RU2178925C2

RU2178925C2 - Welding transformer with rotary magnetic field

Info

Publication number: RU2178925C2
Application number: RU98101999A
Authority: RU
Inventors: Н.Е. Кузнецов; В.А. Шаповалов
Original assignee: Тольяттинский политехнический институт
Priority date: 1998-01-21
Filing date: 1998-01-21
Publication date: 2002-01-27

Abstract

FIELD: welding operations. SUBSTANCE: invention is meant for welding with use of both single-phase, three-phase alternating current and direct current if simple non-controllable rectifier is available depending on make of secondary winding. Lap windings of toroidal type of three-phase welding transformer are dropped in slots of stator ( primary winding ) and of immobile rotor ( secondary winding ). Ferromagnetic wedges are inserted into slots of stator to certain depth or removed in process of fine adjustment. Certain number of U-shaped magnetic circuits are put on outer conductors of stator during coarse adjustment depending on value of welding current. EFFECT: reduced mass and dimensions of single-phase welding transformer with mechanical adjustment, uniform loading of all three phases of supply network, generation of wider range of slantingly falling external characteristics. 1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться для электросварочных работ на переменном токе и при наличии полупроводниковых преобразовательных устройств для сварки на постоянном токе. The invention relates to electrical engineering and can be used for electric welding work on alternating current and in the presence of semiconductor converting devices for welding on direct current.

Известны сварочные трансформаторы с механическим регулированием путем перемещения обмоток и магнитных шунтов. Known welding transformers with mechanical regulation by moving windings and magnetic shunts.

Наличие существующих конструкций подвижных частей является основным недостатком, который приводит как к увеличению массогабаритных показателей, так и к ограничению срока службы за счет вибрации подвижных частей под действием электромагнитных сил (1). The presence of existing designs of moving parts is the main drawback, which leads both to an increase in weight and size indicators, and to a limited service life due to vibration of moving parts under the influence of electromagnetic forces (1).

Описан также сварочный трансформатор с вращающимся магнитным полем (2) без механического регулирования крутизны пологопадающих внешних характеристик. Он обладает жесткой внешней характеристикой, замкнутая петлевая вторичная обмотка его подсоединена к многофазному полупроводниковому коммутатору (большое количество тиристоров), управление которым осуществляется относительно сложной электронной схемой. Also described is a welding transformer with a rotating magnetic field (2) without mechanical control of the steepness of the dipping external characteristics. It has a rigid external characteristic, its closed loop secondary winding is connected to a multiphase semiconductor switch (a large number of thyristors), which are controlled by a relatively complex electronic circuit.

Этот сварочный трансформатор пригоден только для сварки на постоянном токе как в режиме источника тока, так и в режиме источника напряжения. Область применения его сужена. This welding transformer is suitable only for DC welding both in the current source mode and in the voltage source mode. Its scope is narrowed.

Целью изобретения является создание более универсального простого в управлении сварочного трансформатора с простым механическим устройством регулирования, получение более широкого диапазона семейства пологопадающих внешних характеристик, уменьшение массы и габаритов, повышение срока службы и упрощение полупроводникового преобразователя, если сварка ведется на постоянном токе. The aim of the invention is to create a more versatile, easy-to-control welding transformer with a simple mechanical control device, to obtain a wider range of a family of slightly damping external characteristics, to reduce the weight and dimensions, increase the service life and simplify the semiconductor converter, if welding is carried out with direct current.

Это достигается в изобретении заменой существующих сварочных трансформаторов с пульсирующим магнитным полем и механическим регулированием на трансформатор с вращающимся магнитным полем, первичная обмотка которого, выполненная в виде петлевой обмотки барабанного типа, заменяется на петлевую обмотку тороидального типа (значительно уменьшаются лобовые части обмоток, их масса и габариты), а сама конструкция трансформатора с вращающимся магнитным полем способствует уменьшению массогабаритных показателей и равномерной загрузке всех трех фаз распределительной сети. Срок службы повышается, так как в изобретении нет подвижных обмоток по сравнению со сварочным трансформатором с пульсирующим магнитным полем. Получение широкого диапазона по степени крутизны семейства пологопадающих характеристик достигается изменением магнитного потока рассеяния первичной обмотки путем введения ферромагнитных клиньев в пазы статора и установки П-образных магнитопроводов на пассивные проводники, находящиеся на внешней поверхности ярма статора. This is achieved in the invention by replacing existing welding transformers with a pulsating magnetic field and mechanically controlled by a transformer with a rotating magnetic field, the primary winding of which, made in the form of a loop winding of a drum type, is replaced by a loop winding of the toroidal type (the frontal parts of the windings, their mass and dimensions), and the design of the transformer with a rotating magnetic field reduces the overall dimensions and uniform loading of all tr s distribution network phases. The service life is increased, since the invention does not have movable windings compared to a welding transformer with a pulsating magnetic field. Obtaining a wide range of steepness of the family of damping characteristics is achieved by changing the magnetic flux of the scattering of the primary winding by introducing ferromagnetic wedges into the grooves of the stator and installing U-shaped magnetic cores on the passive conductors located on the outer surface of the stator yoke.

