Kaynak Trafosu: Prensip, Gereksinim ve Çeşitleri

Bu makaleyi okuduktan sonra öğreneceksiniz: - 1. Kaynak Transformatörü Çalışma Prensipleri 2. Kaynak Transformatörü Gereksinimleri 3. Tipler.

Kaynak Transformatörü Çalışma Prensipleri:

Bir ac kaynak yayında akım, Şekil 4.9'da gösterildiği gibi bozulurken, akım neredeyse sinüzoidal olarak kalır.

Bu geçici durumları göz önünde bulundurursak, M noktası bir arka vurmak için gereken voltajı gösterir. Gerilimin sıfıra yeniden konması için yeterli olan gerilime sıfırdan yükseldiği kireç, ARC GERİ KAZANIM SÜRESİ olarak adlandırılır. Ark gerilimi geçici olarak belirtilir. Ark sabit ve sessiz ise, Y süresi mümkün olduğu kadar kısa olmalıdır, aksi halde araya girme aralığı sırasında katot yeterli sayıda elektron ve iyon yaymak için çok soğuk olabilir arkayı yeniden tutturun ve sürdürün.

T1'i azaltmanın bir yolu, Şekil 4.10'da görüldüğü gibi, kaynak güç kaynağının açık devre voltajını yükseltmektir. Gerilim eğrisi 2, gerilim eğrisi 2'den daha düşük tepe değerine sahiptir. Eğri 1 ile, ark çarpma gerilimi E'dir ve ark geri kazanım süresi t 1'dir . Eğri 2 durumunda, aynı yeniden tutuşma gerilimi E ile birlikte, geri kazanım süresi aynıdır t 2, t 1'den oldukça uzundur.

Sürekli bir arkın sürdürülmesi için kaynak devresi, voltaj ve akım geçici akımları arasında 0-35 ila 0-45 arasında bir faz farkı üretecek bir endüktans * içermelidir.

Düşük akımlarla kaynak yaparken katod, yüksek akımlarla kaynak yaptığından daha fazla ısı kaybeder. Bu nedenle, eski durumda, ark geri kazanma süresi mümkün olduğu kadar kısa olmalıdır. Örneğin, 160 ila 250 amperlik bir akımla, transformatör 55 ila 60 volt arasında bir açık devre voltajına sahipken ark kolayca başlatılır, örneğin 60 ila 70 amper, transformatörün yük voltajının 70 olması gerektiği 80 volt'a kadar.

Bununla birlikte, açık devre voltajındaki bir artış, kaynakçının güvenliğini tehlikeye atabilir ve kaynak transformatörünün güç faktörünü (örneğin Ark voltajı / Açık devre voltajı) bozabilir. Bu nedenle, açık devre voltajını uygulanan kısıtlamalar dahilinde mümkün olduğunca düşük tutmak şarttır.

Kaynak Transformatörü Gereksinimleri:

Bir kaynak transformatörü aşağıdaki şartları sağlamalıdır:

1. Sarkma statik volt amper karakteristiğine sahip olmalıdır.

2. Sıçramayı önlemek için, kısa devre sırasında kaynak akımının dalgalanması normal ark akımının üzerinde mümkün olan en düşük değerle sınırlandırılmalıdır.

3. Açık devre voltajı normalde 80 volttan fazla olmamalıdır ve hiçbir durumda 100 volttan fazla olmamalıdır.

4. Çıkış akımı, mevcut tüm aralık boyunca sürekli kontrol edilebilir olmalıdır.

5. Açık devre voltajı, bir arkın başlatılması için yeterince yüksek olmalı ve kaynak ekonomisini etkilemeyecek kadar yüksek olmamalıdır.

Kaynak Transformatörlerinin Temel Tipleri:

Dört temel kaynak transformatörü türü:

1. Yüksek reaktans tipi,

2. Harici reaktör tipi,

3. İntegral reaktör tipi ve

4. Doyurulabilir reaktör tipi.

1. Yüksek Reaktif Tipi Kaynak Transformatörü:

Bir transformatör akım beslediğinde, manyetik akılar sargılarının çevresinde üretilir.

