RU2262763C2

RU2262763C2 - Adjustable welding transformer

Info

Publication number: RU2262763C2
Application number: RU2002103799/09A
Authority: RU
Inventors: В.В. Капусник (RU); В.В. Капусник
Original assignee: Фролова Ольга Васильевна
Priority date: 2002-02-11
Filing date: 2002-02-11
Publication date: 2005-10-20

Abstract

FIELD: electrical equipment of arc-welding plants including welding rectifier power supply transformers.

SUBSTANCE: proposed transformer has magnetic circuit assembled of legs and their closing yokes, primary and secondary windings disposed on legs, and pair of magnetic shunts disposed between windings. Shunt length is not shorter than yoke length; shunts are mounted outside magnetic circuit between primary and secondary winding coils. Gap between magnetic circuits of shunts and legs is equal on both ends and is adjusted by means of special device, for instance by means of two screws, each having left- and right-hand thread, both rotating simultaneously and in phase. This is afforded by pair of sprockets mounted on screw extensions and by chain transmission joining them. Laminations of legs are interleaved perpendicular to those of yokes and shunts.

EFFECT: provision for symmetry of magnetic fields of leakage.

2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к элементам электрического оборудования, в частности к трансформаторам источников питания сварочных выпрямителей, и может быть использовано в установках электросварки, наплавки, резки металлов и другой электродуговой обработки металлов.The invention relates to elements of electrical equipment, in particular to transformers of power sources for welding rectifiers, and can be used in installations of electric welding, surfacing, metal cutting and other electric arc metal processing.

Известны трансформаторы с подвижными магнитными шунтами в трехфазном варианте, которые применяются в сварочных выпрямителях за рубежом (Патон Б.Е., Лебедев В.К. Электрооборудование для дуговой и шлаковой сварки. - М.: Машиностроение, 1966, с.240). Конструкция таких трансформаторов аналогична конструкции однофазных трансформаторов, регулируемых путем перемещения магнитных шунтов (Закс М.И., Каганский Б.А., Печенин А.А. Трансформаторы для электродуговой сварки. - Л.: Энергоатомиздат, 1988, с.37; Оборудование для дуговой сварки: Справочное пособие под ред. В.В. Смирнова. Л.: Энергоатомиздат, 1986, с. 362). Известен регулируемый трансформатор по патенту РФ №2136461 (Заявл. 24.06.1998; опубл. Бюл. "Изобретения". - №25. - 10.09.1999), "отличающихся тем, что шунт выполнен в виде блока из двух клиновидных призм, основания которых обращены к обмоткам, угол пересечения плоскостей, в которых лежат рабочие поверхности одной призмы, равен углу пересечения плоскостей, в которых лежат рабочие поверхности другой призмы, указанные углы противоположно направлены, а средство перемещения шунта выполнено в виде общей тяги, обеспечивающей перемещение шунта в направлении, перпендикулярном плоскости магнитопровода, при этом призмы закреплены на тяге с обеспечением возможности их взаимного перемещения в плоскости движения шунта, а основания призм имеют форму прямоугольного треугольника или прямоугольной трапеции".Known transformers with movable magnetic shunts in a three-phase version, which are used in welding rectifiers abroad (Paton B.E., Lebedev V.K. Electrical equipment for arc and slag welding. - M .: Mechanical Engineering, 1966, p.240). The design of such transformers is similar to the design of single-phase transformers, controlled by moving magnetic shunts (Zaks M.I., Kagansky B.A., Pechenin A.A. Transformers for electric arc welding. - L.: Energoatomizdat, 1988, p. 37; Equipment for arc welding: A reference manual edited by VV Smirnov. L .: Energoatomizdat, 1986, p. 362). Known adjustable transformer according to the patent of the Russian Federation No. 2136461 (Application. June 24, 1998; publ. Bull. "Inventions". - No. 25. - September 10, 1999), "characterized in that the shunt is made in the form of a block of two wedge-shaped prisms, the bases of which facing the windings, the angle of intersection of the planes in which the working surfaces of one prism lie is equal to the angle of intersection of the planes in which the working surfaces of another prism lie, the indicated angles are oppositely directed, and the means of moving the shunt is made in the form of a common traction, providing movement of the shunt in the direction perp ndikulyarnom magnetic plane while prism fixed on the rod with the possibility of ensuring their mutual displacement in the plane of motion of the shunt and the prisms have a base shape of a rectangular triangle or rectangular trapezium ".

