СВАРОЧНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР Российский патент 1995 года по МПК H01F38/08 

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в качестве источника питания для электродуговой сварки на переменном токе.

Известны однофазные трансформаторы для электродуговой сварки, выполненные с повышенной индуктивностью рассеяния за счет разделения первичной и вторичной обмоток на две равноценные части и размещения их на разных стержнях магнитопровода трансформатора. Известно и выполнение первичных или вторичных обмоток трансформатора с отпайками для регулирования величины сварочного тока. Различные их модификации касаются конкретных вариантов исполнения сварочного трансформатора [1]
Известен также однофазный трансформатор для сварочного устройства, содержащий двухстержневой магнитопровод, на стержнях которого расположены секции первичной и вторичной обмоток, причем вторичная обмотка выполнена с ответвлениями у одной секции и с разнесенными частями другой секции, которые соединены между собой и с выходными выводами через пятипозиционный переключатель [2] Недостатками прототипа являются сложность коммутации с применением переключателя и неоптимальность внешней характеристики с обеспечением только двух режимов работы в процессе сварки.

Цель изобретения упрощение конструкции сварочного трансформатора и расширение регулировочных возможностей.

Достигается это тем, что в сварочном трансформаторе, содержащем магнитопровод с двумя катушками, на каждой из которых намотана часть первичной и часть вторичной обмоток, а также выходные выводы для подключения нагрузки, первая катушка содержит р-ю долю общего числа витков первичной обмотки и примерно (1-р)-ю долю общего числа витков вторичной обмотки, где р<0,5, а вторая катушка остальную часть витков той и другой обмоток, часть вторичной обмотки, намотанная на первой катушке, снабжена отпайкой, отвод от которой соединен с отводом от начала части вторичной обмотки, намотанной на второй катушке, к выходным выводам подключены отводы от начала и конца первой части и от конца второй части вторичной обмотки, причем число витков между отводами отпайки и конца первой части равно или близко к числу витков между отводами второй части вторичной обмотки. К отводу от конца второй части вторичной обмотки подключена дополнительная секция, размещенная на той же второй катушке и снабженная выходным выводом, а в первую часть вторичной обмотки введена дополнительная отпайка, также с выходным выводом, причем число витков между отводами дополнительной отпайки и начала первой части обмотки равно или близко к числу витков дополнительной секции второй части вторичной обмотки.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемое конструктивное решение отличается совмещением функций выходных выводов с переключением внешних характеристик (т.е. значений выходного тока), при этом сохранено постоянство ЭДС на выходе для всего семейства внешних характеристик. Таким образом, это решение обладает новизной.

Указанное отличие существенно, т.к. позволяет заметно упростить конструкцию и удешевить изделие. Для перехода на другое значение тока достаточно отвернуть гайки и перекинуть один или оба провода от нагрузки на другие выходные выводы.

Обычно при переключении отпаек трансформатора меняется выходная ЭДС при сохранении угла наклона внешней характеристики. В данном устройстве достигнут прямо противоположный эффект (изменяется наклон, сохраняется ЭДС), как того требует технология сварки, причем без усложнения конструкции.

На фиг. 1 показан вид семейства внешних характеристик сварочного трансформатора; на фиг. 2 схема расположения и соединения обмоток. По оси абсцисс на фиг. 1 выходной ток, по оси ординат выходное напряжение; Е величина ЭДС, U_раб. рабочее напряжение при сварке. Цифрами 1, 2, 3, 4 обозначены внешние характеристики для возрастающих значений сварочного тока I₁, I₂, I₃, I₄.

