Classification et dispositif des transformateurs de soudage

Le transformateur de soudage contient transformateur de puissance et dispositif de contrôle du courant de soudage.

Dans les transformateurs de soudage, en raison de la nécessité d'un déphasage important de la tension et du courant pour assurer un amorçage stable de l'arc de courant alternatif lorsque la polarité est inversée, il est nécessaire de fournir une résistance inductive accrue du circuit secondaire.

Au fur et à mesure que la résistance inductive augmente, la pente de la caractéristique statique externe de la source d'alimentation à l'arc de soudage dans sa section de travail augmente également, ce qui garantit que les caractéristiques de chute sont obtenues conformément aux exigences de stabilité globale de la "source d'alimentation - arc "système.

Dans la conception des transformateurs de soudage de la première moitié du XXe siècle, des transformateurs à dissipation normale du champ magnétique étaient utilisés en combinaison avec une self séparée ou combinée. Le courant est contrôlé en faisant varier l'entrefer dans le circuit magnétique de l'inducteur.

Dans les transformateurs de soudage modernes, produits depuis les années 1960, ces exigences sont satisfaites en augmentant la dissipation du champ magnétique.

Transformateur en tant qu'objet ingénierie électrique a un circuit équivalent contenant une résistance active et inductive.

Pour les transformateurs de soudage fonctionnant en mode de charge, la consommation électrique est supérieure d'un ordre de grandeur aux pertes à vide. Par conséquent, lors d'un fonctionnement en charge, ce schéma peut être négligé.

Riz. 1. Classification des transformateurs de soudage

Pour un circuit de transformateur typique, la principale perte de champ magnétique sur le trajet du primaire au secondaire se produit entre les noyaux du circuit magnétique.

La dissipation du champ magnétique est contrôlée en modifiant la géométrie de l'entrefer entre les enroulements primaire et secondaire (bobines mobiles, shunts mobiles), par une modification coordonnée du nombre de spires des enroulements primaire et secondaire, en modifiant le champ magnétique perméabilité entre les noyaux du circuit magnétique (shunt aimanté).

Lorsque l'on considère un schéma simplifié d'un transformateur à enroulements distribués, il est possible d'obtenir la dépendance de la résistance inductive sur les principaux paramètres du transformateur

Rm est la résistance le long du trajet du flux magnétique parasite, ε est le déplacement relatif des bobines, W est le nombre de spires des bobines.

Puis le courant dans le circuit secondaire :

Gamme infiniment variable de transformateurs de soudage modernes : 1 : 3 ; 1 : 4.

De nombreux transformateurs de soudage ont un contrôle pas à pas - commutant les enroulements primaire et secondaire en parallèle ou en série.

Je = K / W2

Transformateurs de soudage modernes pour réduire le poids et le coût de l'étage de courants élevés, la tension du circuit ouvert est réduite.

Transformateurs soudés à bobines mobiles

Riz. 2. Le dispositif d'un transformateur de soudage à enroulements mobiles: lorsque les enroulements sont complètement décalés, le courant de soudage est maximal, lorsque les enroulements sont séparés, il est minimal.

Ce schéma est également utilisé dans les redresseurs de soudage des transformateurs réglables.

Riz. 3. La conception du transformateur à enroulements mobiles: 1 - vis mère, 2 - circuit magnétique, 3 - écrou principal, 4,5 - enroulements secondaire et primaire, 6 - poignée.

Soudage de transformateurs shunt mobiles

Riz. 4. Le dispositif d'un transformateur de soudage avec un shunt mobile

Dans ce cas, la régulation du flux de fuite du champ magnétique se fait en modifiant la longueur et la section des éléments du chemin magnétique entre les tiges du circuit magnétique. Parce que perméabilité magnétique le fer est supérieur de deux ordres de grandeur à la perméabilité à l'air; lorsque le shunt magnétique se déplace, la résistance magnétique du courant de fuite traversant l'air change. Avec un shunt entièrement inséré, la forme d'onde du courant de fuite et la résistance inductive sont déterminées par les entrefers entre le circuit magnétique et le shunt.