Обмотки трансформатора располагают симметрично на стержнях магнитопровода. В канале между первичными и вторичными обмотками устанавливают магнитные шунты. Между шунтами и стержнями магнитопровода выполняют воздушные зазоры. Магнитные шунты при помощи специальных устройств могут перемещаться, вдвигаясь в окно между стержнями или выдвигаясь из него. Регулирование сварочного тока в таких конструкциях сварочных трансформаторов происходит за счет изменения площади стержней, перекрываемой магнитным шунтом. При этом не меняется ни величина воздушного зазора между магнитопроводами, ни длина силовой линии магнитного поля. Поэтому, величина самоиндуктивности обмоток регулируется практически только за счет изменения степени насыщения перекрываемой части магнитопроводов. Данная система регулирования обеспечивает возможность достижения достаточно широких пределов регулирования сварочного тока в одном диапазоне чисел витков обмоток. Однако это возможно при очень малых зазорах между подвижным шунтом и стержнями трансформатора. Кроме того, к недостаткам известных решений можно отнести то, что трехфазные трансформаторы с магнитным шунтом и расположением стержней в одной плоскости имеют большую несимметрию магнитных проводимостей рассеяния средней и крайней фаз. Недостатком таких трансформаторов также является сильная вибрация шунтов, вызванная переменным магнитным полем трансформатора.The transformer windings are located symmetrically on the terminals of the magnetic circuit. In the channel between the primary and secondary windings, magnetic shunts are installed. Between the shunts and the cores of the magnetic circuit perform air gaps. Magnetic shunts can be moved using special devices, sliding in or out of the window between the rods. The regulation of the welding current in such designs of welding transformers occurs due to a change in the area of the rods covered by a magnetic shunt. In this case, neither the size of the air gap between the magnetic cores, nor the length of the magnetic field line is changed. Therefore, the magnitude of the self-inductance of the windings is regulated almost exclusively by changing the degree of saturation of the overlapped part of the magnetic circuits. This control system provides the ability to achieve a fairly wide range of regulation of the welding current in the same range of winding turns. However, this is possible with very small gaps between the movable shunt and the transformer rods. In addition, the disadvantages of the known solutions include the fact that three-phase transformers with a magnetic shunt and the location of the rods in one plane have a large asymmetry of the magnetic conductivity of the scattering of the middle and extreme phases. The disadvantage of such transformers is also the strong vibration of the shunts caused by the alternating magnetic field of the transformer.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является обеспечение симметрии магнитных полей рассеяния через шунты трехфазного трансформатора, стержни которого расположены в одной плоскости, а также снижения шума и вибрации.The problem to which the invention is directed, is to ensure the symmetry of the magnetic fields of scattering through the shunts of a three-phase transformer, the rods of which are located in the same plane, as well as reduce noise and vibration.

Поставленная задача решается таким образом, что в регулируемом трехфазном трансформаторе, включающем стержневой магнитопровод, содержащий магнитопроводы стержней и ярм, расположенные в одной плоскости, расположенные на стержнях первичную и вторичную обмотки, применены два шунта, которые имеют длину не менее длины ярма и расположены по обе стороны снаружи магнитопроводов стержней. Катушки обмоток выполнены сосредоточенными и размещены на стержнях сердечника таким образом, что все первичные обмотки расположены по одну сторону шунтов, а вторичные - по другую. Шунты снабжены средством перемещения, обеспечивающим их одновременное перемещение и состоящим, например, из двух ходовых винтов. Оба винта имеют правую и левую резьбу, при этом один шунт имеет две ходовые гайки с правой резьбой, а второй - с левой. Вращение ходовых винтов происходит одновременно и синфазно, что обеспечивается парой звездочек с равным числом зубцов, расположенных на продолжении ходовых винтов, и связывающей их цепной передачи. При вращении маховика в одну сторону происходит сближение шунтов с магнитопроводами стержней, при этом магнитная проводимость полей рассеяния возрастает, а сварочный ток уменьшается. При вращении маховика в обратную сторону шунты удаляются от стержней, магнитная проводимость рассеяния уменьшается и сварочный ток соответственно увеличивается. Для уменьшения влияния вихревых токов направление шихтовки стержней - перпендикулярно направлению шихтовки ярм, что позволяет магнитному полю рассеяния пройти по стержням и шунтам везде вдоль листов.The problem is solved in such a way that in a regulated three-phase transformer including a core magnetic circuit containing magnetic cores of rods and yokes located in one plane, located on the rods of the primary and secondary windings, two shunts are used that have a length of at least the length of the yoke and are located on both sides outside the magnetic cores of the rods. The coils of the windings are made concentrated and placed on the core rods in such a way that all the primary windings are located on one side of the shunts, and the secondary ones on the other. The shunts are equipped with a means of movement, ensuring their simultaneous movement and consisting, for example, of two spindles. Both screws have right and left-hand threads, with one shunt having two threaded nuts with a right-hand thread, and the second with a left-hand thread. The rotation of the leadscrews occurs simultaneously and in phase, which is ensured by a pair of sprockets with an equal number of teeth located on the extension of the leadscrews and the chain transmission connecting them. When the flywheel rotates in one direction, the shunts come closer to the magnetic cores of the rods, while the magnetic conductivity of the scattering fields increases, and the welding current decreases. When the flywheel rotates in the opposite direction, the shunts are removed from the rods, the scattering magnetic conductivity decreases, and the welding current increases accordingly. In order to reduce the influence of eddy currents, the direction of the charge of the rods is perpendicular to the direction of the charge of the yokes, which allows the magnetic field to pass through the rods and shunts everywhere along the sheets.

Сущность заявляемого изобретения заключается в следующем.The essence of the claimed invention is as follows.

