Регулируемый трансформатор для дуговых и плазменных установок

.Я.Сазонов,ек ко 96 МА- НОРАН СФО НЫХ УСТ вод, в нитель пол ыполной олнен на н вленай содовтовыиой ую и орых ого ярма У ОСУДАРСТВЕКНЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(54)(57) 1. РКГУЛИРУЕМКЙ Т ТОР ДЛЯ ДУГОВ 11 Х И 1 Ц 1 АЗМЕН ВОК, содержащий магнитопро ненный из основной и допол частей, основная часть вып виде двух ярм и стержней стороны одного ярма устан полнительиая часть, перви ричные обмотки, одна из к полнена из нескольких последовательно соединенных частей, одна из которых расположена на основном магнитопроводе, а другая на дополнительноммагнитопроводе, регулирующее средство, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью уменьщения трудоемкостиизготовления, повышения КПД и расширения диапазона регулирования, дополнительная часть магнитопровода выполнена в виде одного ярма и стержнейи пристыкована к основной части,через немагнитные прокладкн из нескольких частей выполнена первичная тка, средство регулирования вы"ено в виде управляемых ключейдключено параллельно одной изей первичной обмотки.ТрансФорматор по п,1, о т л ию щ и й с я тем, что он снаб"другой дополнительной частью магпровода, установленной на основчасти магнитопровода со стороныИзобретение относится к сварочным источникам питания и может быть применено н других областях электротехники, где требуется плавное регулирование тока нагрузки без разрывов его Формы кривойЦель изобретения - уменьшение трудоемкости изготовления, повышение КПД и расширение диапазона регулироО вания.На Аиг,1 представлена конструктивная схема предлагаемого трансАорматора; на Фиг.2 - приниципиальная электрическая схема трансАорматора; на 5фиг.3 - граничные естественные внешние характеристики предлагаемоготрансформатора с одним немагнитнымзазором н стержнях, выполненным ввиде днух последовательных зазоров; 20на Фиг. 4-6 - принципиальная электрическая и конструктивные схемы соответственно одноАазного и трехАазного трансформаторов с двумя немагнитными зазорами в стержнях магнитопроводя; на Аиг.7 - один из нараинтонконструктивной схемы предлагаемоготрансформатора с подвижной частьимагнитопровода; на Аиг.8 и 9 - семейства внешних характеристик н крайних 30положениях поднюкной части магнитопровода трансформатора по Фиг,7,Трансформатор (Фиг,1) имеет магнитопронод 1, состоящий из замкнутойчасти 2, имеющей стержни и дна ярма,и разомкнутой части 3, имеищей стержни и одно ярмо. На замкнутой частимагнитопронода размещены часть первичной обмотки 4 и вторичная обмотка5, На разомкнутой части магнитопровода расположена вторая часть первичной обмотки б. Между разомкнутойи замкнутой частями магнитопронодаимеется иемагнитный зазор, выполненный в виде днух последовательных зазорон 7, Части 4 и б первичной обмотки соеди ены последовательно-согласно(фиг.2), К ниткам б первичной обмоти подключены параллельне-биполярносоединенные тиристоры 8, снабженные50схемой 9 Аазоног;: управления,В трансформаторе (Фиг,4 и 5) магнитопронод 1 может иметь дополнительнуи вторую разомкнутую часть 10 магнптопровода, на которой размещена до"55полнительная третья часть 11 первичной обмотки, а между частями 2 и 1магнитопронода имеется дополнительныйнемагпитный зазор 12,Кроме того, части первичной 4 ивторичной 5 обмоток в этом трансАорматоре расположены концентрично относительно друг друга.Трансформатор (Фиг,б) может иметьв три раза большее количество обмотоки групп биполярно соединенных тиристоров.Для использования трансформаторадля различных видов сварки, а такжедля выполнения сварки с минимальнымразбрызгиванием электродного металлаважно иметь возможность регулироватьнаклон внешних характеристик трансформатора,С этой целью по крайней мере однуразомкнутую часть магнитопронодавыполняит подвижной, Любое движениеразомкнутой части 3 относительно замкнутой части 2 магнитопровода позволяет изменить наклон внешних характеристик, Поэтому устройства для обеспечения движения разомкнутой части могут быть разнообразными, Наиболееперспективным регулированием являетсяперемещение разомкнутой части 3 магнитопровода вдоль вертикальной плоскости трансформатора (Аиг.7) или поворачинание ее вокруг вертикальнойосн трансАорматора.