Elde edilen manyetik akının çizgileri ɸ, manyetik devreyi geçer ve Şekil 4.11'de gösterildiği gibi birincil (I) ve ikincil (II) sargıları keser. Ancak, tüm manyetik akı çizgileri bunu yapmaz. Birincil akıma bağlı olarak manyetik akı çizgilerinin bazıları ikincil dönüşleri kesmez ve bunun tersi de, çünkü her ikisi de havada patikaya sahiptir.

Diyagramda bu kısmi akılar ɸ L1 ve ɸ L2 olarak işaretlenmiştir. Başka bir deyişle, bobinlerin reaktansından * sorumludurlar ve karşılık gelen reaktif voltaj bunlar boyunca düşer. Akım arttıkça, kaçak akılar da artar ve öz indüksiyon emflerini de arttırır. Bu nedenle primer veya sekonder akımdaki bir artış, ilgili sargılar boyunca reaktif voltaj düşüşünde artışa neden olur.

Bir kaynak transformatörünün dik sarkma volt-amper karakteristiğine sahip olması için, hem primer hem de sekonder sargıların yüksek bir reaktansa sahip olmaları gerekir, yani, önemli bir sızıntı akılarına sahip olmalıdırlar. Bu durum, primer ve sekonder sargıların ayrı ayrı uzuvlara veya aynı uzuvya yerleştirilmesiyle yerine getirilir, ancak yukarıdaki şekilde 'b' mesafesi gibi bir miktar mesafeye bölünür.

Yüksek reaktif kaynak transformatörlerinde akım kontrolü üç yöntemden etkilenebilir. Bunlardan biri, Şekil 4.12'de gösterildiği gibi hareketli bir birincil bobini içerir. Sargılar arasındaki boşluklar değiştikçe reaktans ve dolayısıyla çıkış kaynak akımı da artar.

İkinci yöntem, birinci veya ikinci tarafta açılan sargıların kullanımına dayanır ve dönüşüm oranının değişimi, Şekil 4.13'te gösterildiği gibi, gerekli sayıda dönüş devresinin devreye sokulması veya çıkarılmasıyla yapılabilir.

Üçüncü yöntemde hareketli manyetik şant kullanılır. Şantın konumu, Şekil 2'de gösterildiği gibi, kaçak akıların yollarına yerleştirilmiştir. 4.14, çıkış kaynak akımını reaktans kontrolü yoluyla kontrol eder.

2. Harici Reaktör Tipi Kaynak Transformatörü:

Bu tür kaynak transformatörü, normal bir reaktans, tek faz, kademeli transformatör ve ayrı bir reaktör veya boğucudan oluşur.

Bu tür bir kaynak transformatörü içindeki endüktif reaktans ve sargı dirençleri düşüktür, böylece ikincil voltajı kaynak akımıyla biraz değişir. Gereken düşüş veya negatif volt amper karakteristiği, kaynak devresinin sekonderine yerleştirilen reaktör tarafından sağlanır. Reaktör, çelik bir çekirdek ve izin verilen maksimum akımı taşımak için tasarlanmış telli bir sargı sargısından oluşur.

Kaynak transformatörünün sekonder gerilimi V2 ise, ark gerilimi V arkıdır ve reaktör boyunca toplam dirençli toplam reaktif düşüş V2'dir, o zaman üç miktar Şekil 4'teki gibi şematik olarak gösterilebilir ve aşağıdaki gibi matematiksel olarak bağlanabilir. .

Böylece, ark voltajı akımdaki artışla veya reaktör boyunca voltaj düşüşünün artmasıyla azalır. Bu, negatif veya sarkık volt amper karakteristiği verir.

Kaynak akımının kontrolü, reaktörün isteksizliğini (hareketli çekirdek reaktörü) değiştirerek ya da devreye sokulan sargının dönüş sayısını değiştirerek (tapalanmış reaktör) iki yöntemle sağlanabilir.

Şekil 4.16'da gösterildiği gibi hareketli çekirdek reaktörünün göbeği, sarımı taşıyan sabit bir kısımdan ve sabit göbeğe doğru veya uzağa uygun bir düzenleme ile kaydırılabilen hareketli bir kol içerir, böylece hava boşluğu değişkendir onların arasında. Hava boşluğundaki bir artış, reaktörün manyetik devresinin isteksizliğine katkıda bulunurken, kendinden indüksiyon ve endüktif reaktans düşer, böylece kaynak akımı artar.

