Однофазный трансформатор для дуговой сварки Советский патент 1993 года по МПК H01F31/06 

мотрен зазор 9 для свободной циркуляции воздуха, при этом узел стяжки выполнен в виде пар стянутых шпильками 11 металлических стягивающих пластин 10, каждая пара которых расположена сверху и снизу каждой пары секций 2 трансформатора, причем

между стягивающими пластинами 10 и сердечником 1 установлены прокладки из диамагнитного материала, расположенные в средней части стягивающих пластин шириной, не меньшей расстояния между нижними кромками стягивающих пластин 10. 1 ил.

Использование: в электротехнике, в частности в сварочных трансформаторах для дуговой сварки, применяемых преимущественно в бытовых условиях. Сущность: однофазный трансформатор, соде ржащий сердечник 1, первичную обмотку 4, вторич- -2 - ... ную обмотку 5, выполненную секциониро- ванной, коммутатор 13 секций, к которому подключены секции 6 вторичной обмотки 5 с возможностью параллельного соединения друг с другом, снабжен узлом стяжки, сердечник 1 выполнен ленточным секционным броневым, на средний стержень 3 которого намотана первичная обмотка 4, поверх которой намотана вторичная обмотка 5, каждая секция 6 вторичной обмотки 5 выполнена в виде одного ряда витков провода, причем число рядов 7 первичной обмотки 4 равно числу секций 6 вторичной обмотки 5. Все ряды 7 первичной 4 и вторичной 5 обмоток изолированы друг от друга термостойкой электроизоляцией 8, между внешней поверхностью обмоток 4, 5 и внутренней поверхностью сердечника предус

Изобретение относится к конструированию сварочных трансформаторов для дуговой сварки/применяемых преимущественно в бытовых условиях.

Известен-сварочный трансформатор; содержащий магнитопровод, на различных .стержнях которого намотаны первичная и вторичная обмотки, выполненные секционированными. 1. Недостатками его являются неудовлетворительные массо-габаритные характеристики, связанные с выполнением обмоток на различных стержнях сердечника и применением сердечника, не позволяющего обеспечить достаточную индукцию при небольших габаритах. .-.

Известен трансформатор для точечной сварки, содержащий ленточный секцион- ный броневой сердечник, на среднем стержне которого расположены первичная и вторичная обмотки 2. Недостатком его является невозможность использования для дуговой сварки из-за перегрева обмоток, так как его конструкция не приспособлена к .режиму с продолжительным рабочим циклом. ..- .

Наиболее близок к предложенному однофазный трансформатор для дуговой свар- ки, содержащий двухстержневой сердечник, первичную обмотку, выполненную на одном стержне, на котором размещена и часть вторичной обмотки, другая, часть вторичной обмотки выполнена в виде двух секций, соединенных с коммутатором секций, который-может подключать секции параллельно друг другу для увеличения ра-. бочего тока 3. Недостаток прототипа - неудовлетворительные массо-габаритные, характеристики, связанные с данным выполнением трансформатора - применением двухстержневого сердечника и выполнением обмоток на различных стержнях сердечника.

Цель изобретения - улучшение массо- габаритных характеристик трансформатора.

Поставленная цель достигается тем, что однофазный трансформатор, содержащий сердечник, первичную обмотку, вторичную обмотку, выполненную секционированной, коммутатор секций, к которому подключены

секции вторичной обмотки с возможностью параллельного соединения друг с другом, снабжен узлом стяжки, сердечник выполнен ленточным секционным броневым, на средне стержне которого намотана первичная обмотка, поверх которой намотана вторичная обмотка, каждая секция вторичной обмотки выполнена в виде одного ряда витков провода, причем число рядов первичной обмотки равно числу секций вторичной обмотки, число витков и диаметр провода в каждом ряду .первичной обмотки и число витков и диаметр провода в каждой секции вторичной обмотки выбирают из соотношений; .

