SU1379813A1 - Регулируемый трансформатор дл дуговых и плазменных установок - Google Patents

Description

--I

Изобретение относитс  к сварочным источникам питани  и может быть применено в других област х электротехники , где требуетс  плавное регули- рование тока нагрузки без разрывов его формы кривой.

Цель изобретени  - уменьшение трудоемкости изготовлени , повьппение КПД и расгаирение диапазона регулиро- вани .

На фиг.) представлена конструктивна  схема предлагаемого трансформатора; на фиг.2 - приниципиальна  электрическа  схема трансформатора; на

фиг.З - граничные естественные внешние характеристики предлагаемого

трансформатора с одним немагнитным зазором в стержн х, выполненньм в виде двух последовательных зазоров; на фиг. 4-6 - принципиальна  электрическа  и конструктивные схемы соответственно однофазного и трехфазного трансформаторов с двум  немагнитными зазорами в стержн х магнитопро- вода; на фиг.7 один из вараинтов конструктивной схемы предлагаемого трансформатора с подвижной частью магнитопровода; на фиг„8 и 9 - семейства внешних характеристик в крайних положени х подвижной части магнитопровода трансформатора по фиг.7„

Трансформатор (фиг.1) имеет магни топровод 1, состо щий из замкнутой части 2, имеющей стержни и два  рма, и разомкнутой части 3, имеющей стержни и одно  рмо. На замкнутой части магнитопровода размещены часть первичной обмотки Д и вторична  обмотка 5. На разомкнутой части магнитопро- вода расположена втора  часть первичной обмотки Ь„ Между разомкнутой и замкнутой част ми магнитопровода . имеетс  немагнитный зазор, выполненный в виде двух последовательных за- зоров 7. Части Д и 6 первичной обмотки соединены последовательно-согласн ( фиг.2). К виткам h первичной обмот 1U- подключены параллельна-бипол рно соединенные тиристоры 8, снабженные схемой 9 фазового управлени ,

В трансформаторе (фиг,4 и 5) маг- нитопровод 1 может иметь дополнительную вторую разомкнутую часть 10 маг нитсифовода, на которой размещена до полнительна  треть  часть 1 первичной обмотки, а между част ми 2 и I1 г)агкитопровода имеетс  дополнительны немагн лтный за ор 12,

5

0 5 0

Q с

5

0

Кроме того, части первичной 4 и вторичной 5 обмоток в этом трансформаторе расположены концентрично относительно друг друга.

Трансформатор (фиг.6) может иметь в три раза большее количество обмоток и групп бипол рно соединенных тиристоров .

Дл  использовани  трансформатора дл  различных видов сварки, а также дл  выполнени  сварки с минимальным разбрызгиванием электродного металла важно иметь возможность регулировать наклон внешних характеристик трансформатора .

С этой целью по крайней мере одну разомкнутую часть магнитопровода выполн ют подвижной. Любое движение разомкнутой части 3 относительно замкнутой части 2 магнитопровода позвол ет изменить наклон внеиних xapaктepиt- стик. Поэтому устройства дл  обеспечени  движени  разомкнутой части могут быть разнообразными. Наиболее перспективным регулированием  вл етс  перемещение разомкнутой части 3 магнитопровода вдоль вертикальной плоскости трансформатора (фиг.7) или поворачивание ее вокруг вертикальной оси трансформатора.

Механизм перемещени  разомкнутой части 3 магнитопровода трансформатора (фиг.7) вьтолнен в виде двух синхронно вращающихс  винтов 13 и 14, одни КОНЦ1.1 которых расположены в подгаипни- ках 15 и 16, укрепленных на замкнутой части 2 магнитопровода, а другие кон1ц 1 этих винтов - в подшипниках 17 и 18, укрепленных на кожухе трансформатора . Синхронное вращение винтов 13 и 14 обеспечиваетс  руко ткой 19 и шестерн ми 20 - 22. Подшипник руко тки 19 укреплен на кожухе трансформатора . Винты 13 и 14 сообщаютс  с подвижной частью магнитопровода через соответствующие резьбовые от- версти  23 и 24.

Трансформатор (фиг.1 и 2) работает следующим образом.

Регулирование в трансформаторе осуществл етс  изменением угла вклю- чени  тиристоров 8. Нижний диапазон регулировани  тока нагрузки (крива  а, фнг.З) имеет место при включенных тиристорах 8. В этом сопротивление короткого замыкани  трансформатора определ етс  суммой сопротивлений обмотки 6 (7j,e) и обмоток 4 и 5 ( / ,), что обеспечивает необходимый минимальный ток короткого замь к ни  ( из ). На холостом ходу трансформатора благодар  не- магнитному зазору 7 сопротивление части 6 первичной обмотки мало и напр жение сети практически все при- кладьгоаетс  только к части первичной обмотки Д. Поэтому вторичное напр жение трансформатора на холостом ходу определ етс  формулой

.

