Lastransformator: Principe, Vereiste en Types

Na het lezen van dit artikel leert u over: - 1. Werkingsprincipes van een lastransformator 2. Vereisten van een lastransformator 3. Types.

Werkingsprincipes van een lastransformator:

In een ac-lasboog blijft de stroom bijna sinusvormig, terwijl de spanning wordt vervormd zoals weergegeven in figuur 4.9.

Rekening houdend met deze overgangen, geeft punt M de spanning aan die nodig is om een ​​boog te treffen. De kalk gedurende welke de spanning stijgt van nul naar de spanning die voldoende is voor het opnieuw ontsteken van .arc, wordt de ARC-HERSTELTIJD genoemd. Op de overspanning van de boogspanning wordt aangegeven met: Als de boog stabiel en stil moet zijn, moet de tijd Y zo kort mogelijk zijn, omdat anders tijdens het tussenliggende interval de kathode te koud kan worden om voldoende aantal elektronen en ionen te emitteren. opnieuw ontsteken en de boog ondersteunen.

Een manier om t ₁ te verminderen is om de open circuit-spanning van de lasstroombron te verhogen, zoals blijkt uit Fig. 4.10. Spanningscurve 2 heeft een lagere piekwaarde dan de spanningskromme 2. Met curve 1 is de boogaanhaalspanning E en de boogterugwinstijd t1 _. In het geval van curve 2, met dezelfde herontstekingsspanning E, is de boogterugwinningstijd t ₂ is aanzienlijk langer dan t ₁ .

Voor het handhaven van een aanhoudende ac-boog zou de lascircuit een inductie * moeten bevatten die een faseverschil zou produceren, tussen de spannings- en stroomovergangen, in de orde van 0-35 tot 0-45.

Bij het lassen met lage stromen verliest de kathode meer warmte dan bij het lassen met hoge stromen. Daarom moet in het eerste geval de tijd voor herstel van de boog zo kort mogelijk zijn. Met een stroomsterkte van 160 tot 250 ampère kan bijvoorbeeld gemakkelijk een boog worden gestart als de transformator een nullastspanning heeft van 55 tot 60 volt terwijl bij kleine stromen, zeg 60 tot 70 ampère, de nullastspanning van de transformator 70 moet zijn tot 80 volt.

Een toename van de nullastspanning kan echter de veiligheid van de lasser in gevaar brengen en de arbeidsfactor (dwz boogspanning / open circuitspanning) van de lastransformator nadelig beïnvloeden. Het is daarom absoluut noodzakelijk om de nullastspanning binnen de toegepaste beperkingen zo laag mogelijk te houden.

Vereisten van een lastransformator:

Een lastransformator moet aan de volgende vereisten voldoen:

1. Het moet een afhangende statische volt-ampere-karakteristiek hebben.

2. Om spatten te voorkomen, moet de stroomsterkte van de lasstroom tijdens een kortsluiting worden beperkt tot de laagst mogelijke waarde boven de normale boogstroom.

3. De nullastspanning mag normaal niet hoger zijn dan 80 volt en in geen geval 100 volt.

4. De uitgangsstroom moet continu bestuurbaar zijn over het volledige beschikbare bereik.

5. De nullastspanning moet net voldoende hoog zijn om een ​​boog klaar te maken en niet te hoog om de kosten van het lassen te verminderen.

Basistypen lasstroomomvormers:

De vier basistypen van lastransformatoren zijn:

1. Het type met hoge reactantie,

2. Het externe reactortype,

3. Het integrale reactortype, en

4. Het type verzadigbare reactor.

1. De hoogreactietype lastransformator:

Wanneer een transformator stroom levert, worden er magnetische fluxen rond de wikkelingen geproduceerd.

De lijnen van de resulterende magnetische flux, ɸ, doorkruisen het magnetische circuit en snijden de primaire (I) en secundaire (II) wikkelingen zoals getoond in Fig. 4.11. Niet alle magnetische fluxlijnen doen dit echter. Sommige van de lijnen van magnetische flux als gevolg van primaire stroom snijden de secundaire windingen niet en omgekeerd, omdat beide hun paden in de lucht hebben.

