Phân loại và thiết bị máy biến áp hàn

Máy biến áp hàn chứa máy biến áp và thiết bị điều khiển dòng hàn.

Trong máy biến áp hàn, do cần có sự lệch pha lớn của điện áp và dòng điện để đảm bảo đánh lửa ổn định hồ quang dòng điện xoay chiều khi đảo cực nên cần tăng điện trở cảm ứng của mạch thứ cấp.

Khi điện trở cảm ứng tăng lên, độ dốc của đặc tính tĩnh bên ngoài của nguồn điện hồ quang hàn trong phần làm việc của nó cũng tăng lên, điều này đảm bảo rằng các đặc tính rơi thu được phù hợp với các yêu cầu về độ ổn định tổng thể của "nguồn điện - hồ quang". "hệ thống .

Trong thiết kế của máy biến áp hàn trong nửa đầu thế kỷ 20, máy biến áp có sự phân tán từ trường bình thường được sử dụng kết hợp với một cuộn cảm riêng biệt hoặc kết hợp. Dòng điện được điều khiển bằng cách thay đổi khe hở không khí trong mạch từ của cuộn cảm.

Trong các máy biến áp hàn hiện đại, được sản xuất từ ​​những năm 1960, các yêu cầu này được đáp ứng bằng cách tăng sự tiêu tán từ trường.

Máy biến áp như một đối tượng kỹ thuật điện có một đoạn mạch tương đương chứa điện trở hoạt động và điện cảm.

Đối với máy biến áp hàn hoạt động ở chế độ có tải, công suất tiêu thụ lớn hơn nhiều so với tổn thất không tải, do đó, khi vận hành có tải, có thể bỏ qua sơ đồ này.

Cơm. 1. Phân loại máy biến áp hàn

Đối với mạch máy biến áp điển hình, tổn thất từ ​​trường chính trên đường dẫn từ cuộn sơ cấp đến cuộn thứ cấp xảy ra giữa các lõi của mạch từ.

Sự phân tán của từ trường được kiểm soát bằng cách thay đổi dạng hình học của khe hở không khí giữa cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp (cuộn dây chuyển động, chuyển động song song), bằng cách thay đổi phối hợp số vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp, bằng cách thay đổi từ trường. tính thấm giữa các lõi của mạch từ (shunt từ hóa).

Khi xem xét sơ đồ đơn giản hóa của máy biến áp có cuộn dây phân tán, có thể nhận được sự phụ thuộc của điện trở cảm ứng vào các thông số chính của máy biến áp

Rm là điện trở dọc theo đường đi của từ thông đi lạc, ε là độ dịch chuyển tương đối của các cuộn dây, W là số vòng dây của các cuộn dây.

Khi đó cường độ dòng điện trong mạch thứ cấp:

Dải biến thiên vô cấp của máy biến áp hàn hiện đại: 1:3; 1:4.

Nhiều máy biến áp hàn có điều khiển theo bước — chuyển cả cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp sang kết nối song song hoặc nối tiếp.

Tôi = K / W2

Máy biến áp hàn hiện đại để giảm trọng lượng và chi phí của giai đoạn dòng điện cao, điện áp của mạch mở giảm.

Máy biến áp hàn có cuộn dây di động

Cơm. 2. Thiết bị của máy biến áp hàn có cuộn dây di động: khi các cuộn dây được đặt lệch nhau thì dòng điện hàn là lớn nhất, khi tách rời nhau thì dòng điện hàn là nhỏ nhất.

Sơ đồ này cũng được sử dụng trong các bộ chỉnh lưu hàn của máy biến áp có thể điều chỉnh.

Cơm. 3. Thiết kế của máy biến áp với các cuộn dây có thể di chuyển được: 1 — vít dẫn, 2 — mạch từ, 3 — đai ốc dẫn, 4,5 — cuộn thứ cấp và sơ cấp, 6 — tay cầm.

Hàn máy biến áp song song di động

Cơm. 4. Thiết bị máy biến áp hàn có shunt động

Trong trường hợp này, việc điều chỉnh dòng rò của từ trường được thực hiện bằng cách thay đổi độ dài và tiết diện của các phần tử của đường từ giữa các thanh của mạch từ. Bởi vì Tính thấm từ sắt lớn hơn hai bậc so với độ thoáng khí; khi shunt từ di chuyển, điện trở từ của dòng rò đi qua không khí sẽ thay đổi. Với một shunt được chèn hoàn toàn, dạng sóng dòng rò và điện trở cảm ứng được xác định bởi các khe hở không khí giữa mạch từ và shunt.

