Однофазный трансформатор для дуговой сварки

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК п 17 39) 31/О БРЕТЕН ПИСАНИ К ПАТЕН внещнеи поверхност ренней поверхность ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕ НТНОВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР)(56) 1, Авторское свидетельство СССР М 609132, кл. Н 01 Р 31/06, 1978.2, Авторское свидетельгтво СССРМ 1048526, кл. Н 01 Е 31/06, 1983,3, Авторское свидетельство СССР М 1460745, кл. Н 01 Р 31/06, 1986. (54) ОДНОФАЗНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ, (57) Использование: в электротехникев частности в сварочных трансформаторах для дуговой сварки, применяемых преимущественно в бытовых условиях. Сущность; однофазный трансформатор, содержащий сердечник 1, первичную обмотку 4, вторичную обмотку 5, выполненную секционированной, коммутатор 13 секций, к которому подключены секции 6 вторичной обмотки 5 с воэможностью параллельного соединения друг с другом, снабжен узлом стяжки, сердечник 1 выполнен ленточным секционным броневым, йа средний стержень 3 которого намотана первичная обмотка 4, поверх которой намотана вторичная обмотка 5, каждая секция 6 вторичной обмотки 5 выполнена в виде одного ряда витков провода, причем число рядов 7 первичной обмотки 4 равно числу секций 6 вторичной обмотки 5. Все ряды 7 первичной 4 и вторичной 5 обмоток изолированы друг от друга термостойкой электроиэоляцией 8, между обмоток 4, 5 и внут- ; .З ердечника предус1787289 мотрен зазор 9 для свободной циркуляциивоздуха, при этом узел стяжки выполнен в .виде пар стянутых шпильками 11 металлических стягивающих пластин 10, каждая паракоторых расположена сверху и снизу каждой пары секций 2 трансформатора, причем Изобретение относится к конструированию сварочных трансформаторов для дуговой сварки, п 1 йменяемых преимущественно в бытовыхусловиях.Известен сварочный трансформатор; со держащий магнитопровод, на различных стержнях которого намотаны первичная и вторичная обмотки, выполненные секционированными 1. Недостатками его являются неудовлетворительные массо-габаритные ха рактеристики, связанные с выполнением обмоток на различных стержнях сердечника и применением сердечника, не позволяющего обеспечить достаточную индукцию при небольших габаритах, 15Известен трансформатор для точечной сварки, содержащий ленточный секционный броневой сердечник, на среднем стержне которого расположены первичная и вторичная обмотки 2. Недостатком его яв ляется невозможность использования для дуговой сварки из-за перегрева обмоток, так как его конструкция не приспособлена к режиму с продолкительным рабочим циклом.25Наиболееблизок к предложенному однофазный трансформатор для дуговой сварки, содержащий двухстеркневой сердечник, первичную обмотку, выполненную на одном стержне, на котором разме щена и часть вторичной обмотки, другая часть вторичной обмотки выполнена в виде двух секций, соединенных с коммутаторомсекций, который может подключать секции параллельно друг другу для увеличения ра боче го тока 31. Недостаток и рототи па - неудовлетворительные массо-габаритные характеристики, связанные с данным выполнег 1 ием трансформатора - применением двухстержневого сердечника и выполнени ем обмоток на различных стержнях сердец- ника.Цель изобретения - улучшение массо- габаритных характеристик трансформатора. 45Поставленная цель достигается тем, что однофазный трансформатор, содержащий сердечник, первичную обмотку, вторичную обмотку, выполненную секционированной, коммутатор секций, к которому подключены 50 между стягивающими пластинами 10 и сердечником 1 установлены прокладки из диамагнитного материала, расположенные в средней части стягивающих пластин шириной, не меньшей расстояния между никними кромками стягивающих пластин 10. 