In het diagram zijn deze partiële fluxen gemarkeerd als ɸ _L1 en ɸ _L2 . Met andere woorden, zij zijn verantwoordelijk voor de reactantie * van de spoelen en de respectieve reactieve spanningsvallen daarover. Naarmate de stroom toeneemt, nemen ook de lekfluxen toe, evenals het emf van zelfinductie. Dit is de reden waarom een ​​toename van de primaire of secundaire stroom resulteert in een toename van de reactieve spanningsval over de respectievelijke wikkelingen.

Om een ​​lastransformator een sterk afhangende voltampère-eigenschap te geven, moeten zowel de primaire als de secundaire wikkelingen een hoge reactantie hebben, dat wil zeggen, ze moeten aanzienlijke lekfluxen hebben. Aan deze voorwaarde wordt voldaan door de primaire en secundaire wikkelingen op afzonderlijke ledematen of op hetzelfde been te plaatsen, maar op enige afstand van elkaar geplaatst, bijvoorbeeld afstand 'b' in de bovenstaande figuur.

De regeling van de stroom in las-transformatoren met hoge reactantie kan op drie manieren worden beïnvloed. Een daarvan omvat een bewegende primaire spoel zoals getoond in Fig. 4.12. Omdat de afstand tussen de wikkelingen gevarieerd is, verandert ook de reactantie en dus de uitgaande lasstroom.

De tweede methode is gebaseerd op het gebruik van getapte windingen aan de primaire of secundaire zijde en de variatie van de transformatieverhouding kan worden gedaan door het vereiste aantal windingen in of uit te schakelen, zoals weergegeven in fig. 13.

De derde methode maakt gebruik van een verplaatsbare magnetische shunt. De positie van de shunt geplaatst in de paden van de lekfluxen, zoals getoond in Fig. 4.14, regelt de uitgaande lasstroom door regeling van de reactantie.

2. Externe reactortype lastransformator:

Dit type lastransformator bestaat uit een normale reactantie, eenfasige transformator en een afzonderlijke reactor of smoorspoel.

De inductieve reactanties en weerstanden van de wikkelingen in een dergelijke lastransformator zijn laag, zodat de secundaire spanning ervan enigszins varieert met de lasstroom. De vereiste afhangende of negatieve volt-ampere-eigenschap wordt verzekerd door de reactor geplaatst in de secundaire van de lascircuit. De reactor bestaat uit een stalen kern en een wikkeling gewikkeld met een draad ontworpen om de maximaal toelaatbare stroom te dragen.

Als de secundaire spanning van de lastransformator V2 is, is de boogspanning V _boog en is de totale reactieve reactiedaling van de reactieve massa over de reactor V2, dan kunnen de drie hoeveelheden schematisch worden weergegeven zoals in Fig. 4.15 en zijn wiskundig als volgt gerelateerd .

Aldus neemt de boogspanning af met toename in stroom, of met toename in spanningsval over de reactor. Dit geeft een negatieve of hangende volt-ampere-karakteristiek.

Regeling van de lasstroom kan worden bereikt door twee methoden, namelijk door het variëren van de reluctantie van de reactor (de bewegende kernreactor) of door het variëren van het aantal windingen van de in de schakeling gebrachte wikkeling (de getapte reactor).

De kern van de bewegende kernreactor, zoals weergegeven in figuur 4.16, bestaat uit een vast gedeelte dat de wikkeling draagt, en een bewegend lid, dat naar een vaste opstelling in de richting van of van de vaste kern kan worden verschoven, waardoor de luchtspleet wordt gevarieerd tussen hen. Een toename in luchtspleet draagt ​​bij aan de reluctantie van het magnetische circuit van de reactor, terwijl de zelfinductie en inductieve reactantie ervan afnemen, zodat de lasstroom toeneemt.

