123094 (Експлуатація зварювальних трансформаторів)

Тема:

Експлуатація зварювальних трансформаторів

Зміст

Вступ

1. Загальні відомості про трансформатори

2. Будова і принцип дії зварювальних трансформаторів

3. Підготовка трансформатора до роботи

4. Ремонт зварювального устаткування

Список використаної літератури

1. Загальні відомості про трансформатори

Трансформатор — статичний електромагнітний пристрій із двома або більшим числом індуктивно зв'язаних обмоток, який служить для перетворення за допомогою електромагнітної індукції змінного струму однієї напруги в змінний струм іншої напруги.

Класифікація

За призначенням трансформатори бувають: силові, узгоджувальні та імпульсні;

за потужністю – малої, середньої та великої потужності;

за кількістю обмоток – двообмоткові та багатообмоткові;

за способом охолодження – сухі і масляні;

за типом осердя – стержньові, броньові і тороїдні; а також – без осердя (повітряні);

за кількістю фаз – однофазні і трифазні.

Силові трансформатори призначені для перетворення електричної енергії в електричних мережах та в установках для її приймання і використання. Вони складають основну, найбільш численну групу.

Потужні силові трансформатори встановлюють на електростанціях для підвищення електричної енергії генераторів. Передача електроенергії по лінії електропередачі високою напругою і малими струмами значно зменшує втрати потужності, що дає можливість зменшити переріз проводів та істотно знизити витрати кольорового металу.

У кінці лінії електропередачі встановлюють трансформатори, які знижують напругу до рівня, необхідного для розподілу її між великими споживачами (міста, населені пункти, промислові підприємства, цехи підприємств та ін.).

У місцях споживання електроенергії встановлюють трансформатори, які знижують напругу до експлуатаційної. Більшість споживачів працюють при напрузі 220, 380 і 660 В.

Отже, електроенергія, яка передається від електростанції до електроприймачів, трансформується декілька разів. Спочатку підвищується, а потім знижується.

Трансформатори, призначені для підвищення напруги, називаються підвищувальними, а трансформатори, призначені для зниження напруги,— знижувальними.

Трансформатори широко використовують у радіо- і телеапаратурі, у вимірювальних пристроях, місцевому освітленні тощо.

Трансформатори, які використовуються для узгодження напруги або опорів між каскадами в радіопристроях, називаються узгоджувальними.

Трансформатори, призначені для передачі імпульсів напруги або струмів з однієї мережі в іншу, називаються імпульсними. Вони широко використовуються в імпульсній техніці.

Залежно від потужності трансформатори випускають з природним і масляним охолодженням. Активні частини трансформаторів у потужних енергетичних установках занурюють в мінеральне трансформаторне масло для кращого відведення тепла і поліпшення ізоляції.

Трансформатори малої потужності випускають з повітряним охолодженням.

Принцип дії трансформатора

Магнітопровід - це феромагнітне осердя трансформатора, на якому розташовуються обмотки.

Обмотка – це провід, обмотаний навколо стержня магнітопроводу для створення магнітного поля під дією струму, що протікатиме обмоткою, або для зворотного явища (електромагнітної індукції).

Обмотка, до якої підводиться електрична енергія, називається первинною, а обмотка, від якої відводиться електрична енергія,— вторинною.

Умовне позначення однофазного трансформатора

В основі роботи будь-якого трансформатора лежить явище електромагнітної індукції.

Розглянемо принцип дії трансформатора на прикладі однофазного двообмоткового трансформатора.

X

Під час вмикання первинної обмотки трансформатора до мережі змінного струму з напругою U₁ у ній виникає струм I₁, який збуджує в магнітопроводі змінний магнітний потік Ф. Замикаючись по магнітопроводу, змінний магнітний потік перетинає витки обмоток та індукує в первинній обмотці (w₁) е.р.с. е₁, а у вторинній обмотці (w₂) е.р.с. е₂.

Під час вмикання вторинної обмотки до навантажування е.р.с. е₂ створить у ній струм I₂.