1 ил,секции вторичной обмотки с возможностью параллельного соединения друг с другом, снабжен узлом стяжки, сердечник выполнен ленточным секционным броневым, на средне стержне которого намотана первичная обмотка, поверх которой намотана вторичная обмотка, каждая секция вторичной обмотки выполнена в виде одного ряда витков провода, причем число рядов первичной обмотки равно числу секций вторичной обмотки, число витков и диаметр провода в каждом ряду.первичной обмотки и число витков и диаметр провода в каждой секции вторичной обмотки выбирают из соотношений;п 2 . п 1, С 12 = д 1,где п - целое постоянное для данного трансформатора число витков в каждом ряду первичной обмотки, кроме последнего ряда;пр - постоянное число витков в каждой секции вторичной обмотки;б - диаметр провода в первичной обмотке;й - диаметр провода во вторичной обмотке,все ряды первичной и вторичной обмоток изолированы друг от друга термостойкой электроизоляцией, между внешней поверхностью обмоток и внутренней поверхностью сердечника предусмотрен зазор для свободной циркуляции воздуха, при. этом узел стяжки выполнен в виде пар стянутых шпильками металлических стягивающих пластин,каждая пара которых расположена сверху и снизу каждой пары секций трансформатора, причем между стягивающими пластинами и сердечником установлены прокладки из диамагнитного материала, расположенные в средней части стягивающих пластин шириной не меньше расстояния между внешними кромками стягивающих пластин.Выполнение в предложенном трансформаторе сердечника броневым с увеличенной по сравнению со стандартными сердечниками толщиной позволило резко увеличить индуктивность трансформатора. Однако использование такого приема, как единственного, для улучшении массо-габаритных характеристик ничего не дало бы, в связи с тем, что без вновь предложенных специальных конструктивных мер трансформатор не смог бы работать в режиме другой сварки из-за тяжелого теплового ре жима и перегрева обмоток, что весьма характерно для конструкции трансформаторов с броневыми сердечниками, При этом на устранение перегрева и обеспечения работоспособности трансфор матора и направлены все признаки изобретения, с обеспечением положительного эффекта, выраженного в цели изобретения.Следует отметить, что все признаки, содержащиеся в формуле изобретения, находятся в 15 неразрывном конструктивно-функциональном единстве и расчленение устройства на отдельные функциональные части является неправомерным в связи с тем, что каждая такая часть одновременновыполняетнесколькофункцийи 20 при вычислении потеряет некоторые из своих функций,Автору не известны источники информации, содержащие отличительные призна. ки заявленного устройства, чта 25 подтверждает соответствие предложения критерию "существенные отличия". На чертеже изображен предложенный трансформатор. 30Трансформатор содержит. сердечник 1, выполненный секционным броневым в виде разрезных секций 2 из ленточной трансформаторной стали, расположенных попарно. На средний стержень 3 сердечника 1 намо таны первичная (сетевая) 4 и поверх нее вторичная (токовая) 5 обмотки провода, Вторичная 5 обмотка провода выполнена секционированной в виде секций 6, каждая из которых выполнена в виде одного ряда вит ков провода, все ряды 7 первичной 4 и вторичной 5 обмоток изолированы друг от друга термостойкой электроизоляцией 8, между внутренней поверхностью сердечника 1 и внешней поверхностью обмоток 4, 5 45 предусмотрен зазор 9 для свободной циркуляции воздуха. Узел стяжки выполнен в виде пар металлических стягивающих пластин 10, стянутых шпильками 11, стягивающие пластины 10 расположены попарно сверху 50 и снизу каждой секции 2 сердечника 1, при этом между стягивающими пластинами 10 и сердечником 1 установлены прокладки 12 из диамагнитного материала, расположенные в средней части стягивающих пластин 55 10. Ширина прокладок не меньше расстояния между внешними кромками пластин 10, а длина приблизительно равна ширине одной секции 2 сердечника 1, причем число рядов 7 первичной обмотки 4 равно числу секций 6 вторичной обмотки 5, число витков и диаметр провода в каждом ряду первичной 4 и вторичной 5 обмоток выбирают