Механизм перемещения разомкнутойчасти 3 магнитопронода трансформатора(Аиг.7) выполнен в виде двух синхронно вращающихся винтов 13 и 14, одниконцы которых расположены в подшипниках 15 и 1 б, укрепленных на замкнутойчасти 2 магнитопронода, а другиеконцы этих винтов - в подшипниках17 и 18, укрепленных на кожухе трансформатора. Синхронное вращение винтов13 и 14 обеспечивается рукояткой 9и шестернями 20 - 22. Подшипник рукоятки 19 укреплен на кожухе трансформатора. Винты 13 и 4 сообщаитсяс подвижной частьи магнитопроводачерез соответстнуищие резьбоные отверстия 23 и 24,ТрансАорматор (Аиг,1 и 2) работает следующим образом.Регулирование и трансАорматореосуществляется изменением угла включения тиристорон 8. Нижний диапазонрегулирования тока нагрузки (кривая а, Анг.3) имеет место при включенных тиристорах 8. В этом случаесопротивление короткого замыканиятрансформатора определяется суммойсопротивлений обмотки б (У.з) и обмоток 4 и 5 (:, ), что обеспечивает необходимый минимальный ток короткого замыкания (Т.). На холосминтом ходу трансформатора благодаря не магнитному зазору 7 сопротивление части 6 первичной обмотки мало н напряхение сети практически все прикладывается только к части первичной обмотки 4. Поэтому вторичное напряжеО ние трансформатора на холостом ходу определяется Формулой У =13 - ) 15 20 У, ,)Х + Егде 7 - сопротивление части 6 пер 55ничной обмотки.Предлагаемьп трансформатор с концентрическим располохением обмоток 4 и 5 полезно используется в импульсгде Ц- первичное напряжение сети;- количество витков вторичнойобмотки;количество витков части 4первичной обмотки,и имеет максимальное значение.Верхний предел диапазона регулирования тока нагрузки (кривые Ь и с,Фиг.З) реализуется, когда тиристоры8 включены в течение всего периода. 25При этом часть первичной обмотки6 закорачивается и сопротивлениекороткого замыкания трансформатора,определяемое только сопротивлениемобмоток 4 и 5 (7), имеет минимальное значение.При концентрическом расположенииобмоток 4 и 5 относительно друг друганаклон внеиней характеристики (криваяЬ, фиг.З) незначителен, в другомкрайнем случае, когда эти обмоткирасположены на разных стержнях(фиг.1), внещняя характеристика получается круглопадающей; (кривая с,фиг.З).40Плавно изменяя угол включения тиристоров 8, формируют семейство искусственных вненних характеристик,располагаемых в области ограниченнойестественными внвшними характерис,яками а и Ь или Ь и с (Фиг.З). Напряжение холостого хода трансформаторапри этом остается практически постоянным и имеет максимальное значение.Диапазон регулирования тока нагрузкиопределяется Формулой ных сварочных установках, гл тиристоры 8 включаются в течение только некоторой части периода и все рабочие внещние характеристики формируются искусственно. Для обычной дуговой и плазменной сварки, где необходимы минимальные искажения формы кривой тока нагрузки, обмотки 4 и 5 удаляют друг от друга, повыщая магнитное рассеяние трансформаторов. При этом вненняя характеристика с (фиг,З) при включенных в течение всего периода тиристорах 8 имеет наклон, необходимый для номинального режима сварки. Использование для сварки обеих естественных внещних характеристик а и с (фиг.З) в значительной мере снижает искахение формы кривой тока, Однако повьяениое магнитное рассечение приводит к больним добавочным потерям и поэтому для изготовления кожуха трансформатора требуются дорогие и дефицитные немагнитные материалы.В трансформаторе по фиг,4 и 5 магнитные потоки рассеяния благодаря концентрическому расположению обмоток 4 и 5 сведены до минимума.Поэтому такой трансформатор имеет вьвче КПД, а для изготовления кожуха могут применяться обычные конструкционные материалы из деиевой стали. Однако такой трансформатор несколько тяжелее (10-151), так как в конструкции имеется дополнительная разомкнутая часть 1 О с обмоткой 11, Поэтому трансформатор (фиг,1 и 2) с повыненным магнитным рассеянием обмоток 4 и 5 целесообразно применять в тех случаях, когда решающим фактором является малый вес оборудования, например в сварочных установках, предназначенных для работы на монтаже, а в других случаях предпочтительно применение трансформатора (фиг,4 и 5) с концентрическим расположением обмоток 4 и 5 относительно друг другатрансформатор (фиг,4 и 5) работает следующим образом.