Трансформаторы с нормальным рассеянием

Электромагнитная схема трансформатора

В основе работы трансформатора лежит явление электромагнитной индукции, заключающаяся в том, что при изменении магнитного потока внутри контура, охваченного проводником, в этом проводнике возникает электродвижущая сила (ЭДС), а при замыкании проводника — в нём появляется ток.

Сварочный трансформатор с нормальным рассеянием (рис.1) обычно имеет стержневой магнитопровод 3, цилиндрические первичную 1, и вторичную 2 обмотки, каждая из которых состоит из двух катушек. Электрическая энергия сети подаётся на первичную обмотку и преобразуется в ней в энергию магнитного потока, которая по магнитопроводу передаётся вторичной обмотке, где снова преобразуется в электрическую и подаётся дальше на сварочную дугу. Число витков вторичной обмотки меньше, чем у первичной, т.е. трансформатор понижает сетевое напряжение до необходимого при сварке. Вторичные катушки концентрично надеты на первичные, поэтому почти весь поток, создаваемый первичной обмоткой, сцепляется и со вторичной. Поток рассеяния, создаваемый одной обмоткой, но не сцепляющийся с другой, очень мал. Поэтому такая конструкция и называется трансформатором с нормальным рассеянием. Его индуктивное сопротивление невелико, поэтому внешняя характеристика — почти жёсткая. Следовательно, один трансформатор для ручной дуговой сварки использоваться не может, его дополняют индуктивной катушкой — дросселем.

Дроссель с воздушным зазором

Трансформатор с нормальным рассеянием имеет жёсткую характеристику, и поэтому не пригоден для ручной дуговой сварки. Его обычно дополняют реактивной катушкой — дросселем с воздушным зазором в магнитной цепи. Дроссель имеет магнитопровод , обмотку  и подвижный магнитный пакет. Обмотка включается последовательно в цепь вторичной обмотки трансформатора , она обладает большим индуктивным сопротивлением. Это, и способствует получению падающей характеристики. Магнитный пакет может перемещаться с помощью привода,что вызывает изменение индуктивного сопротивления обмотки и, следовательно,тока. Кроме того, дроссель сдвигает фазы тока и напряжения источника, что повышает устойчивость дуги переменного тока.

Падающая характеристика при использовании трансформатора с нормальным рассеянием получается благодаря включению в цепь его вторичной обмотки дросселя -реактивной катушки с большим реактивным сопротивлением.

Плавное регулирование сварочного тока в трансформатора с дросселем осуществляется изменением индуктивного сопротивления дросселя за счет изменения воздушного зазора в его магнитной цепи, иногда оно дополняется ступенчатым витковым регулированием первичной или вторичной обмотки трансформатора.

Дроссель насыщения

Индуктивное сопротивление дросселя можно регулировать не только механическим, но и электрическим путём. Этот принцип реализован в конструкции дросселя насыщения (рис. 2). Он имеет броневой магнитопровод 4, обмотку управления 3,питающуюся от вспомогательного источника постоянного тока, и две вспомогательно соединённые рабочие обмотки 1 и 2 , включённые в цепь дуги переменного тока.  Принцип работы дросселя насыщения основан на взаимодействии магнитных потоков обмотки управления и рабочих обмоток. При включении обмотки управления в цепь постоянного тока в магнитопроводе появится постоянный поток управления Фу, зависящий от тока Iу и числа витков обмотки управления Wу.

Рабочие обмотки дросселя насыщения намотаны на крайних стержнях таким образом, чтобы их потоки в среднем стержне были направлены встречно. Поэтому в среднем стержне практически отсутствует переменный ток, и в обмотке управления не наводится переменная ЭДС основной частоты, что облегчает её работу.

Переменная составляющая магнитного потока в крайних стержнях наводит в рабочих обмотках ЭДС ЕL1=EL2, подобно тому, как это происходит в дросселе с воздушным зазором.Следовательно, дроссель насыщения обладает значительным индуктивным сопротивлениемXL и может использоваться с трансформатором с нормальным рассеянием для формирования падающей внешней характеристики.

Для плавного регулирования режима с помощью дросселя насыщения меняют ток в обмотке управления, витковое регулирование изменением Wy и WL обычно не используется.

Электрическое регулирование сварочного тока обладает важными достоинствами : плавность,компактность регулятора, возможность дистанционного и програмного управления,отсутствие подвижных частей, что повышает надёжность и долговечность источника.Его недостатком является перерасход активных материалов — трансформаторного железа и обмоточных проводов, а также относительная сложность конструкции.