruotata in senso antiorario, l'avvolgimento secondario si allontana dal primario, il flusso magnetico di dispersione aumenta (la reattanza induttiva aumenta) e la corrente di saldatura diminuisce. I limiti di regolazione della corrente di saldatura sono 65 - 460 A. Il collegamento in serie delle bobine degli avvolgimenti primario e secondario consente di ottenere basse correnti di saldatura con limiti di controllo di 40 - 180 A. I range di corrente vengono commutati con un maniglia posta sul coperchio.

Le proprietà della fonte di alimentazione sono determinate dalla sua caratteristica esterna, che rappresenta la curva del rapporto tra la corrente (I) nel circuito e la tensione (U) ai terminali della fonte di alimentazione.

La fonte di alimentazione può avere una caratteristica esterna:

in aumento, duro, in calo

La fonte di alimentazione per la saldatura ad arco manuale ha una caratteristica volt-ampere in calo.

Tensione a circuito aperto della fonte di alimentazione: la tensione sui terminali di uscita quando il circuito di cottura è aperto.

Corrente e tensione di saldatura nominali: la corrente e la tensione per le quali è progettata una fonte di funzionamento normale.

Il generatore dell'arco di saldatura - trasformatore di saldatura è designato come segue: TDM-317

T – trasformatore

D – per saldatura ad arco

M – regolazione meccanica

31 – corrente nominale 310 A

per saldature di alta qualità sono solitamente necessari elettrodi speciali per corrente alternata con proprietà stabilizzanti migliorate;

bassa stabilità dell'arco (in assenza di uno stabilizzatore d'arco integrato);

nei trasformatori semplici - dipendenza dalle fluttuazioni della tensione di rete.

Trasformatori di saldatura

I trasformatori di saldatura sono progettati per creare un arco elettrico stabile, quindi devono avere le caratteristiche esterne richieste. Tipicamente, questa è una caratteristica decrescente, poiché i trasformatori di saldatura vengono utilizzati per la saldatura ad arco manuale e per la saldatura ad arco sommerso.

La corrente alternata industriale in Russia ha una frequenza di 50 cicli al secondo (50 Hz). I trasformatori di saldatura vengono utilizzati per trasformare alta tensione rete elettrica(220 o 380 V) in un circuito elettrico secondario a bassa tensione al livello richiesto per la saldatura, determinato dalle condizioni per l'innesco e la combustione stabile dell'arco di saldatura. La tensione secondaria del trasformatore di saldatura al minimo (senza carico nel circuito di saldatura) è 60-75 V. Quando si salda a correnti basse (60-100 A), per una combustione stabile dell'arco è preferibile avere una tensione a circuito aperto di 70 - 80 V.

Trasformatori con dispersione magnetica normale. Nella fig. 1 è dato schema elettrico trasformatore con induttanza separata. Il set di alimentazione è composto da un trasformatore abbassatore e da un'induttanza (regolatore della bobina di riluttanza).

Riso. 1. Schema schematico di un trasformatore con induttanza separata (la corrente di saldatura è regolata modificando il traferro)

Il trasformatore step-down, la cui base è il circuito magnetico 3 (nucleo), è costituito da un gran numero di piastre sottili (0,5 mm di spessore) di acciaio del trasformatore, serrate insieme da perni. Sul circuito magnetico 3 sono presenti gli avvolgimenti primario 1 e secondario 2 (step-down) realizzati in filo di rame o alluminio.

L'induttore è costituito da un circuito magnetico 4, costituito da fogli di acciaio per trasformatori, sul quale sono presenti spire di filo di rame o alluminio 5, destinate a

passaggio della massima corrente di saldatura. Il circuito magnetico 4 ha una parte mobile b, che può essere spostata tramite una vite ruotata dalla maniglia 7.

L'avvolgimento primario 1 del trasformatore è collegato a una rete di corrente alternata con una tensione di 220 o 380 V. La corrente alternata ad alta tensione, che passa attraverso l'avvolgimento 1, creerà un campo magnetico alternato che agisce lungo il nucleo magnetico, sotto l'influenza del quale nell'avvolgimento secondario 2 viene indotta una corrente alternata a bassa tensione. L'avvolgimento dell'induttore 5 è collegato al circuito di saldatura in serie con l'avvolgimento secondario del trasformatore.

L'entità della corrente di saldatura viene regolata modificando il traferro a tra le parti mobili e fisse del circuito magnetico 4 (Fig. 1). All'aumentare del traferro a, aumenta la resistenza magnetica del nucleo magnetico, diminuisce di conseguenza il flusso magnetico e di conseguenza diminuisce la resistenza induttiva della bobina e aumenta la corrente di saldatura. In assenza completa di traferro, l'induttore può essere considerato come una bobina su un nucleo di ferro; in questo caso il valore corrente sarà minimo. Di conseguenza, per ottenere un valore di corrente maggiore è necessario aumentare il traferro (ruotare la manopola dell'acceleratore in senso orario), mentre per ottenere un valore di corrente inferiore è necessario ridurre il traferro (ruotare la manopola in senso antiorario). La regolazione della corrente di saldatura utilizzando il metodo descritto consente di regolare la modalità di saldatura in modo fluido e con sufficiente precisione.

I moderni trasformatori di saldatura come TD, TS, TSK, STSh e altri sono prodotti in un design a custodia singola.