Минимальный сварочный ток получают так же, как и в трансформаторах по фиг.1 и 2, при включенных тиристорах 8. При этом максимальное значение индуктивного сопротивления трансРюрматора определяется витками силовых обмоток 4-6 и 11 и суммарной величиной немагнитных зазоров 7 и 12. На холостом ходу трансформатора благочаря немагнитным зазорам 7 и 12 ин179 Ы( -- 1)1щ о где шения комплекс 50 дуктивное сопротивление обмоток 6 и 11 мало по сравнении с сопротивлением обмотки 4 и вторичное напряжение трансформатора имеет максимальное значение.Максимальный сварочный ток получают, когда тиристоры Я включены в течение всего периода. В этом случае витки части б первичной обмотки шун тируится этими тиристорами и индук-. тивное сопротивление определяется витками части 4 и 11 первичной обмотки, вторичной обмотки 5 и величиной только одного немагнитного зазора 12, При этом трансАорматор имеет минимальное индукционное сопротивление и внешняя характеристика совпадает с внешней характеристикой с (Аиг3). 20Плавное изменение сварочного тока достигается Аазовым управлением тири- сторон 8, Таким образом, во всех рассмотренных предлагаемых трансАорматорах по сравнении с известными при 25 регулировании тока нагрузки для поддержания вторичного напряжения холостого хода неизменными нет необходимости применять в схеме 9 Аазового управления тиристоров 8 цепи обратной 30 связи по току и напряжении, вследствие чего удается в значительной степени упростить схему управления тран-. сформатора, повысить ее надежность и выполнить ее,более компактной, а также уменьшить разбрызгивание электродного металла и повысить качество сварных швов.Для обеспечения воэможности введения дуговой и плазменной сварки с щ различным наклоном внешних характеристик служйт предлагаемый трансформатор по Аиг.7. Рассмотрим работу этого трансАорматора в крайних положениях подвижной части магнитопровода. Если при вращении рукоятки 19 разомкнутуи часть 3 магнитопровода перемещают к замкнутой части 2 магнитопровода и Фиксируют на расстоянии не более, чем 0,5 мм друг от друга (максимальное значение этого расстояния обусловлено технологией сборки), то при вкличенных тиристорах 8 напряжение сети 11, прикладывается к обеим частям 4 (Ч,с) и 6 (Ч) первичной обмотки. Напряжения в обмотках трансформатора определяится по Аормулам 0 = , - коэААициент шун+ Утирования, зависящий от соотноных сопротивлений обмотки4,р(2,р) и обмоток М11 Р),Внешняя характеристика при этом(фиг,9) обозначена буквой е.Верхний предел диапазона регулирования вторичного напряхения (внешняя характеристика 6, Аиг.8) получается, когда тиристоры 8 включеныв течение всего периода. В этом случае обмотка закорочена накоротко иее сопротивление равно О, При этомкоэффициент равен 1 и вторичное напряжение трансАорматора определяется1" гформулой О = 11, - и имеет макси 2 1мальное значение.Плавно изменяя угол включениятиристоров 8, устанавливают промежуточные значения вторичного напряхения, Искусственные внешние характеристики, получаемые при этом, располагаится между естественными внешнимихарактеристиками й и е (Аиг.8).При вращении рукоятки 19 в обратном направлении разомкнутая часть 3магнитопровода перемещается также впротивоположном направлении, увеличивая немагнитный зазор 7 в стержнях.В этом случае при выключенных тиристорах 8 сопротивление (Е,) части 6первичНой обмотки благодаря большимзазорам 7 мало и напряжение сетиприкладывается только к части 4 витков первичной обмотки и вторичноенапряжение холостого хода трансформатора максимально. При подключении нагрузки внешняя характеристика трансформатора крутопадаищая (е, Фиг.9), так как трансформатор имеет большое сопротивление короткого замыкания. Верхний предел диапазона регулирования (внешняя характеристика (1, Аиг.9) сварочноготока получается, когда тиристорм 8вкличенм в течение всего периода.Часть 6 первичной обмотки при этом 31983эакорачивается и трансформатор имеет максимальное сопротивление короткогозамикания.ектная,4 изводственно-полиграФическое предприятие, г.уагород,Тирах 746 Государствен елам изобрете Москва, Ж,Подписное омитета СССР открытий кая наб., д.4/5