из соотношений:пгп 1, бг б 1,где п 1 - целое постоянное число витков в каждом ряду 7 первичной обмотки 4, кроме последнего ряда;пг постоянное число Витков в каждой секции 6 вторичной обмотки ряда 5;б 1 - диаметр провода в первичной обмотке 4;бг - диаметр провода во вторичной обмотке 5,а выводы секций 6 вторичной обмотки 5 соединены с коммутатором 13 секций с возможностью параллельного соединения секций 6 друг с другом,Рассмотрим пример конкретного выполнения предложенного трансформатора, Однофазный трансформатор содержит сердечник 1, выполненный из четырех разрезных секций (восьми отдельных частей), например, от трансформатора ТС - 200, расположенных попарно таким образом, что секции образуют броневой сердечник с площадью сечения вчетверо большей, чем сердечник трансформатора ТС - 200, что дает дополнительные технологические преимущества. На среднем стержне 3 сердечника 1 намотаны рядами 7, виток к витку первичная обмотка 4, а поверх нее вторичная обмотка 5. Обмотки наматываются на каркас катушки (на чертеже не показана), Первичная обмотка 4 наматывается проводом ПСДЛ диаметром 2,0 мм и содержит пять рядов проводапо 37 витков, вторичная обмотка 5 выполняетсясекционированной, где каждая секция 6 выполнена в виде одного ряда витков провода, при этом число секций 6 вторичной обмотки 5 равно числу рядов 7 первичной обмотки 4, т,е, каждая секция 6 вторичной обмотки 5 намотана тем же проводом ПСДЛ диамтеро 2,0 мм и содержит также 37 витков,Секции 6 могут быть подключены параллельно другдругу с помощью коммутато-ра 13 секций, причем таким образом, что при максимальном токе сварки порядка 100 А подключены параллельно все пять секций 6, при минимальном токе 20 А включена одна секция 6, при этом шаг изменения тока 20 А. Благодаря такому конструктивному выполнению обмоток поддерживается благоприятный тепловой режим, равномерный для всех рядов 7 намотки, причем равномерность теплового режима сохраняется - при изменении тона за счет изменения числа параллельно включенных секций 6 вто 17872895 10 15 20 25 30 40 50 ричной обмотки 5, Экспериментально установлено, что оптимальным является выбор диаметра провода вторичной обмотки 5 в пределах 1 - 1,5 диаметра провода первичной обмотки 4, причем число витков и диаметр провода в каждом ряду первичной 4 и вторичной 5 обмоток выбирается из соотношений;П 2п 1, о 2о 1,где п - целое постоянное число витков в каждом ряду 7 первичной обмотки 4, кроме последнего ряда;п 2 - постоянное чилсо витков а каждой секции 6 вторичной обмотки ряда 5;б - диаметр провода в первичной обмотке 4;б 2 - . диаметр провода во вторичной обмотке 5.Несмотря на то, что укаэанное выполнение обмоток обеспечивает значительное улучшение теплового режима, этого недостаточно для нормального функционирования сварочноготрансформатора, Дополнительное облегчение теплового режима обеспечивается за счет изолирования каждого ряда 7 обмоток 4, 5 термостойкой электроиэоляцией 8 и за счет того, что обмотки 4 и 5 выполнены с образованием зазора 9 для свободной циркуляции воздуха между внешней поверхностью обмоток 4, 5 и внутренней поверхностью сердечника 1,Кроме того, между первичной 4 и вторичной 5 обмотками установлены слои дополнительной термостойкой электроизоляции 8. Отключение секций 6 вторичной обмотки 5 при уменьшении требуемого сварочного тока производится начиная от наиболее удаленной от внешней поверхности обмотки 5 секции, что дает допол нител ьное улучшение теплового режима (по сравнению с отключением наружной секции) при работе на токах ниже максимального, Из-за того, что трансформатор работает в условиях с повышенными температурными и токовыми до 100 А и более) нагрузками узле стяжки является необходимым звеном, без которого устройство было бы неработоспособным, так как если не предусмотреть конструктивных специальных мер в узле стяжки, то при значительных токовых и температурных нагрузках из-за механических резонансных вибраций секции сердечника быстро расслаиваются и трансформатор разрушается. Поэтому узел стяжки выполнен из прочных металлических пластин 10, стягивающих разрезные части секции 2 сердечника 1, Пластины 10 стягиваются с помощью шпилек 11, отверстия под шпильки 11 выполняются а стягиваюцих пластинах 10 таким образом, чтобы шпильки 11 вплотную прилегали к боковой поверхности сердечника 1.