(00

где и , - первичное напр жение сети; W - количество витков вторичной

обмотки; W,- количество витков части А

первичной обмотки, и имеет максимальное значение.

Верхний предел диапазона регулировани  тока нагрузки (кривые b и с фиг.З) реализуетс , когда тиристоры 8 включены в течение всего периода, При этом часть первичной обмотки 6 закорачиваетс  и сопротивление короткого замыкани  трансформатора, определ емое только сопротивлением обмоток 4 и 5 .(Z,), имеет минималь- ное значение.

При концентрическом расположении обмоток 4 и 5 относительно друг друг наклон внешней характеристики (крива Ъ, фиг.З) незначителен, в другом крайнем случае, когда эти обмотки расположены на разных стержн х (фиг.1), внешн   характеристика получаетс  круглопадающей, (крива  с фиг.3).

Плавно измен   угол включени  тиристоров 8, формируют семейство искусственных характеристик, располагаемых в области ограниченной естественными внешними характерис.и- ками а и Ъ или b и с (фиг.З). Напр жение холостого хода трансформатора при этом остаетс  практически посто нным и имеет максимальное значение. Диапазон регулировани  тока нагрузки определ етс  формулой

7мос

z, + z7;

где Z,ft - сопротивление части 6 первичной обмотки.

Предлагаемьс трансформатор с концентрическим расположением обмоток 4 и 3 полезно используетс  в импульс

с

5

5

0

5 0

0

5

0

ных сварочных установках, тиристоры 8 включаютс  в течение To.rii,Ko некоторой части периода и все рабочие внешние характеристики формирун- т- с  искусственно. Дл  обычной дуголо; и плазменной сварки, где необходим- минимальные искажени  формы кривой тока нагрузки, обмотки 4 н 5 удал ют друг от друга, повыша  магнитное рассе ние трансформаторов. При этом внешн   характеристика с (фнг.З) при включенных в течение всего периода тиристорах 8 имеет наклон, необходимый дл  номинального режима сварки. Использование дл  сварки обеих естественных внешних характеристик а и с (фиг.З) в значительной мере снижает искажение формы кривой тока. Однако повышенное магнитное рассечение приводит к большим добавочным потер м и поэтому дл  изготовлени  кожуха трансформатора требуютс  дорогие и дефицитные немагнитные материалы.

В трансформаторе по фиг.4 и 5 магнитные потоки рассе ни  благодар  концентрическому расположению обмоток 4 и 5 сведены до минимума.

Поэтому такой трансформатор имеет вьше КПД, а дл  изготовлени  кожуха могут примен тьс   обычные конструкционные материалы из дешевой стали. Однако такой трансформатор несколько т желее (10-15%), так как в конструкции имеетс  дополнительна  разомкнута  часть IО с обмоткой 1, Поэтому трансформатор (фиг.1 и 2) с повыгаенньгм магнитным рассе нием обмоток 4 и 5 целесообразно примен ть в тех случа х, когда решающим фактором  вл етс  малый вес оборудовани , например в сварочных установках, предназначенных дл  работы на монтаже , а в других случа х предпочтительно применение трансформатора (фиг,4 и 5) с концентрическим расположением обмоток 4 и 5 относительно друг друга Трансформатор (фиг,4 и 5) работает следующим образом.

Минимальный сварочный ток получают так же, как и в трансформаторах по фиг,1 и 2, при включенных тиристорах 8, При этом максимальное значение индуктивного сопротивлени  трансформатора определ етс  витками силовых обмоток 4-6 и }I и суммарной величн- ной немагнитных зазоров 7 и 12, На холостом ходу трансформатора благо- цар  немагнитным зазорам 7 и 12 индуктивное сопротивление обмоток 6 и I1 мало по сравнению с сопротивлением обмотки 4 и вторичное напр жение трансформатора имеет максимальное значение.

Максимальный сварочный ток получают , когда тиристоры 8 включены в течение всего периода. И этом случае витки части 6 первичной обмотки пун- тируютс  этими тиристорами и индук-г тивное сопротивление определ етс  витками части Д и 11 первичной обмотки , вторичной обмотки 5 и величиной только одного немагнитного зазо- ра 12. При этом трансформатор имеет минимальное индукционное сопротивление и внешн   характеристика совпадает с внешней характеристикой с (фиг.З).

