Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Зварювальні трансформатори

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Вище професійне училище Житомирського державного технологічного університету

Дипломна робота

на тему: Зварювальні трансформатори

Виконав студент групи 24-10

Парфенюк І.В.

Перевірив: Гриненко А.В.

Житомир

2012

ЗМІСТ

ВСТУП…………………………………………………………………………………………4

РОЗДІЛ 1 ЗАГАЛЬНА ЧАСТИНА

1.1.Значення зварювання у народному господарстві………………………………….6

РОЗДІЛ 2. ЗВАРЮВАЛЬНІ ТРАНСФОРМАТОРИ

2.1. Пристрій зварювального трансформатора…………………………………………9

2.2. Будова і принцип дії…………………………………………………………………..17

2.3. Експлуатація……………………………………………………………………………24

2.4. Режим роботи та захист

2.4.1 Пошкодження і ненормальні режими роботи трансформаторів………25

2.4.2 Види і призначення автоматичних пристроїв трансформатора…………26

2.4.3 Струмові захисти трансформаторів…………………………………………..28

2.4.4 Подовжній диференціальний струмовий захист трансформатора……..31

2.4.5 Відключення трансформаторів від пристроїв релейного захисту за відсутності вимикача на стороні вищої напруги………………………………………..39

2.5. Принципові схеми зварювальних трансформаторів……………………………43

2.6. Ремонт зварювального устаткування…………………………………………….45

РОЗДІЛ 3 ЕКОНОМІЧНА ЧАСТИНА. Розрахунок, та автоматичне відключення джерела живлення

3.1 Особливості АПВ трансформаторів…………………………………………………49

3.2 Автоматичне включення резервного джерела живлення при відключенні трансформатора………………………………………………………………………………49

3.3 Автоматичне регулювання коефіцієнта трансформації (АРКТ) …………….53

3.4 Вибір і розрахунок захисту трансформатора……………………………………55

РОЗДІЛ 4 ОХОРОНА ПРАЦІ

4.1. Організація праці. Законодавчі акти, що регулюють охорону праці на виробництві…………………………………………………………………………………..61

4.2 Заходи з охорони праці та техніці безпеки……………………………………65

4. 3. Техніка безпеки при виконанні електрозварювальних робіт…………….67

ВИСНОВКИ………………………………………………………………………………72

ЛІТЕРАТУРА…………………………………………………………………………74

ВСТУП

Основоположниками зварювання є: В.В. Петров (1731-1834), М.М. Бенардос (1842-1905), Н.Г. Словяни (1854-1897).

У 1802 році вперше в світі В.В. Петров відкрив і спостерігав дуговий розряд від постійного і надпотужного вольтового стовпа. Цей стовп або батарея як називав його Петров, був найбільш потужним джерелом у той час. Через 80 років М.М. Бенардос в 1881 році вперше застосував Електричну дугу між вугільним електродом і металом для зварювання.

Майже одночасно з Бенардосом працював інший російський учений Н.Г. Словяни. Словяни розробив спосіб дугового зварювання металевим електродом і захисної зварювальної зони шаром флюсу і перший у світі механізм «Електроплавільнік - для напівавтоматичного подачі електродного дроту в зону зварювання. Спосіб зварювання отримав назву: дугова зварка за способом - словяни. Перша демонстрація відбулася в 1882 році. В даний час існує велика кількість пристроїв для зварювання, наприклад: напівавтомат для дугового зварювання в захисних газах, при якому дріт подається автоматично, а пересування пальником проводиться вручну. Зварювальний автомат в цьому випадку дріт і пересування пальником проводиться автоматично. Газове зварювання - при цьому способі деталі зварюються полум'ям, яке утворюється при згоранні газів або парів горючих рідин.
Лазерна, плазмова, з дистанційним управлінням, підводне зварювання.

Зварювальне виробництво в Старому Осколі.