Устройство содержит магнитопровод с двумя катушками. На первой катушке намотана часть 5 первичной обмотки, содержащая р-ю долю общего числа витков этой обмотки (при р= 1/3 одну треть всех ее витков), и часть 6 вторичной обмотки, число витков в которой составляет примерно (1-р)-ю долю общего числа витков вторичной обмотки. На второй катушке намотана часть 7 первичной и часть 8 вторичной обмоток (остальные витки). Величина р не должна превышать 0,5. Часть 6 имеет отпайку 9, отвод от которой соединен с отводом от начала части 8. Остальные отводы вторичной обмотки подключены к выходным выводам 10, 11, 12. Число витков между отводом 9 и выводом 11 равно или близко к числу витков от начала части 8 до вывода 12. На схеме число полуокружностей в обозначениях обмоток пропорционально числу витков между соответствующими отводами для случая р=1/3. Часть 8 содержит дополнительную секцию, подключенную к выводу 12 и снабженную выводом 13, а в части 6 сделана дополнительная отпайка, отвод от которой соединен с выводом 14. Число витков между выводами 10 и 14 равно или близко к числу витков между выводами 12 и 13. Цифры 1, 2, 3, 4 на схеме показывают, что для получения минимального выходного тока характеристика 1 на фиг. 1 провода от нагрузки нужно подключить к выходным выводам 10 и 11, для получения характеристики 2 к выводам 10 и 12, характеристики 3 к выводам 13 и 14. Штриховыми линиями показана дополнительная секция и отпайка для получения характеристики 4.

Трансформатор работает следующим образом. При подключении нагрузки по варианту 1 (фиг. 2) часть 8 вторичной обмотки не работает. Вся включенная часть вторичной обмотки таким образом находится на первой катушке, а основная часть первичной обмотки на второй. Величина приведенного канала рассеяния между первичной и вторичной обмотками принимает максимальное значение, сварочный ток минимален. Если отключить провод нагрузки от вывода 11 и перенести на вывод 12 (вариант 2 фиг. 2), то витки, показанные правее отвода 9, как бы переносятся с первой катушки на вторую. Магнитная связь между первичной и вторичной обмотками возрастает, ток в нагрузке будет больше. Однако включенное число витков вторичной обмотки не изменяется, поэтому характеристика 2 (фиг. 1) исходит из той же точки (О, Е), что и характеристика 1.

Аналогичным образом увеличивается магнитная связь (это относится как ко второй, так и к первой катушке) при переходе к характеристикам 3 и 4 соответственно растет выходной ток для напряжения U_раб без изменения ЭДС.

Применение предлагаемого изобретения позволит упростить и удешевить сварочные трансформаторы и расширить их выпуск.

Использование: в электротехнике. Сущность: трансформатор содержит первичную и вторичную обмотки, выполненные в виде секций. Вторичная обмотка имеет отводы 9 - 14. Секция 5 первичной обмотки и секция 6 вторичной обмотки расположены на одном стержне магнитопровода, секция 7 первичной обмотки и секция 8 вторичной обмотки - на другом стержне обмотки. Секция 5 имеет меньшую часть витков, чем секция 7. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. СВАРОЧНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР со ступенчатым регулированием тока нагрузки, содержащий магнитопровод с двумя катушками, на каждой из которых намотана часть первичной и часть вторичной обмотки, а также выходные выводы для подключения нагрузки, отличающийся тем, что, с целью упрощения, первая катушка содержит p-ю долю общего числа витков первичной обмотки и примерно (1 p)-ю долю общего числа витков вторичной обмотки, а вторая катушка остальную часть витков той и другой обмотки, где p < 0,5, часть вторичной обмотки, намотанная на первой катушке, снабжена отпайкой, отвод от которой соединен с отводом от начала части вторичной обмотки, намотанной на второй катушке, к выходным выводам подключены отводы от начала и конца первой части и от конца второй части вторичной обмотки, причем число витков между отводами отпайки и конца первой части равно или близко числу витков между отводами второй части обмотки. 2. Трансформатор по п.1, отличающийся тем, что, с целью увеличения числа ступеней регулирования тока нагрузки, к отводу от конца второй части вторичной обмотки подключена дополнительная секция, размещенная на той же второй катушке и снабженная выходным выводом, а в первую часть вторичной обмотки введена дополнительная отпайка также с выходным выводом, причем число витков между отводами дополнительной отпайки и начала первой части обмотки равно или близко числу витков дополнительной секции второй части вторичной обмотки.