При контактному зварюванні розігрів металевих деталей до пластичного стану здійснюється теплом, що виділяється електричним струмом на ділянці між електродами. Загальна кількість теплової енергії, необхідної безпосередньо для здійснення зварювання, за законом Джоуля - Ленца визначається залежністю: W = I2ном ^ 2
де I2ном - номінальний зварювальний струм, А; Rэ-активний опір зварюваних деталей на ділянці електрод - електрод, Ом; tсв - час перебігу зварювального струму, с. Кожен зварювальний цикл починається з попереднього стиснення деталей створення між ними механічного контакту. Після включення струму метал деталей, що зварюються в зоні електрод - електрод нагрівається і опір Rэ зростає. Через 0,02-0,03 с при розігріві деталей вище температури розуміцнення (близько 400 ° С) площа контакту зростає і Rэе, досягнувши максимального значення, починає зменшуватися, а I2ном збільшується. Мінімальне значення Rэе і максимальне значення I2ном, що мають місце в кінці процесу зварювання, використовуються як чисельні характеристики цих параметрів при всіх видах контактного зварювання.
З виразу (1) випливає, що нагрівання деталей тим більше, чим більше зварювальний струм, активний опір деталей та час зварювання. Однак значення кінцевого опору Rэе побічно завжди задається, так як воно визначається фізичними властивостями металів деталей певної товщини, що зварюються, перехідним опором між поверхнями і типом зварювального трансформатора. Числова характеристика цього параметра в основному визначає значення зварювального струму I2ном, що задається в технологічних картах, і час зварювання tсв. Зі збільшенням tсв кількість теплової енергії, що виділяється, а отже, розміри і міцність сполук зростають, але не безмежно. Після закінчення певного часу tсв якість зварного з'єднання різко погіршується за рахунок виплесків, 
зрослих марних теплових втрат. Такий самий вплив на якість зварного з'єднання робить і збільшення зварювального струму I2ном. Тому отримання на одних і тих же деталях зварних з'єднань однакового розміру та якості можливе лише за певних співвідношень цих параметрів. Зменшення у відомих межах I2ном може бути компенсовано відповідним збільшенням tсв і навпаки. Режими, що характеризуються відносно великим I2ном і малим tсв, прийнято називати жорсткими, а режими з малим I2ном і великим tсв-м'якими. Однак у режимах різної жорсткості контактне зварювання може здійснюватися за різних тисків на електродах Fсв. Тому, незважаючи на різноманіття зварювальних режимів, вони повинні виконуватися з урахуванням низки вимог, що сприяє отриманню високих і стабільних результатів у виробничих умовах. Співвідношення I2ном, tcв, Fсв є основними параметрами режиму зварювання.
Хоча опір ділянки електрод - електрод Rэе значно більше опору будь-якої іншої ділянки зварювального контуру, однак за абсолютною значенням воно дуже мало і досягає декількох десятків або сотень мікроом. Крім того, через велику теплопровідність деталей і електродів, що зварюються, час нагріву контакту tсв повинен бути дуже малим (кілька сотих або десятих часток секунди). Так, наприклад, для точкового зварювання виробів з маловуглецевої сталі тривалість протікання зварювального струму встановлюється з розрахунку 0,08-0,16 с на 1 мм товщини кожної з деталей, що зварюються. А при зварюванні деяких металів та їх сплавів потрібні ще коротші проміжки часу.
Отже, для забезпечення необхідного нагрівання контакту потрібен великий зварювальний струм I2ном, який досягає кількох десятків та сотень кілоампер. З огляду на малу абсолютну опору всіх елементів зварювального ланцюга цей струм забезпечується низькою вторинною напругою U20 — у кілька вольт (U20 — вторинне напруження трансформатора при холостому ході). Відповідно до ГОСТ 297-80 машини для контактного зварювання повинні бути виготовлені для підключення до промислових електричних мереж з номінальною напругою 380 В частотою 50 Гц. На замовлення споживача машини повинні бути виготовлені на номінальну напругу мережі живлення 660 В частотою 50 Гц, а машини з найбільшою потужністю короткого замикання до 60 кВ-А - на номінальну напругу мережі живлення 220 В частотою 50 Гц. Машини, призначені для експорту, слід виготовляти на номінальну напругу мережі живлення частотою 50 або 60 Гц відповідно до замовлення. Машини повинні бути розраховані на роботу при якості електроенергії за ГОСТ 13109-87 і при відхиленнях напруги мережі живлення від -10 до +5 % номінального значення.
Для елементів вторинного контуру контактних машин значення номінального тривалого струму в амперах встановлюється відповідно до ГОСТ 10594-80 з наступним рядом чисел: 100, 112, 125, 140, 160, 180, 200, 220, 2 , 3 400, 450, 500, 560, 630, 700, 800, 900, 1000 і т. д. Цей параметр є одним з головних якісних показників машини, так як він характеризує її теплову або навантажувальну потужність, при якій дана машина буде нормально працювати без перегріву окремих конструктивних елементів вторинного (силового) контуру
У всіх сучасних контактних електрозварювальних машинах як джерело живлення використовуються зварювальні трансформатори. У кожній машині первинна обмотка трансформатора включається в мережу за допомогою апаратури управління, що забезпечує необхідну тривалість перебігу імпульсу зварювального струму, а вторинна обмотка трансформатора електрично з'єднана із зовнішнім контуром машини, на електродах якої здійснюється контактне зварювання виробів. У машинах спеціального призначення зі складним живленням між мережею та первинною обмоткою зварювального трансформатора крім апаратури управління може бути включений проміжний трансформатор, або перетворювач частоти, або трансформатор з випрямлячем, або джерело накопичення енергії.
Зварювальний трансформатор призначається для перетворення електричної енергії, що підводиться до його первинної обмотки, електричну енергію з низьким вторинним напругою і великим струмом. Форма імпульсу зварювального струму повністю визначається схемним рішенням силової електричної проміжної частини, від якої здійснюється живлення зварювального трансформатора або живлення зварювального контуру машини.
На малюнку представлена класифікаційна схема основних різновидів зварювальних трансформаторів, що застосовуються в сучасних контактних машинах, залежно від способу їх живлення. За цією схемою всі зварювальні трансформатори поділяються на дві основні групи: трансформатори, що перетворюють електричну енергію змінного струму частотою 50 Гц, що споживається з мережі безпосередньо під час зварювання, трансформатори, що перетворюють енергію, попередньо накопичену одним з розглянутих способів.
Подальший підрозділ усередині кожної групи проводиться залежно від схемного рішення силової електричної частини, від особливостей конструктивного виконання трансформатора, обумовленого вимогами до машини, джерелом живлення якої є. З усієї кількості зварювальних трансформаторів - джерел живлення контактних машин - головна частка (більше 90 %) припадає на однофазні трансформатори змінного струму частотою 50 Гц, тому розгляду питань щодо цих трансформаторів приділено найбільшу увагу.
Трансформатори з іншими схемними рішеннями силової електричної частини або з використанням проміжної силової ланки будуть розглянуті в інших статтях.
Класифікаційна схема трансформаторів залежно від способів їхнього живлення.
Замовити та розрахувати зварювальний трансформатор
Всього коментарів: 0