WO2018194488A1 - Сварочный трансформатор - Google Patents

Сварочный трансформатор Download PDF

Info

Publication number
WO2018194488A1
WO2018194488A1 PCT/RU2018/000217 RU2018000217W WO2018194488A1 WO 2018194488 A1 WO2018194488 A1 WO 2018194488A1 RU 2018000217 W RU2018000217 W RU 2018000217W WO 2018194488 A1 WO2018194488 A1 WO 2018194488A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
windings
magnetic circuit
winding
secondary windings
current
Prior art date
Application number
PCT/RU2018/000217
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Алексей Александрович НИКИФОРОВ
Михаил Юрьевич КУПРИКОВ
Иван Алексеевич СОКОЛОВ
Антон Алексеевич РОЖИН
Original Assignee
Алексей Александрович НИКИФОРОВ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Алексей Александрович НИКИФОРОВ filed Critical Алексей Александрович НИКИФОРОВ
Publication of WO2018194488A1 publication Critical patent/WO2018194488A1/ru

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F19/00—Fixed transformers or mutual inductances of the signal type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/30—Fastening or clamping coils, windings, or parts thereof together; Fastening or mounting coils or windings on core, casing, or other support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2847—Sheets; Strips
    • H01F2027/2857—Coil formed from wound foil conductor