У Старому Осколі зварювальне виробництво представлене на заводах: БСК, ЗВЗ, ЗЕМЗ, ВММЗ, МКМ, ОЕМК, ЦМЗ, СГОК, ККД, ЗБВ, будівельно-монтажних управліннях та ремонтна зварювання в різних організаціях.

Завод електромонтажних заготовок - випускає шафи електроустаткування, стовпи для освітлення, товари народного споживання, використовуючи ручну зварку і контроль.

Завод вентиляційних заготовок випускає повітроводи, ворота для гаражів. Використовується зварювання ручне дугове, напівавтоматична плавиться, у середовищі вуглекислого газу, контролюється зварювання.

Воронезький механомонтажний завод випускає нестандартне обладнання для монтажних організацій і держзамовлення. Застосовується ручна дугова і контактне зварювання, зварювання в середовищі захисних газів, а також зварювання плавким електродом.

Цех металоконструкцій (ЦМК), Оскольський електрометалургійний комбінат і, гірничо-збагачувальний комбінат - випуск нестандартного устаткування, металоконструкцій, для ремонту основного обладнання.

Застосовується ручна, дугова і напівавтоматичне зварювання в середовищі захисних газів плазмова різка.

Завод великопанельних деталей - виготовлення залізобетонних конструкцій. Застосовується ручне дугове зварювання, контактне зварювання і контактне зварювання під флюсом.

Белгородстальконструкція - виробляє металоконструкції для власних потреб. Застосовується ручна дугова і напівавтоматичне зварювання.

В інших цехах, при ремонтних роботах використовують ручне дугове зварювання, зварювання ісплавящімся електродом в середовищі захисних газів, наплавлення автоматом під шаром флюсу, плазмове напилення.

РОЗДІЛ 1 ЗАГАЛЬНА ЧАСТИНА

1.1.Значення зварювання у народному господарстві

Важливою науково-технічною проблемою є створення економічних, надійних і довговічних зварних конструкцій, що можуть працювати на землі, під водою і в космосі, при великій різниці температур, в агресивних середовищах і при інтенсивному опромінюванні. За допомогою зварювання і споріднених технології створюється більше половини валового національного продукт.) промислово розвинутих країн. У зварювальному виробництві зайнято близько 5 млн. людей, переважна більшість яких (70-80%) виконують електродугові процеси.

Основою зварювального виробництва є зварювання плавленням. Техніка і технологія цього процесу постійно вдосконалюються На ринку зварювального обладнання перше місце займає апаратура для дугового зварювання. Зростає виробництво апаратури для зварювання порошковими і суцільними дротами при зменшенні частки обладнання для ручного дугового зварювання покритими електродами. У промислово розвинених країнах частка металу наплавленого ручним дуговим зварюванням, зменшилась майже в З рази і становить 20-30%, в інших країнах таке зниження менш інтенсивне.

Друге місце займає виробництво обладнання для контактного зварювання. При цьому частка обладнання для газового зварювання і різання зменшується. У світовій практиці останнім часом почали широко використовувати інверторні джерела живлення, що мають великі можливості для автоматичного керування зварювальними процесами.

Розширюються галузі застосування лазерних технологій, зокрема потужних діодних зварювальних лазерів з високим к.к.д. Широкі можливості використання електронно-променевого зварювання, яким за один прохід можна зварювати метали товщиною до 200-300 мм. Для розвитку важкого машинобудування велике значення має електрошлакове зварювання при виготовленні крупногабаритних; товстостінних виробів. Успішно розвивається контактне зварювання (роликове, точкове й рельєфне).

Розвиток електронної техніки й приладобудування призвів до створення ультразвукового, дифузійного, пресового та зварювання інших видів. Забезпечення з'єднань високої якості у складних умовах вимагає вдосконалення техніки та засобів підготовки до ремонтного зварювання.

