Máy biến áp hàn: Nguyên tắc, yêu cầu và loại
Sau khi đọc bài viết này, bạn sẽ tìm hiểu về: - 1. Nguyên tắc hoạt động của máy biến áp hàn 2. Yêu cầu của máy biến áp hàn 3. Các loại.
Nguyên lý hoạt động của máy biến áp hàn:
Trong hồ quang hàn ac, dòng điện vẫn gần như hình sin trong khi điện áp bị biến dạng như trong hình 4.9.
Xem xét các quá độ này, điểm M chỉ ra điện áp cần thiết để tấn công một cung. Vôi trong đó điện áp tăng từ 0 đến điện áp đủ để đánh lửa lại .arc được gọi là THỜI GIAN PHỤC HỒI ARC. Trên điện áp hồ quang thoáng qua, nó được ký hiệu là Nếu hồ quang ổn định và yên tĩnh, thời gian Y nên càng ngắn càng tốt, vì nếu không trong khoảng thời gian giao thoa, cực âm có thể trở nên quá lạnh để phát ra đủ số lượng electron và ion ngự trị và duy trì hồ quang.
Một cách để giảm t 1 là tăng điện áp mạch mở của nguồn điện hàn, như hiển thị trong Hình 4.10. Đường cong điện áp 2 có giá trị cực đại thấp hơn đường cong điện áp 2. Với đường cong 1, điện áp nổi hồ quang là E và thời gian phục hồi hồ quang là t 1. Trong trường hợp đường cong 2, có cùng điện áp đốt cháy lại E, thời gian phục hồi hồ quang t 2 dài hơn đáng kể so với t 1 .
Để duy trì hồ quang xoay chiều bền vững, mạch hàn phải có độ tự cảm * sẽ tạo ra độ lệch pha, giữa điện áp và dòng điện, theo thứ tự từ 0 đến 35 đến 0-45.
Khi hàn với dòng điện thấp, cực âm mất nhiều nhiệt hơn so với khi hàn với dòng điện cao. Do đó, trong trường hợp trước, thời gian phục hồi hồ quang nên càng ngắn càng tốt. Ví dụ, với dòng điện từ 160 đến 250 ampe, một hồ quang dễ dàng được bắt đầu khi máy biến áp có điện áp mạch từ 55 đến 60 volt trong khi với dòng điện nhỏ, giả sử, 60 đến 70 ampe thì điện áp không tải của máy biến áp phải là 70 đến 80 vôn.
Tuy nhiên, việc tăng điện áp mạch hở có thể gây nguy hiểm cho sự an toàn của thợ hàn và làm suy yếu hệ số công suất (tức là điện áp Arc / điện áp mạch mở) của máy biến áp hàn. Do đó, bắt buộc phải giữ điện áp mạch mở càng thấp càng tốt trong các ràng buộc được áp dụng.
Yêu cầu của máy biến áp hàn:
Một máy biến áp hàn phải đáp ứng các yêu cầu sau:
1. Nó nên có một đặc tính volt-ampere tĩnh rủ xuống.
2. Để tránh hiện tượng văng, sự đột biến của dòng hàn trong thời gian ngắn mạch phải được giới hạn ở mức tối thiểu có thể trên dòng hồ quang thông thường.
3. Điện áp mạch mở thường không được vượt quá 80 volt và trong mọi trường hợp không phải là 100 volt.
4. Dòng điện đầu ra phải được kiểm soát liên tục trong phạm vi có sẵn đầy đủ.
5. Điện áp mạch mở phải đủ cao để bắt đầu hồ quang sẵn sàng và không quá cao để làm giảm tính kinh tế của hàn.
Các loại máy biến thế hàn cơ bản:
Bốn loại máy biến áp hàn cơ bản là:
1. Loại phản ứng cao,
2. Loại lò phản ứng bên ngoài,
3. Loại lò phản ứng tích hợp, và
4. Loại lò phản ứng bão hòa.
1. Máy biến áp hàn loại phản ứng cao:
Khi một máy biến áp cung cấp dòng điện, từ thông được tạo ra xung quanh cuộn dây của nó.