Definitions

  • the invention relates to electrical engineering, to welding transformers.
  • Tick-type portable devices with an integrated transformer are an alternative to contact spot welding machines in which current is supplied to the electrode-clamp device (welding tongs) from an external power source.
  • Hanging machines are used both for manual welding and in industrial welding robots operating in automatic mode.
  • special suspension systems are used in the welding process, located next to or above the welded product. Bringing the electrodes to the desired welding location, the welding tongs are moved, the machine itself is pre-installed in the required position and is no longer moved to obtain the welded joint.
  • Such machines provide the ability to weld a variety of large-sized products from long metal.
  • Suspended machines can be created with great power, since the machine itself is installed using the suspension system next to the welded product, its large dimensions and mass do not directly interfere with the welding process, which is carried out due to the movable electrode-clamp device.
  • the electrode-clamp device is equipped with a sufficiently long cable for supplying welding current from the power source, which causes losses compensated by the increase in the output voltage of the welding transformer.
  • a portable type welding machine with small dimensions and weight, incorporating a welding transformer into an electric bottom-clamp device, is characterized by a small welding circuit and, as a result, significantly lower power consumption compared to a suspension machine with the same welding current.
  • Known welding transformer (patent RU J s 2262763) containing a magnetic circuit, primary, secondary windings, magnetic shunts, the magnetic circuit is made of rods and closing yokes, on each rod there are primary and secondary windings, and between them outside the magnetic circuit there is a pair of magnetic shunts of length not less than the length of yokes installed on both sides of the magnetic circuit with the same gap between the magnetic shunts and the cores of the magnetic circuit, adjustable simultaneously from both sides, due to the means of movement, cat
  • the ring is equipped with a pair of shunts, consisting of two screws, with right and left-hand threads, simultaneous and in-phase rotation of which is ensured by the fact that one of the magnetic shunts is equipped with two running nuts with a right-hand thread and the other with a left-hand thread, and a pair of screws are located on the extension of the screws sprockets with an equal number of teeth connected by a chain transmission.
  • the above welding transformer is characterized by: increased values of the leakage inductance and resistance, as a result, the inability to increase the pulse current, low heat removal from the internal turns of the winding, low mechanical strength of the transformer as a whole.
  • the transformer is made in a traditional way. First, the windings are wound, after which they are installed on the magnetic circuit.
  • the conductor is wound on a frame.
  • the installation of the windings on the core of the magnetic circuit is carried out together with the frame.
  • the specified embodiment of the transformer leads to high leakage inductance, since it does not allow to fill the magnetic circuit window to the maximum.
  • the used design of the magnetic circuit in the transformer also leads to a high leakage inductance.
  • the frame is necessary to isolate the windings from the core of the magnetic circuit. In this case, the frame occupies a fairly large space in the magnetic circuit window.
  • the magnetic core of the transformer is characterized by angular zones. The presence of corner zones is a source of additional losses.
  • the magnetic circuit has a rectangular cross-section, and the turns of the winding formed on the frame are characterized by a rectangular configuration. This geometric factor determines the high value of the leakage inductance and high resistance.
  • wires of round or rectangular copper are used with high-strength enamel insulation or with combined insulation: enamel-silk and enamel-cotton.
  • enamel-silk and enamel-cotton Such insulation reduces the fill factor of the magnetic circuit window.
  • Window fill factor shows how much of the window area is occupied by pure copper winding wires, without insulation. Since in addition to the insulation of the wires, the rows of windings have interlayer and inter-winding insulation, all these types of insulation occupy a significant part of the window area and the window fill factor with copper is small.
  • Insulation of wires to obtain windings installed on the rods of the magnetic circuit requires a gentle, without significant tension, winding mode.
  • the wire is laid round to round with some slight tension, withstanding the angle of tension, avoiding damage due to the tension of the insulation coating.
  • the wire is wound . on the frame, which is necessary not only to isolate the windings from the magnetic circuit, but also to keep them in order.
  • the frame is made of durable, shape-holding material - thick cardboard, fiber, getinaks, textolite.
  • the frame window is filled with the plates of the magnetic circuit piece by piece. After filling the windows, the magnetic circuit is pulled together. In this case, it is impossible to exclude the possibility of uneven and insufficient contraction, in particular this applies to the magnetic core rods on which the windings are installed
  • the transformer is also characterized by the absence of heat removal from the internal turns of the winding, low mechanical strength, causing the inability to withstand high surge currents.
  • a welding transformer is known (patent RU N ° 2492976), containing a magnetic circuit, a primary, two secondary windings and a service winding, while the primary and two secondary windings of a tape-type conductor, made in the form of Archimedes spirals, consisting of several conductive layers, are coaxially located on the magnetic circuit foil insulated from each other by dielectric gaskets, service winding having a high temperature coefficient of resistance, coaxially mounted outside the primary winding, in environments parts of it, between the secondary windings wound in the opposite direction, at the same distance from each of them.
  • the frame is necessary to isolate the windings from the magnetic circuit. In this case, the frame occupies a fairly large space in the magnetic circuit window.
  • the magnetic core of the transformer is characterized by angular zones. The presence of corner zones is a source of additional losses.
  • the magnetic circuit has a rectangular cross-section, and the turns of the winding formed on frame according to the principle of the spiral of Archimedes, are characterized by a rectangular configuration. This geometric factor determines both a high scattering inductance and a high resistance.
  • the windings installed on the magnetic circuit are obtained by winding a tape-type conductor consisting of several conductive foil layers isolated from each other by dielectric spacers. Winding with such a conductor should be carried out in a gentle mode, with some slight tension, withstanding the angle of tension, avoiding damage to the foil and insulating strip.
  • the conductor is wound on a frame, which is necessary not only to isolate the windings from the magnetic circuit, but also to keep them in order.
  • the frame is made of durable, shape-holding material - thick cardboard, fiber, getinaks, textolite.
  • foil and dielectric gaskets are used for windings. The specified implementation of the windings reduces the fill factor of the window of the magnetic circuit.
  • Window fill factor shows how much of the window area is occupied by pure copper windings, without insulation. Since in addition to the insulation of the foil tapes from each other, the windings have interlayer and inter-winding insulation, all these types of insulation occupy a significant part of the window area and the window fill factor with copper is small.
  • the above features of the welding transformer design determine not only increased dissipation inductance and resistance, but also, as a result, the impossibility of increasing the pulse current.
  • the frame window As a rule, is filled with the plates of the magnetic circuit piece by piece. After filling the windows, the magnetic circuit is pulled together. In this case, it is impossible to exclude the likelihood of uneven and insufficient contraction, in particular this applies to the core of the magnetic circuit on which the windings are installed.
  • this transformer is also characterized by the absence of heat removal from the internal turns of the winding, low mechanical strength, which leads to the inability to withstand high surge currents.
  • the objective of the invention is to develop an economical welding transformer with wide possibilities for potential consumers, high power, small dimensions and weight, which provides:
  • a welding transformer containing a magnetic circuit, primary, secondary windings, with secondary windings made in the form of an Archimedes spiral from a ribbon-type conductor, wound in the opposite direction to each other, in which the second primary winding, conductive rigid plate jumpers, hard current-carrying busbars are used, used magnetic circuit, characterized by a cross-section of a stepped shape according to a figure close to an ellipse or a circle in its sections corresponding to the rods, both primary the decks are installed by frameless winding of the conductor with tension on each section of the magnetic circuit corresponding to the rod, exerting a pulling force on the magnetic circuit, one secondary winding or two secondary windings are mounted on each primary winding with tension, covering the primary winding as much as possible, the windings are made of aluminum conductor with ceramic insulation, the magnetic circuit with windings is located between the current-carrying busbars, the primary windings are connected at one end by a series In particular, the
  • each plate jumper is formed from a rectangular plate, the two sides of which are equal in length to the distance from the axis of the secondary winding to the outer surface of the secondary winding in the direction normal to the plane of the second busbar, and the other two sides are equal in length the distance from the axis of the secondary winding to the outer surface of the secondary winding in the direction parallel to the plane of the second current-carrying bus, in the plate opposite one of the corners, between two hedgehog sides made a curvilinear cut with a curvature corresponding to the curvature of the surface of the first turn of the secondary winding, which is defined by the surface of the primary winding covered by the first turn of the secondary winding, with the formation of straight sections on the plate jumper adjacent to the curvilinear cut, equal in length to
  • the welding transformer when the magnetic circuit with the windings between the current-carrying buses is located and the ends of the secondary windings are connected to the current-carrying buses, pulling the busbars together with the possibility of mechanical contact with the secondary windings, in which the external ends of the secondary windings are rigidly connected to the first current-carrying bus, external the ends of the secondary windings are brought into mechanical contact with each other due to the location on the end sections of the conductor of the tape type ary winding tokovyvodyaschey plane perpendicular to the tire and the location of the secondary windings relative to one another with the possibility of bringing them into contact.
  • the busbars to which the ends of the secondary windings are connected are made of aluminum.
  • the second ends of the primary winding are formed by leads.
  • the conductive plate jumpers are made of aluminum and coated with ceramic insulation.
  • each of the primary windings is made of aluminum conductor with ceramic insulation, obtained by oxidation, with a cross section of 2.9 x 1.9 mm 2 taking into account ceramic insulation, the thickness of ceramic insulation is 80 ⁇ m, seven layers are made in each primary winding, each the layer is wound 27 turns, turn to turn, tightly with tension;
  • the secondary winding is made of an aluminum conductor with ceramic insulation, obtained by oxidation, with a cross section of 80x3 mm, taking into account ceramic insulation, with a ceramic insulation thickness of 80 ⁇ m, with four turns located on top of each other, wound tightly with tension; when installing two primary windings on each primary winding, half of the secondary windings wound in one direction are used, half of the secondary windings wound in the opposite direction, secondary windings installed on different primary windings are wound opposite to each other, installed on the same the primary winding the secondary windings are made in the same way, with the same winding direction, the
  • a magnetic circuit characterized by a stepped cross-sectional shape according to a figure close to an ellipse or a circle in its portions corresponding to the rods is assembled from a stack of steel strips of individual length adjacent to each other, with the long sides in the same direction - the longitudinal direction, which are distributed into two blocks with the formation of stacked stripes in the block of its cross section in the form of a half figure, close to an ellipse or a circle of the transverse cross sections of the magnetic circuit in its sections corresponding to the rods, each block is composed of M subpackets with M> 2, each subpacket has N strips with N> 1 of the same width, the width of the strips of different subpackages of the same block is different, the subpackages with the largest width strips located in the middle of the package, subpackages in the blocks are located each relative to each other, observing a decrease in the width of their strips in the direction from the middle of the packet to its edge, which is perpendicular
  • a magnetic circuit characterized by a stepped cross-sectional shape according to a figure close to an ellipse or a circle in its portions corresponding to the rods is assembled from two identical stacks of steel strips of individual length adjacent to each other with long sides located in one and in the same direction - the longitudinal direction, in each package the strips are distributed into two blocks with the formation of stacked strips in the block of its cross section in the form of half a figure, b close to the ellipse or the cross-section circle of the magnetic circuit in its portion corresponding to the rod, each block is composed of M subpackets with M> 2, each subpacket has N bands with N> 1 of the same width, the width of the bands of different subpackages of the same block is different , subpackages with strips of greatest width are located in the middle of the packet, subpackages in blocks are located relative to each other, subject to a decrease in the width of their strips in the direction from the middle of the packet to its edge, which is perpendic
  • FIG. The proposed welding transformer is schematically shown, where: 1 - magnetic circuit; 2 - primary winding; 3 - secondary winding; 4 - plate jumper; 5 - the first current-carrying bus; 6 - the second current-carrying bus.
  • FIG. 2A shows a top view from the side of the second current-carrying bus, where: 1 - magnetic circuit; 2 - primary winding; 3 - secondary winding; 4 - plate jumper; 5 - the first current-carrying bus; 6 - the second current-carrying bus.
  • FIG. 2B shows a front view, from the side of the magnetic circuit, where: 1 - magnetic circuit; 2 - primary winding; 3 - secondary winding; 4 - plate jumper; 5 - the first current-carrying bus; 6 - the second current-carrying bus ..
  • FIG. A welding transformer is shown behind, in which two secondary windings are installed on each primary winding, it is shown in a section showing the internal arrangement between the current-carrying busbars of the magnetic circuit, the windings, the end sections of the tape-type conductor of the secondary windings, plate jumpers, the connection of the outer ends of the secondary windings wound in the opposite direction, located on different primary windings, with the first current-carrying bus, where: 1 - magnetic circuit; 2 - primary winding; 3 - secondary winding; 4 - plate jumper; 5 - the first current-carrying bus; 6 - the second current-carrying bus.
  • FIG. SV shows a welding transformer in which two secondary windings are installed on each primary winding, is shown in section, showing the location of the end sections of the tape-type conductor of the secondary windings, which are located on the same primary winding, their connection external ends with the first current-carrying bus, the location between the current-carrying buses and the connection of plate jumpers connected to the inner ends of the secondary windings, with the second current-carrying bus, where: 1 - magnetic circuit; 2 - primary winding; 3 - secondary winding; 4 - plate jumper; 5 - the first current-carrying bus; 6 - the second current-carrying bus.
  • FIG. 4 shows a welding transformer without a magnetic circuit, in the rear view, showing the implementation of plate, jumpers, where: 2 - primary winding; 3 - secondary winding; 4 - plate jumper; 5 - the first current-carrying bus; 6 - the second current-carrying bus.
  • FIG. 5 is a schematic electrical diagram of a welding transformer when performing two secondary windings on each primary winding.
  • the leakage inductance is due to the loss of the primary winding flux during coupling to the secondary winding; the leakage inductance is determined by the design of the transformer. In this case, the type of magnetic circuit, the location of the windings, their sectioning, and methods of winding are of significant importance.
  • the primary winding creates a magnetic flux, concentrated in the magnetic circuit, connecting the primary and secondary windings.
  • the magnetic flux closes along two different paths. Firstly, through the magnetic circuit, with the concentration of most of the magnetic flux in it. This part of the magnetic flux generated by the primary winding is closed by the secondary. Secondly, bypassing the magnetic circuit, through the magnetic circuit window, as a result of its insufficiently efficient filling. This part of the magnetic flux generated by the primary winding is not closed by the secondary winding. There are losses of magnetic flux generated by the primary winding - scattering inductance.