Плавное изменение сварочного ток достигаетс  фазовым управлением тиристоров 8. Таким образом, во всех рассмотренных предлагаемых трансформаторах по сравнению с известными при регулировании тока нагрузки дл  поддержани  вторичного напр жени  холостого хода неизменными нет необходимости примен ть в схеме 9 фазового управлени  тиристоров 8 цепи обратно св зи по току и напр жению, вследствие чего удаетс  в значительной степени упростить схему управлени  тран сформатора, повысить ее надежность и выполнить ее .более компактной, а также уменьшить разбрызгивание электродного металла и повысить качество сварных швов.

Дл  обеспечени  возможности введени  дуговой и плазменной сварки с различным наклоном внешних характеристик служит предлагаемый трансформатор по фиг.7.

Рассмотрим работу этого трансформ тора в крайних положени х подвижной части магнитопровода. Если при вращении руко тки 19 разомкнутую часть 3 магнитопровода nepeMeriaioT к замкнутой части 2 магнитопровода и фиксируют на рассто нии не более, чем 0,5 мм друг от друга (максимальное значение этого рассто ни  обусловлено технологией сборки), то при включенных тиристорах 8 напр жение

сети I , прикладываетс  к обеим час т м А (W,|j) и 6 (ft) первичной обмотки . Напр жени  в обмотках трансформатора определ ютс  по формулам

2 - ,D

л 1

гг и {1 1 ) л о

Wa

W,o6 + KfbG . . Р

где Q - коэффициент шун ы . р тировани , зави с 1 Ц1Й от соотношени  комплексных сопротивлений обмотки W(7. ф) и обмоток W( , . W,(Z,).

Вне1ин   характеристика при этом (фиг.9) обозначена буквой е.

Верхний предел диапазона регулировани  вторичного напр жени  (внешн   характеристика d, фиг.8) получаетс , когда тиристоры 8 включены в течение всего периода. В этом случае обмотка закорочена накоротко и ее сопротивление равно 0. При этом коэффициент равен 1 и вторичное напр жение трансформатора определ етс 

формулой и Г-,- и имеет максиw i )(, мальное значение.

Плавно измен   угол включени  тиристоров 8, устанавливают промежуточные значени  вторичного напр жени . Искусственные внешние характери стики, получаемые при этом, располагаютс  между естественными внешними характеристиками d и е (фиг.8).

При вращении руко тки 19 в обратном направлении разомкнута  часть 3 магнитопровода перемещаетс  также в противоположном направлении, увеличива  немагнитный зазор 7 в стержн х В этом случае при выключенных тиристорах 8 сопротивление ( части 6 первичной обмотки благодар  большим зазорам 7 мало и напр жение сети прикладываетс  только к части 4 витков первичной обьютки и вторичное напр жение холостого хода трансформатора максимально.

- ,

55

При подключении нагрузки внешн   характеристика трансформатора круто- падающа  (е, фиг.9), так как трансформатор имеет большое сопротивление короткого замыкани . Верхний предел диапазона регулировани  (внешн   характеристика d, фиг.9) сварочного

713798ГЗ

тока получаетс , когда тиристоры 8 включены в течение всего периода. Часть 6 первичной обмотки при этом

м

8

з корачиваетс  и трансформлтор имеет м ксимальное сопротивление короткого заммкани .

A/f.

JiiHH xri Хмежсдз

./

Av.

7 S

4 12

X

H.WL

.6

2 Ли-/

. 7

/ Л7

Т

минк.з ftratccif.u

f/г. В

(

макс

. . ./

Г. ---- 7 .

.l,, К.З

i/f.ff

Claims (2)

1. I. РЕГУЛИРУЕМЫЙ ТРАНСФОРМАТОР ДЛЯ ДУГОВЫХ И ПЛАЗМЕННЫХ УСТАНОВОК, содержащий магнитопровод, выполненный из основной и дополнительной частей, основная часть выполнена в виде двух ярм и стержней и на ней со стороны одного ярма установлена дополнительная часть, первичную и вторичные обмотки, одна из которых вы полнена из нескольких последовательно соединенных частей, одна из которых расположена на основном магнитопроводе, а другая на дополнительном магнитопроводе, регулирующее средство, отличающийся тем, что, с целью уменьшения трудоемкости изготовления, повышения КПД и расширения диапазона регулирования, дополнительная часть магнитопровода выполнена в виде одного ярма и стержней и пристыкована к основной части, через немагнитные прокладки из нескольких частей выполнена первичная обмотка, средство регулирования вы- . полнено в виде управляемых ключей и подключено параллельно одной из частей первичной обмотки.
2. 2. Трансформатор по п.1, о т л чающийся тем, что он снаб жен другой дополнительной частью магнитопровода, установленной на основной части магнитопровода со стороны другого ярма.

   1379813 А1