Невід'ємною частиною зварювального виробництва є наплавлення, для якого використовують 8-10% електродів і суцільних дротів та 30% порошкових дротів від загального об'єму зварювальних матеріалів і практично всі спечені й порошкові стрічки. Удосконалюються технології нанесення спеціального та захисного покриття методами плазмодугового, електронно-променевого, газотермічного й динамічного напилення. Особливе значення мають технології склеювання. Створено значну кількість клеєвих композицій, які дають можливість з'єднувати одно- та різнорідні матеріали.

Актуальною залишається проблема зварювання нових матеріалів на основі заліза, міді, нікелю, алюмінію, титану та ін. В Інституті електрозварювання ім. Є. О. Патона знайшли нове рішення покращення зварюваності перспективних сплавів алюмінію й титану. Створені нові технології, що дають можливість одержання зварних з'єднань товщиною 0,5-1000 мм. Для одержання нероз'ємних з'єднань із різнорідних матеріалів (сталь — титан, мідь — алюміній, сталь — алюміній та ін.) перспективними є такі процеси; зварювання магнітно-імпульсне, зварювання вибухом, дифузійне зварювання, паяння, склеювання, механічні (штепсельні) з'єднання.

У виробництво впроваджені нові технології для зварювання полімерів і композитів на їх основі, зварювання труб із терм-пластів, які використовуються при спорудженні газо- й водопроводів та інших комунікацій. Перспективними є з'єднання цих матеріалів за допомогою ультразвукового зварювання, зварювання тертям і струмами високої частоти.

Значно розширилися можливості підводного зварювання та різання, які використовуються на глибинах декількох десятків метрів. Для цього використовують зварювання плавкими і неплавкими електродами, лазерне випромінювання. Розробляються нові механізовані способи зварювання й різання, а також обладнання, які були б придатні для використання на кілометровій глибині для прокладання газо- і нафтопроводів по дну океанів.

Важливою проблемою є застосування зварювальних технологій у космічному просторі, де перспективним способом вважається електронно-променеве та лазерне зварювання. Інститутом електрозварювання ім. Є. О. Патона разом з НВО «Енергія» проведені експерименти електронно-променевого зварювання, різання, паяння й нанесення покриття у відкритому космосі, при яких були вивчені особливості одержання зварних з'єднань в умовах вакууму та мікрогравітації у оцінені можливості людини у скафандрі виконувати функції зварника.

Зварювання та споріднені технології будуть і надалі інтенсивно розвиватися, оскільки вони є ключовими для ведучих галузей сучасної промисловості.

РОЗДІЛ 2. ЗВАРЮВАЛЬНІ ТРАНСФОРМАТОРИ

2.1. Пристрій зварювального трансформатора.

Трансформатор — статичний електромагнітний пристрій із двома або більшим числом індуктивно зв'язаних обмоток, який служить для перетворення за допомогою електромагнітної індукції змінного струму однієї напруги в змінний струм іншої напруги.

Класифікація

За призначенням трансформатори бувають:

Силові;
Узгоджувальні;
Імпульсні.
За потужністю – малої, середньої та великої потужності;
за кількістю обмоток – двообмоткові та багатообмоткові;
за способом охолодження – сухі і масляні;
за типом осердя – стержньові, броньові і тороїдні; а також – без осердя (повітряні);
за кількістю фаз – однофазні і трифазні.

Силові трансформатори призначені для перетворення електричної енергії в електричних мережах та в установках для її приймання і використання. Вони складають основну, найбільш численну групу.

Потужні силові трансформатори встановлюють на електростанціях для підвищення електричної енергії генераторів. Передача електроенергії по лінії електропередачі високою напругою і малими струмами значно зменшує втрати потужності, що дає можливість зменшити переріз проводів та істотно знизити витрати кольорового металу.

У кінці лінії електропередачі встановлюють трансформатори, які знижують напругу до рівня, необхідного для розподілу її між великими споживачами (міста, населені пункти, промислові підприємства, цехи підприємств та ін.).