Riso. 2. Schema elettrico e strutturale schematico di un trasformatore di tipo STN in un design a custodia singola (a) e il suo circuito magnetico (b). 1 - avvolgimento primario; 2 - avvolgimento secondario; 3 - avvolgimento reattivo; 4 - pacchetto nucleo magnetico mobile; 5 - meccanismo a vite con maniglia; 6 - circuito magnetico del regolatore; 7 - circuito magnetico del trasformatore; 8 - supporto elettrico; 9 - prodotto da saldare

Nel 1924, l'accademico V.P. Nikitin propose un sistema di trasformatori di saldatura di tipo STN, costituito da un trasformatore e un'induttanza incorporata. Lo schema elettrico e strutturale dei trasformatori del tipo STN in un design a custodia singola, nonché il sistema magnetico, sono mostrati in Fig. 2. Il nucleo di un tale trasformatore, realizzato in acciaio per trasformatori a lamiera sottile, è costituito da due nuclei collegati da un giogo comune: quello principale e quello ausiliario. Gli avvolgimenti del trasformatore sono realizzati sotto forma di due bobine, ciascuna delle quali è costituita da due strati dell'avvolgimento primario 1, realizzato in filo isolato, e due strati esterni dell'avvolgimento secondario 2, realizzati in sbarre di rame nudo. Le bobine dell'acceleratore sono impregnate di vernice resistente al calore e hanno guarnizioni in amianto.

Gli avvolgimenti dei trasformatori di tipo STN sono realizzati con fili di rame o alluminio con conduttori rinforzati in rame. L'entità della corrente di saldatura viene regolata utilizzando un pacchetto mobile del circuito magnetico 4, modificando il traferro con un meccanismo a vite con maniglia 5. Un aumento del traferro quando si ruota la maniglia 5 in senso orario provoca, come nei trasformatori di tipo STE con un'induttanza separata, una diminuzione del flusso magnetico nel circuito magnetico 6 e un aumento della corrente di saldatura. Quando il traferro diminuisce, la reattanza induttiva dell'avvolgimento dell'induttore aumenta e la corrente di saldatura diminuisce.

VNIIESO ha sviluppato trasformatori per questo sistema STN-500-P e STN-700-I con avvolgimenti in alluminio. Inoltre, sulla base di questi trasformatori, sono stati sviluppati i trasformatori TSOK-500 e TSOK-700 con condensatori integrati collegati all'avvolgimento primario del trasformatore. I condensatori compensano la potenza reattiva e garantiscono un aumento del fattore di potenza del trasformatore di saldatura a 0,87.

I trasformatori STN monoblocco sono più compatti, il loro peso è inferiore a quello dei trasformatori di tipo STE con induttanza separata e la potenza è la stessa.

Trasformatori con avvolgimenti mobili a dissipazione magnetica maggiorata. I trasformatori con avvolgimenti mobili (tra cui i trasformatori di saldatura come TS, TSK e TD) sono attualmente ampiamente utilizzati nella saldatura ad arco manuale. Hanno una maggiore induttanza di dispersione e sono monofase, del tipo a stelo, in un design a custodia singola.

Le bobine dell'avvolgimento primario di un tale trasformatore sono fisse e fissate al giogo inferiore, le bobine dell'avvolgimento secondario sono mobili. La quantità di corrente di saldatura viene regolata modificando la distanza tra gli avvolgimenti primario e secondario. La corrente di saldatura più elevata si ottiene avvicinando le bobine, mentre quella più bassa quando si allontanano. Un indicatore del valore approssimativo della corrente di saldatura è collegato alla vite di comando 5. La precisione delle letture della scala è pari al 7,5% del valore massimo della corrente. Le deviazioni nel valore della corrente dipendono dalla tensione fornita e dalla lunghezza dell'arco di saldatura. Per misurare con maggiore precisione la corrente di saldatura, è necessario utilizzare un amperometro.

Riso. 3. Trasformatori di saldatura: a - schema di progettazione del trasformatore TSK-500; B - schema elettrico trasformatore TSK-500: 1 - terminali di rete per fili; 2 - nucleo (nucleo magnetico); 3 - maniglia di controllo corrente; 4 - morsetti per il collegamento dei fili di saldatura; 5 - vite di comando; 6 - bobina dell'avvolgimento secondario; 7 - bobina dell'avvolgimento primario; 8 - condensatore di compensazione; in parallelo; d - collegamento in serie degli avvolgimenti del trasformatore TD-500; OP - avvolgimento primario; OV - avvolgimento secondario; PD - interruttore della gamma di corrente; C - filtro protettivo contro le interferenze radio.

Fig.4 Saldatrice portatile

Nella fig. 3-a, b mostra gli schemi elettrici e strutturali del trasformatore TSK-500. Quando si gira la maniglia 3 del trasformatore in senso orario, le bobine degli avvolgimenti 6 e 7 vengono avvicinate, a seguito della quale diminuiscono la dispersione magnetica e la resistenza induttiva degli avvolgimenti da essa causata, e il valore della corrente di saldatura aumenta. Quando la maniglia viene girata in senso antiorario, le bobine dell'avvolgimento secondario si allontanano dalle bobine dell'avvolgimento primario, la diffusione magnetica aumenta e la corrente di saldatura diminuisce.

I trasformatori sono dotati di filtri capacitivi progettati per ridurre le interferenze radio causate dalla saldatura. I trasformatori di tipo TSK differiscono da TS per la presenza di condensatori di compensazione 8, che garantiscono un aumento del fattore di potenza (cos φ). Nella fig. 3, c mostra lo schema elettrico del trasformatore TD-500.

TD-500 è un trasformatore step-down con maggiore induttanza di dispersione. La corrente di saldatura viene regolata modificando la distanza tra l'avvolgimento primario e quello secondario. Gli avvolgimenti hanno due bobine, posizionate a coppie su nuclei magnetici comuni. Il trasformatore funziona su due gamme: a coppie collegamento parallelo le bobine di avvolgimento forniscono una gamma di correnti elevate e le serie - una gamma di correnti basse.