  • the windings are installed with a frameless winding of the conductor, in contrast to the traditional approach, in which the windings are installed on the magnetic circuit together with the frame, using windings with insulation for the windings, using interlayer and winding insulation, which reduces the efficiency of filling the window magnetic circuit and causes the occurrence of inductance scattering, as it leads to loss of magnetic flux generated by the primary winding.
  • the windings first primary, then located on the primary secondary, are installed on each section of the magnetic circuit corresponding to the rod by winding. Tension conductor is wound onto the rod and with the possibility of exerting a pulling force on the magnetic circuit.
  • a conductor of aluminum coated with ceramic insulation, tape type, with a rectangular cross section was used as a conductor.
  • one primary winding or two secondary windings is installed on each primary winding with a frameless conductor of a ribbon type, with tension, according to the principle of the Archimedes spiral, with one or two windings covering the primary winding as much as possible.
  • the window fill factor shows how much of the window area is occupied by the directly conductive material of the winding conductor. The larger the area occupied by the conductive material of the winding, the smaller the loss of magnetic flux and the smaller the magnitude of the inductance of scattering.
  • the scattering inductance depends on the size (q) of the transformer, the square of the ratio of the number of turns in the windings (N 2 ), the geometric parameter (k) of the transformer, so LpacceHHHH ⁇ qN 2 k.
  • a magnetic circuit is used, characterized by a cross-section of a stepped shape according to a figure close to an ellipse or a circle in its sections corresponding to the rods.
  • the turns of the windings When used in known transformers of magnetic circuits with a rectangular cross-section, the turns of the windings also have a rectangular shape. In the proposed transformer, the turns of frameless windings are rounded. This provides a decrease in resistance as follows.
  • the conductor on a square coil is longer than on a coil round shape.
  • the shortening of the conductor on the coil due to the round shape in combination with the absence of the frame allows to reduce its resistance on the coil. Accordingly, the resistance in the case of the magnetic circuit, which is used in the proposed transformer, will be less.
  • the same reasoning will be appropriate in the case of a rectangular section for a known solution and, accordingly, a sectional step shape according to a figure close to an ellipse for the proposed solution.
  • the windings are installed by winding on each section corresponding to the rod.
  • the conductor is wound with tension and with the possibility of exerting a pulling force on the magnetic circuit.
  • the increased mechanical strength of the structure is given by the following features.
  • the proposed transformer in contrast to the known, characterized by the presence of hard conductive tires, the presence of hard conductive jumpers.
  • the windings are made with the tension of the conductor, with exerting a pulling force on the magnetic circuit.
  • the windings of the secondary windings when they are located on the primary windings are made with the tension of the conductor.
  • Secondary windings are wound counterclockwise to each other.
  • one secondary winding or two secondary windings were installed with a frameless conductor of a ribbon type, with tension, according to the principle of the Archimedes spiral, with one or two windings covering the primary winding as much as possible.
  • the transformer implements the arrangement of the magnetic circuit with the windings between the current-carrying buses, the connection of the ends of the secondary windings with the current-carrying tires, pulling the busbars together with the possibility of mechanical contact with the secondary windings.
  • the transformer has a rigid connection, in an interference fit, of the external ends of the secondary windings with one current-carrying bus, a rigid connection, in an interference fit, of the internal ends of the secondary windings by means of conductive plate jumpers with a second current-carrying bus.
  • Each rigid plate jumper is connected to a ribbon-type conductor along a long edge with the possibility of adjoining to a short edge - the beginning of the winding.
  • Each rigid plate jumper is located parallel to the plane of the winding curve of the turns and is connected to a second current-carrying bus.
  • the transformer uses an aluminum conductor with ceramic insulation that does not leak. This feature is also important in order to increase the mechanical strength of the structure.
  • the welding transformer (see Fig. 1) contains a magnetic circuit (1), two primary windings (2), two or four secondary windings (3), conductive rigid plate jumpers (4), rigid first and second current-carrying busbars , respectively, (5) and (6).
  • a magnetic circuit (1) was used (see Fig. 1-3), characterized by a cross-section of a stepped shape according to a figure close to an ellipse or a circle in its sections corresponding to the rods.
  • Both primary windings (2) installed frameless winding of the conductor with tension on each section of the magnetic circuit (1) corresponding to the rod, exerting a pulling force on the magnetic circuit (1).
  • Secondary windings (3) are made in the form of a spiral of Archimedes from a ribbon-type conductor. The secondary windings (3) are wound counterclockwise to each other.
  • the primary and secondary windings, respectively, (2) and (3) are made of aluminum conductor with ceramic insulation.
  • the magnetic circuit (1) with primary and secondary windings, respectively, (2) and (3) is located between the first and second current-carrying buses, respectively. (5) and (6).
  • the primary windings (2) at one end are connected in series.
  • the ends of the secondary windings (3) are connected to the first and second current-carrying busbars, respectively (5) and (6), pulling the busbars to each other with the possibility of mechanical contact between the busbars (5), (6) and the secondary windings (3).
  • the outer ends of the secondary windings (3) are rigidly connected to the first current-carrying bus (5).
  • the inner ends of the secondary windings (3) are rigidly connected by means of conductive plate jumpers (4) with a second current-carrying bus (6).
  • the specified connection is realized by the fact that each plate jumper (4) is connected to the ribbon-type conductor along the long edge with the possibility of adjoining to the short edge - the beginning of the secondary winding (3), is parallel to the plane of the winding curve of the turns of the secondary winding (3) in the form of an Archimedes spiral and connected to the second busbar (6) (see Fig. 4).
  • the details of the welding transformer include the following features.
  • the magnetic core (1) characterized by a cross section of a stepped shape in a figure close to an ellipse or a circle in its sections corresponding to the rods, is assembled from a stack of steel strips.
  • the stripes are characterized by an individual length, adjacent to each other.
  • the magnetic circuit (1) is assembled with the arrangement of long sides in the same direction - the longitudinal direction.
  • the strips of the magnetic circuit (1) are distributed into two blocks with the formation of stacked strips in the block of its cross section in the form of half a figure, close to an ellipse or a circle of the cross section of the magnetic circuit in its sections corresponding to the rods.
  • Each block is composed of M subpackets with M> 2.
  • Each subpacket has N bands with N> 1 of the same width.
  • the width of the bands of different subpackages of the same block is different.
  • Subpackages with stripes of greatest width are located in the middle of the packet.
  • the subpackages in the blocks are located relative to each other, subject to a decrease in the width of their stripes in the direction from the middle of the packet to its edge. This direction is perpendicular to the direction of the long sides of the strips.
  • the indicated arrangement of subpackages leads to blocks in packets characterized by cross-sections in the section of the packet corresponding to the rod, symmetrical with respect to the plane passing through the center of the packet and parallel to the surface of the strips, with the cross section of the magnetic circuit (1) being stepped in two sections of the packet corresponding to the rods a shape approaching in shape to an ellipse or circle.
  • each strip in the package and the arrangement of the strips relative to each other in the longitudinal direction are selected with the possibility of ensuring tight bending of the windings installed on the sections corresponding to the rods with the magnetic circuit (1). This condition additionally contributes to a decrease in the leakage inductance and, as a consequence, to an increase in the values of the pulse current.
  • the strips of the magnetic circuit (1) are joined joint by joint with reaching the envelope of the magnetic circuit (1) of the pre-installed windings.
  • the band connections are implemented in one of the sections of the magnetic circuit (1), which performs the function of the yoke.
  • the connection of the ends of the joint in the joint is implemented with the localization of the connection of the ends of the respective bands relative to the connections of the ends of the nearest adjacent corresponding bands in different places.
  • Another embodiment of the magnetic circuit (1) is possible - from two packages of steel strips.
  • the magnetic circuit (1) characterized by a cross-section of a stepped shape according to a figure close to an ellipse or a circle in its sections corresponding to the rods, is made similar to the above option, but from two packages of steel strips of individual length. Packets are formed identical. In each package, the strips are laid adjacent to each other, with the long sides in the same direction - the longitudinal direction. In each package, the strips are distributed into two blocks with the formation of stacked strips in the block of its cross section in the form of a half figure close to an ellipse or a circle of the cross section of the magnetic circuit (1) on it area corresponding to the rod. Each block is composed of M subpackets with M> 2.
  • Each subpacket has N bands with N> 1 of the same width.
  • the width of the bands of different subpackages of the same block is different.
  • Subpackages with stripes of the greatest width are located in the middle of the packet.
  • the subpackages in the blocks are located relative to each other, subject to a decrease in the width of their stripes in the direction from the middle of the packet to its edge. This direction is perpendicular to the direction of the long sides of the strips.
  • the subpackages are arranged to receive blocks in packets characterized by cross sections in the portion of the packet corresponding to the rod, symmetrical with respect to a plane passing through the center of the packet and parallel to the surface of the strips, to obtain, in the portion of the packet corresponding to the rod, a cross-section of the magnetic circuit (1) of a stepped shape approaching shape to an ellipse or circle.
  • the length of each strip in each package and the arrangement of the stripes relative to each other in the longitudinal direction are selected with the possibility of ensuring tight bending by the magnetic circuit (1) (when the magnetic circuit (1) in assembled form) of the windings installed in the sections corresponding to the rods.
  • the strips of the packages of the magnetic circuit (1) are joined joint by joint with reaching the envelope of the magnetic circuit (1) of the pre-installed windings on each core of the magnetic circuit (1) of each packet.
  • the band connections are implemented in two sections of the magnetic circuit (1) that perform the function of yokes.
  • the joint end-to-end connection is implemented with localization of the connection of the ends of the corresponding bands from the packets with respect to the connections of the ends of the nearest adjacent corresponding bands from the packets in different places.
  • the strips of transformer steel, from which the magnetic circuit (1) is made, are selected with the length of each strip in each package and the strips are arranged relative to each other in the longitudinal direction with the possibility of providing a tight envelope with the magnetic circuit (1) of the windings installed in the sections corresponding to the rods. For these purposes, for each strip, length calculation is performed individually.
  • the length is calculated individually, not only to achieve tight bending of the windings by the magnetic circuit (1), but also to realize the possibility of connecting the ends of the strips butt-to-butt, without a gap. Also taken into account is the need to localize the joints of the ends of the nearest adjacent bands in different places.
  • the assembled magnetic circuit (1) by connecting the strips, sections of the magnetic circuit are formed that perform the function of yokes. Docking bands of which the magnetic circuit is assembled, it is carried out not by its rods on which the windings are installed, but by its yokes. The location of the joints of the strips of the magnetic circuit (1) is taken out of the internal volume of the windings.
  • primary windings (2) are installed first.
  • Each of the primary windings (2) is made of an aluminum conductor with ceramic insulation obtained by oxidation.
  • the conductor is characterized by a cross section of 2.9 x 1.9 mm taking into account ceramic insulation.
  • the thickness of the ceramic insulation is 80 microns.
  • seven layers are made. In each layer, 27 turns are wound, turn to turn, tightly with tension.
  • each primary winding (2) is decorated with leads.
  • the secondary winding (3) When installing on each primary winding (2) one secondary winding (3), the secondary winding (3) is made of aluminum conductor with ceramic insulation obtained by oxidation, section 80> ⁇ 3 mm 2 taking into account ceramic insulation. The thickness of the ceramic insulation is 80 " ⁇ m. Each secondary winding (3) is made with four turns located on each other, wound tightly with tension.
  • each primary winding (2) When installing on each primary winding (2) two secondary windings (3), half of the secondary windings (3) wound in one direction are used, half of the windings wound in the opposite direction. Secondary windings (3) installed on different primary windings (2) are wound opposite to each other. Installed on the same primary winding (2), the secondary windings (3) are made in the same way, with the same direction of winding.
  • the secondary winding (3) on each of the primary windings (2) is wound from an aluminum conductor with ceramic insulation obtained by oxidation. A conductor with a cross section of 40 3 mm 2 was used taking into account ceramic insulation. The thickness of the ceramic insulation is 80 microns.
  • Each secondary winding (3) is made with four turns located on each other, wound tightly with tension.
  • each the plate jumper (4) is formed from a rectangular plate. Two sides of the specified plate are equal in length to the distance from the axis of the secondary winding (3) to the outer surface of the secondary winding (3) in the direction normal to the plane of the second busbar (6), and the other two sides are equal in length to the distance from the axis of the secondary winding (3) to the outer surface of the secondary winding (3) in the direction parallel to the plane of the second current-carrying bus (6).
  • a curved cutout is made between two adjacent sides.
  • the cutout is made with a curvature corresponding to the curvature of the surface of the first turn of the secondary winding (3).
  • the specified curvature is given by the surface of the primary winding (2), covered by the first turn of the secondary winding (3).
  • the implementation of the curved cut is realized with the formation of straight sections on the lamellar jumper adjacent to the curved cut. These straight sections are equal in length to the thickness of the secondary winding (3).
  • the secondary winding (3) along the curved cutout of the plate jumper (4) is rigidly connected by its ribbon-type conductor along the long edge.
  • connection is made with the possibility of adjoining the plate jumper (4) to the short edge of the tape-type conductor - the beginning of the winding, located in the plane in which the normal is located in the direction from the axis of the secondary winding to the plane of the second current-carrying busbar (6).
  • the plate jumper (4) is rigidly connected to the second current-carrying bus (6) with a straight side equal in length to the distance from the axis of the secondary winding (3) to the outer surface of the secondary winding (3) in a direction parallel to the plane of the second current-carrying bus (6).
  • the above embodiment of the plate jumper gives an additional gain in reducing resistance.
  • the first and second busbars are made of aluminum.
  • the conductive plate jumpers (4) are made of aluminum and coated with ceramic insulation.
  • the proposed welding transformer can be used in welding machines for resistance spot welding of tick-borne type.
  • the electrode-clamp device is connected to the current-carrying busbars of the welding transformer, for example, to the connection of its windings in the case of four secondary windings (3), shown in FIG. 5, for supplying electric current to the electrodes.
  • the electrical connection diagram is similar.
  • the supply of electric current to the welding electrodes can be realized through a diode bridge.
  • the transformer operates in a known manner.
  • the ends of the primary windings (2) which are decorated with external terminals, are supplied with electrical power - voltage from an external source. Due to the phenomenon of electromagnetic induction, which underlies the operation of any electric transformer, an electric current arises in each secondary winding (3) connected at its ends with current-carrying buses.
  • Current-carrying tires conduct current supply to the electrodes for welding.
  • the invention - a welding transformer - can be used for resistance spot welding in manual welding equipment of tick-borne type to obtain welding grids, frames and other products from lengthy metal.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)

