СВАРОЧНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР Российский патент 1997 года по МПК B23K9/00 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательным устройствам и может быть использовано как источник сварочного тока, обеспечивающий широкий диапазон регулирования формы внешней вольтамперной характеристики и индуктивного сопротивления рассеяния.

Известны устройства, отвечающие до некоторой степени предъявленным требованиям к сварочным трансформаторам, регулирование индуктивного сопротивления, в которых обеспечено или перемещением обмоток вдоль стержней магнитопровода, или переключением первичной и вторичной обмоток одновременно, или наконец, переключением числа витков одной из обмоток, а также применением в первичной цепи тиристорного ключа с фазовым управлением (см. авт.св. СССР N 860154, 1714701, 842992, 1749924, 1667165; кл. Н 01 F 31/06; H 01 F 29/02).

Общим недостатком указанных и других устройств является то, что они имеют солидные массогабаритные показатели и сложную конструкцию.

Из последних защищенных изобретений известен сварочный трансформатор, содержащий силовой трансформатор, первичная обмотка которого подключена первым выводом к первой клемме питающей сети переменного тока, а выводы вторичной обмотки подключены к выходным клеммам, причем трансформатор снабжен дросселем, а магнитопровод силового трансформатора выполнен насыщающимся, и обмотка дросселя включена между вторым выводом первичной обмотки силового трансформатора и второй клеммой питающей сети (см. авт.св. СССР N 1839648, кл. В 23 К 9/00, 1993 ).

Известен трансформатор для устройства сварки, содержащий двухстержневой магнитопровод, на одном из стержней которого расположены сетевая обмотка и часть вентильной обмотки, а на другом вторая часть вентильной обмотки, причем он снабжен переключателем, содержащим пять пар клемм и шесть подвижных контактов, первая часть вентильной обмотки выполнена с ответвлением, а вторая часть разделена на две секции, к клемме одной пары переключателя подключено указанное ответвление части вентильной обмотки (см. авт. св. СССР N 1460745, кл. Н 01 F 31/06).

Недостатки указанного устройства состоят в том, что применение переключателя во вторичной цепи с большими токами снижает надежность; в режиме зарядки-пуска достичь максимальной жесткости внешней характеристики невозможно из-за несимметричности магнитного поля, а в режиме сварки при наибольшей индуктивности (минимальных сварочных токах) не достигается максимально возможное большее значение индуктивности, а также нет возможности снижения напряжения; увеличена материалоемкость из-за неравномерного распределения сетевой и вентильной (первичной и вторичной) обмоток по двум стержням трансформатора.

Наиболее близким к заявленному является сварочный трансформатор, представленный в книге Оборудование для дуговой сварки/ под ред. В.В.Смирнова, Л. Энергоатомиздат, Ленингр. отд-ние, 1986, с. 352.355, рис. 8.8а. Этот известный сварочный трансформатор содержит магнитопровод с двум стержнями, первичную и вторичную обмотки и переключатель, причем первичная и вторичная обмотки разделены на части, соединенные последовательно согласно, при этом первая часть первичной и первая часть вторичной обмотки расположены на одном стержне магнитопровода, а вторая часть первичной и вторая часть вторичной обмотки расположены на втором стержне магнитопровода.

Мы ставили цель расширение диапазона регулирования сварочного тока, повышение надежности работы с одновременным снижением материалоемкости и стоимости трансформатора.

Поставленная цель достигнута за счет разделения первичной и вторичной обмоток на две неравные части каждой, размещения на каждом из двух стержней большей части одной (первичной) и меньшей части другой (вторичной) обмоток и наоборот, причем обе части первичной обмотки снабжены отводами, соединенными между собой одним или двумя переключателями, и части первичной и вторичной обмоток соединены последовательно согласно.

На фиг.1 представлено расположение частей обмоток на магнитопроводе; на фиг. 2 принципиальная электрическая схема; на фиг.3 семейства вольтамперных характеристик, получаемых при различных способах переключения отводов частей первичной обмотки, где: N число витков, индекс 1 первичная обмотка, 2 - вторичная. Трансформатор содержит магнитопровод, состоящий из двух стержней 1 и 1а, на которых расположена разделенная на неравные части первичная обмотка 2 и 2а, большая по количеству витков часть которой, в пределах 75.85% расположена на первом стержне 1, а меньшая, в пределах 15.25% на втором стержне 1а. Вторичная обмотка 3 и 3а также разделена на неравные части, меньшая по количеству витков часть которой расположена на первом стержне 1 в пределах 15 25% а вторая большая по количеству витков часть обмотки в пределах 75 85% расположена на втором стержне 1а. Отводы 4 и 5 частей первичной обмотки 2 соединены через переключатель 6, обеспечивающий необходимую последовательность соединения отводов частей первичной обмотки 2. Части первичной 2 и вторичной 3 обмоток соединены последовательно согласно.