Il collegamento in serie degli avvolgimenti scollegando parte delle spire dell'avvolgimento primario consente di aumentare la tensione a vuoto, che ha un effetto benefico sulla combustione dell'arco durante la saldatura a basse correnti.

Quando gli avvolgimenti vengono avvicinati, l'induttanza di dispersione diminuisce, con conseguente aumento della corrente di saldatura; A. All’aumentare della distanza tra gli avvolgimenti aumenta l’induttanza di dispersione e di conseguenza la corrente diminuisce. Il trasformatore TD-500 ha un design a custodia singola con ventilazione naturale, conferisce caratteristiche esterne cadenti ed è prodotto per una sola tensione di rete: 220 o 380 V.

Il trasformatore TD-500 ~ del tipo ad asta monofase è costituito dai seguenti componenti principali: circuito magnetico - nucleo, avvolgimenti (primario e secondario), regolatore di corrente, interruttore della gamma di corrente, meccanismo di indicazione della corrente e involucro.

Gli avvolgimenti in alluminio hanno due bobine, posizionate a coppie su nuclei magnetici comuni. Le bobine dell'avvolgimento primario sono fissate in modo fisso sul giogo inferiore e gli avvolgimenti secondari sono mobili. Gli intervalli di corrente vengono commutati utilizzando un interruttore a tamburo, la cui maniglia si trova sul coperchio del trasformatore. La lettura della corrente viene misurata su una scala calibrata di conseguenza su due intervalli di corrente alla tensione di alimentazione nominale.

Un filtro capacitivo, costituito da due condensatori, serve a ridurre le interferenze sui ricevitori radio.

Norme di sicurezza per il funzionamento dei trasformatori di saldatura. Durante il lavoro, il saldatore elettrico gestisce costantemente la corrente elettrica, quindi tutte le parti che trasportano corrente del circuito di saldatura devono essere isolate in modo affidabile. Una corrente pari o superiore a 0,1 A è pericolosa per la vita e può portare a conseguenze tragiche. Il pericolo di scossa elettrica dipende da molti fattori, principalmente dalla resistenza del circuito, dallo stato del corpo umano, dall'umidità e dalla temperatura dell'atmosfera circostante, dalla tensione tra i punti di contatto e dal materiale del pavimento su cui si trova la persona. sta.

Il saldatore deve ricordare che l'avvolgimento primario del trasformatore è collegato ad una rete elettrica ad alta tensione, pertanto, in caso di rottura dell'isolamento, questa tensione può trovarsi anche nel circuito secondario del trasformatore, cioè sul portaelettrodo. .

La tensione è considerata sicura: in ambienti asciutti fino a 36 V e in ambienti umidi fino a 12 V.

Quando si salda in recipienti chiusi, dove aumenta il rischio di scosse elettriche, è necessario utilizzare limitatori del minimo del trasformatore, pattini speciali e tappetini in gomma; la saldatura in questi casi viene eseguita sotto la supervisione continua di un ufficiale di servizio speciale. Per ridurre la tensione a vuoto, esistono vari dispositivi speciali- limitatori del minimo.

I trasformatori di saldatura per uso industriale sono solitamente collegati ad una rete trifase 380 V, che condizioni di vita non sempre conveniente. Di norma, collegare un singolo sito a una rete trifase è problematico e costoso e ciò non avviene se non in caso di assoluta necessità. Per tali consumatori, l'industria produce trasformatori di saldatura progettati per funzionare da una rete monofase con una tensione di 220 - 240 V. Un esempio di tale saldatrice portatile è mostrato in Fig. 4. Questo dispositivo, che fornisce il riscaldamento dell'arco fino a 4000°C, riduce la normale tensione di rete aumentando contemporaneamente la corrente di saldatura. La corrente all'interno dell'intervallo impostato viene regolata tramite una manopola montata sul pannello frontale del dispositivo. Il kit del dispositivo include cavo di rete e due fili di saldatura, uno dei quali è collegato al portaelettrodo e il secondo al morsetto di terra.

In genere, le macchine che producono una corrente di saldatura di 140 ampere con un ciclo di lavoro del 20% sono abbastanza adatte per il lavoro domestico. Quando si sceglie una macchina, è necessario prestare attenzione al fatto che la regolazione della corrente di saldatura sia regolare.

Raddrizzatori per saldatura.

3.1. Scopo, progettazione e classificazione dei raddrizzatori.

I raddrizzatori per la saldatura ad arco manuale devono avere caratteristiche esterne ripide. In termini di proprietà di saldatura, i requisiti per raddrizzatori e trasformatori per la saldatura manuale sono simili. I raddrizzatori vengono utilizzati quando le condizioni di saldatura richiedono corrente continua (raddrizzata). Sono destinati all'uso in interni (categorie di posizione 3 e 4 secondo GOST 15150-69).

Per la saldatura meccanizzata in ambiente di anidride carbonica con arco aperto a velocità di avanzamento del filo costante, vengono utilizzati raddrizzatori con caratteristica esterna a pendenza piatta. La saldatura in anidride carbonica a basse correnti e tensioni avviene con frequenti cortocircuiti (fino a 10-100 al secondo). In queste condizioni, la caratteristica di pendenza piatta garantisce un'accensione affidabile dell'arco, aumenta la sua autoregolazione e la stabilità del processo di saldatura nelle fasi di accensione, combustione dell'arco e cortocircuito. Per ridurre gli spruzzi di metallo fuso, utilizzare un'induttanza collegata al circuito di corrente raddrizzato. L'induttore rallenta l'aumento della corrente nella fase primaria del cortocircuito, consentendo a una goccia di metallo fuso all'estremità del filo dell'elettrodo di fondersi con la riserva di metallo fuso sul prodotto per formare un ponte liquido. Con la corretta selezione dell'induttanza dell'induttanza, gli schizzi di metallo durante la saldatura meccanizzata in CO2 vengono significativamente ridotti.