С целью удобства монтажа пассивные проводники можно расположить в пазах неферромагнитной оболочки, а можно расположить, например, прямо на внешней поверхности ярма статора внутри П-образных магнитопроводов. Возможны и другие варианты. В дальнейшем в описании рассматривается вариант с неферромагнитной оболочкой. For the convenience of installation, passive conductors can be located in the grooves of the non-ferromagnetic shell, and can be located, for example, directly on the outer surface of the stator yoke inside the U-shaped magnetic circuits. Other options are possible. Further in the description, a variant with a non-ferromagnetic shell is considered.

С помощью ферромагнитных клиньев осуществляется тонкая настройка, а с помощью П-образных магнитопроводов - грубая настройка на заданную величину сварочного тока. With the help of ferromagnetic wedges, fine tuning is performed, and with the help of U-shaped magnetic cores, a rough adjustment is made for a given value of the welding current.

Так как сварочный трансформатор с вращающимся магнитным полем по конструкции аналогичен асинхронному двигателю, то при изложении сущности изобретения будем пользоваться терминологией этого двигателя. Since a welding transformer with a rotating magnetic field is similar in design to an asynchronous motor, we will use the terminology of this motor to describe the essence of the invention.

На фиг. 1а показано только ярмо статора, в пазах которого уложена первичная трехфазная петлевая обмотка тороидального типа. На этом чертеже показан принцип намотки витков обмотки статора. На фиг. 1б изображен в разрезе только статор 1 и для простоты показаны только два паза с активными проводниками 2 первичной обмотки и ферромагнитными клиньями 3, которые можно вставить в паз на заданную длину или полностью вынуть. Пассивные проводники 4 первичной обмотки, располагающиеся на внешней поверхности ярма статора в пазах неферромагнитной, например, пластмассовой оболочки 5, могут закрываться П-образными магнитопроводами 6. Конструкция неподвижного ротора с обмотками аналогична статору. Между статором и ротором практически отсутствует воздушный зазор. В пазах ротора уложена вторичная петлевая обмотка тороидального типа, она закрепляется в пазах неферромагнитными клиньями. По расчетным данным на мощность 36 кВА у трансформатора с вращающимся магнитным полем электротехнической стали меньше в три раза, а алюминия меньше в два раза. In FIG. 1a shows only the stator yoke, in the grooves of which the primary three-phase loop winding of the toroidal type is laid. This drawing shows the principle of winding stator windings. In FIG. 1b, only stator 1 is shown in section, and for simplicity, only two grooves are shown with active conductors 2 of the primary winding and ferromagnetic wedges 3 that can be inserted into the groove to a given length or completely removed. Passive conductors 4 of the primary winding, located on the outer surface of the stator yoke in the grooves of a non-ferromagnetic, for example, plastic shell 5, can be closed with U-shaped magnetic circuits 6. The design of the fixed rotor with windings is similar to the stator. There is practically no air gap between the stator and the rotor. A secondary loop winding of the toroidal type is laid in the grooves of the rotor; it is fixed in the grooves with non-ferromagnetic wedges. According to the calculated data, for a power of 36 kVA, a transformer with a rotating magnetic field of electrical steel is three times less, and aluminum is two times less.

Сварочный трансформатор с вращающимся магнитным полем является более универсальным за счет регулирования с помощью П-образных магнитопроводов и ферромагнитных клиньев, по мнению авторов, найдет широкое применение при сварке как на переменном токе, так и на постоянном токе при наличии простого, например, неуправляемого трехфазного выпрямительного моста. A welding transformer with a rotating magnetic field is more universal due to the regulation with the help of U-shaped magnetic cores and ferromagnetic wedges, according to the authors, it will be widely used in welding both on alternating current and direct current in the presence of a simple, for example, uncontrolled three-phase rectifier the bridge.

Источники информации
1. Оборудование для дуговой сварки: Сварочное пособие/Под ред. В. В. Смирнова. Л. : Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1986, 656 с.Sources of information
1. Equipment for arc welding: Welding allowance / Ed. V.V. Smirnova. L.: Energoatomizdat. Leningrad Otdel, 1986, 656 p.

2. Сварочный машинно-вентильный преобразователь для питания дуги постоянного тока /Н. Е. Кузнецов, В. А. Шаповалов, С. Н. Кузнецов// Сварочное производство, 1992, апрель, с. 22-24. 2. Welding machine-valve converter for supplying a DC arc / N. E. Kuznetsov, V. A. Shapovalov, S. N. Kuznetsov // Welding production, 1992, April, p. 22-24.

Claims

1. A welding transformer with a rotating magnetic field, consisting of a stator, in the grooves of the yoke of which a three-phase loop primary winding connected to the mains voltage is connected, and a stationary rotor, in the grooves of which a secondary loop winding is laid, characterized in that the loop windings of the stator and rotor made of the toroidal type, the external passive conductors of the primary winding are located on the outer surface of the stator yoke, and, on them, a predetermined number of U-shaped magnetic circuits are installed.

2. The welding transformer according to claim 1, characterized in that a predetermined number of ferromagnetic wedges per predetermined groove length is introduced into the grooves of the stator with the active conductors of the primary winding.