РЕГУЛИРУЕМЫЙ СВАРОЧНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР Российский патент 2005 года по МПК H01F29/10 H01F21/06 

Изобретение относится к элементам электрического оборудования, в частности к трансформаторам источников питания сварочных выпрямителей, и может быть использовано в установках электросварки, наплавки, резки металлов и другой электродуговой обработки металлов.

Известны трансформаторы с подвижными магнитными шунтами в трехфазном варианте, которые применяются в сварочных выпрямителях за рубежом (Патон Б.Е., Лебедев В.К. Электрооборудование для дуговой и шлаковой сварки. - М.: Машиностроение, 1966, с.240). Конструкция таких трансформаторов аналогична конструкции однофазных трансформаторов, регулируемых путем перемещения магнитных шунтов (Закс М.И., Каганский Б.А., Печенин А.А. Трансформаторы для электродуговой сварки. - Л.: Энергоатомиздат, 1988, с.37; Оборудование для дуговой сварки: Справочное пособие под ред. В.В. Смирнова. Л.: Энергоатомиздат, 1986, с. 362). Известен регулируемый трансформатор по патенту РФ №2136461 (Заявл. 24.06.1998; опубл. Бюл. "Изобретения". - №25. - 10.09.1999), "отличающихся тем, что шунт выполнен в виде блока из двух клиновидных призм, основания которых обращены к обмоткам, угол пересечения плоскостей, в которых лежат рабочие поверхности одной призмы, равен углу пересечения плоскостей, в которых лежат рабочие поверхности другой призмы, указанные углы противоположно направлены, а средство перемещения шунта выполнено в виде общей тяги, обеспечивающей перемещение шунта в направлении, перпендикулярном плоскости магнитопровода, при этом призмы закреплены на тяге с обеспечением возможности их взаимного перемещения в плоскости движения шунта, а основания призм имеют форму прямоугольного треугольника или прямоугольной трапеции".

Обмотки трансформатора располагают симметрично на стержнях магнитопровода. В канале между первичными и вторичными обмотками устанавливают магнитные шунты. Между шунтами и стержнями магнитопровода выполняют воздушные зазоры. Магнитные шунты при помощи специальных устройств могут перемещаться, вдвигаясь в окно между стержнями или выдвигаясь из него. Регулирование сварочного тока в таких конструкциях сварочных трансформаторов происходит за счет изменения площади стержней, перекрываемой магнитным шунтом. При этом не меняется ни величина воздушного зазора между магнитопроводами, ни длина силовой линии магнитного поля. Поэтому, величина самоиндуктивности обмоток регулируется практически только за счет изменения степени насыщения перекрываемой части магнитопроводов. Данная система регулирования обеспечивает возможность достижения достаточно широких пределов регулирования сварочного тока в одном диапазоне чисел витков обмоток. Однако это возможно при очень малых зазорах между подвижным шунтом и стержнями трансформатора. Кроме того, к недостаткам известных решений можно отнести то, что трехфазные трансформаторы с магнитным шунтом и расположением стержней в одной плоскости имеют большую несимметрию магнитных проводимостей рассеяния средней и крайней фаз. Недостатком таких трансформаторов также является сильная вибрация шунтов, вызванная переменным магнитным полем трансформатора.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является обеспечение симметрии магнитных полей рассеяния через шунты трехфазного трансформатора, стержни которого расположены в одной плоскости, а также снижения шума и вибрации.

Поставленная задача решается таким образом, что в регулируемом трехфазном трансформаторе, включающем стержневой магнитопровод, содержащий магнитопроводы стержней и ярм, расположенные в одной плоскости, расположенные на стержнях первичную и вторичную обмотки, применены два шунта, которые имеют длину не менее длины ярма и расположены по обе стороны снаружи магнитопроводов стержней. Катушки обмоток выполнены сосредоточенными и размещены на стержнях сердечника таким образом, что все первичные обмотки расположены по одну сторону шунтов, а вторичные - по другую. Шунты снабжены средством перемещения, обеспечивающим их одновременное перемещение и состоящим, например, из двух ходовых винтов. Оба винта имеют правую и левую резьбу, при этом один шунт имеет две ходовые гайки с правой резьбой, а второй - с левой. Вращение ходовых винтов происходит одновременно и синфазно, что обеспечивается парой звездочек с равным числом зубцов, расположенных на продолжении ходовых винтов, и связывающей их цепной передачи. При вращении маховика в одну сторону происходит сближение шунтов с магнитопроводами стержней, при этом магнитная проводимость полей рассеяния возрастает, а сварочный ток уменьшается. При вращении маховика в обратную сторону шунты удаляются от стержней, магнитная проводимость рассеяния уменьшается и сварочный ток соответственно увеличивается. Для уменьшения влияния вихревых токов направление шихтовки стержней - перпендикулярно направлению шихтовки ярм, что позволяет магнитному полю рассеяния пройти по стержням и шунтам везде вдоль листов.

