СВАРОЧНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР С ВРАЩАЮЩИМСЯ МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ Российский патент 2002 года по МПК H01F38/08 H01F29/10 

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться для электросварочных работ на переменном токе и при наличии полупроводниковых преобразовательных устройств для сварки на постоянном токе.

Известны сварочные трансформаторы с механическим регулированием путем перемещения обмоток и магнитных шунтов.

Наличие существующих конструкций подвижных частей является основным недостатком, который приводит как к увеличению массогабаритных показателей, так и к ограничению срока службы за счет вибрации подвижных частей под действием электромагнитных сил (1).

Описан также сварочный трансформатор с вращающимся магнитным полем (2) без механического регулирования крутизны пологопадающих внешних характеристик. Он обладает жесткой внешней характеристикой, замкнутая петлевая вторичная обмотка его подсоединена к многофазному полупроводниковому коммутатору (большое количество тиристоров), управление которым осуществляется относительно сложной электронной схемой.

Этот сварочный трансформатор пригоден только для сварки на постоянном токе как в режиме источника тока, так и в режиме источника напряжения. Область применения его сужена.

Целью изобретения является создание более универсального простого в управлении сварочного трансформатора с простым механическим устройством регулирования, получение более широкого диапазона семейства пологопадающих внешних характеристик, уменьшение массы и габаритов, повышение срока службы и упрощение полупроводникового преобразователя, если сварка ведется на постоянном токе.

Это достигается в изобретении заменой существующих сварочных трансформаторов с пульсирующим магнитным полем и механическим регулированием на трансформатор с вращающимся магнитным полем, первичная обмотка которого, выполненная в виде петлевой обмотки барабанного типа, заменяется на петлевую обмотку тороидального типа (значительно уменьшаются лобовые части обмоток, их масса и габариты), а сама конструкция трансформатора с вращающимся магнитным полем способствует уменьшению массогабаритных показателей и равномерной загрузке всех трех фаз распределительной сети. Срок службы повышается, так как в изобретении нет подвижных обмоток по сравнению со сварочным трансформатором с пульсирующим магнитным полем. Получение широкого диапазона по степени крутизны семейства пологопадающих характеристик достигается изменением магнитного потока рассеяния первичной обмотки путем введения ферромагнитных клиньев в пазы статора и установки П-образных магнитопроводов на пассивные проводники, находящиеся на внешней поверхности ярма статора.

С целью удобства монтажа пассивные проводники можно расположить в пазах неферромагнитной оболочки, а можно расположить, например, прямо на внешней поверхности ярма статора внутри П-образных магнитопроводов. Возможны и другие варианты. В дальнейшем в описании рассматривается вариант с неферромагнитной оболочкой.

С помощью ферромагнитных клиньев осуществляется тонкая настройка, а с помощью П-образных магнитопроводов - грубая настройка на заданную величину сварочного тока.

Так как сварочный трансформатор с вращающимся магнитным полем по конструкции аналогичен асинхронному двигателю, то при изложении сущности изобретения будем пользоваться терминологией этого двигателя.

На фиг. 1а показано только ярмо статора, в пазах которого уложена первичная трехфазная петлевая обмотка тороидального типа. На этом чертеже показан принцип намотки витков обмотки статора. На фиг. 1б изображен в разрезе только статор 1 и для простоты показаны только два паза с активными проводниками 2 первичной обмотки и ферромагнитными клиньями 3, которые можно вставить в паз на заданную длину или полностью вынуть. Пассивные проводники 4 первичной обмотки, располагающиеся на внешней поверхности ярма статора в пазах неферромагнитной, например, пластмассовой оболочки 5, могут закрываться П-образными магнитопроводами 6. Конструкция неподвижного ротора с обмотками аналогична статору. Между статором и ротором практически отсутствует воздушный зазор. В пазах ротора уложена вторичная петлевая обмотка тороидального типа, она закрепляется в пазах неферромагнитными клиньями. По расчетным данным на мощность 36 кВА у трансформатора с вращающимся магнитным полем электротехнической стали меньше в три раза, а алюминия меньше в два раза.

Сварочный трансформатор с вращающимся магнитным полем является более универсальным за счет регулирования с помощью П-образных магнитопроводов и ферромагнитных клиньев, по мнению авторов, найдет широкое применение при сварке как на переменном токе, так и на постоянном токе при наличии простого, например, неуправляемого трехфазного выпрямительного моста.

Источники информации
1. Оборудование для дуговой сварки: Сварочное пособие/Под ред. В. В. Смирнова. Л. : Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1986, 656 с.

2. Сварочный машинно-вентильный преобразователь для питания дуги постоянного тока /Н. Е. Кузнецов, В. А. Шаповалов, С. Н. Кузнецов// Сварочное производство, 1992, апрель, с. 22-24.

Использование: в зависимости от исполнения вторичной обмотки для сварки как на однофазном, трехфазном переменном токе, так и на постоянном токе при наличии простого неуправляемого выпрямителя. Технический результат заключается в уменьшении массы и габаритов однофазного сварочного трансформатора с механическим регулированием, равномерной загрузке всех трех фаз питающей сети и получении более широкого диапазона пологопадающих внешних характеристик. В пазах статора (первичная обмотка) и неподвижного ротора (вторичная обмотка) уложены трехфазового сварочного трансформатора петлевые обмотки тороидального типа. В пазы статора вставляют на определенную длину паза или вынимают ферромагнитные клинья при тонкой настройке. На внешние проводники статора устанавливают определенное количество П-образных магнитопроводов при грубой настройке в зависимости от величины сварочного тока. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. Сварочный трансформатор с вращающимся магнитным полем, состоящий из статора, в пазах ярма которого уложена трехфазная петлевая первичная обмотка, подключенная к напряжению питающей сети, и неподвижного ротора, в пазах которого уложена вторичная петлевая обмотка, отличающийся тем, что петлевые обмотки статора и ротора выполнены тороидального типа, внешние пассивные проводники первичной обмотки расположены на внешней поверхности ярма статора, причем, на них установлено заданное количество П-образных магнитопроводов. 2. Сварочный трансформатор по п. 1, отличающийся тем, что в пазы статора с активными проводниками первичной обмотки введено заданное количество ферромагнитных клиньев на заданную длину паза.