КОНСТРУКЦИЯ СВАРОЧНОГО ТРАНСФОРМАТОРА

Подавляющее большинство машин для контактной сварки питается от однофазных понизительных трансформаторов, рассчитываемых на прямое включение в сеть переменного тока частотой 50 гц. Лишь в отдельных случаях трансформаторы питаются током непромышленной частоты (пониженной — порядка 2,5 — 3 гц, или повышенной 100— 300 гц). Особым случаем является также питание трансформатора от батареи конденсаторов (в конденсаторных машинах) или от выпрямителя (в индукционных машинах). Трансформатор состоит из магнитопровода (сердечника), первичной и вторичной обмоток,

В машинах для контактной сварки применяются три типа трансфор­маторов, отличающихся конструкцией магнитопровода (фиг. 121): стерж­невой, броневой и кольцевой. Стержневой трансформатор (фиг. 121, а) проще в изготовлении, но имеет несколько худшие элек­трические характеристики. Наибольшее распространение получил в со­временных машинах броневой трансформатор (фиг. 121, б), в котором все обмотки размещаются на центральном стержне магнито­провода. Кольцевые трансформаторы (фиг. 121, в) приме­няются главным образом в машинах для ролико-стыковой сварки труб. Институт электросварки им. Патона разработал кольцевой трансформа­тор, охватывающий свариваемый стык трубы. Катушки его первичной обмотки распределены вдоль кольцевого сердечника, который может раскрываться для установки и снятия свариваемых труб. Параллельно соединенные элементы вторичного витка также распределены вдоль сердечника и подводят ток к кромкам труб по всему их периметру. Вследствие малого сварочного контура трансформатор имеет высокий коэффициент мощности и к. п. д.

Для уменьшения вихревых токов и связанного с ними вредного расхода энергии магнитопровод набирается (шихтуется) из изолирован­ных друг от друга листов специальной трансформаторной стали толщиной 0,35—0,5 мм. Для изоляции листы после штамповки покрываются с одной стороны лаком. Хорошая трансформаторная сталь должна обладать высокой магнитной проницаемостью при относительно большом электрическом сопротивлении. Такое сочетание свойств дости­гается присадкой к стали 2—4% Si.

Магнитопровод обычно собирается из отдельных листов внахлестку (фиг. 121, г). Для уменьшения сопротивления магнитной цепи зазоры в стыках между листами должны быть минимальными (порядка 0,01 см). Количество стыков в магнитопроводе равно четырем (фиг. 121, г), а при специальной П-образной штамповке листов (фиг. 121, д) — двум. Это же количество стыков сохраняется в броневом сердечнике, состоящем из двух параллельных магнитных цепей (фиг. 121,е).

Витки первичной обмотки тщательно изолируются друг от друга и от остальных элементов машины. Качество изоляции в значительной степени определяет срок службы сварочного трансформатора. Если для первичной обмотки не применяется изолированный провод (например, типа ПБД —провод с двойной хлопчатобумажной изоляцией), то от­дельные витки изолируются друг от друга электротехническим карто­ном (прессшпаном). Готовые катушки надежно стягиваются и одновременно изолируются обматыванием хлопчатобумажной (так называемой киперной) лентой с последующей пропиткой в специальном лаке и просуш­кой при температуре около 100°. Первичная обмотка изолируется от вто­ричной и от магнитопровода прессшпаном, фиброй или лакотканыо. Как показано ниже, регулирование мощности сварочного трансфор­матора обычно достигается изменением числа включенных витков его первичной обмотки. Чем меньше число включенных витков, тем при неизменном числе витков вторичной обмотки меньше коэффициент транс­формации, тем выше э. д. с, вторичной обмотки и тем выше, как следствие, мощность трансформатора. Поэтому наибольшая мощность трансформатора достигается при включении части витков первичной обмотки. Остальные витки, включаемые при более низкой мощности, могут иметь меньшее сечение. Возможность уменьшения сечения отдельных витков первичной обмотки иногда используется как средство уменьшения расхода меди при изготовлении трансформатора. Примене­ние в одном и том же трансформаторе медного провода разного сечения усложняет ремонт сварочных машин. В трансформаторах машин для кон­тактной сварки обычно применяется один виток вторичной обмотки, и только при напряжении в сварочной цепи выше 12 в переходят к двум последовательно соединенным виткам (применение при больших Е₂ одного витка приводит к увеличению размеров и веса транс­форматора). Для улучшения электри­ческих характеристик сварочного транс­форматора вторичный виток (или каж­дый из двух последовательных витков) составляется в современных трансформаторах из
трех или более пло­ских (дисковых) элементов, соединяемых друг с другом параллельно (в электрическом отношении они образуют один виток).

Вторичный виток может быть гибким или жестким. В первом слу­чае он набирается из гибкой медной фольги толщиной 0,2—0,4 мм и непосредственно соединяется с подвижными элементами сварочного кон­тура машины (например, с зажимами стыковой машины). При этом применяются броневой сердечник 1 и цилиндрическая первич­ная обмотка 2 (фиг. 122). Между первичной и вторичной 3 обмотками имеется значительный зазор. Трансформаторы этого типа очень просты по конструкции, но мало совершенны электрически — они применяются только в машинах малой мощности.

Конструкция нормального трансформатора для машин средней и большой мощности (50 ква и выше) с жестким вторичным витком и дисковой первичной обмоткой показана на фиг. 123. Броневой сердеч­ник 1 стянут рамками 2 из угловой стали с помощью изолированных болтов 3. На сердечник надеты пять соединенных параллельно плоских элементов вторичного витка 4, вырезанных из медного листа толщи­ной 6—10 мм. Концы листов 4 приварены к колодкам 5, в которых имеются отверстия с резьбой для крепления шин, соединяющих транс­форматор со сварочным контуром машины. Первичная обмотка транс­форматора состоит из десяти дисковых катушек 6, расположенных попарно около каждого элемента вторичного витка. Концы первичной обмотки 7 выведены под трансформатор и имеют отверстия для присоединения проводов, идущих от питающей сварочную машину сети.

Вторичный виток охлаждается водой, для чего по периметру от­дельных его элементов припаяны трубки 8. Катушки первичной обмотки плотно прижаты ко вторичному витку деревянными клиньями, создаю­щими между обмотками зазоры для воздушного охлаждения. Все обмотки надежно стянуты болтами 9 и расклинены на сердечнике. Это преду­преждает их взаимное перемещение и порчу изоляции под действием больших электромагнитных сил, возникающих при протекании значи­тельного сварочного тока в трансформаторе. Иногда для лучшего охлаждения весь трансформатор заливается специальной массой, состоя­щей из битума и кварцевого песка. Эта масса обладает хорошими электроизоляционными свойствами при относительно высокой теплопро­водности, способствующей надежному охлаждению трансформатора.

Вторичный виток трансформатора и элементы сварочного контура машины изолируются только в местах непосредственного контакта с за­земленными частями машины. При этом одна точка сварочной цепи всегда электрически соединяется с корпусом машины. Этим достигается заземление сварочной цепи, необходимое по условиям техники безопас­ности (сварщик, непосредственно соприкасающийся с элементами свароч­ной цепи машины, защищается таким образом от действия высокого напряжения при случайном пробое изоляции первичной обмотки транс­форматора).