Hava boşluğu azaldığında, manyetik devrenin isteksizliği de azalır, manyetik akı, bobinin endüktif reaktansı gibi artar ve kaynak akımı düşer. Bu şekilde kaynak akımı çok doğru ve sürekli olarak ayarlanabilir.

Akıtılan reaktörde çekirdek katı yapılır, ancak bobin birkaç bölüme ayrılır, her bölüm Şekil 4.17'de gösterildiği gibi regülatör noktasına açılan bir musluğa sahiptir. Bir temas kolunun musluklar boyunca hareket ettirilmesi, devreye giren dönüşlerin sayısını ve bununla birlikte kaynak akımının büyüklüğünü değiştirecektir. Böylece akım adımlarla kontrol edilir.

3. İntegral Reaktör Tipi Kaynak Transformatörü:

Şekil 4.18'de gösterilen integral reaktör tipindeki kaynak transformatörü, bir birincil sarım I, bir ikincil sarım II ve bir reaktör sarım III'e sahiptir. Ana uzuvların yanı sıra, çekirdek, reaktör sargısını taşıyan ek uzuvlara sahiptir. Akım, ilave uzuvların arasına yerleştirilmiş hareketli çekirdek C vasıtasıyla ayarlanır.

Sarım I ve II'yi taşıyan kısım, bu nedenle, uygun transformatördür ve sarım III'ü taşıyan kısım, reaktördür.

Reaktör ikincil ile seri yardımda veya seri karşıt olarak bağlanabilir.

Reaktör seri yardımcıya bağlandığında, şekil 4.18 (a), transformatörün açık devre voltajı olacaktır.

E t + E 2 + E r

buradaki E2, transformatörün ikincil voltajıdır ve E, reaktör voltajıdır.

Seri destekli bağlantı, düşük akımlarda kararlı bir ark üretir ve ince plakaların kaynaklanmasında kullanılır.

Reaktör seri karşıt olarak bağlandığında, Şekil 4.18 (b) 'de gösterildiği gibi, voltajı transformatörün açık devre voltajından çıkarılır, yani

E t + E 2 - E r

Seri bağlantı bağlantısı, kalın akımlara sahip kalın levhaların kaynağında kullanılır.

4. Doyurulabilir Reaktör Tipi Kaynak Transformatörü:

Bu kaynak transformatöründe, manyetik çekirdeğin etkin manyetik özelliklerini değiştirmek için izole edilmiş bir düşük voltaj, düşük amperli dc devre kullanılır. Böylece, nispeten küçük bir miktarda dc kullanılarak büyük miktarda ac kontrol edilir, böylece çıkış volt-amper karakteristiği eğrisini minimumdan maksimuma ayarlamayı mümkün kılar. Örneğin, reaktör bobinde dc akışı olmadığında, minimum empedansına ve dolayısıyla kaynak transformatörünün maksimum çıkışına sahiptir.

DC devresindeki rheostat yardımı ile dc'nin büyüklüğü arttıkça, daha sürekli manyetik kuvvet çizgileri olur, böylece reaktörün empedansı artar ve kaynak transformatörünün çıkış akımı düşer. Bu yöntem hareketli parçaların sökülmesi ve esneme iletkenlerinin avantajına sahiptir ve genellikle gaz tungsten ark kaynağı güç kaynakları için kullanılır.

Şekil 4.19, basit bir doyurulabilir reaktör güç kaynağı için devrenin temellerini göstermektedir. İstenilen düşük voltaj ve yüksek akım hedefine ulaşmak için, reaktör bobinleri, dc kontrol bobinine zıt olarak bağlanır.

Ac ile gaz tungsten ark kaynağı için dalga formu oldukça önemlidir. Doyurulabilir reaktör, transformatörden sağlanan sinüs dalgasının ciddi şekilde bozulmasına neden olma eğilimindedir. Şekil 4.19'da gösterildiği gibi, hava boşluğunun reaktör çekirdeğine yerleştirilmesi, bu bozulmayı azaltmanın bir yöntemidir. Alternatif olarak, dc kontrol devresine büyük bir şok takılabilir. Her iki yöntem veya ikisinin bir kombinasyonu istenen sonucu üretecektir.