Сущность заявляемого изобретения заключается в следующем.

На плоском трехстержневом сердечнике (фиг.1), состоящем из ярм 1 и стержней 2, установлены катушки трехфазных первичной 3 и вторичной 4 обмоток. Между обмотками расположены два шунта 5, которые имеют длину - не менее длины ярма и расположены по обе стороны снаружи магнитопроводов стержней, ярма снабжены средством перемещения, обеспечивающим их одновременное перемещение, состоящим, например, из двух ходовых винтов 6, оба винта имеют правую и левую резьбу, при этом один шунт имеет две ходовые гайки 7 с правой резьбой, а второй - с левой, вращение ходовых винтов происходит одновременно и синфазно, что обеспечивается парой звездочек 8 с равным числом зубцов, расположенных на продолжении ходовых винтов, и связывающей их цепной передачи 9. Перемещение шунтов обеспечивается вращением маховика, расположенного на одном из винтов. Наилучший эффект достигается в случае, когда ярма выполнены отъемными, а направление шихтовки стержней 2 перпендикулярно направлению шихтовки ярм 1 и шунтов 5 (фиг.2). Между ярмами и стержнями магнитопровода во избежание замыкания пластин проложены изолирующие прокладки. Такая конструкция позволяет плавно менять величину воздушного зазора между ярмами и стержнями, плавно изменяя магнитную проводимость полей рассеяния обмоток и соответственно величину регулируемого тока.

Преимущества такой конструкции в том, что она позволяет получить одинаковые величины магнитных сопротивлений рассеяния катушек обмотки, расположенных на всех трех стержнях. Это обеспечивает симметричную систему линейных и фазных токов, что обеспечивает оптимальную форму сварочного тока при использовании плоской магнитной системы. При этом электромагнитные силы, действующие на ярма, компенсируют друг друга, ярма лишены возможности вращения, что приводит к уменьшению шума и вибрации трансформатора при работе.

Заявляемая конструкция регулируемого сварочного трансформатора может быть реализована и в однофазном варианте (фиг.3) (1 - ярма; 2 - стержни; 3 - катушка однофазной первичной обмотки; 4 - катушка однофазной вторичной обмотки; 5 - шунты; 6 - ходовые винты; 7 - ходовые гайки с правой и левой резьбой; 8 - звездочки с равным числом зубцов; 9 - цепная передача).

Изобретение относится к элементам электрического оборудования, в частности к трансформаторам источников питания сварочных выпрямителей, и может быть использовано в установках электродуговой обработки металлов. Трансформатор включает магнитопровод из стержней и замыкающих их ярм, расположенные на стержнях первичную и вторичную обмотки и расположенную между обмотками пару магнитных шунтов. Шунты имеют длину не менее длины ярма и расположены снаружи магнитопровода между катушками первичной и вторичной обмоток. Зазор между магнитопроводами шунтов и стержней одинаков с обеих сторон и регулируется специальным устройством, например из двух винтов, имеющих правую и левую резьбу каждый и вращающихся одновременно и синфазно. Это обеспечивает пара звездочек, расположенных на продолжениях винтов, и соединяющая их цепная передача. Направление шихтовки стержней перпендикулярно направлению шихтовки ярм и шунтов. Технический результат заключается в обеспечении симметрии магнитных полей рассеяния. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Регулируемый сварочный трансформатор, содержащий магнитопровод, состоящий из стержней и замыкающих их ярем, расположенные на стержнях первичную и вторичную обмотки и пару магнитных шунтов между ними, отличающийся тем, что магнитные шунты имеют длину не менее длины ярем, расположены снаружи магнитопровода, а зазор между магнитными шунтами и стержнями магнитопровода одинаков с обеих сторон и регулируется одновременно с двух сторон при помощи средства перемещения, состоящего из двух винтов, каждый из которых выполнен с правой и левой резьбой, одновременное и синфазное вращение которых обеспечено тем, что один из магнитных шунтов имеет две ходовые гайки с правой резьбой, а другой - с левой резьбой, а на продолжении винтов расположены пара звездочек с равным числом зубцов, соединенных цепной передачей.2. Регулируемый сварочный трансформатор по п.1, отличающийся тем, что он выполнен в однофазном варианте.