РЕГУЛИРУЕМЫЙ СВАРОЧНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР Российский патент 1997 года по МПК H01F38/08 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам тока сварочной дуги, оно может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства, в том числе в сельском хозяйстве, в быту для ручной дуговой электросварки и других устройствах.

Известна конструкция сварочного трансформатора СТЭ-34 с регулятором-дросселем РСТЭ-34, который представляет собою отдельный двухобмоточный трансформатор с жесткой внешней характеристикой и отдельный дроссель с регулируемым воздушным зазором. Устройства просты по конструкции и надежны в эксплуатации [1 и 2]
Устройство имеет следующие недостатки:
состоит из двух частей;
имеет сравнительно большую массу и габариты.

В конструкции, разработанной академиком В.Н.Никитиным, понижающий трансформатор и дроссель с регулируемым воздушным зазором совмещены в одной конструкции типов СТН и ТСД. Эти устройства предназначены для ручной дуговой электросварки и имеют лучшие массо-габаритные показатели (аналог) [1 и 2]
В конструкции с тороидальным магнитопроводом использован поворотный магнитный шунт. Для образования тороидального магнитопровода использованы отходы электротехнического производства при изготовлении синхронных явнополюсных электрических машин в виде плоских круглых дисков с круглым отверстием в центре (аналог) [3]
Известна конструкция регулируемого сварочного трансформатора с тороидальным магнитопроводом с обмотками и торцевым ступенчатым магнитным шунтом. Тороидальный магнитопровод изготовляется из круглых плоских дисков с круглым отверстием в центре, являющихся отходами электротехнического производства при изготовлении синхронных явнополюсных электрических машин (прототип) [4] Плоские круглые диски с круглым отверстием в центре не всегда являются отходами, хотя это удешевляет изготовление сварочных трансформаторов. В ряде случаев таких отходов нет и тогда их приходится вырубать из листов электротехнической стали, что удорожает изготовление сварочных трансформаторов и дает отходы. Пластины для ступенчатых магнитных шунтов также вырубаются.

Целью изготовления является упрощение конструкции тороидального магнитопровода и шунтов, снижение потерь в стали и применение безотходной технологии изготовления.

На фиг. 1 изображен регулируемый сварочный трансформатор асимметричной конструкции, продольный разрез; на фиг.2 то же, вид сверху; на фиг.3 - намотанный из ленты тороидальный магнитопровод; на фиг.4 намотанный из ленты торцевой магнитный шунт; на фиг.5 регулируемый сварочный трансформатор повышенной мощности симметричной конструкции с двумя торцевыми шунтами и одним винтовым приводом шунтов, продольный разрез; на фиг.6 продольный разрез с двойным винтовым приводом торцевых магнитных шунтов.

Каждая часть магнитного шунта фиг.4 имеет форму прямого эллиптического (овального) цилиндра, причем, продольный размер его значительно больше поперечного и имеет закладные части с резьбой. Торцевые магнитные шунты могут быть изготовлены в форме прямоугольного параллелепипеда из ленты, нарезанной на пластины, скрепленные между собой, с закладными частями. Однако это усложняет изготовление и удорожает его.

Регулируемый сварочный трансформатор состоит из тороидального магнитопровода 1, на котором на противоположных сторонах находятся первичная 2, вторичная 3 и дополнительная 4 обмотки, к наружной поверхности магнитопровода прикреплены угольники крепления 5. К торцевым поверхностям тороидального магнитопровода примыкает магнитный шунт 6, который содержит закладную часть 7 в форме цилиндрической втулки, по оси которой проходит сквозное резьбовое отверстие. Сквозь закладную часть 7 проходит винтовой привод магнитного шунта 8. Закладная часть 7 и привод магнитного шунта 8 изготовляются из разных материалов для уменьшения трения между трущимися частями.

На фиг.5 во внутренней поверхности тороидального магнитопровода имеется закрепленная вставка 9 из диэлектрического материала, в которой находится направляющая втулка 10, через которую проходит винтовой привод 8 торцевого магнитного шунта. Винтовой привод 8 имеет на концах резьбу: в верхней части
правую, в нижней левую. Резьба винта проходит через соответствующие закладные части 7 в торцевых магнитных шунтах 6. От перемещения магнитного шунта вправо и влево магнитный шунт ограничивается направляющими (не показаны).

На фиг. 6 через вставку 9 и втулки 10 проходят два винтовых привода 8 магнитных шунтов 6, которые в верхней части соединены между собой шестернями 11. В том случае первый винтовой привод имеет в верхней части правую резьбу, а в нижней левую. Второй винтовой привод имеет в верхней части левую резьбу, а в нижней правую. В этом случае оба магнитных шунта 6 (верхний и нижний) будут перемещаться параллельно друг другу возвратно-поступательно и направляющие для магнитных шунтов не нужны. Если же винтовые приводы 8 магнитных шунтов 6 связаны между собою цепной передачей, то оба привода магнитных шунтов в верхней части имеют правую резьбу, а в нижней левую. В этом случае оба магнитных шунта 6 будут перемещаться возвратно-поступательно параллельно друг другу. Таким образом, оба магнитных шунта 6 имеют возможность осевого перемещения, то приближаясь уменьшая зазор, то удаляясь увеличивая зазор между плоской поверхностью торцов тороидального магнитопровода и плоской поверхностью магнитных шунтов.