A volte i raddrizzatori sono inclusi nelle saldatrici semiautomatiche. Le saldatrici semiautomatiche di piccole dimensioni hanno un design a corpo unico con raddrizzatori. Tipicamente, tale raddrizzatore è costituito da un trasformatore monofase, un ponte monofase o un circuito raddrizzatore a onda intera e un'induttanza nel circuito di corrente rettificato.

I raddrizzatori universali hanno caratteristiche esterne sia a caduta ripida che a caduta dolce, commutabili quando si imposta la modalità di saldatura. Possono essere utilizzati sia per la saldatura manuale che meccanizzata. I raddrizzatori possono anche essere universali nel tipo di corrente, ad es. fornire saldature sia con corrente continua che alternata.

I trasformatori di potenza del raddrizzatore possono essere trifase o monofase. Il trasformatore viene utilizzato per ridurre la tensione di rete alla tensione operativa, per formare una caratteristica esterna e per la regolazione graduale e uniforme della tensione e della corrente dell'arco.

Vengono utilizzati circuiti di raddrizzamento a ponte monofase, a onda intera con punto medio, trifase e seifase.

L'unità raddrizzatore a tiristori, oltre a rettificare la corrente, viene utilizzata per formare una caratteristica esterna e regolare la corrente di saldatura. L'induttore serve ad attenuare le increspature della corrente raddrizzata e a creare le proprietà dinamiche necessarie.

I raddrizzatori per saldatura sono suddivisi in base allo scopo:

1) Per saldatura manuale;

2) Per la saldatura in gas di protezione;

3) Universale;

4) Multi-post.

I raddrizzatori per saldatura utilizzano valvole non controllate (diodi), semi-controllate (tiristori) e controllate (transistor). Le valvole di potenza in silicio possono avere design a pin e a tavoletta. Per le valvole a spillo, un terminale di potenza (anodo o catodo) è realizzato sotto forma di perno filettato per il collegamento al refrigeratore. Seconda conclusione

può essere flessibile o rigido. Nelle valvole per compresse, le superfici piatte sono i terminali del catodo e dell'anodo e sono collegate al refrigeratore. Il diodo fa passare la corrente nella direzione diretta in un semiciclo e quasi non fa passare la corrente nella direzione opposta nell'altro semiciclo (Fig. 3.1.a). Lungo l'arco Rн c'è una corrente di una direzione: una corrente d'arco raddrizzata intermittente. Anche un tiristore fa passare la corrente in una direzione. Tuttavia, per sbloccare un tiristore sono necessarie due condizioni: il potenziale del suo anodo deve essere superiore al potenziale del catodo, cioè Il tiristore deve essere acceso nella direzione in avanti e al suo elettrodo di controllo deve essere applicato un impulso di tensione positivo rispetto al catodo. Pertanto, nel semiciclo positivo, il tiristore si sbloccherà con un ritardo di un grado elettrico, determinato dal tempo in cui viene applicato l'impulso di comando alla centralina. Il valore medio della corrente raddrizzata, proporzionale alla zona ombreggiata, è inferiore per il tiristore che per il diodo. La quantità di corrente raddrizzata può essere controllata modificando l'angolo di accensione del tiristore. Maggiore è l'angolo di innesco, minore è la corrente dell'arco.

Il tiristore si spegne spontaneamente alla fine del semiciclo quando la tensione scende a zero. Pertanto, il tiristore è chiamato valvola semi-controllata. Durante il semiciclo negativo il tiristore è bloccato. I tiristori vengono utilizzati per rettificare e regolare la corrente e formare caratteristiche esterne della sorgente (Fig. 3.1.b).

Riso. 3.1. Oscillogrammi del funzionamento di un diodo (a), tiristore (b) in un circuito a corrente alternata.

La corrente diretta di collettore K del transistor è direttamente proporzionale alla corrente di base B. Nel semiciclo positivo, finché non viene fornita corrente alla base B, praticamente non c'è corrente di collettore e, quindi, nessuna corrente nell'arco . Quando viene fornita alla base una corrente di controllo sufficientemente grande, il transistor al momento 1 inizia immediatamente a far passare la corrente di collettore in avanti, limitata solo dalla resistenza di carico Rн. Quando la corrente di base viene rimossa nel momento 2, la corrente diretta diminuisce drasticamente. Anche un transistor fa passare la corrente in una direzione.

Consideriamo il funzionamento dei circuiti di rettifica utilizzati nei raddrizzatori di saldatura di piccole dimensioni.

Un circuito a ponte monofase (Fig. 3.2.a) funziona come segue. Nel primo semiciclo, la corrente passa attraverso VD1 e VD2, nel secondo - attraverso le valvole VD3 e VD4. Pertanto, le valvole funzionano in coppia facendo passare entrambe le semionde di corrente alternata attraverso l'arco. La tensione raddrizzata rappresenta le semionde unipolari della tensione alternata del trasformatore T. Di conseguenza, la corrente dell'arco rimane costante nella direzione. La forma della curva di tensione raddrizzata - pulsante da zero al valore di picco - non è del tutto adatta alla saldatura. Pertanto, nel circuito di corrente raddrizzato è installato un induttanza che attenua la curva di tensione raddrizzata, rendendola più adatta alla saldatura.

Un circuito monofase a onda intera con un punto medio è mostrato in Fig. 3.2.b. Il circuito è bifase, perché fornisce l'avvolgimento secondario del trasformatore di potenza tensione variabile, spostati l'uno rispetto all'altro di 180°.

