Transformatorer för svetsning

Definition av svetstransformator

En svetstransformator (även känd som en svetsströmkälla) krävs för att täcka de höga effektkraven hos en svetsmaskin. En svetstransformator levererar huvudsakligen växelström, en likriktare krävs också så snart svetstransformatorn körs med likström. Som regel krävs en ström på 100 ampere för svetsning. Moderna svetsmaskiner är utrustade med en inverter och kräver därför inte längre en konventionell svetstransformator.

Funktion för svetstransformator

I en svetstransformator omvandlas nätets växelström med hög spänning och låg strömstyrka till en växelström med låg spänning och hög strömstyrka för att transformatorn ska kunna användas för svetsning. Strömmen regleras genom att man kopplar in transformatorns primärspole. En svetstransformator i form av en nättransformator används för svetsmaskinen. Ett rörligt ok är monterat mellan transformatorns primär- och sekundärspolar, vilket säkerställer steglös reglering (justerbar svetsström). Transformatorns strömutgång liknar en konstantströmskälla, som håller den inställda svetsströmmen nästan konstant vid förändrade belastningar. Spänningskarakteristiken för en svetstransformator är något fallande så att något mer än den inställda strömmen flödar i händelse av kortslutning. Tomgångsspänningen är 50 V, så det finns ingen risk för farliga elektriska stötar för användaren. Små svetstransformatorer med en svetsström på 50 till 125 A väger redan över 30 kg.
En transformators konstruktionseffekt uttrycks i VA eller kVA (VA är termen för voltampère och står för måttenheten för skenbar elektrisk effekt, kVA för kilovoltampère).
Med undantag för silver har koppar den bästa ledningsförmågan med γ = 56. Aluminium har däremot bara γ = 36. Aluminium följer därmed med ett gap på cirka 35 procent. Koppar är alltså den bästa metallen och aluminium ”bara” den näst bästa av de tekniskt och ekonomiskt användbara ledarmaterialen för elektrisk energi. Alla andra metaller kan inte betraktas som ledare för elektricitet, och legeringar har i allmänhet betydligt lägre ledningsförmåga än rena metaller. Silver eller guld utesluts helt och hållet på grund av det höga priset.

Struktur för svetstransformator

En transformator består i huvudsak av två eller flera spolar och en gemensam järnkärna. Transformatorns lindningar är vanligtvis gjorda av isolerad koppartråd och är lindade på järnkärnan.
Ingångsspänningen läggs på transformatorns primärlindning. Det är därför spolen på primärsidan ofta kallas primärspole. Ingångsspänningen appliceras på primärspolen. Den växlande spänningen på primärspolen skapar ett växlande magnetfält på grund av induktivitet. Det magnetiska flödet passerar genom sekundärspolen med hjälp av järnkärnan. Utspänningen kan därmed tas från transformatorns sekundärsida. Motsvarande spolen på primärsidan kallas spolen på sekundärsidan för sekundärspole. Lindningsförhållandet mellan primär- och sekundärspolarna avgör om utspänningen är mindre eller större än inspänningen. Om antalet varv på sekundärspolen är större än på primärspolen är utspänningen större än inspänningen. Men om antalet varv på sekundärspolen är mindre, är utspänningen mindre än ingångsspänningen. Om båda spolarna har samma antal varv med tråd lindad runt dem, motsvarar utspänningen ingångsspänningen.
Förutom spolarna är järnkärnan en viktig komponent i en transformator. En järnkärna består ofta av järnpulver, ferrit eller kiselstållegeringar. Trådrullar lindas på järnkärnan för att skapa en magnetisk förbindelse mellan dem. Många transformatorer är också utsatta för kylning. Transformatorerna kyls i och av ett oljebad. Förutom att kyla fungerar oljan också som en isolator och isolerar bättre än luft. Ytterligare kylsystem kan också installeras för mycket höga uteffekter och nätspänningar.

Användning av svetstransformatorer

En svetstransformator används i en svetsmaskin för att täcka det höga effektbehovet vid svetsning. Förutom svetstransformatorer kan liknande enheter användas för svetsning för att uppnå samma resultat. Dessa är svetslikriktare, svetsomvandlare eller svetsinverterare. Alla dessa elektroniska enheter är sätt att manövrera en svetsmaskin.