П2 . ГТ1 , Cl2. Sr dl,

где ni - целое постоянное для данного трансформатора число витков в каждом ряду первичной обмотки, кроме последнего

ряда; .

П2 - постоянное число витков-в каждой секции вторичной обмотки;

di - диаметр провода в первичной обмотке;.

cl2 - диаметр провода во вторичной об- мо тке,

все ряды первичной и вторичной обмоток изолированы друг от друга термостойкой электроизоляцией, между внешней поверхносты о обмоток и внутренней поверхностью сердечника предусмотрен зазор для свободной циркуляции воздуха, при.этом узел стяжки выполнен в виде пар стянутых шпильками металлических стягивающих

пластин, каждая пара которых расположена сверху и снизу каждой пары секций трансформатора, причем между стягивающими пластинами и сердечником установлены прокладки из диамагнитного материада,

расположенные в средней части стягивающих пластин шириной не меньше расстояния между внешними- кромками стягивающих пластин..

Выполнение в предложенном трансформаторе сердечника броневым с увеличенной по сравнению со стандартными сердечниками толщиной позволило резко увеличить индуктивность трансформатора. Однако использование такого приема, как

единственного, для улучшении массо-габаритных характеристик ничего не дало бы, в связи с тем, что без вновь предложенных специальных конструктивных мер трансформатор не смог бы работать в режиме другой сварки из-за тяжелого теплового режима и перегрева обмоток, что весьма характернодля конструкции трансформаторов с броневыми сердечниками, При этом на устранение перегрева и обеспечения работоспособности трансформатора и направлены все признаки изобретения, с обеспечением положительного эффекта, выраженного в цели изобретения.

Следует отметить, что все признаки, содержащиеся в формуле изобретения, находятся в неразрывном конструктивно-функциональном единствен расчленение устройства на отдельные функциональные части является неправомерным в связи с тем, что каждая такая часть одновременно выполняет несколько функций и при вычислении потеряет некоторые из своих функций..

Автору не известны источники информации, содержащие отличительные признаки заявленного устройства, что подтверждает соответствие предложения критерию существенные отличия.

На чертеже изображен предложенный трансформатор.

Трансформатор содержит сердечник 1, выполненный секционным броневым в виде разрезных секций 2 из ленточной трансформаторной стали, расположенных попарно. На средний стержень 3 сердечника 1 намотаны первичная (сетевая) 4 и поверх нее вторичная (токовая) 5 обмотки провода. Вторичная 5 обмотка провода выполнена секционированной в виде секций 6, каждая из которых выполнена в виде одного ряда витков провода, все ряды 7 первичной 4 и вторичной 5 обмоток изолированы Друг от друга термостойкой электроизоляцией 8, между внутренней поверхностью сердечника 1 и внешней поверхностью обмоток 4, 5 предусмотрен зазор 9 для свободной циркуляции воздуха. Узел стяжки выполнен в виде пар металлических стягивающих пластин 10, стянутых шпильками 11, стягивающие пластины 10 расположены попарно сверху и снизу каждой секции 2 сердечника 1, при этом между стягивающими пластинами 10 и сердечником 1 установлены прокладки 12 из диамагнитного материала, расположенные в средней части стягивающих пластин 10. Ширина прокладок не меньше расстояния между внешними кромками пластин 10, а длина приблизительно равна ширине одной секции 2 сердечника 1, причем число рядов 7 первичной обмотки 4 равно числу

секций 6 вторичной обмотки 5, число витков и диаметр провода в каждом ряду первичной 4 и вторичной 5 обмоток выбирают из соотношений: П2 ш. d2 di,

где ni - целое постоянное число витков в каждом ряду 7 первичной обмотки 4, кроме последнего ряда;

П2 - постоянное число витков в каждой секции 6 вторичной обмотки ряда 5;

di - диаметр провода в первичной обмотке 4;.

d2 - диаметр провода во вторичной обмотке 5,

а выводы секций 6 вторичной обмотки 5 соединены с коммутатором 13 секций с возможностью параллельного соединения секций 6 друг с другом. .