Riso. 3.2. Funzionamento dei circuiti monofase a ponte (a) e monofase a onda intera con raddrizzamento del punto medio (b).

Nell'intervallo di tempo 0-P, l'estremità superiore dell'avvolgimento secondario è positiva rispetto al punto medio. L'anodo della valvola VD1 è positivo rispetto al catodo e quindi lascia passare la corrente. La valvola VD2 si trova nell'intervallo 0-P, al contrario è spenta. Nel successivo intervallo di funzionamento del circuito P-2P, la polarità della tensione sugli avvolgimenti del trasformatore cambierà e le valvole cambieranno ruolo. La transizione di corrente dalla valvola VD1 alla valvola VD2 avverrà nell'istante 0=P, quando la tensione sull'avvolgimento secondario del trasformatore cambia segno.

La curva di tensione raddrizzata è costituita da semionde unipolari della tensione di fase dell'avvolgimento secondario del trasformatore. La curva della corrente raddrizzata ripete esattamente la curva della tensione raddrizzata.

Dal punto di vista dell'utilizzo del trasformatore, un circuito a ponte monofase è più vantaggioso di un circuito a onda intera monofase con un punto medio. Usare gate di tensione in un circuito a ponte è migliore, ma un circuito a ponte richiede il doppio dei gate. Pertanto, per i raddrizzatori per la saldatura in CO2, dove la tensione inversa sulla valvola è bassa, è più vantaggioso utilizzare un circuito monofase a onda intera.

Circuiti monofase i raddrizzamenti presentano degli svantaggi: uso inefficiente del trasformatore, grandi ondulazioni della tensione e della corrente raddrizzate, corrente intermittente. Il circuito di rettifica trifase non presenta questi svantaggi. Il raddrizzatore è costituito da un trasformatore trifase e sei valvole collegate in un circuito a ponte. Le valvole V1, V3, V5 formano il gruppo catodico, la loro uscita comune è il polo positivo per il circuito esterno. Le valvole V2, V4, V6 formano il gruppo anodico, il punto di collegamento comune degli anodi è il polo negativo per il circuito di saldatura. Nel gruppo catodico, durante ogni terzo del periodo, opera la valvola con il potenziale anodico più alto. Nel gruppo anodico, in questa parte del periodo, opera la valvola il cui catodo ha il potenziale più negativo.

rispetto al punto comune degli anodi. Le valvole del gruppo catodico si aprono al momento dell'intersezione dei segmenti positivi delle sinusoidi e le valvole del gruppo anodico - al momento dell'intersezione dei segmenti negativi delle sinusoidi. Ciascuna valvola funziona per un terzo del periodo. Due valvole conducono corrente in un dato momento: una nel gruppo catodico, l'altra nel gruppo anodico. La corrente nel carico scorre sempre in una direzione. L'arco raddrizzato UD e la corrente ID sono distinti da piccoli impulsi. Un tale raddrizzatore garantisce un carico uniforme delle fasi di potenza e un uso efficiente del trasformatore e delle valvole. Il circuito a ponte trifase è ampiamente utilizzato nei raddrizzatori di saldatura.

Un circuito a ponte trifase viene utilizzato nei raddrizzatori per correnti nominali fino a 300-400 A. Un circuito a sei fasi con un reattore di equalizzazione viene utilizzato nei raddrizzatori a tiristori per correnti di 500-600 A. Un circuito raddrizzatore ad anello a sei fasi è utilizzato nei raddrizzatori per correnti di 1250-1500 A.

In base alla progettazione, i raddrizzatori differiscono nel modo in cui regolano la modalità. L'equazione per la caratteristica esterna di un raddrizzatore con caratteristica esterna piatta ha la forma (per UD > 0,7 UXX):

Equazione di una caratteristica esterna in forte caduta (a UD< 0,7 UXX):

dove ХТ – reattanza induttiva della fase del trasformatore ХТ = Х1 + Х2

Raddrizzatori per saldatura

Un raddrizzatore di saldatura è un dispositivo che converte la corrente alternata dalla rete in corrente continua per la saldatura.

Disegno. Dispositivo raddrizzatore di saldatura (con trasformatore con avvolgimenti mobili)

Un raddrizzatore per saldatura ad arco, di norma, è costituito da un trasformatore di potenza, un raddrizzatore, un alimentatore, dispositivi di misurazione e protezione.

Disegno. Tipico schema a blocchi funzionali di un raddrizzatore per saldatura ad elettrodi consumabili

Il trasformatore di potenza converte l'energia dalla rete elettrica nell'energia necessaria per la saldatura e abbina anche i valori della tensione di rete alla tensione di uscita. Nei raddrizzatori a stazione singola vengono utilizzati prevalentemente trasformatori trifase, poiché i circuiti di rettifica monofase a onda singola e ad onda intera portano a significative ondulazioni della tensione di uscita, che deteriorano la qualità dei giunti saldati.

I regolatori di corrente (o regolatori di tensione) vengono utilizzati per creare una caratteristica esterna rigida o cadente. Permettono di impostare la modalità di saldatura e il corrispondente valore della corrente di saldatura.

L'unità raddrizzatore viene assemblata principalmente utilizzando un circuito a ponte trifase, meno spesso - utilizzando un ponte monofase con rettifica a onda intera. Con un circuito a ponte trifase, viene garantito un carico più uniforme della rete di alimentazione trifase e si ottengono indicatori tecnici ed economici elevati. Come semiconduttori vengono utilizzate valvole al selenio o al silicio.

Tipi di raddrizzatori per saldatura

A seconda del design della parte di potenza, i raddrizzatori per saldatura sono suddivisi nei seguenti tipi:

regolato da trasformatore;

con induttanza di saturazione;

tiristore;

con regolatore a transistor;

inverter

I raddrizzatori per saldatura vengono classificati anche in base al tipo di caratteristiche corrente-tensione che generano.

