制桶工艺学
第三章 焊接
第二节 钢桶焊接设备
五、电阻焊接变压器
焊接变压器是电阻焊机供电装置的核心，在工作原理上与一般电力变压器没什么不同，但在结构和使用条件方面有些特点。
1.主要参数
钢桶焊接的单相交流焊机变压器常用频率f1=55Hz、一次电压U1= 380V的电网。次级整流焊机变压器也类同。
额定焊接电流I2H、额定工作规范?%根据焊接的材质、厚度及焊机可能的生产率、工艺方法来选定。为了在焊机上获得规定的焊接电流I2所必需的变压器二次绕组空载电压U20等于二次绕组电动势E2，它取决于二次回路的结构和尺寸、焊件的材质和尺寸、焊接方法等。通常U20=1～12V。
2.特点
（1）电流大、电压低。由于焊接回路与焊件电阻一般小于100μΩ，需要2～40kA的电流才能获得所需焊接热量。而变压器次级电压不高，常在10V以下，所以二次绕组只有1～2匝。
（2）功率大，可调节。由于焊接电流I2大，而二次回路电抗压降大（对工频交流焊机而言）所以视在功率大，如钢桶缝焊需200KVA左右。为了获得不同焊接规范需要改变功率时，由于次级绕组匝数少，只能通过改变初级绕组的匝数来进行（这正是电阻焊变压器与普通电力变压器的区别要点）。增加W1可提高变压比，在U1不变的条件下降低U20，因而减小了电流I2。
（3）无空载运行，断续工作。一般的焊接变压器开关置于初级绕组与电源之间，将初级绕组接入电源之前，焊件由于电阻焊接工艺特殊性己先被紧压于二个电极之间，即焊接回路先已闭合。故电源一旦接通，变压器便在负载状态下运行，所以无空载运行。此外，当焊件点焊时经过的焊接循环（预压、锻压、休止等程序）；点缝焊时焊件装卸、压紧、焊接位置移动等时间间隙一般都不需接通电源，所以变压器又是断续工作的，有利于变压器的冷却。
3. 功率调节原理
从变压器理论可知，变压器初、次级电压比（近似）等于其绕组的匝数比。
当电网电压U1和焊接回路阻抗Z不变时，改变初级绕组匝数，即可调节次级空载电压U20，从而改变焊接电流I2，也即有级地调节了功率，规律是W1匝数愈少时，变压器输出功率愈大。
4. 阻焊变压器构造
电阻焊变压器由铁心、初级绕组、次级绕组、绝缘物及夹紧件等组成[图3-30（a）]钢桶焊接变压器属壳型变压器，构造简图见图3-30（b）。
图3-30 壳型变压器外形图（a）及构造简图（b）
1-铁芯；2-初级绕组；3-次级绕组；4-引出线；
5-冷却水管；6-接触块；7-框架；8-螺栓
壳型变压器具有电气性能良好、便于维修的优点，用环氧树脂浇铸的壳型变压器体积小，机械强度高、使用寿命长。
壳型变压器的铁芯为双口型，用条料、?形料叠制。初级线圈为盘形，匝间以及线圈与其它组件之间用绝缘物隔开，整个线圈需作绝缘处理。初级绕组分成若干段，各段由钎焊的抽头接到级数换接器上。次级绕组亦为盘形，内埋有冷却水管。初、次级绕组交错叠放，这样不仅减小漏磁通，又可使通水冷却的次级线圈也起到冷却初级线圈的作用。在通电的变压器铁芯和绕组上有巨大的电机械力，因此必须用螺栓通过刚强的框架夹紧铁芯。
5. 电压调节方式及机构
二次电压调节的级数，通常在4至16之间选用.一般倒数第二级作为额定级。为了获得不同的U20，一次线圈通过不同的接绕方式来改变串-并联圈数。接线方式同级数换接器一起应保证：（1）工作可靠、安全（一次绕组任意两个抽头之间的电压不应超过网压50%）；（2）在所有调节级数下，在绕组各圈上电流分配的均匀性；（3）改变的平稳性（从一级改变到下一级时，U20的变化不应超过20%）和大的调节系数kc：
kc=U2M/U21≥1.8
式中 U2M——最大二次电压（在最大一级时）；
U21——最小二次电压（在第一级时）。
图3-31 变压器二次电压调节的接地方式
对于小功率焊机来说，改变初级线圈圈数的最简单的接线方式，就是把变压器一次绕组分成若干段，它的抽头1～7通过接线柱同换接器?连接[图3-31（a）]。当?接到接线柱1上时，电流通过所有线圈，因此U20最小（最低级数）；接到7时（最高级数）U20最大，这时电网电压U接到AB段绕组上，因而在A端和C端之间，如同自耦变压器时一样，出现电压
UAC=U1W1/W1min
式中 W1——一次绕组总圈数；
W1min——在AB段的圈数。
当调节系数kc≥1.8（通常为2），在一次绕组上能产生远远超过电网电压的危险电压。为了不超网压50%的限制，上述接怯的U20调节系数不能不超1.5。
为了满足kc≥1.8和W1/W1min<1.5的条件，一次绕组应当在[图3-31（b）]A点处断开，而级数换接器应有两个插刀?1和?2，当它们放在位置1时一次绕组全部通电；当插?1放在位置2时，左边一组线圈（AC段）被切断。如果这时插刀?2放在位置4（最高级），则只有最少线圈通电。这种接线方式可以保证A和B之间的电压UAB<1.5U1，而调节系数kc≤3。这种接线方式用于中等功率的焊机。上述二种接线方式不能做到任一级时电流流过所有线圈，用（c）分图的串-并联接线方式可达到目的，但是在各线圈上流过的电流（在许多级数下）是不一祥的。当换接开关?1、?2、?3的位置如图上实线所示时，所有线圈上各圈都串联在一起，而?1、?2、?3位置如图上虚线所示时，线圈a1与a2、b1与b2、c1与c2互相并联。在第一种情况下W1=2a+2b+2c+d；在第二种情况下W1min=a+b+c+d。当插刀在其它位置时，部分线圈的圈数并联，而另一部分线圈则串联。当只有一个串并联线圈组时（不含线圈d）kc=2。大功率焊机常用此接线法。
为了进行变压器绕组线圈的换接，常用搭片式、插刀式和鼓筒式级数换接器。钢桶焊机变压器常用鼓筒式换接器，操作方便可靠，可在变压器带电的情况下换级，但必须在空载的情况下才可以。
搭片式换接器结构简单、可靠，但换接时要切断总电源，要使用螺母扳手。
插刀式换接器应用广泛、方便。在200KWA以下功率的焊机常采用，可以在变压器带电下换级，但也必须在空载的情况下进行。
图3-32为焊接变压器的三种级数换接器。
图3-32 焊接变压器级数换接器
（a）搭片式换接器；（b）鼓筒式换接器；（c）插刀式换接器