Hiện tại, máy biến áp hàn theo sơ đồ này được sản xuất cho mục đích công nghiệp và dân dụng, và sơ đồ này được sử dụng khi hàn bộ chỉnh lưu của máy biến áp điều chỉnh.

Máy biến áp hàn TDM500-S

Máy biến áp hàn có cuộn dây cắt

Đây là những máy biến áp lắp ráp, gia dụng được sản xuất cách đây 60, 70, 80 năm.

Có một số giai đoạn điều chỉnh số vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp.

Máy biến áp hàn song song cố định

Cơm. 4. Thiết bị của máy biến áp hàn có shunt từ tính cố định

Phần rơi xuống được sử dụng để kiểm soát, tức là hoạt động lõi shunt ở chế độ bão hòa. Vì từ thông đi qua shunt có thể thay đổi nên điểm vận hành được chọn sao cho nó không đi ra ngoài nhánh rơi Tính thấm từ.

Khi độ bão hòa của mạch từ tăng lên, độ từ thẩm của shunt giảm, theo đó, dòng rò, điện trở cảm ứng của máy biến áp tăng và kết quả là dòng hàn giảm.

Vì quy định là điện, nên có thể điều khiển nguồn điện từ xa. Một ưu điểm khác của mạch là không có các bộ phận chuyển động, do điều khiển điện từ, điều này giúp đơn giản hóa và tạo điều kiện thuận lợi cho việc thiết kế máy biến áp. Lực điện từ tỷ lệ với bình phương dòng điện, do đó, ở dòng điện cao sẽ xảy ra vấn đề với việc hỗ trợ các bộ phận chuyển động. Máy biến áp loại này được sản xuất vào những năm 70, 80 của thế kỷ 20.

Máy biến áp hàn thyristor

Cơm. 5. Thiết bị biến áp hàn thyristor

Nguyên tắc điều chỉnh điện áp và dòng điện thyristor dựa trên sự lệch pha của lỗ trống thyristor trong nửa chu kỳ so với cực trực tiếp của nó. Đồng thời, giá trị trung bình của điện áp chỉnh lưu và theo đó, dòng điện trong nửa chu kỳ thay đổi.

Để cung cấp quy định của mạng một pha, bạn cần hai thyristor được kết nối ngược chiều và quy định phải đối xứng.Máy biến áp thyristor có đặc tính tĩnh bên ngoài cứng nhắc được điều khiển bởi điện áp đầu ra bằng cách sử dụng thyristor.

Thyristor thuận tiện cho việc điều chỉnh điện áp và dòng điện trong mạch điện xoay chiều vì chúng tự động đóng lại khi đảo cực.

Trong các mạch điện một chiều, các mạch cộng hưởng có điện cảm thường được sử dụng để đóng thyristor, điều này rất khó khăn, tốn kém và hạn chế khả năng điều chỉnh.

Trong mạch biến áp thyristor, thyristor được lắp đặt trong mạch cuộn sơ cấp vì hai lý do:

1. Do dòng điện thứ cấp của nguồn điện hàn cao hơn nhiều so với dòng điện tối đa của thyristor (đến 800 A).

2. Hiệu quả cao hơn, do tổn thất điện áp rơi ở các van mở trong vòng đầu tiên nhỏ hơn nhiều lần so với điện áp vận hành.

Ngoài ra, độ tự cảm của máy biến áp trong trường hợp này cung cấp dòng điện được chỉnh lưu trơn tru hơn so với trường hợp lắp đặt thyristor trong mạch thứ cấp.

Tất cả các máy biến áp hàn hiện đại đều được làm bằng cuộn dây nhôm. Để đảm bảo độ tin cậy, các dải đồng được hàn nguội ở hai đầu.

Cơm. 6. Sơ đồ khối của máy biến áp thyristor: T — máy biến áp giảm áp ba pha, KV — van chuyển mạch (thyristor), BFU — thiết bị điều khiển pha, BZ — khối nhiệm vụ.

Cơm. 7. Sơ đồ điện áp: góc φ- (pha) bật thyristor.

Kể từ những năm 1980, phần lớn máy biến áp hàn được làm bằng sắt biến áp cán nguội. Điều này mang lại cảm ứng gấp 1,5 lần và trọng lượng của mạch từ ít hơn.