СВАРОЧНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР Российский патент 1995 года по МПК B23K9/10 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к сварочным трансформаторам, используемым для дуговой сварки, резки и наплавки металлов в бытовых и производственных условиях.

Известен сварочный трансформатор, содержащий двухстержневой магнитопровод, первичную и вторичную обмотки, причем вторичная обмотка состоит из двух частей, одна из которых расположена на отдельном стержне и имеет регулировочные отпайки.

Недостатком этого трансформатора является низкая эффективность использования активных материалов из-за невозможности обеспечения постоянства магнитного потока в разных режимах работы и, как следствие, низкая экономичность и высокая материалоемкость, а также недостаточный диапазон регулирования сварочного тока.

Известен также сварочный трансформатор, содержащий магнитопровод, обмотку высшего напряжения (первичную), обмотку низшего напряжения (вторичную) и переключатель, причем одна из обмоток (низшего напряжения) выполнена из двух частей с регулировочными отпайками основной и дополнительной. Основная часть этой обмотки расположена на одном стержне магнитопровода, а дополнительная часть и обмотка высшего напряжения на другом стержне. Переключатель выполнен таким образом, что отключение части витков основной части обмотки происходит одновременно с подключением части витков дополнительной части обмотки [2]
В этом трансформаторе существенно повышена эффективность использования активных материалов на разных режимах работы за счет регулирования электромагнитной связи между обмотками, снижена материалоемкость и повышен диапазон регулируемого тока.

Недостатками известного трансформатора являются низкая технологичность из-за сложности выполнения обмотки низшего напряжения, рассчитанной на большой ток, из двух частей с регулировочными отпайками (эта обмотка выполняется из провода увеличенного сечения шины с малым числом витков), а также низкая электромагнитная связь между обмотками, расположенными на разных стержнях, что снижает максимальное значение сварочного тока и увеличивает потери в конструкции. Кроме того, данный трансформатор является неработоспособным при отклонениях напряжения питающей сети от номинального.

Известен также трансформатор сварочный, содержащий одностержневой магнитопровод броневого типа, первичную и вторичную обмотки, расположенные рядом вдоль стержня, причем расстояние между обмотками может изменяться для изменения реактивного сопротивления трансформатора и, соответственно, для обеспечения регулирования сварочного тока [3]
Недостатками этого известного трансформатора являются: большая материалоемкость из-за увеличения размеров магнитопровода (необходимо "свободное место" на стержне для обеспечения взаимного перемещения обмоток при регулировании сварочного тока), повышенные из-за этого потери в конструкции, сложность и ненадежность механического привода для перемещения обмоток и, соответственно, низкая технологичность изготовления трансформатора. Кроме того, в данном трансформаторе также снижается надежность работы при снижении напряжения питающей сети.

Технический результат изобретения повышение технологичности и надежности, увеличение диапазона регулирования сварочного тока, снижение материалоемкости и потерь в конструкции, а также возможность использования при значительных отклонениях в напряжении питающей сети, достигается за счет выполнения первичной обмотки из двух частей с одинаковыми регулировочными ответвлениями в основной и дополнительной части обмотки и с переключателем, расположения рядом вдоль стержня основной части первичной и вторичной обмоток, концентрического расположении вторичной обмотки и дополнительной части первичной обмотки, а также за счет дополнительных регулировочных отпаек в основной части первичной и во вторичной обмотках с соответствующими переключателями.

На фиг. 1 изображен трансформатор, общий вид; на фиг. 2 активная часть трансформатора; на фиг. 3 принципиальная электрическая схема.

Трансформатор состоит из магнитопровода 1, основной части первичной обмотки 2 и дополнительной части первичной обмотки 3, вторичной обмотки 4 и двух переключателей первичной обмотки: 5 переключателя по напряжению питающей сети и 6 переключателя регулировочных ответвлений. Магнитопровод, обмотки и переключатели помещены в защитный кожух 7, на котором расположены зажимы 8 для подключения к питающей сети и зажимы 9 для подключения выходных кабелей.