Abstract

В сварочном трансформаторе на стержнях магнитопровода с поперечным сечением ступенчатой формы близкой к эллипсу или кругу установлены бескаркасной намоткой проводника с натяжением, с оказанием стягивающего усилия на магнитопровод две первичные обмотки, на каждую из которых установлена одна или две вторичные обмотки в виде спирали Архимеда, бескаркасной намоткой проводника ленточного типа с натяжением, максимально покрывая первичную обмотку. Обмотки выполнены из алюминиевого проводника с керамической изоляцией. Магнитопровод с обмотками расположен между токовыводящими шинами. Первичные обмотки соединены последовательно, вторые концы оформлены выводами и соединены с токовыводящими шинами, стягивая шины с возможностью механического контакта шин с вторичными обмотками. Внешние концы вторичных обмоток жестко соединены с первой токовыводящей шиной, внутренние концы вторичных обмоток жестко соединены посредством токопроводящих пластинчатых перемычек со второй токовыводящей шиной. Каждая пластинчатая перемычка соединена с проводником ленточного типа по длинному краю с возможностью примыкания к короткому краю - началу обмотки, расположена параллельно плоскости кривой намотки витков и соединена со второй токовыводящей шиной.

Description

Название изобретения
Сварочный трансформатор
Область техники
Изобретение относится к электротехнике, к сварочным трансформаторам.
Предшествующий уровень техники
В отношении оборудования для контактной точечной электросварки особый интерес представляют переносные малогабаритные сварочные аппараты клещевого типа - сварочные клещи со встроенным трансформатором, основными функциональными узлами которых является трансформатор и электродно-клещевое приспособление. Переносные аппараты клещевого типа со встроенным трансформатором представляются альтернативой подвесным машинам контактной точечной электросварки, в которых к электродно-клещевому приспособлению (сварочным клещам) ток подводится от внешнего источника питания.
Подвесные машины используют как для ручной сварки, так и в промышленных сварочных роботах, функционирующих в автоматическом режиме. В первом случае в процессе сварки применяют специальные системы подвески, располагаемые рядом со свариваемым изделием или над ним. Подводя электроды к требуемому месту сварки, осуществляют перемещение сварочных клещей, саму же машину предварительно устанавливают в требуемом положении и для получения сварного соединения уже не перемещают. Такие машины обеспечивают возможность сварки разнообразных крупногабаритных изделий из длинномерного металлопроката. Подвесные машины могут создаваться большой мощностью, поскольку сама машина устанавливается с помощью подвесной системы рядом со свариваемым изделием, её большие габариты и масса не препятствуют непосредственно сварочному процессу, осуществляемому за счет перемещаемого электродно-клещевого приспособления. Однако кроме приведенных достоинств существуют и недостатки. Так, подвесные машины не отличаются высокой производительностью при ручной сварке. В отношении применения их в автоматизированных процессах следует отметить высокую стоимость и сложность оборудования в целом. Кроме того, относительно подвесных машин следует упомянуть о высокой потребляемой мощности по сравнению с аналогичным стационарным оборудованием. Электродно-клещевое приспособление снабжено достаточно длинным кабелем для подвода сварочного тока от источника питания, что обуславливает потери, компенсируемые повышением выходного напряжения сварочного трансформатора. Сварочный аппарат переносного типа с малыми габаритами и массой, со встраиванием в электро дно-клещевое приспособление сварочного трансформатора характеризуется небольшим сварочным контуром и, как следствие, значительно меньшей потребляемой мощностью по сравнению с подвесной машиной при одном и том же сварочном токе. Однако если исходить из потребности в аппарате большой мощности, то его создание потребует больших размеров и, как следствие, массы, что коснется прежде всего трансформатора. В результате производительность такого аппарата будет низка, так как будет весьма затруднительно им работать.
Таким образом, существует техническая проблема в части разработки электросварочных аппаратов, которые будучи с малыми габаритами и массой, экономичными и недорогими, обладая в тоже время высокой мощностью, могли бы обеспечить пользователю широкие возможности, представляя интерес, как в бытовой сфере, так и в производственной - как для малых, так и для крупных предприятий. Подход к решению проблемы . видится через создание в первую очередь сварочного трансформатора большой мощности, малыми габаритами и массой.
Известен сварочный трансформатор (патент RU J s 2262763), содержащий магнитопровод, первичные, вторичные обмотки, магнитные шунты, при этом магнитопровод выполнен из стержней и замыкающих их ярм, на каждом стержне расположены первичная и вторичная обмотки, а между ними снаружи магнитопровода - пара магнитных шунтов длиной не менее длины ярм, установленных с обеих сторон магнитопровода с одной и той же величиной зазора между магнитными шунтами и стержнями магнитопровода, регулируемой одновременно с двух сторон, за счет средства перемещения, которым снабжена пара шунтов, состоящего из двух винтов, с правой и левой резьбой, одновременное и синфазное вращение которых обеспечено тем, что один из магнитных шунтов снабжен двумя ходовыми гайками с правой резьбой, а другой - с левой резьбой, а на продолжении винтов расположены пара звездочек с равным числом зубцов, соединенных цепной передачей.
Для приведенного сварочного трансформатора характерны: повышенные величины индуктивности рассеяния и сопротивления, как следствие, отсутствие возможности увеличения импульсного тока, низкий теплоотвод от внутренних витков обмотки, низкая механическая прочность трансформатора в целом.
Отмеченные недостатки обусловлены следующим. з -
Трансформатор выполнен традиционным образом. Сначала наматывают обмотки, после чего их устанавливают на магнитопровод. Проводник наматывают на каркас. Установку обмоток на стержень магнитопровода осуществляют вместе с каркасом. Указанное выполнение трансформатора приводит к высокой индуктивности рассеяния, поскольку не позволяет максимально заполнить окно магнитопровода. Используемая конструкция магнитопровода в приведенном трансформаторе также приводит к высокой индуктивности рассеяния. Каркас необходим для изоляции обмоток от стержня магнитопровода. При этом каркас занимает достаточно большое пространство в окне магнитопровода. Магнитопровод трансформатора характеризуется угловыми зонами. Наличие угловых зон - источник дополнительных потерь. Кроме того, магнитопровод имеет поперечное сечение прямоугольной формы, и витки обмотки, формируемой на каркасе, характеризуются прямоугольной конфигурацией. Этот геометрический фактор обуславливает высокую величину индуктивности рассеяния и высокое сопротивление.
Для обмоток в подобных трансформаторах, как правило, применяют провода из меди круглого или прямоугольного сечения с высокопрочной эмалевой изоляцией или с комбинированной изоляцией: с эмалешелковой и с эмалехлопчатобумажной. Такая изоляция уменьшает коэффициент заполнения окна магнитопровода. Коэффициент заполнения окна показывает, какую часть площади окна занимает чистая медь проводов обмотки, без изоляции. Поскольку кроме изоляции проводов ряды обмоток имеют межслоевую и межобмоточную изоляцию, то все эти виды изоляции занимают значительную часть площади окна и коэффициент заполнения окна медью получается небольшим.
Указанные особенности обуславливают не только повышенные индуктивность рассеяния и сопротивление, но и как следствие, отсутствие возможности увеличения импульсного тока.
Изоляция проводов для получения обмоток, устанавливаемых на стержнях магнитопровода, требует бережного, без значительного натяжения, режима намотки. В таком режиме провод кладут виток к витку с некоторым, небольшим, натяжением, выдерживая угол натяжения, избегая повреждения в результате натяжения изоляционного покрытия. Провод наматывают . на каркас, который необходим не только для изоляции обмоток от магнитопровода, но и для удержания их в порядке. Каркас выполнен из прочного, держащего форму материала - плотного картона, фибры, гетинакса, текстолита. Окно каркаса заполняется пластинами магнитопровода поштучно. После заполнения окна производят стягивание магнитопровода. При этом нельзя исключить вероятности неравномерного и недостаточного стягивания, в особенности это касается стержней магнитопровода, на которых установлены обмотки
Очевидно, что в отношении магнитопровода и установленных на него обмоток отсутствует какое-либо взаимодействие, которое способствовало бы улучшению теплоотвода от внутренних рядов витков обмоток.
Таким образом, для трансформатора, также характерно отсутствие теплоотвода от внутренних витков обмотки, низкая механическая прочность, обуславливающая неспособность выдерживать высокие импульсные токи.
Известен сварочный трансформатор (патент RU N° 2492976), содержащий магнитопровод, первичную, две вторичные обмотки и сервисную обмотку, при этом на магнитопроводе коаксиально расположены первичная и две вторичные обмотки из проводника ленточного типа, изготовленные в виде спиралей Архимеда, состоящих из нескольких токопроводящих слоев фольги, изолированных друг от друга диэлектрическими прокладками, сервисная обмотка, обладающая высоким температурным коэффициентом сопротивления, коаксиально установлена снаружи первичной обмотки, в средней ее части, между вторичными обмотками, намотанными встречно, на одном и том же расстоянии от каждой из них.
К его недостаткам относятся: повышенные величины индуктивности рассеяния и сопротивления, как следствие, отсутствие возможности увеличения импульсного тока, низкий теплоотвод от внутренних витков обмотки, низкая механическая прочность трансформатора в целом. Причины недостатков обусловлены нижеследующим.
Для установки обмоток на магнитопроводе их сначала наматывают на каркас, а затем вместе с каркасом размещают на магнитопровод. Высокая индуктивность рассеяния связана с тем, что указанная установка обмоток на магнитопроводе - первичной и вторичных, а также и сервисной - не позволяет максимально эффективно заполнить окно магнитопровода. Каркас необходим для изоляции обмоток от магнитопровода. При этом каркас занимает достаточно большое пространство в окне магнитопровода. Магнитопровод трансформатора характеризуется угловыми зонами. Наличие угловых зон - источник дополнительных потерь. Следует также отметить, что магнитопровод имеет поперечное сечение прямоугольной формы, и витки обмотки, формируемой на каркасе по принципу спирали Архимеда, характеризуются прямоугольной конфигурацией. Этот геометрический фактор обуславливает как высокую величину индуктивности рассеяния, так и высокое сопротивление.
Обмотки, устанавливаемые на магнитопроводе, получены намоткой проводника ленточного типа, состоящего из нескольких токопроводящих слоев фольги, изолированных друг от друга диэлектрическими прокладками. Намотку таким проводником следует осуществлять в бережном режиме, с некоторым, небольшим, натяжением, выдерживая угол натяжения, избегая повреждения фольги и изоляционной прокладки. Проводник наматывают на каркас, который необходим не только для изоляции обмоток от магнитопровода, но и для удержания их в порядке. Каркас выполнен из прочного, держащего форму материала - плотного картона, фибры, гетинакса, текстолита. Для обмоток применяют фольгу и диэлектрические прокладки. Указанное выполнение обмоток уменьшает коэффициент заполнения окна магнитопровода. Коэффициент заполнения окна показывает, какую часть площади окна занимает чистая медь обмотки, без изоляции. Поскольку кроме изоляции лент фольги друг от друга в обмотках имеется межслоевая и межобмоточная изоляция, то все эти виды изоляции занимают значительную часть площади окна и коэффициент заполнения окна медью получается небольшим.
Приведенные особенности выполнения сварочного трансформатора обуславливают не только повышенные индуктивность рассеяния и сопротивление, но и как следствие, отсутствие возможности увеличения импульсного тока.