Работа трансформатора осуществляется следующим образом. При подключении первичной обмотки 2 к сети во вторичной обмотке 3 создается напряжение, необходимое для зажигания и поддержания сварочной дуги. При касании сварочным электродом свариваемого изделия по вторичной обмотке 3 протекает ток, обеспечивающий расплавление электрода в месте касания. Для обеспечения устойчивого сварочного процесса необходимо иметь крутопадающую вольтамперную характеристику трансформатора с величиной тока замыкания, соответствующей типу и диаметру сварочного электрода и характеристике свариваемого изделия. Подбор требуемой формы вольтамперной характеристики обеспечивают изменением индуктивного сопротивления рассеяния обмоток, практически это достигается пересоединением за счет переключателя 6 витков первичной обмотки 2.

Например. Первый способ, обеспечивающий постоянство коэффициента трансформации, может быть реализован одним переключателем (фиг.3,а). При этом обеспечивается одновременное изменение на одинаковое число витков, на одной части первичной обмотки увеличивая, а на другой части уменьшая их. Заштрихованная зона показывает возможные вольтамперные характеристики. Видно, что напряжение холостого хода постоянно, а ток замыкания изменяется.

Второй способ независимое переключение числа витков каждой части первичной обмотки. На фиг.3,б, 3,в и 3,г показаны вольтамперные характеристики, получаемые парой независимых переключателей. Из зависимостей следует, что этот способ, не расширяя диапазона токов, полученный в первом варианте, обеспечивает расширение диапазона напряжения. На фиг. 3,б и 3,в представлены характеристики, получаемые при фиксации числа витков на меньшей части первичной обмотки (NII

Нами изготовлены опытные образцы сварочных трансформаторов на токи сварки до 200 А со следующими характеристиками: сечение магнитопровода 20 см²; части первичной обмотки соотносятся как 75:25% части вторичной обмотки соотносятся как 15:85% расчетного числа витков, расположенных на первом и втором стержнях магнитопровода.

Многочисленные испытания в лаборатории ВНИИ "Электроаппарат" и в производственных условиях показали высокую эффективность работы сварочных трансформаторов, удобство в работе за счет компактности аппаратов, универсальность за счет свободного перемещения устройств.

Снижение материалоемкости достигнуто за счет равномерного распределения частей первичной и вторичной обмоток по обеим стержням магнитопровода; средняя длина витков обмотки меньше, чем у известных трансформаторов, где поверх полной первичной обмотки расположена часть вторичной обмотки.

Повышение надежности работы достигнуто за счет того, что переключатель в первичной цепи обеспечивает переключение на меньшие токи, а также отсутствия осевых электродинамических сил. В известных трансформаторах они возникают из-за взаимодействия двух частей вентильной обмотки, расположенной на одном стержне.

Больший диапазон регулирования тока достигнут за счет того, что переключение витков осуществлено по обмоткам, расположенным на обоих стержнях магнитопровода.

Использование сварочных трансформаторов в практической деятельности производства позволит получать экономический эффект, обусловленный снижением стоимости готовой продукции, снижением материалоемкости, сокращением времени за счет оптимальной скорости сварки, качества работы за счет оптимального расплава электрода при достижении регулирования диапазона подаваемого на электрод сварочного тока, а также повышением стоимости изготовленного при помощи сварочных трансформаторов потребительского товара.

Использование: изобретение относится к электротехнике и может быть использовано как источник сварочного тока, обеспечивающий широкий диапазон регулирования формы внешней вольтамперной характеристики и индуктивного сопротивления рассеяния. Сущность изобретения: трансформатор содержит магнитопровод, состоящий из двух стержней, на которых расположена разделенная на неравные части первичная обмотка, большая часть которой (в пределах 75 - 85%) расположена на первом стержне, а меньшая (в пределах 15 - 25%) - на втором стержне. Вторичная обмотка также разделена на неравные части, меньшая часть которой расположена на первом стержне (в пределах 15 - 25%), а вторая, большая часть (в пределах 75 - 85%) расположена на втором стержне. Отводы частей первичной обмотки соединены через переключатель, обеспечивающий необходимую последовательность соединения отводов частей первичной обмотки. Части первичной и вторичной обмоток соединены последовательно согласно. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. Сварочный трансформатор, содержащий магнитопровод с двумя стержнями, первичную обмотку, вторичную обмотку и переключатель, причем первичная и вторичная обмотки разделены на части, соединенные последовательно согласно, при этом первые части первичной и вторичной обмоток расположены на одном стержне магнитопровода, а вторые части первичной и вторичной обмоток расположены на другом стержне магнитопровода, отличающийся тем, что обе части первичной обмотки выполнены с отводами, первая часть первичной обмотки содержит 75-85% ее витков, а вторая часть содержит 15-25% ее витков, первая часть вторичной обмотки содержит 15-25% ее витков, а вторая часть содержит 75-85% ее витков, причем отводы обеих частей первичной обмотки соединены с переключателем для изменения соотношения числа витков первичной обмотки на стержнях магнитопровода при неизменном суммарном числе задействованных витков первичной обмотки. 2. Трансформатор по п. 1, отличающийся тем, что переключатель выполнен из двух блоков, каждый из которых соединен с отводами только одной части первичной обмотки, а общие зажимы обоих блоков соединены.