Actuellement, les transformateurs de soudage selon ce schéma sont produits à des fins industrielles et domestiques, et un tel schéma est utilisé lors du soudage des redresseurs de transformateurs réglables.

Transformateur de soudage TDM500-S

Transformateurs de soudage avec bobinage sectionnel

Ce sont des transformateurs d'assemblage et domestiques produits il y a 60, 70, 80 ans.

Il existe plusieurs étapes de régulation du nombre de spires des enroulements primaire et secondaire.

Transformateurs de soudage shunt fixes

Riz. 4. Le dispositif d'un transformateur de soudage avec un shunt magnétique fixe

Une section descendante est utilisée pour le contrôle, c'est-à-dire fonctionnement du noyau shunt en mode saturation. Le flux magnétique traversant le shunt étant variable, le point de fonctionnement est choisi de manière à ne pas sortir de la branche descendante perméabilité magnétique.

À mesure que la saturation du circuit magnétique augmente, la perméabilité magnétique du shunt diminue, en conséquence, le courant de fuite, la résistance inductive du transformateur augmente et, par conséquent, le courant de soudage diminue.

La régulation étant électrique, un contrôle à distance de l'alimentation est possible. Un autre avantage du circuit est l'absence de pièces mobiles, car la commande électromagnétique, cela permet de simplifier et de faciliter la conception des transformateurs de puissance. Les forces électromagnétiques sont proportionnelles au carré du courant, donc à des courants élevés, il y a un problème avec le support des pièces mobiles. Des transformateurs de ce type ont été produits dans les années 70 et 80 du 20e siècle.

Transformateurs de soudage à thyristors

Riz. 5. Transformateur de soudage à thyristors de l'appareil

Principe de régulation de la tension et du courant thyristors basé sur le déphasage du trou du thyristor dans la demi-période de sa polarité directe. Dans le même temps, la valeur moyenne de la tension redressée et, par conséquent, le courant pour un demi-cycle changent.

Pour assurer la régulation d'un réseau monophasé, il faut deux thyristors opposés et la régulation doit être symétrique.Les transformateurs à thyristors ont une caractéristique statique externe rigide qui est contrôlée par la tension de sortie à l'aide de thyristors.

Les thyristors sont pratiques pour la régulation de la tension et du courant dans les circuits alternatifs car ils se ferment automatiquement lorsque la polarité est inversée.

Dans les circuits à courant continu, les circuits résonnants à inductance sont généralement utilisés pour fermer les thyristors, ce qui est difficile et coûteux et limite les possibilités de régulation.

Dans les circuits de transformateurs à thyristors, les thyristors sont installés dans le circuit d'enroulement primaire pour deux raisons :

1. Parce que les courants secondaires des sources de courant de soudage sont bien supérieurs au courant maximal du thyristor (jusqu'à 800 A).

2. Efficacité supérieure, car les pertes de chute de tension dans les vannes ouvertes de la première boucle sont plusieurs fois inférieures à la tension de fonctionnement.

De plus, l'inductance du transformateur permet dans ce cas un lissage du courant redressé plus important que dans le cas de l'installation de thyristors dans le circuit secondaire.

Tous les transformateurs de soudage modernes sont fabriqués avec des enroulements en aluminium. Pour plus de fiabilité, les bandes de cuivre sont soudées à froid aux extrémités.

Riz. 6. Schéma fonctionnel du transformateur à thyristor : T - transformateur abaisseur triphasé, KV - vannes de commutation (thyristors), BFU - dispositif de contrôle de phase, BZ - bloc de tâches.

Riz. 7. Diagramme de tension : angle φ (phase) d'activation des thyristors.

Depuis les années 1980, la majorité des transformateurs de soudage sont fabriqués en fer de transformateur laminé à froid. Cela donne 1,5 fois plus d'induction et moins de poids du circuit magnétique.