Wanneer de luchtspleet wordt verminderd, neemt ook de reluctantie van het magnetische circuit af, neemt de magnetische flux toe, evenals de inductieve reactantie van de spoel en daalt de lasstroom. Op deze manier kan de lasstroom zeer nauwkeurig en continu worden aangepast.

In de getapte reactor wordt de kern vast gemaakt maar de spoel wordt verdeeld in een aantal secties, waarbij elke sectie een kraan heeft die naar het regelaarpunt is gebracht, zoals getoond in Fig. 4.17. Het verplaatsen van een contactarm over de aftakkingen zal het aantal beurten in het circuit laten variëren, en daarmee de sterkte van de lasstroom. Dus de stroom wordt in stappen geregeld.

3. integrale reactor type lassen transformer:

De lastransformator van het integrale reactortype, getoond in figuur 4.18 heeft een primaire wikkeling I, een secundaire wikkeling II en een reactorwikkeling III. Afgezien van de hoofdleden, heeft de kern extra ledematen die de reactorwikkeling dragen. De stroom wordt aangepast door middel van bewegende kern C die tussen de extra ledematen wordt geplaatst.

Het deel dat de wikkelingen I en II draagt, is dus de eigenlijke transformator en de winding III die het deel draagt, is de reactor.

De reactor kan met de secundaire worden verbonden, hetzij in seriehulp, hetzij in serie tegenwerking.

Wanneer de reactor in serie wordt geschakeld, figuur 4.18 (a), zal de nullastspanning van de transformator zijn

E _t + E ₂ + E _r

waarbij E2 de secundaire spanning van de transformator is en Er de reactorspanning is.

De hulpkabel van de serie produceert een stabiele boog bij lage stromen en wordt gebruikt voor het lassen van dunne platen.

Wanneer de reactor in serie tegengesteld is aangesloten, zoals weergegeven in Fig. 4.18 (b), wordt de spanning ervan afgetrokken van de nullastspanning van de transformator, dat wil zeggen,

E _t + E ₂ - E _r

Serie oppositie-aansluiting wordt gebruikt voor het lassen van dikke platen met zware stromen.

4. Verzadigbare Reactor Type Lassen Transformer:

In deze lastransformator wordt een geïsoleerde lage-spanning dc-schakeling met lage stroomsterkte gebruikt om de effectieve magnetische eigenschappen van de magnetische kern te veranderen. Aldus wordt een grote hoeveelheid wisselstroom bestuurd door gebruik te maken van een relatief kleine hoeveelheid gelijkstroom, waardoor het mogelijk wordt gemaakt om de vermogensversterker-uitgangscurve van minimum naar maximum in te stellen. Wanneer er bijvoorbeeld geen gelijkstroom in de reactorspiraal stroomt, heeft deze zijn minimale impedantie en dus maximale uitvoer van de lastransformator.

Naarmate de grootte van dc wordt verhoogd met behulp van de reostaat in de gelijkstroomkring, zijn er meer continue magnetische krachtlijnen waardoor de impedantie van de reactor wordt verhoogd en de uitgangsstroom van de lastransformator wordt verlaagd. Deze methode heeft het voordeel van het verwijderen van beweegbare delen en buiggeleiders en wordt vaak gebruikt voor het lassen van gaswollambooglassen.

Fig. 4.19 toont de basis van de schakeling voor een eenvoudige voedingsbron met een verzadigbare reactor. Om het gewenste doel van laagspanning en hoge stroom te bereiken, zijn de reactorspoelen in tegenstelling tot de dc-besturingsspoel verbonden.

Met ac is de golfvorm voor gaswolfraambooglassen nogal belangrijk. Verzadigbare reactor heeft de neiging om ernstige vervorming van de sinusgolf veroorzaakt door de transformator te veroorzaken. Het plaatsen van een luchtspleet, zoals getoond in Fig. 4.19, in de reactorkern is een methode om deze vervorming te verminderen. Als alternatief kan een grote smoorspoel in het gelijkstroombesturingscircuit worden geplaatst. Beide methoden, of een combinatie van beide, zullen het gewenste resultaat opleveren.