Между стягивающими. пластинами 10 и секциями 2 сердечника 1 устанавливаются прокладки 12 сверху и снизу сердечника 1,расположенные в средней части стягивающих пластин 10. Прокладки 12 выполненыиз диамагнитного материала, имеют ширину, не меньшую расстояния между внешними кромками стягиваюищх пластин 10, идлину, приблизительно равную ширине одной секции 2 сердечника 1, Прокладки 12несут двоичные функции - стягивают различные секции сердечника по его толщине иобеспечивают требуемую величину стягивающего усилия по высоте сердечника в средней его части, компенсируя влияниеизгибных деформаций пластин 10.Опытные образцы сварочных трансформаторов, изготовленные на ленточных сердечниках в отличие от силовыхтрансформаторов ТС - 200 показали следующие характеристики;- макисмальная величина сварочноготока не менее 100 А при устойчивом горениидуги,что позволило успешно использовать .при сварке электроды диаметром 3,2 мм;- заброс тока по первичной обмотке приКЗ20 А;- продолжительность непрерывнойсварки определялась временем использования одного электрода, при это не наблюдалось значительного нагрева обомоток исердечника трансформатора (шум и вибрации совершенно отсутствовали);- масса трансформатора составляет порядка 10 кг, что более чем в три рааз лучше,чем у равноценого по сварочному току серийного бытового сварочного трансформатора, выполненного на Ш-образномсердечнике,Кроме того, себестоимость предлрженного трансформатора значительно ниже,чем у серийно выпускаемых бытовых сварочных трансформатороа, что при серийномвыпуске дает весьма значительный экономический эффект.Фо р мул а и зоб ретен и яОднофазный трансформатор для дуговойсварки, содержащий сердечник, первичнуюобмотку, вторичную обмотку, выполненнуюсекционированной, коммутатор секций, к которому подключены секции вторичной обмотки с возмокностью параллельногосоединения друг с другом, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью улучшения массогабаритных характеристик, трансформатор снабжен узлом стяжки, сердечник выполненленточным секционным броневым, на среднем стержне которого намотана первичнаяобмотка, поверх которой намотана вторич1787289 сО б 2 - диаметр провода во вторичной обмотке,все ряды первичной и вторичной обмоток изолированы друг от друга термостойкой элект 5 роизоляцией, между внешней поверхностьюобмоток и внутренней поверхностью сердечника предусмотрен зазор для свободной циркуляции воздуха, при этом узел стяжкивыполнен в виде пар стянутых шпильками10 металлических стягивающих пластин, каждаяпара которых расположена сверху и снизукаждой пары секций трансформатора, причем между стягивающими пластинами и сердечником установлены прокладки из15 диамагнитного материала, расположенньге всредней части стягивающих пластин шириной не меньше расстояния между внешнимикромками стягивающих пластин,ная обмотка, каждая секция вторичной обмотки выполнена в виде одного ряда витков провода, причем число рядов первичной обмотки равно числу секций вторичной обмотки, число витков и диаметр провода в каждом ряду первичной обмотки и число витков и диаметр провода в каждой секции вторичной обмотки выбираются из соотно- шений п 25 п 1; б 2б 1,где п 1 - целое постоянное число витков в каждом ряду первичной обмотки кроме последнего ряда;п 2 - постоянное число витков в каждой секции вторичной обмотки;б 1 - диаметр провода в первичной обмотке; Составитель А,ФитисовТехред М,Моргентал Корректор О.Юрковецкая Редактор Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 274, ТиражПодписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва, Ж, Раушская наб 4/5