При размещении обмоток на магнитопроводе окно каркаса, как правило, заполняется пластинами магнитопровода поштучно. После заполнения окна производят стягивание магнитопровода. При этом нельзя исключить вероятности неравномерного и недостаточного стягивания, в особенности это касается стержня магнитопровода, на котором установлены обмотки.
Кроме того, при этом в отношении магнитопровода и установленных на него обмоток с каркасом отсутствует какое-либо взаимодействие, которое способствовало бы улучшению теплоотвода от внутренних рядов витков обмоток.
Таким образом, для данного трансформатора также характерно отсутствие теплоотвода от внутренних витков обмотки, низкая механическая прочность, приводящая к неспособности выдерживать высокие импульсные токи.
Сущность изобретения Задачей изобретения является разработка экономичного сварочного трансформатора с широкими возможностями для потенциальных потребителей, большой мощности, малыми габаритами и массой, который обеспечивает:
- уменьшение индуктивности рассеяния;
- снижение сопротивления провода;
-увеличение импульсного тока;
- улучшение теплоотвода от внутренних витков обмотки;
- повышение механической прочности конструкции трансформатора.
Задача решается разработкой сварочного трансформатора, содержащего магнитопровод, первичную, вторичные обмотки, с выполнением вторичных обмоток в виде спирали Архимеда из проводника ленточного типа, намотанными встречно друг к другу, в котором выполнены вторая первичная обмотка, токопроводящие жесткие пластинчатые перемычки, жесткие токовыводящие шины, использован магнитопровод, характеризующийся поперечным сечением ступенчатой формы по фигуре, близкой к эллипсу или кругу на его участках, соответствующих стержням, обе первичные обмотки установлены бескаркасной намоткой проводника с натяжением на каждый участок магнитопровода, соответствующий стержню, оказывая стягивающее усилие на магнитопровод, на каждую первичную обмотку установлена одна вторичная обмотка или две вторичные обмотки бескаркасной намоткой проводника с натяжением, максимально покрывая первичную обмотку, обмотки выполнены из алюминиевого проводника с керамической изоляцией, магнитопровод с обмотками расположен между токовыводящими шинами, первичные обмотки одними концами соединены последовательно, концы вторичных обмоток соединены с токовыводящими шинами, стягивая шины друг к другу с возможностью возникновения механического контакта шин с вторичными обмотками, при этом внешние концы вторичных обмоток жестко соединены с первой токовыводящей шиной, внутренние концы вторичных обмоток жестко соединены посредством токопроводящих пластинчатых перемычек со второй токовыводящей шиной за счет того, что каждая пластинчатая перемычка соединена с проводником ленточного типа по длинному краю с возможностью примыкания к короткому краю - началу обмотки, расположена параллельно плоскости кривой намотки витков и соединена со второй токовыводящей шиной.
В предпочтительном варианте сварочного трансформатора токовыводящие шины, с которыми соединены концы вторичных обмоток, стягивая шины друг к другу с возможностью возникновения механического контакта с вторичными обмотками, установлены параллельно друг относительно друга, а каждая пластинчатая перемычка сформирована из пластины прямоугольной формы, две стороны которой по длине равны расстоянию от оси вторичной обмотки до внешней поверхности вторичной обмотки в направлении нормали к плоскости второй токовыводящей шины, а две другие стороны по длине равны расстоянию от оси вторичной обмотки до внешней поверхности вторичной обмотки в направлении параллельном плоскости второй токовыводящей шины, в пластине напротив одного из углов, между двумя смежными сторонами выполнен криволинейный вырез с кривизной, соответствующей кривизне поверхности первого витка вторичной обмотки, которая задана поверхностью первичной обмотки, покрываемой первым витком вторичной обмотки, с образованием прямых участков на пластинчатой перемычке, примыкающих к криволинейному вырезу, равных по длине толщине вторичной обмотки, по криволинейному вырезу пластинчатой перемычки она жестко соединена с проводником ленточного типа по длинному краю с возможностью примыкания к короткому краю - началу обмотки, располагаемому в плоскости, в которой расположена нормаль в направлении от оси вторичной обмотки к плоскости второй токовыводящей шины, пластинчатая перемычка жестко соединена со второй токовыводящей шиной прямой стороной, равной по длине расстоянию от оси вторичной обмотки до внешней поверхности вторичной обмотки в направлении параллельном плоскости второй токовыводящей шины.
В предпочтительном варианте сварочного трансформатора при расположении магнитопровода с обмотками между токовыводящими шинами и соединении концов вторичных обмоток с токовыводящими шинами, стягивая шины друг к другу с возможностью возникновения механического контакта с вторичными обмотками, при котором внешние концы вторичных обмоток жестко соединены с первой токовыводящей шиной, внешние концы вторичных обмоток приведены в механический контакт друг с другом за счет расположения на концевых участков проводника ленточного типа вторичных обмоток перпендикулярно плоскости токовыводящей шины и расположения вторичных обмоток друг относительно друга с возможностью приведения их в механический контакт.
В предпочтительном варианте сварочного трансформатора токовыводящие шины, с которыми соединены концы вторичных обмоток, выполнены из алюминия.
В предпочтительном варианте сварочного трансформатора вторые концы первичной обмотки оформлены выводами. В предпочтительном варианте сварочного трансформатора токопроводящие пластинчатые перемычки выполнены из алюминия и покрыты керамической изоляцией.
В предпочтительном варианте сварочного трансформатора каждая из первичных обмоток выполнена из алюминиевого проводника с керамической изоляцией, полученной оксидированием, сечением 2,9x1,9 мм2 с учетом керамической изоляции, толщина керамической изоляции равна 80 мкм, в каждой первичной обмотке выполнено семь слоев, в каждом слое намотано 27 витков, виток к витку, плотно с натяжением; при установке на каждую первичную обмотку по одной вторичной обмотке, вторичная обмотка выполнена из алюминиевого проводника с керамической изоляцией, полученной оксидированием, сечением 80x3 мм с учетом керамической изоляции, с толщиной керамической изоляции 80 мкм, с четырьмя витками, расположенными друг на друге, намотанными плотно с натяжением; при установке на каждую первичную обмотку по две вторичные обмотки, использованы половина вторичных обмоток, намотанных в одном направлении, половина вторичных обмоток, намотанных в противоположном направлении, вторичные обмотки, установленные на разные первичные обмотки, намотаны встречно друг к другу, установленные на одну и ту же первичную обмотку вторичные обмотки выполнены одинаково, с одним и тем же направлением намотки, вторичная обмотка на каждой из первичных обмоток намотана из алюминиевого проводника с керамической изоляцией, полученной оксидированием, сечением 40x3 мм с учетом керамической изоляции, с толщиной керамической изоляции 80 мкм, с четырьмя витками, расположенными друг на друге, намотанными плотно с натяжением.
В предпочтительном варианте сварочного трансформатора магнитопровод, характеризующийся поперечным сечением ступенчатой формы по фигуре, близкой к эллипсу или кругу на его участках, соответствующих стержням, собран из пакета стальных полос индивидуальной длиной, примыкающих друг к другу, с расположением длинных сторон в одном и том же направлении - продольном направлении, которые распределены на два блока с образованием уложенными полосами в блоке его поперечного сечения в форме половины фигуры, близкой к эллипсу или кругу поперечного сечения магнитопровода на его участках, соответствующих стержням, каждый блок набран из М субпакетов с М>2, в каждом субпакете выполнено N полос с N>1 одинаковой ширины, ширина полос разных субпакетов одного и того же блока - разная, субпакеты с полосами наибольшей ширины расположены в середине пакета, субпакеты в блоках расположены друг относительно друга с соблюдением уменьшения ширины их полос в направлении от середины пакета к его краю, которое перпендикулярно направлению расположения длинных сторон полос, с получением блоков в пакетах, характеризующихся поперечными сечениями на участке пакета, соответствующем стержню, симметричными относительно плоскости, проходящей через центр пакета и параллельной поверхности полос, с получением на двух участках пакета, соответствующих стержням, поперечного сечения магнитопровода ступенчатой формы, приближающейся по фигуре к эллипсу или кругу, длина каждой полосы в пакете и расположение полос друг относительно друга в продольном направлении выбраны с возможностью обеспечения плотного огибания магнитопроводом установленных на участки, соответствующие стержням, обмоток, полосы магнитопровода соединены стык в стык с достижением огибания магнитопроводом предварительно установленных обмоток, соединения полос реализованы на одном из участков магнитопровода, выполняющем функцию ярма, соединение концов стык в стык реализовано с локализацией соединения концов соответствующих полос относительно соединений концов ближайших соседних соответствующих полос в разных местах.
В другом предпочтительном варианте сварочного трансформатора магнитопровод, характеризующийся поперечным сечением ступенчатой формы по фигуре, близкой к эллипсу или кругу на его участках, соответствующих стержням, собран из двух идентичных пакетов стальных полос индивидуальной длиной, примыкающих друг к другу, с расположением длинных сторон в одном и том же направлении - продольном направлении, в каждом пакете полосы распределены на два блока с образованием уложенными полосами в блоке его поперечного сечения в форме половины фигуры, близкой к эллипсу или кругу поперечного сечения магнитопровода на его участке, соответствующем стержню, каждый блок набран из М субпакетов с М>2, в каждом субпакете выполнено N полос с N>1 одинаковой ширины, ширина полос разных субпакетов одного и того же блока - разная, субпакеты с полосами наибольшей ширины расположены в середине пакета, субпакеты в блоках расположены друг относительно друга с соблюдением уменьшения ширины их полос в направлении от середины пакета к его краю, которое перпендикулярно направлению расположения длинных сторон полос, с получением блоков в пакетах, характеризующихся поперечными сечениями на участке пакета, соответствующем стержню, симметричными относительно плоскости, проходящей через центр пакета и параллельной поверхности полос, с получением на участке пакета, соответствующем стержню, поперечного сечения магнитопровода ступенчатой формы, приближающейся по фигуре к эллипсу или кругу, длина каждой полосы в пакете и расположение полос друг относительно друга в продольном направлении выбраны с возможностью обеспечения плотного огибания магнитопроводом установленных на участки, соответствующие стержням, обмоток, полосы пакетов магнитопровода соединены стык в стык с достижением огибания магнитопроводом предварительно установленных обмоток на каждый стержень магнитопровода каждого пакета, соединения полос реализованы на двух участках магнитопровода, выполняющих функцию ярм, соединение концов стык в стык реализовано с локализацией соединения концов соответствующих полос из пакетов относительно соединений концов ближайших соседних соответствующих полос из пакетов в разных местах.
Краткое описание чертежей
Фиг. Схематически показан предлагаемый сварочный трансформатор, где: 1 - магнитопровод; 2 - первичная обмотка; 3 - вторичная обмотка; 4 - пластинчатая перемычка; 5 - первая токовыводящая шина; 6 - вторая токовыводящая шина.
Фиг. 2 А показан вид сверху, со стороны второй токовыводящей шины, где: 1 - магнитопровод; 2 - первичная обмотка; 3 - вторичная обмотка; 4 - пластинчатая перемычка; 5 - первая токовыводящая шина; 6 - вторая токовыводящая шина.
Фиг. 2В показан вид спереди, со стороны магнитопровода, где: 1 - магнитопровод; 2 - первичная обмотка; 3 - вторичная обмотка; 4 - пластинчатая перемычка; 5 - первая токовыводящая шина; 6 - вторая токовыводящая шина..