Quando si effettuano saldature meccanizzate ad arco sommerso o saldatrici a gas di protezione con arco autoregolante, raddrizzatori a stazione singola con rigido caratteristiche esterne. Tipicamente, tali raddrizzatori utilizzano un trasformatore con normale dispersione magnetica. Metodi possibili regolazione della tensione di saldatura:

controllo di rotazione - in un raddrizzatore di saldatura con un trasformatore con avvolgimenti sezionali;

regolazione magnetica - in un raddrizzatore con un trasformatore con commutazione magnetica o induttanza di saturazione;

controllo di fase – in un raddrizzatore a tiristori;

controllo degli impulsi: controllo di larghezza, frequenza e ampiezza in un raddrizzatore con un regolatore a transistor e un raddrizzatore a inverter.

I più famosi raddrizzatori con caratteristiche esterne rigide (naturalmente appiattite) per la saldatura ad arco meccanizzata:

serie VS (VS-200, VS-300, VS-400, VS-500, VS-600, VS-632), VDG (VDG-301, VDG-302, VDG-303, VDG-603) e VSZh (VSZh -303);

nonché raddrizzatori di saldatura BC-1000 e BC-1000-2 per la saldatura meccanizzata in argon, elio, anidride carbonica, arco sommerso.

Nella saldatura ad arco manuale vengono utilizzati raddrizzatori con caratteristiche esterne decrescenti. I seguenti metodi per generare caratteristiche vengono utilizzati nella progettazione di dispositivi russi:

aumentare la resistenza del trasformatore - in un raddrizzatore di saldatura con un trasformatore con avvolgimenti mobili, con shunt magnetico o con avvolgimenti distanziati;

applicazione feedback per corrente - nei raddrizzatori a tiristori, transistor o inverter.

I raddrizzatori più comuni per la saldatura ad arco manuale: serie VD (VD-101, VD-102, VD-201, VD-301, VD-302, VD-303, VD-306, VD-401), tipi VSS-120- 4 , VSS-300-3, nonché i dispositivi VD-502 e VKS-500, progettati per la saldatura automatica ad arco sommerso.

Anche i raddrizzatori di saldatura universali sono molto popolari, poiché forniscono caratteristiche sia di caduta che di durezza. Maggior parte tipi conosciuti:

Serie VSK (VSK-150, VSK-300, VSK-500) per saldatura ad arco manuale con elettrodi rivestiti, saldatura semiautomatica e automatica in gas di protezione;

serie VSU (VSU-300, VSU-500) e VDU (VDU-504, VDU-305, VDU-1201, VDU-1601) per saldatura manuale con elettrodi rivestiti, saldatura meccanizzata con filo elettrodo consumabile, arco sommerso, in gas di protezione , filo animato .

Quando cercano un trasformatore di saldatura adatto, molti abbandonano i modelli di fabbrica a favore di quelli fatti in casa. Le ragioni di tale decisione possono essere le più diverse, dai prezzi inaccettabili al desiderio di realizzare da soli un trasformatore di saldatura. In effetti, non ci sono particolari difficoltà su come realizzare un trasformatore di saldatura, inoltre, un trasformatore di saldatura fatto in casa può essere giustamente considerato motivo di orgoglio per qualsiasi proprietario. Ma quando lo si crea, è impossibile fare a meno della conoscenza della struttura e del circuito del trasformatore, delle sue caratteristiche e dei calcoli basati su di essi.

Qualsiasi utensile elettrico ha determinate caratteristiche prestazionali e un trasformatore di saldatura non fa eccezione. Ma oltre a quelli abituali, come potenza, numero di fasi e tensione di rete richiesta per il funzionamento, il trasformatore di saldatura ha tutta una serie di caratteristiche uniche, ognuna delle quali ti consentirà di selezionare con precisione un dispositivo nel negozio per un specifico tipo di lavoro. Per coloro che realizzeranno un trasformatore di saldatura con le proprie mani, per eseguire i calcoli sarà necessaria la conoscenza di queste caratteristiche.

Ma prima di passare alla descrizione dettagliata di ciascuna caratteristica, è necessario capire in cosa consiste criterio basilare funzionamento del trasformatore di saldatura. È abbastanza semplice e consiste nel convertire la tensione in ingresso, ovvero abbassarla. La caratteristica corrente-tensione decrescente di un trasformatore di saldatura ha la seguente dipendenza: quando la tensione (Volt) diminuisce, la corrente di saldatura (Ampere) aumenta, il che consente al metallo di sciogliersi e saldarsi. Su questo principio si basa l'intero funzionamento del trasformatore di saldatura, nonché altre caratteristiche prestazionali associate.

Tensione di rete e numero di fasi

Con questa caratteristica tutto è abbastanza semplice. Indica la tensione necessaria per il funzionamento del trasformatore di saldatura. Può essere 220 V o 380 V. In pratica, la tensione di rete può oscillare leggermente entro +/- 10 V, il che può influire sul funzionamento stabile del trasformatore. Quando si effettua il calcolo per un trasformatore di saldatura, la tensione di rete è una caratteristica fondamentale per i calcoli. Inoltre, il numero di fasi dipende dalla tensione di rete. Per 220 V ci sono due fasi, per 380 V tre. Questo non viene preso in considerazione nei calcoli, ma lo è per collegare la saldatrice e il suo funzionamento punto importante. Esiste anche una categoria separata di trasformatori che possono funzionare sia a 220 V che a 380 V.