Các đường của từ thông tổng hợp, ɸ, đi qua mạch từ và cắt các cuộn dây sơ cấp (I) và thứ cấp (II) như trong hình 4.11. Tuy nhiên, không phải tất cả các dòng từ thông làm như vậy. Một số dòng từ thông do dòng điện sơ cấp không cắt các vòng thứ cấp và ngược lại, vì cả hai đều có đường đi trong không khí.
Trong sơ đồ, các từ thông một phần này đã được đánh dấu là ɸ L1 và L2 . Nói cách khác, chúng chịu trách nhiệm cho phản ứng * của cuộn dây và điện áp phản ứng tương ứng giảm trên chúng. Khi dòng điện tăng, thông lượng rò rỉ cũng tăng và emf cũng tự cảm ứng. Đây là lý do tại sao sự gia tăng của dòng điện sơ cấp hoặc thứ cấp dẫn đến sự sụt giảm điện áp phản kháng trên các cuộn dây tương ứng.
Để máy biến áp hàn có đặc tính volt-ampere dốc xuống, cả cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp phải có độ phản ứng cao, nghĩa là chúng phải có từ thông rò rỉ đáng kể. Điều kiện này được thỏa mãn bằng cách đặt cuộn dây sơ cấp và cuộn thứ cấp ở hai chi riêng biệt hoặc trên cùng một chi nhưng cách nhau một khoảng cách, ví dụ, khoảng cách 'b' trong hình trên.
Kiểm soát dòng điện trong máy biến áp hàn có độ phản ứng cao có thể bị ảnh hưởng bởi ba phương pháp. Một trong số chúng liên quan đến một cuộn sơ cấp chuyển động như trong hình 4.12. Do khoảng cách giữa các cuộn dây rất khác nhau nên phản ứng và do đó là dòng hàn đầu ra.
Phương pháp thứ hai dựa trên việc sử dụng các cuộn dây được khai thác ở phía sơ cấp hoặc thứ cấp và sự thay đổi của tỷ lệ biến đổi có thể được thực hiện bằng cách đưa vào hoặc ra khỏi mạch số vòng quay cần thiết, như trong Hình.4.13.
Phương pháp thứ ba sử dụng shunt từ di chuyển. Vị trí của shunt được đặt trong các đường dẫn của thông lượng rò rỉ, như trong hình. 4.14, điều khiển dòng hàn đầu ra thông qua điều khiển phản ứng.
2. Máy biến áp hàn loại lò phản ứng bên ngoài:
Loại máy biến áp hàn này bao gồm một phản ứng bình thường, một pha, biến áp bước xuống và một lò phản ứng hoặc cuộn cảm riêng biệt.
Điện trở suất và điện trở của cuộn dây trong máy biến áp hàn như vậy là thấp, do đó điện áp thứ cấp của nó thay đổi nhưng một chút với dòng hàn. Đặc tính volt-ampere âm hoặc yêu cầu được đảm bảo bởi lò phản ứng được đặt trong phần thứ cấp của mạch hàn Lò phản ứng bao gồm lõi thép và dây quấn với dây được thiết kế để mang dòng điện tối đa cho phép.
Nếu điện áp thứ cấp của máy biến áp hàn là V 2, điện áp hồ quang là V hồ quang và tổng điện trở kiêm điện trở rơi trên lò phản ứng là V 2 thì ba đại lượng có thể được biểu đồ hóa như trong hình 4.15 và có liên quan về mặt toán học như sau .
Do đó, điện áp hồ quang giảm khi tăng dòng điện, hoặc tăng giảm điện áp trên lò phản ứng. Điều này mang lại một đặc tính volt-ampere âm hoặc rủ xuống.
Kiểm soát dòng hàn có thể đạt được bằng hai phương pháp viz., Bằng cách thay đổi sự miễn cưỡng của lò phản ứng (lò phản ứng lõi di chuyển) hoặc bằng cách thay đổi số vòng của cuộn dây được đưa vào mạch (lò phản ứng đã khai thác).
Lõi của lò phản ứng lõi di chuyển, như trong hình 4.16, bao gồm một phần cố định mang cuộn dây và một chi di chuyển, có thể được dịch chuyển về phía hoặc ra khỏi lõi cố định bằng cách bố trí phù hợp, do đó thay đổi khe hở không khí giữa họ. Sự gia tăng khe hở không khí làm tăng thêm sự miễn cưỡng của mạch từ của lò phản ứng, trong khi phản ứng tự cảm ứng và cảm ứng của nó giảm, do đó dòng hàn tăng.