Фиг. ЗА показан сварочный трансформатор, в котором на каждую первичную обмотку установлены две вторичные обмотки, показан в разрезе, демонстрирующем внутреннее расположение между токовыводящими шинами магнитопровода, обмоток, концевых участков проводника ленточного типа вторичных обмоток, пластинчатых перемычек, соединение внешних концов вторичных обмоток, намотанных встречно, расположенных на разных первичных обмотках, с первой токовыводящей шиной, где: 1 - магнитопровод; 2 - первичная обмотка; 3 - вторичная обмотка; 4 - пластинчатая перемычка; 5 - первая токовыводящая шина; 6 - вторая токовыводящая шина.
Фиг. ЗВ показан сварочный трансформатор, в котором на каждую первичную обмотку установлены две вторичные обмотки, показан в разрезе, демонстрирующем расположение концевых участков проводника ленточного типа вторичных обмоток, которые расположены на одной и той же первичной обмотке, соединение их внешних концов с первой токовыводящей шиной, расположение между токовыводящими шинами и соединение пластинчатых перемычек, связанных с внутренними концами вторичных обмоток, со второй токовыводящей шиной, где: 1 - магнитопровод; 2 - первичная обмотка; 3 - вторичная обмотка; 4 - пластинчатая перемычка; 5 - первая токовыводящая шина; 6 - вторая токовыводящая шина.
Фиг. 4 показан сварочный трансформатор без магнитопровода, в заднем виде, демонстрирующем выполнение пластинчатых, перемычек, где: 2 - первичная обмотка; 3 - вторичная обмотка; 4 - пластинчатая перемычка; 5 - первая токовыводящая шина; 6 - вторая токовыводящая шина.
Фиг. 5 принципиальная электрическая схема сварочного трансформатора при выполнении на каждой первичной обмотке по две вторичных обмотки.
Осуществление изобретения
Индуктивность рассеяния обусловлена потерями потока первичной обмотки при сцеплении с вторичной обмоткой, величина индуктивности рассеяния определяется конструкцией трансформатора. При этом существенное значение имеет тип магнитопровода, расположение обмоток, их секционирование, способы намотки.
Первичная обмотка создает магнитный поток, концентрируемый в магнитопроводе, связывающий собой первичную и вторичную обмотки. При этом магнитный поток замыкается по двум различным путям. Во-первых, через магнитопровод, с концентрацией большей части магнитного потока в нем. Эта часть магнитного потока, порождаемая первичной обмоткой, замыкается вторичной. Во- вторых, в обход магнитопровода, через окно магнитопровода, как результат его недостаточно эффективного заполнения. Эта часть магнитного потока, порождаемая первичной обмоткой, не замыкается вторичной обмоткой. Возникают потери магнитного потока, порождаемого первичной обмоткой - индуктивность рассеяния.
В целях снижения индуктивности рассеяния в предлагаемом трансформаторе обмотки установлены бескаркасной намоткой проводника, в отличие от традиционного подхода, при котором обмотки установлены на магнитопроводе вместе с каркасом, с применением для обмоток проводников с изоляцией, с применением межслоевой и межобмоточной изоляции, что снижает эффективность заполнения окна магнитопровода и обуславливает возникновение индуктивности рассеяния, так как приводит к потерям магнитного потока, порождаемого первичной обмоткой. Обмотки, сначала первичную, затем расположенную на первичной вторичную, устанавливают на каждый участок магнитопровода, соответствующий стержню, посредством намотки. Наматывают на стержень проводник с натяжением и с возможностью оказания на магнитопровод стягивающего усилия. В качестве проводника использован проводник из алюминия, покрытый керамической изоляцией, ленточного типа, с прямоугольным сечением. В трансформаторе осуществляется установка на каждую первичную обмотку одной вторичной обмотки или двух вторичных обмоток бескаркасной намоткой проводника ленточного типа, с натяжением, по принципу спирали Архимеда, при этом одной или двумя обмотками максимально покрывая первичную обмотку. Это существенно повышает коэффициент заполнения окна магнитопровода. Коэффициент заполнения окна показывает, какую часть площади окна занимает непосредственно проводящий материал проводника обмотки. Чем большую площадь занимает проводящий материал обмотки, тем меньше потери магнитного потока и меньше величина индуктивности рассеяния.
Индуктивность рассеяния зависит от размеров (q) трансформатора, квадрата отношения количества витков в обмотках (N2), геометрического параметра (к) трансформатора, так LpacceHHHH~qN2k. Геометрический параметр (к) зависит от типа и конструкции магнитопровода и его характеристик, от конструкции и технологии изготовления обмоток. Для круглой катушки k=[A+(bi+b2)/3]/h, где bi, b2 - толщины первичной и вторичной обмоток, Δ - расстояние между обмотками, h - высота катушки. За счет плотной укладки провода уменьшается общий размер катушки и геометрический параметр.
В предлагаемом трансформаторе использован магнитопровод, характеризующийся поперечным сечением ступенчатой формы по фигуре, близкой к эллипсу или кругу на его участках, соответствующих стержням.
Кроме достижения снижения индуктивности рассеяния, достигается снижение сопротивления проводника.
При использовании в известных трансформаторах магнитопроводов с поперечным сечением прямоугольной формы, витки обмоток также имеют прямоугольную форму. В предлагаемом трансформаторе витки бескаркасных обмоток выполнены округлой формы. Это обеспечивает снижение сопротивления следующим образом.
Сравнивая магнитопровод, характеризующийся поперечным сечением прямоугольной формы, в частности, квадратной (в предельном случае) с размером стороны 2R, в известном аналоге, и магнитопровод ступенчатой формы по фигуре, близкой кругу (в предельном случае) диаметром 2R, в предлагаемом изобретении, можно видеть, что проводник на витке квадратной формы длиннее, чем на витке круглой формы. Укорачивание проводника на витке за счет круглой формы в сочетании с отсутствием каркаса позволяет снизить и его сопротивление на витке. Соответственно, сопротивление в случае магнитопровода, который использован в предлагаемом трансформаторе, будет меньше. Эти же самые рассуждения будут уместны в случае прямоугольного сечения для известного решения и, соответственно, сечения ступенчатой формы по фигуре, близкой к эллипсу для предлагаемого решения.
Поскольку снижение индуктивности рассеяния и сопротивления приводит к повышению импульсного тока сварочного трансформатора, то рассмотренные конструктивные особенности выполнения трансформатора влияют на увеличение импульсного тока.
Кроме того, в предлагаемом трансформаторе, как уже указывалось, обмотки, первичная и вторичная, установлены посредством намотки на каждый участок, соответствующий стержню. Использована бескаркасная намотка и установка обмоток с намоткой проводника относительно пакета магнитопровода. Проводник наматывают с натяжением и с возможностью оказания на магнитопровод стягивающего усилия. Такое выполнение, без использования каркаса и с натяжением, приводит к улучшению теплоотвода от внутренних рядов обмоток, поскольку улучшается тепловой контакт.
Установка обмоток, первичной и вторичной, без получения их путем предварительного наматывания проводника на оправку с каркасом, с получением их непосредственно при установке в процессе бескаркасной намотки на каждый участок, соответствующий стержню, проводника с натяжением и с возможностью оказания на магнитопровод стягивающего усилия возможно при наличии на проводнике соответствующей изоляции. К такой изоляции относится керамическая изоляция, которая не течет со временем от давления. Изоляция, применяемая для традиционных медных проводов, подвержена текучести со временем. Поэтому в целях улучшения теплоотвода от внутренних рядов обмоток используют проводник с керамической изоляцией. Наличие керамического покрытия, выполняющего функцию изоляции на проводнике, из которого намотаны обмотки, позволяет использовать максимально плотную намотку, без необходимости формирования каналов для охлаждения. Покрытие обладает хорошей теплопроводностью, обеспечивая хороший теплоотвод через намотанные слои от внутренних областей. Наконец, относительно повышения механической прочности предлагаемого трансформатора, что позволяет ему выдерживать высокие импульсные токи при эксплуатации.
Повышенную механическую прочность конструкции придают следующие особенности. Для предлагаемого трансформатора, в отличие от известных, характерно наличие жестких токопроводящих шин, наличие жестких токопроводящих перемычек. Обмотки выполнены с натяжением проводника, с оказанием на магнитопровод стягивающего усилия. Намотка вторичных обмоток при расположении их на первичных произведена с натяжением проводника. Вторичные обмотки намотаны встречно друг к другу. Осуществлена установка на каждую первичную обмотку одной вторичной обмотки или двух вторичных обмоток бескаркасной намоткой проводника ленточного типа, с натяжением, по принципу спирали Архимеда, при этом одной или двумя обмотками максимально покрывая первичную обмотку. В трансформаторе реализовано расположение магнитопровода с обмотками между токовыводящими шинами, соединение концов вторичных обмоток с токовыводящими шинами, стягивая шины друг к другу с возможностью возникновения механического контакта с вторичными обмотками. В трансформаторе реализовано жесткое соединение, в натяг, внешних концов вторичных обмоток с одной токовыводящей шиной, жесткое соединение, в натяг, внутренних концов вторичных обмоток посредством токопроводящих пластинчатых перемычек со второй токовыводящей шиной. Каждая жесткая пластинчатая перемычка соединена с проводником ленточного типа по длинному краю с возможностью примыкания к короткому краю - началу обмотки. Каждая жесткая пластинчатая перемычка расположена параллельно плоскости кривой намотки витков и соединена со второй токовыводящей шиной. Как вышеупомянуто, в трансформатере использован алюминиевый проводник с керамической изоляцией, которая не течет. Эта особенность также важна в целях повышения механической прочности конструкции.
В общем случае выполнения сварочный трансформатор (см. Фиг. 1) содержит магнитопровод (1), две первичные обмотки (2), две или четыре вторичные обмотки (3), токопроводящие жесткие пластинчатые перемычки (4), жесткие первую и вторую токовывод щие шины, соответственно, (5) и (6).
Использован (см. Фиг. 1-3) магнитопровод (1), характеризующийся поперечным сечением ступенчатой формы по фигуре, близкой к эллипсу или кругу на его участках, соответствующих стержням. Обе первичные обмотки (2) установлены бескаркасной намоткой проводника с натяжением на каждый участок магнитопровода (1), соответствующий стержню, оказывая стягивающее усилие на магнитопровод (1). Вторичные обмотки (3) выполнены в виде спирали Архимеда из проводника ленточного типа. Вторичные обмотки (3) намотаны встречно друг к другу. На каждую первичную обмотку (2) установлена одна вторичная обмотка (3) или две вторичные обмотки (3) бескаркасной намоткой проводника с натяжением, максимально покрывая первичную обмотку (2). Первичные и вторичные обмотки, соответственно, (2) и (3) выполнены из алюминиевого проводника с керамической изоляцией.
Магнитопровод (1) с первичными и вторичными обмотками, соответственно, (2) и (3) расположен между первой и второй токовыводящими шинами, соответственно. (5) и (6).
Первичные обмотки (2) одними концами соединены последовательно. Концы вторичных обмоток (3) соединены с первой и второй токовыводящими шинами, соответственно, (5) и (6), стягивая шины друг к другу с возможностью возникновения механического контакта между шинами (5), (6) и вторичными обмотками (3).
Внешние концы вторичных обмоток (3) жестко соединены с первой токовыводящей шиной (5). Внутренние концы вторичных обмоток (3) жестко соединены посредством токопроводящих пластинчатых перемычек (4) со второй токовыводящей шиной (6). Указанное соединение реализовано тем, что каждая пластинчатая перемычка (4) соединена с проводником ленточного типа по длинному краю с возможностью примыкания к короткому краю - началу вторичной обмотки (3), расположена параллельно плоскости кривой намотки витков вторичной обмотки (3) в виде спирали Архимеда и соединена со второй токовыводящей шиной (6) (см. Фиг. 4).
Детализация выполнения сварочного трансформатора включает нижеследующие особенности.