Corrente di saldatura nominale del trasformatore

Questa è la principale caratteristica operativa di qualsiasi trasformatore di saldatura. La capacità di tagliare e saldare il metallo dipende dalla forza della corrente di saldatura. In tutti i trasformatori di saldatura, questo valore è indicato come massimo, poiché questo è esattamente quanto il trasformatore è in grado di fornire al limite delle sue capacità. Naturalmente, la corrente nominale di saldatura può essere regolata per consentire di lavorare con elettrodi di diverso diametro, e a questo scopo nei trasformatori è previsto un regolatore speciale. Va notato che per i trasformatori di saldatura domestici creati da te, la corrente di saldatura non supera 160-200 A. Ciò è dovuto principalmente al peso del trasformatore stesso. Dopotutto, maggiore è la forza della corrente di saldatura, maggiore è il numero di giri di filo di rame necessari e questi sono chilogrammi extra e insopportabili. Oltre al trasformatore di saldatura, il prezzo dipende dal metallo per i fili degli avvolgimenti e più fili vengono utilizzati, più costoso sarà il dispositivo stesso.

Quando si lavora con un trasformatore di saldatura, per saldare il metallo vengono utilizzati elettrodi saldabili di vari diametri. La possibilità di utilizzare un elettrodo di un certo diametro dipende da due fattori. Il primo è la corrente di saldatura nominale del trasformatore. Il secondo è lo spessore del metallo. Nella tabella seguente sono riportati i diametri degli elettrodi in funzione dello spessore del metallo e della corrente di saldatura del trasformatore stesso.

Come si può vedere da questa tabella, l'uso di un elettrodo da 2 mm sarà semplicemente inutile con una corrente di 200 A. O viceversa, un elettrodo da 4 mm è inutile con una corrente di 100 A. Ma molto spesso è necessario saldare il metallo di spessori diversi con la stessa macchina e per Pertanto i trasformatori di saldatura sono dotati di regolatori di corrente.

Limiti di controllo della corrente di saldatura

Per saldare metalli di diverso spessore vengono utilizzati elettrodi di diverso diametro. Ma se la corrente di saldatura è troppo elevata, il metallo brucerà durante la saldatura e se è troppo bassa non sarà possibile scioglierlo. Pertanto, nei trasformatori di saldatura per questi scopi, è integrato uno speciale regolatore che consente di ridurre la corrente di saldatura nominale a un determinato valore. Di solito, nei trasformatori di saldatura fatti in casa vengono create diverse fasi di regolazione, che vanno da 50 A a 200 A.

Tensione operativa nominale

Come già notato, il trasformatore di saldatura converte la tensione in ingresso in un valore inferiore di 30 - 60 V. Questa è la tensione operativa nominale, necessaria per mantenere un arco stabile. Da questo parametro dipende anche la possibilità di saldare metalli di un certo spessore. Pertanto, la saldatura di lamiere sottili richiede bassa tensione mentre quella di metalli più spessi richiede alta tensione. Durante il calcolo, questo indicatore è molto importante.

Modalità operativa nominale

Una delle caratteristiche prestazionali chiave di un trasformatore di saldatura è la modalità operativa nominale. Indica un periodo di funzionamento continuo. Questa cifra per i trasformatori di saldatura di fabbrica è solitamente di circa il 40%, ma per quelli fatti in casa non può essere superiore al 20-30%. Ciò significa che su 10 minuti di lavoro potrete cuocere continuativamente per 3 minuti, e lasciare riposare per 7 minuti.

Consumo energetico e potenza

Come qualsiasi altro utensile elettrico, un trasformatore di saldatura consuma elettricità. Quando si calcola e si crea un trasformatore, l'indicatore del consumo energetico gioca un ruolo importante. Per quanto riguarda la potenza di uscita, dovrebbe essere presa in considerazione, poiché l'efficienza del trasformatore di saldatura dipende direttamente dalla differenza tra questi due indicatori. E più piccola è questa differenza, meglio è.

Tensione a circuito aperto

Una delle caratteristiche operative importanti è la tensione a circuito aperto del trasformatore di saldatura. Questa caratteristica è responsabile della facilità di apparizione dell'arco di saldatura e maggiore è la tensione, più facile apparirà l'arco. Ma c'è un punto importante. Per garantire la sicurezza della persona che lavora con il dispositivo, la tensione è limitata a 80 V.

Circuito del trasformatore di saldatura

Come già notato, il principio di funzionamento di un trasformatore di saldatura è abbassare la tensione e aumentare la corrente. Nella maggior parte dei casi, la progettazione di un trasformatore di saldatura è abbastanza semplice. È costituito da un nucleo metallico, due avvolgimenti: primario e secondario. La foto sotto mostra il design di un trasformatore di saldatura.

Con lo sviluppo dell'ingegneria elettrica, il design di base di un trasformatore di saldatura è stato migliorato e oggi vengono prodotte saldatrici che utilizzano induttanze, un ponte a diodi e regolatori di corrente nei loro circuiti. Lo schema presentato mostra come il ponte a diodi è integrato nel trasformatore di saldatura (foto sotto).

Uno dei trasformatori di saldatura fatti in casa più popolari è il trasformatore con nucleo toroidale, grazie alla sua leggerezza e alle eccellenti caratteristiche prestazionali. Lo schema di un tale trasformatore è presentato di seguito.

Oggi esistono molti circuiti diversi di trasformatori di saldatura, da quelli classici ai circuiti inverter e raddrizzatori. Ma per creare un trasformatore di saldatura con le tue mani, è meglio sceglierne uno più semplice e circuito affidabile, che non richiede l'uso di componenti elettronici costosi. Come ad esempio un trasformatore toroidale per saldatura o un trasformatore con induttanza e ponte a diodi. In ogni caso, per realizzare un trasformatore di saldatura, oltre al circuito, bisognerà effettuare alcuni calcoli al fine di ottenere le caratteristiche prestazionali richieste.