Khi khe hở không khí giảm, sự miễn cưỡng của mạch từ cũng giảm, từ thông tăng, cũng như phản ứng cảm ứng của cuộn dây và dòng hàn giảm. Bằng cách này, dòng hàn có thể được điều chỉnh rất chính xác và liên tục.
Trong lò phản ứng đã khai thác, lõi được làm chắc chắn nhưng cuộn dây được chia thành một số phần, mỗi phần có một vòi được đưa ra điểm điều chỉnh, như trong hình 4.17. Di chuyển một cánh tay tiếp xúc qua các vòi sẽ thay đổi số vòng quay được mang theo, và cùng với đó là cường độ dòng hàn. Do đó, hiện tại được kiểm soát trong các bước.
3. Máy biến áp hàn loại tích hợp:
Biến áp hàn của loại lò phản ứng tích hợp, như trong hình 4.18 có cuộn sơ cấp I, cuộn thứ cấp II và cuộn dây lò phản ứng III. Ngoài các chi chính, lõi có thêm các chi mang cuộn dây lò phản ứng. Dòng điện được điều chỉnh bằng cách di chuyển lõi C được đặt giữa các chi bổ sung.
Do đó, phần mang cuộn I và II là máy biến áp thích hợp và phần mang cuộn III là lò phản ứng.
Lò phản ứng có thể được kết nối với thiết bị thứ cấp hoặc hỗ trợ trong loạt hoặc đối lập loạt.
Khi lò phản ứng được kết nối nối tiếp, hình 4.18 (a), điện áp mạch mở của máy biến áp sẽ là
E t + E 2 + E r
Trong đó E 2 là điện áp thứ cấp của máy biến áp và E r là điện áp của lò phản ứng.
Kết nối hỗ trợ sê-ri tạo ra hồ quang ổn định ở dòng điện thấp và được sử dụng để hàn các tấm mỏng.
Khi lò phản ứng được kết nối theo chuỗi đối lập, như trong hình 4.18 (b), điện áp của nó bị trừ khỏi điện áp mạch mở của máy biến áp, nghĩa là
E t + E 2 - E r
Kết nối đối lập loạt được sử dụng để hàn các tấm dày với dòng điện nặng.
4. Máy biến áp hàn loại lò phản ứng:
Trong máy biến áp hàn này, một mạch điện áp thấp, điện áp thấp bị cô lập được sử dụng để thay đổi các đặc tính từ tính hiệu quả của lõi từ tính. Do đó, một lượng lớn ac được kiểm soát bằng cách sử dụng một lượng tương đối nhỏ, do đó có thể điều chỉnh đường cong đặc tính volt-ampere đầu ra từ tối thiểu đến tối đa. Ví dụ, khi không có dòng chảy dc trong cuộn dây lò phản ứng, nó có trở kháng tối thiểu và do đó đầu ra tối đa của máy biến áp hàn.
Khi cường độ của dc tăng lên với sự trợ giúp của bộ biến trở trong mạch dc, có nhiều đường sức từ liên tục hơn do đó trở kháng của lò phản ứng được tăng lên và dòng điện đầu ra của máy biến áp hàn bị giảm. Phương pháp này có ưu điểm là loại bỏ các bộ phận có thể di chuyển và dây dẫn uốn và thường được sử dụng cho các nguồn cung cấp hàn hồ quang vonfram khí.
Hình 4.19 cho thấy những điều cơ bản của mạch đối với nguồn điện của lò phản ứng bão hòa đơn giản. Để đạt được mục tiêu mong muốn là điện áp thấp và dòng điện cao, cuộn dây của lò phản ứng được kết nối đối lập với cuộn điều khiển dc.
Với ac, dạng sóng cho hàn hồ quang vonfram khí là khá quan trọng. Lò phản ứng bền vững có xu hướng gây ra sự biến dạng nghiêm trọng của sóng hình sin được cung cấp từ máy biến áp. Đặt một khe hở không khí, như trong hình 4.19, trong lõi lò phản ứng là một phương pháp để giảm sự biến dạng này. Ngoài ra, một cuộn cảm lớn có thể được chèn vào mạch điều khiển dc. Một trong hai phương pháp, hoặc kết hợp cả hai, sẽ tạo ra kết quả mong muốn.