Отже, у трансформаторі електрична енергія первинного кола з параметрами U₁, I₁ та частотою f перетворюється в електричну енергію змінного струму з параметрами U₂, I₂ та частотою f.

В електротехніці та радіотехніці широко використовують трансформатори, які служать для перетворення змінного струму однієї напруги в змінний струм іншої. Силові трансформатори застосовують для живлення анодних кіл радіопристроїв, трансформаторних підстанцій, блоків живлення, живлення транзисторних схем тощо, а сигнальні трансформатори - в підсилювачах низької частоти.

Потужний трансформатор високої напруги - це пристрій, який складається з великої кількості конструктивних елементів, основними з яких є: магнітна система (магнітопровод), обмотки, ізоляція, виводи, бак, охолоджувальний пристрій, механізм регулювання напруги, захисні та вимірювальні пристрої, візок.

У трансформаторах невеликої потужності бак має верхню знімну кришку, тому під час ремонту необхідно зняти цю кришку, а потім підняти активну частину з бака.

Якщо маса активної частини перевищує 25т, вона встановлюється на донну частину бака, а потім накривається дзвоникоподібною верхньою частиною бака і заливається маслом. Такі трансформатори з нижнім рознімним дном не потребують вантажопідйомних пристроїв, щоб вийняти активну частину, тому що після зливання масла верхня частина бака піднімається, відкриваючи доступ до обмострум і магнітопровода. Для зменшення втрат від пострумів розсіювання стальні баки екрануються з внутрішньої сторони пакетами з електротехнічної сталі або пластинами з немагнітних матеріалів (мідь, алюміній).

У магнітній системі наявний магнітний потік трансформатора (звідси назва «магнітопровод»). Магнітопровод є конструктивною і механічною основою трансформатора. Слід зазначити, що якість електротехнічної сталі впливає на допустиму магнітну індукцію та втрати в магнітопроводі.

Протягом багатьох років застосовувалася гарячекатана сталь ЭЧ1, ЭЧ2 з товщиною листів 0,5-0,35мм, яка допускає індукцію 1,4—1,45Тл, з питомими втратами 2,5-3,5Вт/кг. Тепер використовують холоднокатану текстуровану сталь марок 3405, 3406, тобто сталь з певною орієнтованістю зерен, яка допускає індукцію до 1,7Тл, з питомими втратами 0,9-1,1Вт/кг. Використання такої сталі дало змогу значно зменшити переріз магнітопровода за рахунок значної допустимої магнітної індукції, зменшити діаметр витків обмотки, зменшити масу і габарити трансформаторів Маса трансформаторів на одиницю потужності в 1930 р сягала 3,33т/(МВА), а в теперішній час 0, 74т/(МВА)

Зменшення питомих втрат в сталі, ретельна збірка магнітопровода, використання безшпилевих конструкцій, з'єднання стержнів з ярмом за допомогою косої шихтовки дають змогу зменшити втрати холостого ходу та струм намагнічування трансформатора В сучасних потужних трансформаторах струм намагнічування становить 0,5-0,6% від Іном тоді як у трансформаторі з гарячекатаною сталлю струм сягав 3%, втрати холостого ходу зменшабося вдвічі

Листи трансформаторної сталі повинні бути ретельно ізольовані один від одного Спочатку застосовувалася паперова ізоляція - листи оклеювалися з одного боку тонким шаром спеціального паперу. Хоча папір створює повну електричну ізоляцію між листами, але він легко пошкоджується при складанні та збільшує розміри магнітопровода. Широко використовують ізоляцію листів лаком з товщиною шару 0,01мм Лакова плівка створює достатньо міцну ізоляцію між листами, забезпечує добре охолодження магнітопровода, володіє високою нагрівостійкістю і не пошкоджується під час збирання. Останнім часом все ширше застосовують двостороннє жаростійке покриття листів сталі, яке наноситься на металургійному заводі після прокату. Товщина покриття менше 0,01мм, що забезпечує кращі властивості магнітної системи. Стяжка стержнів здійснюється склобандажами, ярм - сталевими напівбандажами і бандажами.