Шихтованный магнитопровод 1 выполнен одностержневым с боковыми ярмами. Боковые ярма имеют вдвое меньшее сечение, чем стержень. Все обмотки расположены на одном стержне. Основная часть 2 первичной обмотки выполнена отдельным концентром и занимает часть длины стержня. Оставшуюся часть длины стержня занимают намотанные концентрически одна на другую дополнительная часть первичной обмотки 3 и вторичная обмотка 4, причем вторичная обмотка 4 намотана поверх части 3 первичной обмотки. Первичная обмотка выполняется, например из эмаль-провода и имеет две группы регулировочных ответвлений. Первая группа расположена у начала или у конца основной части обмотки и выведена на переключатель 5. Вторая группа расположена у конца основной части обмотки и в дополнительной части обмотки и выведена на переключатель 6. Первая группа ответвлений и переключатель 5 обеспечивают подключение трансформатора к существующему напряжению сети, например, 200, 220 или 240 В. Вторая группа ответвлений и переключатель 6 обеспечивают ступенчатое регулирование сварочного тока. Число витков на каждой ступени регулирования одинаково как в основной, так и в дополнительной части первичной обмотки. Вторичная обмотка 4 выполнена из изолированного медного провода и может иметь дополнительные отпайки 10 для регулирования сварочного тока.

Трансформатор работает следующим образом. Переключатель 5 устанавливается в положение, соответствующее напряжению сети, а переключатель 6 в положение, соответствующее минимальному сварочному току. При этом напряжение от сети подается на начало и конец первичной основной обмотки, а все витки дополнительной первичной обмотки оказываются выключенными. При этом обеспечивается минимальная величина сварочного тока за счет наименьшей магнитной связи между витками первичной и вторичной обмоток. Максимальный сварочный ток достигается при полном включении витков дополнительной части первичной обмотки и соответствующем полном отключении регулировочных витков основной части первичной обмотки. Промежуточные значения сварочного тока достигаются при промежуточных положениях переключателя 6, когда включены часть регулировочных витков основной и соответствующая часть витков дополнительной первичной обмотки. Числа витков подобраны таким образом, что позволяют использовать на каждой ступени стандартный электрод диаметром 2, 2,5 и т.д. до 5 мм. Дополнительное регулирование сварочного тока может осуществляться при помощи отпаек 10 вторичной обмотки.

Выполнение регулировочных отпаек на первичной обмотке из относительно тонкого эмаль-провода намного технологичнее, чем на вторичной обмотке из шины. Кроме того, при этом можно увеличить число отпаек и, соответственно, глубину регулирования сварочного тока. Дополнительная регулировка сварочного тока обеспечивается при помощи отпаек вторичной обмотки. Четкое ступенчатое регулирование сварочного тока позволяет наиболее эффективно использовать стандартные типы электродов диаметром 2, 2.5, 3, 4 и 5 мм. Наличие дополнительного переключателя по напряжению позволяет использовать трансформатор при пониженном напряжении сети. Отказ от механического привода перемещения обмоток вдоль стержня повышает надежность и технологичность конструкции, расположение всех обмоток на одном стержне без существенного зазора между ними снижает материалоемкость трансформатора и потери в конструкции. Полная масса трансформатора по изобретению на 10-15% ниже, чем у трансформатора-прототипа при увеличенном максимальном сварочном токе, диапазоне регулирования и увеличенной продолжительности нагрузки.

Использование: в электротехнике. Сущность изобретения: трансформатор содержит расположенные в защитном кожухе одностержневой с боковыми ярмами магнитопровод, первичную обмотку, состоящую из основной и дополнительной частей с регулировочными ответвлениями, вторичную обмотку с регулировочными отпайками и два переключателя первичной обмотки: переключатель по напряжению питающей сети и переключатель регулировочных ответвлений. Выполнение большого числа регулировочных отпаек на первичной обмотке из тонкого эмаль-провода повышает технологичность и пределы регулирования сварочного тока и обеспечивает возможность использования стандартных электродов различного диаметра. Выполнение магнитопровода одностержневым с боковыми ярмами и поэтажно-концентрическое расположение всех обмоток на одном стержне снижают материалоемкость и потери в конструкции. Преобразователь обеспечивает работоспособность трансформатора при значительных отклонениях напряжения питающей сети. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. СВАРОЧНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР, содержащий одностержневой магнитопровод броневого типа, первичную и вторичную обмотки, расположенные рядом вдоль стержня, отличающийся тем, что трансформатор снабжен переключателем ответвлений и дополнительной обмоткой, соединенной последовательно с первичной обмоткой, при этом дополнительная и первичная обмотки выполнены с регулировочными ответвлениями, числа витков всех регулировочных ответвлений равны между собой, а вторичная и дополнительная обмотки расположены концентрически. 2. Трансформатор по п.1, отличающийся тем, что вторичная обмотка намотана концентрически поверх дополнительной обмотки. 3. Трансформатор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что первичная обмотка снабжена дополнительными регулировочными отпайками, расположенными у начала обмотки, и дополнительным переключателем. 4. Трансформатор по пп.1 3, отличающийся тем, что дополнительными регулировочными отпайками снабжена вторичная обмотка.