Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 11/2016 vyšlo tiskem
7. 11. 2016. V elektronické verzi na webu od 1. 12. 2016. 

Téma: Rozváděče a rozváděčová technika; Točivé stroje a výkonová elektronika

Hlavní článek
Lithiové trakční akumulátory pro elektromobilitu

Aktuality

Svítící fasáda FEL ČVUT nabídne veřejnosti interaktivní program s názvem Creative Colours of FEL Dne 13. prosince v 16.30 hodin se v pražských Dejvicích veřejnosti představí interaktivní…

Fakulta elektrotechnická je na špici excelentního výzkumu na ČVUT Expertní panely Rady vlády pro výzkum, vývoj, inovace (RVVI) vybraly ve II. pilíři…

Švýcaři v referendu odmítli uzavřít jaderné elektrárny dříve V referendu hlasovalo 45 procent obyvatel, z toho 54,2 procent voličů řeklo návrhu na…

Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. 11. 2016 den otevřených dveří Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. listopadu od 8.30 hodin Den otevřených…

Calliope mini – multifunkční deska Calliope mini poskytuje kreativní možnosti pro každého. A nezáleží na tom, zda jde o…

Ocenění v soutěži České hlavičky získal za elektromagnetický urychlovač student FEL ČVUT Student programu Elektronika a komunikace Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze Vojtěch…

Více aktualit

Snížení proudového rozsahu svařovacího transformátoru

František Majda, elektrotechnik,
Popovice u Kroměříže
 
V minulosti bylo v oblibě vyrobit si doma svařovací transformátor. Dělali si ho budoucí stavebníci, kteří si s ním řezali a svařovali traverzy, domácí kutilové zase vyráběli různé malotraktory a jiná zařízení. V současné době již není třeba žádné svářečky takto pracně vyrábět, protože jsou v prodeji za dostupnou cenu a ve velkém výběru. Tato samovýroba tedy v současnosti ztratila své kouzlo. A to nejen proto, že je k dostání i zemědělská mechanizace, ale i proto, že ovoce a zelenina jsou v obchodech ke koupi v hojném množství po celý rok, a tak není ani nutné tuto mechanizaci vyrábět nebo vlastnit. Při stavbě rodinného domu se nyní používá železo mnohem méně než dříve. Je to drahý materiál, a tak se spíše používá jako výztuha do betonu.
 
Svařování střídavým proudem je v současné době výjimečné i pro ruční svařování. Přesto je použití tohoto způsobu svařování v domácí dílně pro ty, kdo takovéto zařízení vlastní nebo je zdědili, stále aktuálním tématem. Menší prodávané svařovací transformátory nejsou vhodné pro svařování silných materiálů. Jsou značně poddimenzované. Je nutné pracovat s přestávkami, protože se přehřívají. Bývají vybaveny bimetalovou ochranou proti přehřátí, která přístroj při přetížení vypne. Současně prodávané svařovací transformátory mají často provařeny plechy, aby nedrnčely. Dojde-li přetěžováním ke spálení vinutí, transformátor nelze rozdělat a opravit.
 
Dříve hojně amatérsky konstruované svářečky byly robustnější. To znamená, že s takovýmito zařízeními bylo možné úspěšně svařovat i silnější materiály bez omezujících přestávek z důvodu jejich přehřátí. Tato zařízení, mnohdy velmi dobře technicky provedená, trpěla však také provozními nedostatky.
 

Nedostatky amatérsky konstruovaných svařovacích transformátorů

Postavit i zdánlivě jednoduchý elektrický stroj (netočivý) – svařovací transformátor – vyžaduje technické i praktické znalosti z oboru elektrotechniky i práce s kovem. Snadněji lze takovéto zařízení postavit pouze jako opakovanou konstrukci, která byla již někým sestrojena a vyzkoušena. Různé amatérsky sestrojené konstrukce byly nevhodné z hlediska regulace svařovacích proudů, a to zvláště směrem k menším proudovým rozsahům. Konstruktér méně zdatný v elektrotechnice volil snižování proudového rozsahu nevhodnou závitovou regulací. Přidáváním primárních závitů klesal svařovací proud, ale i napětí naprázdno, což vedlo k nestabilitě oblouku. Méně často používaná regulace změnou sekundárních závitů rovněž není vždy nejvhodnější.
 