Магнпопровод і його конструктивні деталі є основою трансформатора, на якій встановлюють обмотки і кріплять провідники, що з'єднують обмотки з вводами, створюючи активну частину.

Магнітопровод з насадженими на його стержні обмотками - це активна частина трансформатора

Магнітопровод в трансформаторі виконує дві функції по-перше, він утворює магнітне коло, по якому замикається основний магнітний потік трансформатора, а по-друге, є основою для встановлення та кріплення обмострум, виводів, перемикачів.

2. Будова і принцип дії зварювальних трансформаторів

Джерела змінного струму широко використовують для ручного дугового зварювання покритими електродами, на автоматах для зварювання під флюсом, для зварювання неплавкими електродами в інертних газах (алюміній та його сплави), у спеціальних установках і при електрошлаковому зварюванні. Джерела змінного струму порівняно дешеві й надійні у роботі.

Зварювальні трансформатори призначені для зниження напруги з 220 або 380 В до безпечної напруги, але достатньої для легкого запалювання та стійкого горіння електричної дуги (не більше 80 В) регулювання сабо зварювального струму залежно від діаметра електродного дроту та товщини зварюваного металу.

Принцип дії трансформатора ґрунтується на явищі електромагнітної індукції. Він складається з корпусу, в середині якого розміщений магнітопровід 1 (осердя), зібраний з тонких (0,5 мм) лакованих пластин електротехнічної сталі (рис. 2.1) і на якому розміщені первинна 3 та вторинна 2 обмотки. Для підвищення коефіцієнта трансформації в трансформаторах ТСК використовують батарею конденсаторів 4, яку вмикають паралельно до первинної обмотки.

Рис. 2.1. Зварювальний трансформатор:

а — загальний вигляд; б — схема регулювання зварювального струму,

в — електрична схема

Якщо по первинній обмотці з більшою кількістю витків пропустити змінний струм (напругою 220 або 380 В), то він буде намагнічувати осердя трансформатора, створюючи в ньому змінний магнітний погік. Впливаючи на вторинну обмотку з меншою кількістю витків цей магнітний потік буде створювати (індукувати) в ній змінний струм меншої напруги але більшої величини. Знижуючи за допомогою трансформатора напругу, у стільки ж разів збільшують струм у вторинному колі, який у 3-6 разів більший первинного.

Котушки первинної обмотки вмикають у мережу змінного струму, а від котушок вторинної обмотки зварювальний струм подається на електрод і виріб. У момент підключення первинної обмотки до електромережі (вторинна обмотка розімкнена) встановлюється режим холостого (неробочого) ходу трансформатора. Напруга вторинної обмотки при холостому ході максимальна; її називають напругою холостого ходу. Відношення напруги первинної обмотки до напруги вторинної при холостому ході називають коефіцієнтом трансформації. Він дорівнює відношенню кількості витків первинної обмотки до кількості витків вторинної. Таким чином у трансформаторах знижується напруга з 220 В або 380 до 60-90 В і їх називають знижувальними. Коли під час запалювання дуги коло вторинної обмотки замикається, то встановлюється режим навантаження.

Зварювальний струм регулюють зміною напруги холостого ходу й опором трансформатора.

Плавне регулювання струму можна забезпечити пересуванням рухомих обмострум за допомогою гвинтового механізму 5 (рис. 2.1.) і рукоятки 6, збільшуючи або зменшуючи відстань між первинною або вторинною обмотками. При збільшенні відстані магнітний зв'язок між обмотками зменшується (збільшується індуктивний опір) і, відповідно, зменшується зварювальний струм, а при зменшенні відстані між обмотками — зварювальний струм збільшується. Регулювання струму можна здійснювати за допомогою введення магнітного шунта між обмотками, що збільшить магнітний потік розсіювання і струм зменшиться. Змінюючи розташування шунта забезпечують плавне регулювання зварювального струму. Використовують також і нерухомий магнітний шунт, який підмагнічується обмоткою керування постійного струму. Якщо в цій обмотці струм збільшити, то магнітний опір шунта зросте, магнітний потік розсіювання зменшиться, а зварювальний струм збільшиться.