В торцевые магнитные шунты в процессе намотки из ленты помещаются закладные части 7 с соответствующей резьбой. Лента при намотке покрывается клеем, потом формируется и запекается. Магнитные шунты 6 с помощью привода 8 имеют возможность осевого перемещения, что обеспечивает параллельное перемещение магнитных торцевых шунтов 6 к торцевым поверхностям тороидального магнитопровода 1.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Переменный ток в первичной обмотке 2 вызывает в тороидальном магнитопроводе 1 переменный магнитный поток, который во вторичной обмотке 3 вызывает трансформаторную ЭДС. Если вторичная обмотка замкнута, то в замкнутой вторичной цепи под действием трансформаторной ЭДС возникает ток. Этот ток создает свой магнитный поток, который препятствует причине его вызывающей, в результате устанавливается результирующий магнитный поток. В зависимости от нагрузки трансформатора: активная, активно-индуктивная, индуктивная, активно-емкостная, емкостная, характер взаимодействия магнитных потоков и магнитодвижущих сил различен. При коротком замыкании вторичной обмотки резко увеличиваются потоки рассеяния и увеличиваются токи токи короткого замыкания, которые достигают максимальной величины. Для уменьшения величины токов короткого замыкания применяют балластный реостат, дроссель, реактивные катушки, изменение расстояние между первичной и вторичной катушками обмоток, магнитный шунт. В предлагаемом устройстве используется торцевой магнитный шунт 6, который с помощью привода 8 имеет возможность осевого перемещения, приближая или удаляя плоские поверхности торцевых магнитных шунтов 6 к плоским торцевым поверхностям тороидального магнитопровода 1, уменьшая или увеличивая воздушный зазор между магнитопроводом и магнитным шунтом. Минимальный ток короткого замыкания будет, когда шунт вплотную прилегает к торцам тороидального магнитопровода. Максимальный ток короткого замыкания будет, когда магнитные шунты максимально удалены от торцов тороидального магнитопровода. Изменяя величину магнитного зазора между торцом шунта и торцом тороидального магнитопровода, можно плавно регулировать величину тока короткого замыкания трансформатора и крутизну внешней характеристики трансформатора.

На вторичной обмотке 3 поверх нее размещается дополнительная обмотка 4, которая включена последовательно с первичной обмоткой 2. Дополнительная обмотка 4 имеет выводы и нужна для получения необходимой жесткости внешней характеристики сварочного трансформатора.

Поскольку магнитопровод трансформатора тороидальный, он позволяет получить минимальные массо-габаритные показатели, минимальные потери в стали за счет минимальной массы тороидального магнитопровода и шунтов и за счет ферромагнитной ленты, намотанной вдоль направления прокатки, по которой проходит магнитный поток. Намотанные тороидальный магнитопровод и шунты из ленты позволяют использовать безотходную технологию изготовления магнитопровода.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам тока сварочной дуги, оно может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства, в том числе в сельском хозяйстве, в быту для ручной дуговой электросварки и других устройствах. Регулируемый сварочный трансформатор состоит из тороидального магнитопровода, на котором на противоположных сторонах находится первичная, вторичная и дополнительная обмотки, к наружным поверхностям прикреплены угольники крепления, а к торцевым поверхностям тороидального магнитопровода примыкает в одной плоскости магнитный шунт, сквозь который проходит винтовой привод шунта. Тороидальный магнитопровод и магнитный шунт (его части) намотаны из ленты в направлении прокатки, что снижает потери в стали, позволяет получить минимальное массо-габаритные показатели, использовать безотходную технологию изготовления магнитопровода. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Регулируемый сварочный трансформатор, содержащий тороидальный магнитопровод с обмотками на противоположных сторонах, магнитными шунтами, установленными с возможностью осевого перемещения относительно тороидального магнитопровода, и крепежными уголками с наружной стороны, отличающийся тем, что тороидальный магнитопровод и магнитные шунты выполнены из ферромагнитной ленты в направлении прокатки и состыкованы между собой в одной плоскости. 2. Трансформатор по п.1, отличающийся тем, что каждый магнитный шунт имеет закладные элементы и выполнен в форме эллиптического цилиндра, причем продольный его размер в плане значительно больше поперечного. 3. Трансформатор по п.1 или 2, отличающийся тем, что каждый магнитный шунт имеет двойной винтовой привод, обеспечивающий параллельное перемещение частей магнитного шунта к торцевым поверхностям тороидального магнитопровода.