У місцях споживання електроенергії встановлюють трансформатори, які знижують напругу до експлуатаційної. Більшість споживачів працюють при напрузі 220, 380 і 660 В.

Отже, електроенергія, яка передається від електростанції до електроприймачів, трансформується декілька разів. Спочатку підвищується, а потім знижується.

Трансформатори, призначені для підвищення напруги, називаються підвищувальними, а трансформатори, призначені для зниження напруги,— знижувальними.

Трансформатори широко використовують у радіо- і телеапаратурі, у вимірювальних пристроях, місцевому освітленні тощо.Трансформатори, які використовуються для узгодження напруги або опорів між каскадами в радіопристроях, називаються узгоджувальними.

Трансформатори, призначені для передачі імпульсів напруги або струмів з однієї мережі в іншу, називаються імпульсними. Вони широко використовуються в імпульсній техніці.

Залежно від потужності трансформатори випускають з природним і масляним охолодженням. Активні частини трансформаторів у потужних енергетичних установках занурюють в мінеральне трансформаторне масло для кращого відведення тепла і поліпшення ізоляції.

Трансформатори малої потужності випускають з повітряним охолодженням.

Принцип дії трансформатора

Магнітопровід - це феромагнітне осердя трансформатора, на якому розташовуються обмотки.

Обмотка – це провід, обмотаний навколо стержня магнітопроводу для створення магнітного поля під дією струму, що протікатиме обмоткою, або для зворотного явища (електромагнітної індукції).

Обмотка, до якої підводиться електрична енергія, називається первинною, а обмотка, від якої відводиться електрична енергія,— вторинною.

Умовне позначення однофазного трансформатора

В основі роботи будь-якого трансформатора лежить явище електромагнітної індукції.

Розглянемо принцип дії трансформатора на прикладі однофазного двообмоткового трансформатора.

Під час вмикання первинної обмотки трансформатора до мережі змінного струму з напругою U₁ у ній виникає струм I₁, який збуджує в магнітопроводі змінний магнітний потік Ф. Замикаючись по магнітопроводу, змінний магнітний потік перетинає витки обмоток та індукує в первинній обмотці (w₁) е.р.с. е₁, а у вторинній обмотці (w₂) е.р.с. е₂.

Під час вмикання вторинної обмотки до навантажування е.р.с. е₂ створить у ній струм I₂. Отже, у трансформаторі електрична енергія первинного кола з параметрами U₁, I₁ та частотою f перетворюється в електричну енергію змінного струму з параметрами U₂, I₂та частотою f.

В електротехніці та радіотехніці широко використовують трансформатори, які служать для перетворення змінного струму однієї напруги в змінний струм іншої. Силові трансформатори застосовують для живлення анодних кіл радіопристроїв, трансформаторних підстанцій, блоків живлення, живлення транзисторних схем тощо, а сигнальні трансформатори - в підсилювачах низької частоти.

Потужний трансформатор високої напруги - це пристрій, який складається з великої кількості конструктивних елементів, основними з яких є: магнітна система (магнітопровод), обмотки, ізоляція, виводи, бак, охолоджувальний пристрій, механізм регулювання напруги, захисні та вимірювальні пристрої, візок.

У трансформаторах невеликої потужності бак має верхню знімну кришку, тому під час ремонту необхідно зняти цю кришку, а потім підняти активну частину з бака.

Якщо маса активної частини перевищує 25т, вона встановлюється на донну частину бака, а потім накривається дзвоникоподібною верхньою частиною бака і заливається маслом. Такі трансформатори з нижнім рознімним дном не потребують вантажопідйомних пристроїв, щоб вийняти активну частину, тому що після зливання масла верхня частина бака піднімається, відкриваючи доступ до обмострум і магнітопровода. Для зменшення втрат від пострумів розсіювання стальні баки екрануються з внутрішньої сторони пакетами з електротехнічної сталі або пластинами з немагнітних матеріалів (мідь, алюміній).