Příklad
Viděl jsem svařovací transformátor amatérsky zhotovený v elektrotechnické továrně. Měl ale pouze dva proudové rozsahy:
  • první stupeň – transformátor byl zapojen mezi dvě fáze – sdružené napětí 400 V, svařování elektrodou o průměru 3,2 mm, průběh svařování velmi dobrý,
  • druhý stupeň – transformátor se přepnul na fázové napětí 230 V, svařování elektrodou o průměru 2,5 mm, průběh svařování nevhodný (malé napětí naprázdno).
Tento transformátor jsem před dvaceti lety na přání majitele upravil, a to převinutím primárního vinutí. Úprava spočívala v zapojení, které nemění napětí naprázdno, ale mění rozptyl. Při přepínání směrem k větším proudům se vinutí přibližují k sobě a naopak (obr. 2). Transformátor byl opatřen šestinásobným přepínačem a zvládal plynulou regulaci 60 až 140 A. Byl zapojen pouze na sdružené napětí 400 V.
 

Jak upravit svařovací transformátor bez převíjení

 

1. Regulace činným odporem

Tato úprava spočívá v zapojení vhodného činného odporu, a to do primárního nebo sekundárního vinutí (obr. 3a a obr. 3b).
Vyzkoušel jsem toto zapojení s odporem zapojeným do série s primárním vinutím. Ke zkoušce byl použit svařovací transformátor zapnutý na nejvyšší svařovací stupeň s proudovým rozsahem Imax = 130 A. Do série s primárním vinutím byl zapojen dvoukolový litinový vařič se šestistupňovou regulací.
 
Parametry a hodnoty tohoto zapojení byly tyto:
 
R = 22 Ω
 
převod transformátoru (Uprim = 400 V, Usek = 65 V):
 
p = Uprim/Usek = 400/65 = 6,15
 
ztráty na činném oporu:
 
PzR = (I2/p2)R = (602/6,152) · 22 = 2 100 W
 
výkon na oblouku (napětí na oblouku při I = 60 A bylo přibližně Uobl = 22,4 V):
 
Pobl = Uobl I = 22,4 · 60 = 1 350 W
 
ztrátový výkon
 
Pz = PzR/Pobl = 2 100/1 350 = 1,55násobně větší
 
přepočtený odpor rezistoru zapojeného v sekundárním vinutí při stejných proudových poměrech:
 
Rsek = R/p2 = 22/6,152 = 0,58 Ω
 
zdánlivý odpor tohoto transformátoru:
 
X1 = 0,48 Ω
 
velikost proudu tekoucího elektrodou při zkratu:
 
Izkr = 86 A
 

Zhodnocení

Při této regulaci je vřazen do obvodu velký činný odpor, který nepříznivě působí na hoření oblouku. Na odporu je ztráta větší než užitečný výkon na oblouku. Při nestabilním hoření oblouku vzniká často zkrat, přičemž proud dosahuje velké hodnoty, což vede při déletrvajícím spojení elektrody se svařovaným materiálem k rozžhavení a deformaci elektrody. Tato regulace není dobrá. Z této regulace by měl radost energetik, který by řekl, že uvedené zapojení má dobrý účiník cos φ. Ekonom by řekl, že jde o plýtvání a elektrotechnik a svářeč vidí tuto regulaci jako nepříliš šťastnou.
 

2. Regulace tlumivkou

Při tomto zapojení se tlumivka zapojuje stejně jako činný odpor, a to buď do série s primárním nebo sekundárním vinutím (obr. 4a a obr. 4b). Pro měření byla použita tlumivka ze rtuťové výbojky 220 V, 1 000 W (obr. 5).
 
Parametry a hodnoty tohoto zapojení byly tyto:
 
jmenovitý proud tlumivky:
 
In = 9,5 A
 
napětí na tlumivce při In:
 
Un = 184 V
 
zdánlivý odpor tlumivky přibližně (mimo ztráty):
 
Xtlu = Un/In = 184/9,5 = 20 Ω
 
přepočítaný zdánlivý odpor na sekundární vinutí:
 
X2 = Xtlu/p2 = 20/6,152 = 0,53 Ω
svařovací proud:
 
I = 60 A
 
proud elektrodou při zkratu:
 
Izkr = 64 A
 
Použitá tlumivka má 270 závitů rozdělených po 135 na obou sloupcích. Při zapojení vhodného počtu závitů lze získat vícestupňovou regulaci. U tohoto způsobu regulace dobře zapaluje oblouk, držení elektrody je velmi pohodlné, oblouk lze natahovat. Indukčnost působí velmi dobře na klidné hoření oblouku. Regulace má oproti regulaci činným odporem jen nepatrné ztráty. Při připojení kompenzačního kondenzátoru o velikosti 3 až 4 kvar paralelně k přívodu lze účinně snížit zdánlivý proud transformátoru, což má vliv na velikost předřazeného jističe.
 
Obr. 1. Práce se svařovacím transformátorem
Obr. 2. Rozptylový transformátor s přepínáním závitů s konstantním sekundárním napětím naprázdno
Obr. 3. Regulace činným odporem v sérii
Obr. 4. Regulace tlumivkou v sérii
Obr. 5. Tlumivka pro výbojkové svítidlo