Магнитопровод (1), характеризующийся поперечным сечением ступенчатой формы по фигуре, близкой к эллипсу или кругу на его участках, соответствующих стержням, собран из пакета стальных полос. Полосы характеризуются индивидуальной длиной, примыкают друг к другу. Магнитопровод (1) собран с расположением длинных сторон в одном и том же направлении - продольном направлении. Полосы магнитопровода (1) распределены на два блока с образованием уложенными полосами в блоке его поперечного сечения в форме половины фигуры, близкой к эллипсу или кругу поперечного сечения магнитопровода на его участках, соответствующих стержням. Каждый блок набран из М субпакетов с М>2. В каждом субпакете выполнено N полос с N>1 одинаковой ширины. Ширина полос разных субпакетов одного и того же блока - разная. Субпакеты с полосами наибольшей ширины расположены в середине пакета. Субпакеты в блоках расположены друг относительно друга с соблюдением уменьшения ширины их полос в направлении от середины пакета к его краю. Данное направление перпендикулярно направлению расположения длинных сторон полос. Указанное расположение субпакетов приводит к получению блоков в пакетах, характеризующихся поперечными сечениями на участке пакета, соответствующем стержню, симметричными относительно плоскости, проходящей через центр пакета и параллельной поверхности полос, с получением на двух участках пакета, соответствующих стержням, поперечного сечения магнитопровода (1) ступенчатой формы, приближающейся по фигуре к эллипсу или кругу. Длина каждой полосы в пакете и расположение полос друг относительно друга в продольном направлении выбраны с возможностью обеспечения плотного огибания магнитопроводом (1) установленных на участки, соответствующие стержням, обмоток. Данное условие дополнительно способствует снижению индуктивности рассеяния и, как следствие, повышению величин импульсного тока. Полосы магнитопровода (1) соединены стык в стык с достижением огибания магнитопроводом (1) предварительно установленных обмоток. Соединения полос реализованы на одном из участков магнитопровода (1), выполняющем функцию ярма. Соединение концов стык в стык реализовано с локализацией соединения концов соответствующих полос относительно соединений концов ближайших соседних соответствующих полос в разных местах.
Возможен другой вариант выполнения магнитопровода (1) - из двух пакетов стальных полос.
В трансформаторе магнитопровод (1), характеризующийся поперечным сечением ступенчатой формы по фигуре, близкой к эллипсу или кругу на его участках, соответствующих стержням, выполнен аналогичным вышеприведенному варианту, но из двух пакетов стальных полос индивидуальной длиной. Пакеты сформированы идентичными. В каждом пакете полосы уложены с примыканием друг к другу, с расположением длинных сторон в одном и том же направлении - продольном направлении. В каждом пакете полосы распределены на два блока с образованием уложенными полосами в блоке его поперечного сечения в форме половины фигуры, близкой к эллипсу или кругу поперечного сечения магнитопровода (1) на его участке, соответствующем стержню. Каждый блок набран из М субпакетов с М>2. В каждом субпакете выполнено N полос с N>1 одинаковой ширины. Ширина полос разных субпакетов одного и того же блока - разная. Субпакеты с полосами наибольшей ширины расположены в середине пакета. Субпакеты в блоках расположены друг относительно друга с соблюдением уменьшения ширины их полос в направлении от середины пакета к его краю. Данное направление перпендикулярно направлению расположения длинных сторон полос. Субпакеты расположены с получением блоков в пакетах, характеризующихся поперечными сечениями на участке пакета, соответствующем стержню, симметричными относительно плоскости, проходящей через центр пакета и параллельной поверхности полос, с получением на участке пакета, соответствующем стержню, поперечного сечения магнитопровода (1) ступенчатой формы, приближающейся по фигуре к эллипсу или кругу. Длина каждой полосы в каждом пакете и расположение полос друг относительно друга в продольном направлении выбраны с возможностью обеспечения плотного огибания магнитопроводом (1) (когда магнитопровод (1) в собранном виде) установленных на участки, соответствующие стержням, обмоток. Полосы пакетов магнитопровода (1) соединены стык в стык с достижением огибания магнитопроводом (1) предварительно установленных обмоток на каждый стержень магнитопровода (1) каждого пакета. Соединения полос реализованы на двух участках магнитопровода (1), выполняющих функцию ярм. Соединение концов стык в стык реализовано с локализацией соединения концов соответствующих полос из пакетов относительно соединений концов ближайших соседних соответствующих полос из пакетов в разных местах.
Полосы трансформаторной стали, из которых выполняют магнитопровод (1), выбирают с длиной каждой полосы в каждом пакете и располагают полосы друг относительно друга в продольном направлении с возможностью обеспечения плотного огибания магнитопроводом (1) установленных на участки, соответствующие стержням, обмоток. В этих целях для каждой полосы производят расчет длины индивидуально.
Для каждой полосы производят расчет длины индивидуально не только для достижения плотного огибания магнитопроводом (1) обмоток, но и для реализации возможности соединения концов полос стык в стык, без зазора. Также во внимание принимается необходимость локализации соединений концов ближайших соседних полос в разных местах. В собранном магнитопроводе (1) за счет соединения полос образованы участки магнитопровода, выполняющие функцию ярм. Стыковка полос, из которых собран магнитопровод, осуществляется не по его стержням, на которых установлены обмотки, а по его ярмам. Расположение стыков полос магнитопровода (1) вынесено из внутреннего объема обмоток. Приведенные особенности трансформатора оказывают влияние на снижения магнитосопротивления и препятствуют потерям.
В трансформаторе на магнитопроводе (1) установлены сначала первичные обмотки (2). Каждая из первичных обмоток (2) выполнена из алюминиевого проводника с керамической изоляцией, полученной оксидированием. Проводник характеризуется сечением 2,9x 1 ,9 мм с учетом керамической изоляции. Толщина керамической изоляции равна 80 мкм. В каждой первичной обмотке (2) выполнено семь слоев. В каждом слое намотано 27 витков, виток к витку, плотно с натяжением.
В трансформаторе вторые концы каждой первичной обмотки (2) оформлены выводами.
При установке на каждую первичную обмотку (2) по одной вторичной обмотке (3), вторичная обмотка (3) выполнена из алюминиевого проводника с керамической изоляцией, полученной оксидированием, сечением 80><3 мм2 с учетом керамической изоляции. Толщина керамической изоляции 80 "мкм. Каждая вторичная обмотка (3) выполнена с четырьмя витками, расположенными друг на друге, намотанными плотно с натяжением.
При установке на каждую первичную обмотку (2) по две вторичные обмотки (3), использованы половина вторичных обмоток (3), намотанных в одном направлении, половина обмоток, намотанных в противоположном направлении. Вторичные обмотки (3), установленные на разные первичные обмотки (2), намотаны встречно друг к другу. Установленные на одну и ту же первичную обмотку (2) вторичные обмотки (3) выполнены одинаково, с одним и тем же направлением намотки. Вторичная обмотка (3) на каждой из первичных обмоток (2) намотана из алюминиевого проводника с керамической изоляцией, полученной оксидированием. Использован проводник сечением 40 3 мм2 с учетом керамической изоляции. Толщиной керамической изоляции составляет 80 мкм. Каждая вторичная обмотка (3) выполнена с четырьмя витками, расположенными друг на друге, намотанными плотно с натяжением.
В трансформаторе первая и вторая токовыводящие шины, соответственно, (5) и (6), с которыми соединены концы вторичных обмоток (3), стягивая шины друг к другу с возможностью возникновения механического контакта с вторичными обмотками (3), установлены параллельно друг относительно друга. Каждая пластинчатая перемычка (4) сформирована из пластины прямоугольной формы. Две стороны указанной пластины по длине равны расстоянию от оси вторичной обмотки (3) до внешней поверхности вторичной обмотки (3) в направлении нормали к плоскости второй токовыводящей шины (6), а две другие стороны по длине равны расстоянию от оси вторичной обмотки (3) до внешней поверхности вторичной обмотки (3) в направлении параллельном плоскости второй токовыводящей шины (6). В указанной пластине напротив одного из углов, между двумя смежными сторонами выполнен криволинейный вырез. Вырез выполнен с кривизной, соответствующей кривизне поверхности первого витка вторичной обмотки (3). Указанная кривизна задана поверхностью первичной обмотки (2), покрываемой первым витком вторичной обмотки (3). Выполнение криволинейного выреза реализовано с образованием прямых участков на пластинчатой перемычке, примыкающих к криволинейному вырезу. Данные прямые участки равны по длине толщине вторичной обмотки (3). Вторичная обмотка (3) по криволинейному вырезу пластинчатой перемычки (4) жестко соединена своим проводником ленточного типа по длинному краю. При этом соединение выполнено с возможностью примыкания пластинчатой перемычки (4) к короткому краю проводника ленточного типа - началу обмотки, располагаемому в плоскости, в которой расположена нормаль в направлении от оси вторичной обмотки к плоскости второй токовыводящей шины (6). Пластинчатая перемычка (4) жестко соединена со второй токовыводящей шиной (6) прямой стороной, равной по длине расстоянию от оси вторичной обмотки (3) до внешней поверхности вторичной обмотки (3) в направлении параллельном плоскости второй токовыводящей шины (6). Приведенное выполнение пластинчатой перемычки даёт дополнительный выигрыш в снижении сопротивления.
При расположении магнитопровода (1) с обмотками между первой и второй токовыводящими шинами, соответственно, (5) и (6), и соединении концов вторичных обмоток (3) с токовыводящими шинами, стягивая шины друг к другу с возможностью возникновения механического контакта с вторичными обмотками (3), при котором внешние концы вторичных обмоток (3) жестко соединены с первой токовыводящей шиной (5), внешние концы вторичных обмоток (3) приведены в механический контакт друг с другом. Приведение в указанный контакт реализовано за счет расположения на концевых участков проводника ленточного типа вторичных обмоток (3) перпендикулярно плоскости первой токовыводящей шины (5) и расположения вторичных обмоток (3) друг относительно друга с возможностью приведения их в механический контакт. Приведенное выполнение способствует компактности размещения элементов трансформатора, увеличивая коэффициент заполнения окна магнитопровода и снижая индуктивность рассеяния, как следствие, способствуя повышению величины импульсного тока.
В трансформаторе первая и вторая токовыводящие шины, соответственно, (5) и (6), с которыми соединены концы вторичных обмоток (3), выполнены из алюминия. Кроме того, токопроводящие пластинчатые перемычки (4) выполнены из алюминия и покрыты керамической изоляцией.
Предлагаемый сварочный трансформатор может быть использован в сварочных аппаратах контактной точечной сварки клещевого типа. Электродно-клещевое приспособление соединяют с токовыводящими шинами сварочного трансформатора, например, с соединением его обмоток в случае выполнения четырех вторичных обмоток (3), представленным на Фиг. 5, для подвода электрического тока к электродам. При выполнении двух вторичных обмоток (3) в трансформаторе электрическая схема соединения аналогична. Подвод электрического тока к сварочным электродам может быть реализован через диодный мостик. Функционирует трансформатор известным образом. На концы первичных обмоток (2), которые оформлены внешними выводами, подают электрическое питание - напряжение от внешнего источника. Благодаря явлению электромагнитной индукции, которое лежит в основе действия любого электрического трансформатора, в каждой вторичной обмотке (3), соединенной своими концами с токовыводящими шинами, возникает электрический ток. Токовыводящие шины осуществляют токоподвод к электродам для сварки.
Промышленная применимость
Изобретение - сварочный трансформатор - может быть использовано для контактной точечной электросварки в ручном сварочном оборудовании клещевого типа для получения сваркой сеток, каркасов и других изделий из длинномерного металлопроката.