У магнітній системі наявний магнітний потік трансформатора (звідси назва «магнітопровод»). Магнітопровод є конструктивною і механічною основою трансформатора. Слід зазначити, що якість електротехнічної сталі впливає на допустиму магнітну індукцію та втрати в магнітопроводі.

Протягом багатьох років застосовувалася гарячекатана сталь ЭЧ1, ЭЧ2 з товщиною листів 0,5-0,35мм, яка допускає індукцію 1,4—1,45Тл, з питомими втратами 2,5-3,5Вт/кг. Тепер використовують холоднокатану текстуровану сталь марок 3405, 3406, тобто сталь з певною орієнтованістю зерен, яка допускає індукцію до 1,7Тл, з питомими втратами 0,9-1,1Вт/кг. Використання такої сталі дало змогу значно зменшити переріз магнітопровода за рахунок значної допустимої магнітної індукції, зменшити діаметр витків обмотки, зменшити масу і габарити трансформаторів Маса трансформаторів на одиницю потужності в 1930 р сягала 3,33т/(МВА), а в теперішній час 0, 74т/(МВА)

Зменшення питомих втрат в сталі, ретельна збірка магнітопровода, використання безшпилевих конструкцій, з'єднання стержнів з ярмом за допомогою косої шихтовки дають змогу зменшити втрати холостого ходу та струм намагнічування трансформатора В сучасних потужних трансформаторах струм намагнічування становить 0,5-0,6% від Іном тоді як у трансформаторі з гарячекатаною сталлю струм сягав 3%, втрати холостого ходу зменшабося вдвічі

Листи трансформаторної сталі повинні бути ретельно ізольовані один від одного Спочатку застосовувалася паперова ізоляція - листи оклеювалися з одного боку тонким шаром спеціального паперу. Хоча папір створює повну електричну ізоляцію між листами, але він легко пошкоджується при складанні та збільшує розміри магнітопровода. Широко використовують ізоляцію листів лаком з товщиною шару 0,01мм Лакова плівка створює достатньо міцну ізоляцію між листами, забезпечує добре охолодження магнітопровода, володіє високою нагрівостійкістю і не пошкоджується під час збирання. Останнім часом все ширше застосовують двостороннє жаростійке покриття листів сталі, яке наноситься на металургійному заводі після прокату. Товщина покриття менше 0,01мм, що забезпечує кращі властивості магнітної системи. Стяжка стержнів здійснюється склобандажами, ярм - сталевими напівбандажами і бандажами.

Магнпопровод і його конструктивні деталі є основою трансформатора, на якій встановлюють обмотки і кріплять провідники, що з'єднують обмотки з вводами, створюючи активну частину.

Магнітопровод з насадженими на його стержні обмотками - це активна частина трансформатора

Магнітопровод в трансформаторі виконує дві функції по-перше, він утворює магнітне коло, по якому замикається основний магнітний потік трансформатора, а по-друге, є основою для встановлення та кріплення обмострум, виводів, перемикачів.

Основні типи зварювальних трансформаторів

Електропромисловість випускає такі типи трансформаторів:

з рухомим магнітним шунтом - СТШ-250, СТШ-300, СТШ-500, СТШ-500-80;
з нерухомим магнітним шунтом і вміщеній на ньому обмоткою управління-ТДФ-1001 і ТДФ-2001;
з рухомими вторинними обмотками-ТС-300, МС-500, ТСК-300, ТСК-500, ТД-300, ТД-500.