Kaynak Transformatörlerinin Paralel Çalışması:

Kaynak işleminde bazen bir transformatörden elde edilebilecek maksimum kaynak akımını aşan bir akıma ihtiyaç duyulur. Böyle bir durumda, istenen kaynak akımı, iki veya daha fazla kaynak transformatörünün paralel çalışmasıyla elde edilebilir.

Böyle bir paralel işlem için gerekli olan önlem, transformatörlerin yüksüz veya açık devre voltajlarının aynı olması gerektiğidir. Bu, özellikle açık devre voltajı ve dönüşüm oranının ayar koşullarına ve kontrol basamağına göre bir dereceye kadar değiştiği yüksek reaktans tipi kaynak transformatörlerinde önemlidir.

İki transformatör paralel çalışma için, Şekil 4.20'de gösterildiği gibi bağlandığında, primer sargıların benzer terminalleri, besleme şebekesinin benzer hat telleri A, B, C'ye bağlanacak ve böylece emf fazlarının tesadüfi olmasını sağlar. ikincil sargılar. Daha sonra ikincillerin benzer terminalleri gösterildiği gibi çiftler halinde bağlanacaktır. Bu üç fazlı çift operatör transformatörleri Hindistan'da M / s ES AB India Limited tarafından pazarlanmaktadır.

Çok Operatörlü Kaynak Transformatörleri:

Çok arklı veya çok operatörlü bir kaynak transformatörü sistemi, aynı anda birkaç kaynak devresi sağlamak için bir yüksek akım sabit voltajlı güç kaynağı kullanır. Bu tür bir sistem göreceli olarak küçük bir işletme alanında, örneğin gemi inşaasında, elektrik santralleri, rafineriler ve kimyasal tesisler için şantiyelerde büyük miktarda kaynak noktası olduğunda kullanılır.

Düz volt amper karakteristiğine sahip çok operatörlü bir kaynak transformatörü, tek fazlı veya 3 fazlı çeşitte olabilir. Tek fazlı çok operatörlü bir kaynak transformatörünün bir dezavantajı, 3 fazlı besleme şebekesine dengesiz bir yük koymasıdır. Çok operatörlü bir kaynak transformatörü, yüke göre değişmeyecek bir gerilime sahipse (maksimum değişim% 5'i geçmemelidir) düşük manyetik sızıntıya, yani düşük endüktif reaktansa sahip olmalıdır.

Bir kaynak transformatörüne bağlanabilecek ark veya kaynak devrelerinin sayısı ilişki tarafından bulunabilir,

n = I / İK

nerede,

n = yay veya kaynak devresi sayısı,

I t = Kaynak trafosunun anma çıkış akımı,

I a = Her kaynak devresinde ortalama ark akımı,

K = çeşitlilik faktörü.

Çeşitlilik faktörü K, bir ve aynı güç kaynağından çalışan tüm kaynakçıların aynı anda çalışmadığı gerçeğini dikkate alır. Çeşitlilik faktörü ortalama görev döngüsü ve olasılık yasalarıyla ilgilidir, ancak aynı trafodan çalışan kaynakçı sayısı arttıkça azalır. Genellikle K 0 ∙ 6 - 0 ∙ 8 arasında bir yerdedir.

Her kaynak istasyonu, her kaynak devresi için dik bir sarkık statik volt-amper karakteristik eğri sağlayan ayrı bir değişken boğucu (akım regülatörü) üzerinden bağlanır. Kaynak devreleri paralel olarak bağlanmıştır, çünkü bu düzenleme ile kaynak, 70 ila 100 amperlik düşük akımlı kaynaklarda daha iyi kullanılır.

Not:

Kaynak transformatörlerinin, yüksek endüktif reaktansa sahip olan bobinleri kullanmaları nedeniyle oldukça düşük bir güç faktörüne sahip oldukları belirtilmelidir. Bu nedenle kaynak transformatörleri, verilen işin performansı için gerekenden daha yüksek güç değerlerine sahip olmamalıdır. Ayrıca uzun süre yüksüz olarak çalıştırılmamalıdırlar.