Parallelle werking van lastransformatoren:

Bij het lassen is er soms behoefte aan stroom die de maximale lasstroom overschrijdt die verkrijgbaar is van één transformator. In een dergelijk geval kan de gewenste lasstroom worden verkregen door parallelle werking van twee of meer lastransformatoren.

De voorzorgsmaatregel die nodig is voor een dergelijke parallelle werking is dat de nullast- of open circuitspanningen van de transformatoren hetzelfde moeten zijn. Dit is in het bijzonder van belang bij lastransformatoren van het hoge reactantstype waarbij de spanning in open circuit en de transformatieverhouding enigszins variëren in overeenstemming met de instellingsomstandigheden en de regelstap.

Wanneer twee transformatoren zijn aangesloten voor parallel bedrijf, zoals weergegeven in Fig. 4.20, moeten soortgelijke terminals van de primaire wikkelingen worden aangesloten op de identieke lijndraden A, B, C van het voedingsnet, waardoor de coïncidentie van emf-fasen in de secundaire wikkelingen. Dan moeten de soortgelijke klemmen van de secondaries paarsgewijs worden aangesloten zoals getoond. Zulke driefasige transformatoren voor dubbele operators worden in India op de markt gebracht door M / s ES AB India Limited.

Multi-operator lasstroomtransformatoren:

Een meer-boog of multi-operator lassen transformator systeem maakt gebruik van een hoge stroom constante spanning stroombron voor het verstrekken van een aantal lascircuits op hetzelfde moment. Een dergelijk systeem wordt gebruikt wanneer er een grote concentratie aan laspunten is in een relatief klein werkgebied, bijvoorbeeld in de scheepsbouw, bouwlocaties voor elektriciteitscentrales, raffinaderijen en chemische fabrieken.

Een lastransformator met meerdere operatoren met een vlakke voltampère-karakteristiek kan van de eenfase- of driefasevariatie zijn. Een nadeel van een eenfasige multi-operator lassen transformator is dat het een ongebalanceerde belasting op de 3-fasen voedingsnetten legt. Als een lastransformator met meerdere operators een spanning moet hebben die niet zal variëren met de belasting (de maximale variatie mag 5% niet overschrijden), moet deze een lage magnetische lekkage hebben, dat wil zeggen een lage inductieve reactantie.

Het aantal bogen of lascircuits dat op een lastransformator kan worden aangesloten, kan worden gevonden in de relatie,

n = I _t / I _a .K

waar,

n = aantal bogen of lascircuits,

I _t = nominale uitgangsstroom van de lastransformator,

I _a = gemiddelde boogstroom in elk lascircuit,

K = diversiteitsfactor.

De diversiteitsfactor K houdt rekening met het feit dat alle lassers die vanuit dezelfde krachtbron werken niet tegelijkertijd werken. De diversiteitsfactor hangt samen met de gemiddelde werkcyclus en de waarschijnlijkheidswetten, maar wordt verminderd naarmate het aantal lassers dat met dezelfde transformator werkt toeneemt. Normaal gesproken wordt aangenomen dat K ergens tussen 0 ∙ 6 tot 0 ∙ 8 ligt.

Elk lasstation is verbonden via een afzonderlijke variabele smoorspoel (stroomregelaar), die een steile afhangende statische volt-ampère-karakteristiekcurve voor elk lascircuit verschaft. De lascircuits zijn parallel geschakeld, omdat bij deze opstelling de bron beter wordt benut bij het lassen met lage stromen, in de orde van 70 tot 100 ampère.

Notitie:

Opgemerkt moet worden dat de lastransformatoren een nogal lage arbeidsfactor hebben vanwege het feit dat zij spoelen bevatten met hoge inductieve reactanties. Lassende transformatoren mogen daarom geen hogere vermogenswaarden hebben dan noodzakelijk is voor de uitvoering van de toegewezen taak. Noch zouden ze lange tijd onbelast moeten rennen.