Quando si crea un trasformatore di saldatura per scopi specifici, è necessario determinarne in anticipo le caratteristiche operative. Inoltre, viene eseguito il calcolo del trasformatore di saldatura per determinare il numero di spire degli avvolgimenti primari e secondari, l'area della sezione trasversale del nucleo e della sua finestra, la potenza del trasformatore, la tensione dell'arco e altre cose.

Per eseguire i calcoli avrai bisogno di quanto segue dati iniziali:

• tensione di ingresso dell'avvolgimento primario (V) U1;
• tensione nominale dell'avvolgimento secondario (V) U2;
• corrente nominale dell'avvolgimento secondario (A) I;
• area centrale (cm2) Sc;
• area della finestra (cm2)Quindi;
• densità di corrente nell'avvolgimento (A/mm2).

Consideriamo l'esempio di calcolo per un trasformatore toroidale con i seguenti parametri: tensione di ingresso U1=220 V, tensione nominale dell'avvolgimento secondario U2=70 V, corrente nominale dell'avvolgimento secondario 200 A, area del nucleo Sc=45 cm2, finestra area So=80 cm2, la densità di corrente nell'avvolgimento è 3 A/mm2.

Innanzitutto, calcoliamo la potenza del trasformatore toroidale utilizzando la formula:

P complessivo = 1,9*Sc*So. Di conseguenza, otteniamo 6840 W o 6,8 kW semplificati.

Importante! Questa formula è applicabile solo per i trasformatori toroidali. Per i trasformatori con nucleo di tipo PL, ShL, viene utilizzato un coefficiente di 1,7. Per trasformatori con nucleo di tipo P, Ø - 1,5.

Il passo successivo è calcolare il numero di giri per gli avvolgimenti primario e secondario. Per fare ciò, dovrai prima calcolare il numero di giri richiesto per 1 V. Per fare ciò, utilizziamo la seguente formula: K = 35/S. Di conseguenza, otteniamo 0,77 giri per 1 V di tensione consumata.

Importante! Come nella prima formula, il fattore 35 è applicabile solo per i trasformatori toroidali. Per i trasformatori con un nucleo di tipo PL, ShL, viene utilizzato un coefficiente di 40. Per i trasformatori con un nucleo di tipo P, Sh - 50.

Successivamente, calcoliamo la corrente massima dell'avvolgimento primario utilizzando la formula: Imax = P/U. Di conseguenza, otteniamo una corrente per l'avvolgimento primario di 6480/220 = 31 A. Per l'avvolgimento secondario, prendiamo l'intensità di corrente come costante di 200 A, poiché potrebbe essere necessario saldare metalli di vario spessore con elettrodi con un diametro da 2 a 3 mm. Naturalmente, in pratica, 200 A è la massima intensità di corrente, ma una riserva di un paio di decine di ampere consentirà al dispositivo di funzionare in modo più affidabile.

Ora, sulla base dei dati ottenuti, calcoliamo il numero di spire degli avvolgimenti primario e secondario in un trasformatore con regolazione a gradini nell'avvolgimento primario. Il calcolo per l'avvolgimento secondario viene eseguito utilizzando la seguente formula W2 =U2*K, di conseguenza otteniamo 54 turni. Successivamente passiamo al calcolo degli stadi dell'avvolgimento primario. Per fare questo usiamo la formula W1st = (220*W2)/Ust.

Ust è la tensione di uscita richiesta dell'avvolgimento secondario.

W2 - numero di giri dell'avvolgimento secondario.

W1st: il numero di giri dell'avvolgimento primario di un determinato stadio.

Ma prima di iniziare a calcolare le spire degli stadi dell'avvolgimento primario, è necessario determinare la tensione per ciascuno. Questo può essere fatto usando la formula U=P/I, Dove:

P - potenza (W).

U - tensione (V).

io - corrente (A).

Ad esempio, dobbiamo realizzare quattro stadi con la seguente corrente nominale sull'avvolgimento secondario: 160 A, 130 A, 100 A e 90 A. Tale diffusione sarà necessaria per utilizzare elettrodi di diverso diametro e metallo saldato di diverso spessore. Di conseguenza, otteniamo Ust = 40,5 V per il primo stadio, 50 V per il secondo stadio, 65 V per il terzo stadio e 72 V per il quarto. Sostituendo i dati ottenuti nella formula W1st = (220*W2)/Ust, calcoliamo il numero di giri per ogni fase. W1st1 = 293 giri, W1st2 = 238 giri, W1st3 = 182 giri, W1st4 = 165 giri. Durante il processo di avvolgimento del filo, su ciascuna di queste spire viene effettuata una presa per il regolatore.

Resta da calcolare la sezione del filo per gli avvolgimenti primario e secondario. Per fare ciò utilizziamo l'indicatore della densità di corrente nel filo, che è pari a 3 A/mm2. La formula è abbastanza semplice: è necessario dividere la corrente massima di ciascun avvolgimento per la densità di corrente nel cablaggio. Di conseguenza, otteniamo per l'avvolgimento primario una sezione del filo Sprim = 10 mm2. Per l'avvolgimento secondario la sezione del filo Ssecondo = 66 mm2.

Quando crei un trasformatore di saldatura con le tue mani, devi eseguire tutti i calcoli di cui sopra. Questo ti aiuterà a selezionare correttamente tutte le parti necessarie e quindi ad assemblare il dispositivo da esse. Per un principiante, eseguire calcoli può sembrare un compito molto confuso, ma se capisci l'essenza delle azioni eseguite, tutto non sarà così difficile.