Claims

Формула изобретения
Пункт 1. Сварочный трансформатор, содержащий магнитопровод (1), первичную (2), вторичные (3) обмотки, с выполнением вторичных обмоток (3) в виде спирали Архимеда из проводника ленточного типа, намотанными встречно друг к другу, отличающийся тем, что в нём выполнены вторая первичная обмотка (2), токопроводящие жесткие пластинчатые перемычки (4), жесткие токовыводящие шины (5) и (6), использован магнитопровод (1), характеризующийся поперечным сечением ступенчатой формы по фигуре, близкой к эллипсу или кругу на его участках, соответствующих стержням, обе первичные обмотки (2) установлены бескаркасной намоткой проводника с натяжением на каждый участок магнитопровода (1), соответствующий стержню, оказывая стягивающее усилие на магнитопровод (1), на каждую первичную обмотку (2) установлена одна вторичная обмотка (3) или две вторичные обмотки (3) бескаркасной намоткой проводника с натяжением, максимально покрывая первичную обмотку (2), обмотки (2) и (3) выполнены из алюминиевого проводника с керамической изоляцией, магнитопровод (1) с обмотками (2) и (3) расположен между токовыводящими шинами (5) и (6), первичные обмотки (2) одними концами соединены последовательно, концы вторичных обмоток (3) соединены с токовыводящими шинами (5) и (6), стягивая шины (5) и (6) друг к другу с возможностью возникновения механического контакта шин (5) и (6) с вторичными обмотками (3), при этом внешние концы вторичных обмоток (3) жестко соединены с первой токовыводящей шиной (5), внутренние концы вторичных обмоток (3) жестко соединены посредством токопроводящих пластинчатых перемычек (4) со второй токовыводящей шиной (6) за счет того, что каждая пластинчатая перемычка (4) соединена с проводником ленточного типа по длинному краю с возможностью примыкания к короткому краю - началу обмотки (3), расположена параллельно плоскости кривой намотки витков и соединена со второй токовыводящей шиной (6).
Пункт 2. Сварочный трансформатор по п. 1, отличающийся тем, что токовыводящие шины (5) и (6), с которыми соединены концы вторичных обмоток (3), стягивая шины (5) и (6) друг к другу с возможностью возникновения механического контакта с вторичными обмотками (3), установлены параллельно друг относительно друга, а каждая пластинчатая перемычка (4) сформирована из пластины прямоугольной формы, две стороны которой по длине равны расстоянию от оси вторичной обмотки (3) до внешней поверхности вторичной обмотки (3) в направлении нормали к плоскости второй токовыводящей шины (6), а две другие стороны по длине равны расстоянию от оси вторичной обмотки (3) до внешней поверхности вторичной обмотки (3) в направлении параллельном плоскости второй токовыводящей шины (6), в пластине напротив одного из углов, между двумя смежными сторонами выполнен криволинейный вырез с кривизной, соответствующей кривизне поверхности первого витка вторичной обмотки (3), которая задана поверхностью первичной обмотки (2), покрываемой первым витком вторичной обмотки (3), с образованием прямых участков на пластинчатой перемычке (4), примыкающих к криволинейному вырезу, равных по длине толщине вторичной обмотки (3), по криволинейному вырезу пластинчатой перемычки (4) она жестко соединена с проводником ленточного типа по длинному краю с возможностью примыкания к короткому краю - началу обмотки (3), располагаемому в плоскости, в которой расположена нормаль в направлении от оси вторичной обмотки (3) к плоскости второй токовыводящей шины (6), пластинчатая перемычка (4) жестко соединена со второй токовыводящей шиной (6) прямой стороной, равной по длине расстоянию от оси вторичной обмотки (3) до внешней поверхности вторичной обмотки (3) в направлении параллельном плоскости второй токовыводящей шины (6).
Пункт 3. Сварочный трансформатор по п. 1, отличающийся тем, что при расположении магнитрпровода (1) с обмотками (2) и (3) между токовыводящими шинами (5) и (6) и соединении концов вторичных обмоток (3) с токовыводящими шинами (5) и (6), стягивая шины друг к другу с возможностью возникновения механического контакта с вторичными обмотками (3), при котором внешние концы вторичных обмоток (3) жестко соединены с первой токовыводящей шиной (5), внешние концы вторичных обмоток (3) приведены в механический контакт друг с другом за счет расположения на концевых участков проводника ленточного типа вторичных обмоток (3) перпендикулярно плоскости токовыводящей шины (5) и расположения вторичных обмоток (3) друг относительно друга с возможностью приведения их в механический контакт.
Пункт 4. Сварочный трансформатор по п. 1, отличающийся тем, что токовыводящие шины (5) и (6), с которыми соединены концы вторичных обмоток (3), выполнены из алюминия.
Пункт 5. Сварочный трансформатор по п. 1, что вторые концы первичной обмотки (1) оформлены выводами.
Пункт 6. Сварочный трансформатор по π· 1, отличающийся тем, что токопроводящие пластинчатые перемычки (4) выполнены из алюминия и покрыты керамической изоляцией. Пункт 7. Сварочный трансформатор по п. 1, отличающийся тем, что каждая из первичных обмоток (2) выполнена из алюминиевого проводника с керамической изоляцией, полученной оксидированием, сечением 2,9x 1 ,9 мм с учетом керамической изоляции, толщина керамической изоляции равна 80 мкм, в каждой первичной обмотке (2) выполнено семь слоев, в каждом слое намотано 27 витков, виток к витку, плотно с натяжением; при установке на каждую первичную обмотку (2) по одной вторичной обмотке (3), вторичная обмотка (3) выполнена из алюминиевого проводника с керамической изоляцией, полученной оксидированием, сечением 80x3 мм2 с учетом керамической изоляции, с толщиной керамической изоляции 80 мкм, с четырьмя витками, расположенными друг на друге, намотанными плотно с натяжением; при установке на каждую первичную обмотку (2) по две вторичные обмотки (3), использованы половина вторичных обмоток (3), намотанных в одном направлении, половина вторичных обмоток (3), намотанных в противоположном направлении, вторичные обмотки (3), установленные на разные первичные обмотки (2), намотаны встречно друг к другу, установленные на одну и ту же первичную обмотку (2) вторичные обмотки (3) выполнены одинаково, с одним и тем же направлением намотки, вторичная обмотка (3) на каждой из первичных обмоток (2) намотана из алюминиевого проводника с керамической изоляцией, полученной оксидированием, сечением 40x3 мм2 с учетом керамической изоляции, с толщиной керамической изоляции 80 мкм, с четырьмя витками, расположенными друг на друге, намотанными плотно с натяжением.
Пункт 8. Сварочный трансформатор по п. 1 , отличающийся тем, что магнитопровод (1), характеризующийся поперечным сечением ступенчатой формы по фигуре, близкой к эллипсу или кругу на его участках, соответствующих стержням, собран из пакета стальных полос индивидуальной длиной, примыкающих друг к другу, с расположением длинных сторон в одном и том же направлении - продольном направлении, которые распределены на два блока с образованием уложенными полосами в блоке его поперечного сечения в форме половины фигуры, близкой к эллипсу или кругу поперечного сечения магнитопровода (1) на его участках, соответствующих стержням, каждый блок набран из М субпакетов с М>2, в каждом субпакете выполнено N полос с N>1 одинаковой ширины, ширина полос разных субпакетов одного и того же блока - разная, субпакеты с полосами наибольшей ширины расположены в середине пакета, субпакеты в блоках расположены друг относительно друга с соблюдением уменьшения ширины их полос в направлении от середины пакета к его краю, которое перпендикулярно направлению расположения длинных сторон полос, с получением блоков в пакетах, характеризующихся поперечными сечениями на участке пакета, соответствующем стержню, симметричными относительно плоскости, проходящей через центр пакета и параллельной поверхности полос, с получением на двух участках пакета, соответствующих стержням, поперечного сечения магнитопровода (1) ступенчатой формы, приближающейся по фигуре к эллипсу, или кругу, длина каждой полосы в пакете и расположение полос друг относительно друга в продольном направлении выбраны с возможностью обеспечения плотного огибания магнитопроводом (1) установленных на участки, соответствующие стержням, обмоток, полосы магнитопровода (1) соединены стык в стык с достижением огибания магнитопроводом (1) предварительно установленных обмоток, соединения полос реализованы на одном из участков магнитопровода (1), выполняющем функцию ярма, соединение концов стык в стык реализовано с локализацией соединения концов соответствующих полос относительно соединений концов ближайших соседних соответствующих полос в разных местах.
Пункт 9. Сварочный трансформатор по п. 1, отличающийся тем, что магнитопровод (1), характеризующийся поперечным сечением ступенчатой формы по фигуре, близкой к эллипсу или кругу на его участках, соответствующих стержням, собран из двух идентичных пакетов стальных полос индивидуальной длиной, примыкающих друг к другу, с расположением длинных сторон в одном и том же направлении - продольном направлении, в каждом пакете полосы распределены на два блока с образованием уложенными полосами в блоке его поперечного сечения в форме половины фигуры, близкой к эллипсу или кругу поперечного сечения магнитопровода (1) на его участке, соответствующем стержню, каждый блок набран из М субпакетов с М>2, в каждом субпакете выполнено N полос с N>1 одинаковой ширины, ширина полос разных субпакетов одного и того же блока - разная, субпакеты с полосами наибольшей ширины- расположены в середине пакета, субпакеты в блоках расположены друг относительно друга с соблюдением уменьшения ширины их полос в направлении от середины пакета к его краю, которое перпендикулярно направлению расположения длинных сторон полос, с получением блоков в пакетах, характеризующихся поперечными сечениями на участке пакета, соответствующем стержню, симметричными относительно плоскости, проходящей через центр пакета и параллельной поверхности полос, с получением на участке пакета, соответствующем стержню, поперечного сечения магнитопровода (1) ступенчатой формы, приближающейся по фигуре к эллипсу или кругу, длина каждой полосы в пакете и расположение полос друг относительно друга в продольном направлении выбраны с возможностью обеспечения плотного огибания магнитопроводом (1) установленных на участки, соответствующие стержням, обмоток, полосы пакетов магнитопровода (1) соединены стык в стык с достижением огибания магнитопроводом (1) предварительно установленных обмоток на каждый стержень магнитопровода (1) каждого пакета, соединения полос реализованы на двух участках магнитопровода (1), выполняющих функцию ярм, соединение концов стык в стык реализовано с локализацией соединения концов соответствующих полос из пакетов относительно соединений концов ближайших соседних соответствующих полос из пакетов в разных местах.
PCT/RU2018/000217 2017-04-19 2018-04-05 Сварочный трансформатор WO2018194488A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017113584 2017-04-19
RU2017113584A RU2647876C1 (ru) 2017-04-19 2017-04-19 Сварочный трансформатор

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018194488A1 true WO2018194488A1 (ru) 2018-10-25

Family

ID=61707776

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2018/000217 WO2018194488A1 (ru) 2017-04-19 2018-04-05 Сварочный трансформатор

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2647876C1 (ru)
WO (1) WO2018194488A1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU126190U1 (ru) * 2012-10-01 2013-03-20 Алексей Александрович Никифоров Трансформатор (варианты)
RU2492976C2 (ru) * 2009-06-23 2013-09-20 Государственное научное учреждение Костромской научно-исследовательский институт сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук Сварочный трансформатор для инверторного источника питания
RU2535838C2 (ru) * 2012-11-19 2014-12-20 Закрытое акционерное общество "Ником" (ЗАО "Ником") Катушка индуктивности и способ её изготовления
RU2572834C2 (ru) * 2014-01-17 2016-01-20 Алексей Александрович Никифоров Способ изготовления трансформатора

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4682000A (en) * 1985-03-18 1987-07-21 Conrac Corporation Welding transformer and rectifier assembly
DE29705789U1 (de) * 1997-04-02 1997-06-05 Expert Maschinenbau Gmbh, 64653 Lorsch Transformator
RU2262763C2 (ru) * 2002-02-11 2005-10-20 Фролова Ольга Васильевна Регулируемый сварочный трансформатор
RU2007128243A (ru) * 2007-07-23 2009-01-27 Сергей Викторович Бондаренко (RU) Обмотка индукционного устройства и трансформатор с использованием ее

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2492976C2 (ru) * 2009-06-23 2013-09-20 Государственное научное учреждение Костромской научно-исследовательский институт сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук Сварочный трансформатор для инверторного источника питания
RU126190U1 (ru) * 2012-10-01 2013-03-20 Алексей Александрович Никифоров Трансформатор (варианты)
RU2535838C2 (ru) * 2012-11-19 2014-12-20 Закрытое акционерное общество "Ником" (ЗАО "Ником") Катушка индуктивности и способ её изготовления
RU2572834C2 (ru) * 2014-01-17 2016-01-20 Алексей Александрович Никифоров Способ изготовления трансформатора

Also Published As

Publication number Publication date
RU2647876C1 (ru) 2018-03-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3936755B2 (ja) 超電導コイル
TWI509645B (zh) Welding transformers, welding transformer assemblies and welding devices
US3467931A (en) Continuous disk winding and integral radial coil connector for electric transformer and the like
US7880575B2 (en) Coil bus for a transformer
US9601255B2 (en) Amorphous core transformer
JP4287495B1 (ja) 三相高周波トランス
JP5069686B2 (ja) フォイル巻線パルストランス
JP3892605B2 (ja) 限流素子用超電導コイル装置
WO2019073650A1 (ja) 変圧器および電力変換装置
EP3232453B1 (en) Transformer arrangement
RU2647876C1 (ru) Сварочный трансформатор
WO2013077128A1 (ja) 超電導ケーブルの臨界電流測定方法
US3633272A (en) Method of transposing sheet conductors
US7471180B2 (en) Transformer having multi-layered winding structure
JP5199493B1 (ja) 溶接トランスと溶接装置
US4859978A (en) High-voltage windings for shell-form power transformers
CN208315350U (zh) 用于电感元件的连续线圈、变压器和电源
EP2908321A2 (en) Pseudo edge-wound winding using single pattern turn
RU2221295C2 (ru) Электромагнитное устройство
US20130187738A1 (en) Electrical apparatus having a thermally conductive bobbin
US3320566A (en) Electric coils and lead-in connectors
JPS58216408A (ja) 変圧器、とくに電気溶接機用降圧器
US20240203637A1 (en) Winding arrangement for transformer
JP2022112780A (ja) 静止誘導機器
EP3503133A1 (en) Transformer arrangement

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18787699

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18787699

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1