На плоском трехстержневом сердечнике (фиг.1), состоящем из ярм 1 и стержней 2, установлены катушки трехфазных первичной 3 и вторичной 4 обмоток. Между обмотками расположены два шунта 5, которые имеют длину - не менее длины ярма и расположены по обе стороны снаружи магнитопроводов стержней, ярма снабжены средством перемещения, обеспечивающим их одновременное перемещение, состоящим, например, из двух ходовых винтов 6, оба винта имеют правую и левую резьбу, при этом один шунт имеет две ходовые гайки 7 с правой резьбой, а второй - с левой, вращение ходовых винтов происходит одновременно и синфазно, что обеспечивается парой звездочек 8 с равным числом зубцов, расположенных на продолжении ходовых винтов, и связывающей их цепной передачи 9. Перемещение шунтов обеспечивается вращением маховика, расположенного на одном из винтов. Наилучший эффект достигается в случае, когда ярма выполнены отъемными, а направление шихтовки стержней 2 перпендикулярно направлению шихтовки ярм 1 и шунтов 5 (фиг.2). Между ярмами и стержнями магнитопровода во избежание замыкания пластин проложены изолирующие прокладки. Такая конструкция позволяет плавно менять величину воздушного зазора между ярмами и стержнями, плавно изменяя магнитную проводимость полей рассеяния обмоток и соответственно величину регулируемого тока.On a flat three-core core (figure 1), consisting of yokes 1 and rods 2, three-phase coils of primary 3 and secondary 4 windings are installed. Between the windings there are two shunts 5, which have a length of not less than the length of the yoke and are located on both sides outside the magnetic cores of the rods, the yokes are equipped with a means of movement that ensures their simultaneous movement, consisting, for example, of two lead screws 6, both screws have a right and left thread, while one shunt has two lead nuts 7 with the right thread, and the second with the left one, the rotation of the lead screws occurs simultaneously and in phase, which is ensured by a pair of sprockets 8 with an equal number of teeth located on the continuation of bottom screws, and the chain drive connecting them 9. Shunts are moved by rotating the flywheel located on one of the screws. The best effect is achieved when the yokes are detachable, and the direction of the charge of the rods 2 is perpendicular to the direction of the charge of the yokes 1 and shunts 5 (figure 2). Between the yokes and the cores of the magnetic circuit, insulating gaskets are laid to avoid shorting the plates. This design allows you to smoothly change the amount of air gap between the yokes and the rods, smoothly changing the magnetic conductivity of the scattering fields of the windings and, accordingly, the magnitude of the regulated current.

Преимущества такой конструкции в том, что она позволяет получить одинаковые величины магнитных сопротивлений рассеяния катушек обмотки, расположенных на всех трех стержнях. Это обеспечивает симметричную систему линейных и фазных токов, что обеспечивает оптимальную форму сварочного тока при использовании плоской магнитной системы. При этом электромагнитные силы, действующие на ярма, компенсируют друг друга, ярма лишены возможности вращения, что приводит к уменьшению шума и вибрации трансформатора при работе.The advantages of this design are that it allows you to get the same magnitude of the magnetic resistance of the scattering of the winding coils located on all three rods. This provides a symmetrical system of linear and phase currents, which ensures the optimal shape of the welding current when using a flat magnetic system. At the same time, the electromagnetic forces acting on the yokes compensate each other, the yokes are deprived of the possibility of rotation, which leads to a decrease in noise and vibration of the transformer during operation.

Заявляемая конструкция регулируемого сварочного трансформатора может быть реализована и в однофазном варианте (фиг.3) (1 - ярма; 2 - стержни; 3 - катушка однофазной первичной обмотки; 4 - катушка однофазной вторичной обмотки; 5 - шунты; 6 - ходовые винты; 7 - ходовые гайки с правой и левой резьбой; 8 - звездочки с равным числом зубцов; 9 - цепная передача).The inventive design of an adjustable welding transformer can be implemented in a single-phase version (Fig. 3) (1 - yoke; 2 - rods; 3 - single-phase primary winding coil; 4 - single-phase secondary winding coil; 5 - shunts; 6 - lead screws; 7 - running nuts with right and left-hand threads; 8 - sprockets with an equal number of teeth; 9 - chain transmission).

Claims

1. An adjustable welding transformer containing a magnetic circuit, consisting of rods and their closure with a core, located on the rods of the primary and secondary windings and a pair of magnetic shunts between them, characterized in that the magnetic shunts have a length not less than the length of the core, located outside the magnetic circuit, and the gap between the magnetic shunts and the cores of the magnetic circuit is the same on both sides and is simultaneously regulated on both sides by means of a moving means consisting of two screws, each of which is made with right and left boy, and simultaneous rotation of the common mode which is provided in that one of the magnetic shunt has two running nuts to right-hand thread and the other - with a left-hand thread, and on the continuation of the screw pair are arranged Stars with an equal number of teeth, chain drive connected.

2. The adjustable welding transformer according to claim 1, characterized in that it is made in a single-phase version.