Hoạt động song song của máy biến áp hàn:
Trong hoạt động hàn đôi khi cần có dòng điện vượt quá dòng hàn tối đa có thể đạt được từ một máy biến áp. Trong trường hợp như vậy, dòng hàn mong muốn có thể thu được bằng cách vận hành song song hai hoặc nhiều máy biến áp hàn.
Biện pháp phòng ngừa cần thiết cho hoạt động song song như vậy là điện áp không tải hoặc mạch hở của máy biến áp phải giống nhau. Điều này đặc biệt cần thiết trong trường hợp máy biến áp hàn loại phản ứng cao trong đó điện áp mạch hở và tỷ số biến đổi thay đổi ở một mức độ nào đó theo các điều kiện điều chỉnh và bước điều khiển.
Khi hai máy biến áp được kết nối để hoạt động song song, như trong hình 4.20, các đầu nối giống như của cuộn dây sơ cấp sẽ được kết nối với các dây dẫn A, B, C giống hệt nhau của nguồn cung cấp, do đó đảm bảo sự trùng khớp của các pha emf trong cuộn dây thứ cấp. Sau đó, các thiết bị đầu cuối giống như của thứ hai sẽ được kết nối theo cặp như được hiển thị. Máy biến áp vận hành kép ba pha như vậy được M / s ES AB India Limited bán trên thị trường Ấn Độ.
Máy biến áp hàn đa vận hành:
Một hệ thống biến áp hàn đa hồ quang hoặc đa toán tử sử dụng nguồn điện áp không đổi dòng cao để cung cấp một số mạch hàn cùng một lúc. Một hệ thống như vậy được sử dụng khi có sự tập trung lớn các điểm hàn trong một khu vực hoạt động tương đối nhỏ, ví dụ, trong đóng tàu, công trường xây dựng cho các nhà máy điện, nhà máy lọc dầu và nhà máy hóa chất.
Máy biến áp hàn đa vận hành có đặc tính volt-ampere phẳng có thể thuộc loại một pha hoặc 3 pha. Một nhược điểm của máy biến áp hàn đa pha một pha là nó đặt một tải không cân bằng lên nguồn cung cấp 3 pha. Nếu một máy biến áp hàn đa vận hành phải có điện áp không thay đổi theo tải (biến thiên tối đa không quá 5%) thì nó phải có rò rỉ từ tính thấp, nghĩa là có độ phản ứng cảm ứng thấp.
Số lượng hồ quang hoặc mạch hàn có thể được kết nối với máy biến áp hàn có thể được tìm thấy bởi mối quan hệ,
n = I t / I a .K
Ở đâu,
n = số lượng cung hoặc mạch hàn,
I t = dòng điện đầu ra định mức của máy biến áp hàn,
I a = dòng hồ quang trung bình trong mỗi mạch hàn,
K = hệ số đa dạng.
Yếu tố đa dạng K tính đến thực tế là tất cả các thợ hàn hoạt động từ một và cùng một nguồn điện không hoạt động đồng thời. Yếu tố đa dạng có liên quan đến chu kỳ nhiệm vụ trung bình và quy luật xác suất nhưng bị giảm khi số lượng thợ hàn hoạt động từ cùng một máy biến áp tăng. Thông thường K được coi là bất cứ nơi nào trong khoảng từ 0 ∙ 6 đến 0 8.
Mỗi trạm hàn được kết nối thông qua một cuộn cảm biến (bộ điều chỉnh dòng điện) riêng biệt, cung cấp một đường cong đặc tính volt-ampere tĩnh dốc xuống cho mỗi mạch hàn. Các mạch hàn được kết nối song song, bởi vì với sự sắp xếp này, nguồn được sử dụng tốt hơn khi hàn với dòng điện thấp, theo thứ tự từ 70 đến 100 ampe.
Chú thích:
Cần lưu ý rằng các máy biến áp hàn có hệ số công suất khá thấp do thực tế là chúng kết hợp các cuộn dây có phản ứng cảm ứng cao. Do đó, máy biến áp hàn không được có xếp hạng công suất cao hơn mức cần thiết cho hiệu suất của công việc được giao. Họ cũng không nên chạy không tải trong một thời gian dài.