Рис. 2.2. Електричні схеми трансформаторів СТШ-500 (а) і СТШ-500-80 (б, в); положення шунта при мінімальному і максимальному токах (р)

У трансформаторах типу СТШ, принципова схема яких наведена на рис. 2д, первинна обмотка 2 закріплена в нижній частині сердечника 4, а вторинна 3 - у верхній. Магнітний шунт 5. розташований між обмотками, складається з двох половинок, які можуть розсуватися або зрушуватися. Коли половини шунта розсунуті, магнітний потік розсіювання зменшений н зварювальний струм буде максимальним. При зсунутих ж половинах шунта зварювальний струм мінімальний (рис. 2г).

Електрична схема трансформатора СТШ-500 наведена на рис. 2а.

У трансформаторі СТШ-500-80 котушки обмоток можуть переключатися з паралельного з'єднання (великі струми) (рис. 2б) на послідовне (малі струми), (рис. 2а).

Трансформатори ТДФ-1001 і ТДФ-2001 - стаціонарні, призначенi для харчування дуги при автоматичній зварці під флюсом.

У цих трансформаторах первинні і вторинні обмотки рознесені на значну відстань; у вікні магнітопровода розташований нерухомий магнітний шунт з чотирма котушками на ньому, які призначені для плавного регулювання зварювального струму.

Зварювальний струм регулюють перемиканням котушок вторинних обмоток (два діапазони: великі та малі струми); плавне регулювання струму здійснюється подмагннчнванісм шунта за допомогою зміни величини струму в його обмотках: чим більше струм подмагннчіванія, тим більше і зварювальний струм.

Установка типу ТДФ складається з трансформатора, мережевого контактора, вентилятора і блок-схеми управління.

Трансформатори ТС-300. ТС-500. ТЗ До 300, ТСК-500, ТД-300 і ТД-500, найбільш поширені в даний час, побудовані за схемою, показаної на рис. 1 м. Котушки первинної обмотки 2 і вторинної 3 попарно розміщені на обох стрижнях сердечника. Первинна обмотка нерухома: вона закріплена в нижній частині сердечника: вторинна переміщається по сердечникові за допомогою гвинтового механізму.

Зварювальний струм регулюють зміною відстані h між первинними і вторинними обмотками: зі збільшенням цієї відстані магнітний потік розсіювання збільшується, а зварювальний струм зменшується. У трансформаторах цього типу можуть бути встановлені дна діапазону зварювальних струмів: великі струми - при паралельному з'єднанні котушок первинних і вторинних обмоток і малі струми - при послідовному з'єднанні котушок. У трансформаторах типу ТЗ ця операція складна і вимагає витрати часу: необхідно зняти кожух і перссоеднннть перемички первинних і вторинних обмоток.

Трансформатори типу ТД більш досконалі: вони забезпечені барабанними перемикачами. Як видно з рис. 3а, при включенні діапазону великих струмів котушки первинних і вторинних обмоток з'єднані паралельно, при включенні діапазону малих струмів (рис. 3 б) котушки вторинних обмоток і частина витків первинної обмотки з'єднані послідовно, а частина витків первинної обмотки відключена.

Рис. 2.3 Електрична схема зварювального трансформатора типу ТД:

з'єднання обмоток: а - при включенні великих струмів. 6 - при включенні малих струмів

Трансформатори ТСК-300 і ТСК-500 комплектують конденсаторами великої потужності, які включаються паралельно первинним обмоткам; конденсатори призначені для збільшення коефіцієнта потужності.

III. Трансформатори з жорсткою характеристикою (для живлення електрошлакової ванни) ТШС-1000-l ТШС-3000-1 (однофазні) і ТШС-600-3, ТШС-1000-3, ТШС-3000-3 (трифазні) мають секціонованими первинні і вторинні обмотки для регулювання вторинного напруги. Зміна вторинної напруги перемикачем витків первинної обіотм проводиться контролером, що приводиться в дію електродвигуном, керованим дистанційно - з робочого місця зварника. Витки вторинної обмотки перемикаються перестановкою перемичок.

Зварювальні трансформатори 📙 Дипломная → 🆔 6321