Рассмотрим пример конкретного выполнения предложенного трансформатора. .Однофазный трансформатор содержит сердечник 1, выполненный из четырех разрезных секций (восьми отдельных частей),

например, от трансформатора ТС-200, расположенных попарно таким образом,что секции образуют броневой сердечник с площадью сечения вчетверо большей, чем сердечник трансформатора ТС-200, что дает

дополнительные технологические преимущества. На среднем стержне 3 сердечника 1 намотаны рядами 7. виток к витку первичная обмотка 4, а поверх нее вторичная обмотка 5. Обмотки наматываются на каркас

катушки (на чертеже не показана). Первичная обмотка 4 наматывается проводом ПСДЛ диаметром 2,0 мм и содержит пять рядов провода по 37 витков, вторичная обмотка 5 выполняется секционированной,

где каждая секция 6 выполнена в виде одного ряда витков провода, при этом число секций 6 вторичной обмотки 5 равно числу рядов 7 первичной обмотки 4, т.е. каждая секция б вторичной обмотки 5 намотана тем

же проводом ПСДЛ диамтеро 2,0 мм и содержит также 37 витков.

Секции 6 могут быть подключены параллельно друг другу с помощью коммутатб- ра 13 секций, причем таким образом, что

при максимальном токе сварки порядка 100 А подключены параллельно все пять секций 6, при минимальном токе 20 А включена одна секция 6, при этом шаг изменения тока 20 А. Благодаря такому конструктивному выполнению обмоток поддерживается благоприятный тепловой режим, равномерный для всех рядов 7 намотки, причем равномерность теплового режима сохраняется при изменении тока за счет изменения числа параллельно включенных секций б вторичной обмотки 5. Экспериментально установлено, что оптимальным является выбор диаметра провода вторичной обмотки 5 в пределах 1-1,5 диаметра провода первичной обмотки 4, причем число витков и диаметр провода в каждом ряду первичной 4 и вторичной 5 обмоток выбирается из соотношений:

па ni, d2 di.

где ni - целое постоянное число витков в каждом ряду 7 первичной обмотки 4, кроме последнего ряда;

П2 - постоянное чилсо витков в каждой секции 6 вторичной обмотки ряда 5;

di -диаметр провода в первичной обмотке 4;

d2 - диаметр провода во вторичной обмотке 5. ...

Несмотря на то, что указанное выполнение обмоток обеспечивает значительное улучшение теплового режима, этого недостаточно для нормального функционирования сварочного трансформатора. Дополнительное облегчение теплового режима обеспечивается за счет изолирования каждого ряда 7 обмоток 4, 5 термостойкой электроизоляцией 8 и за счет того, что обмотки 4 и 5 выполнены с образованием зазора 9 для свободной циркуляции воздуха между внешней поверхностью обмоток 4, 5 и внутренней поверхностью сердечника 1-. Кроме того, между первичной 4 и вторичной 5 обмотками установлены слои дополнительной термостойкой электроизоляции 8. Отключение секций б вторичной обмотки 5 при уменьшении требуемого сварочного тока производится начиная от наиболее удаленной от внешней поверхности обмотки 5 секции, что дает дополнительное улучшение теплового режима (по сравнению с отключением наружной секции) при работе на токах ниже максимального. Из-за того, что трансформатор работает в условиях с повышен- ными температурными и токовыми (до 100 А и более) нагрузками узле стяжки является необходимым звеном, без которого устройство было бы неработоспособным, так как если не предусмотреть конструктивных специальных мер в узле стяжки, то при значительных токовых и температурных нагрузках из-за механических резонансных вибраций секции сердечника быстро расслаиваются м трансформатор разрушается. Поэтому узел стяжки выполнен из прочных металлических пластин 10, стягивающих разрезные части секции 2 сердечника 1. Пластины 10 стягиваются с помощью шпилек 11, отверстия под шпильки 11 выполняются в стягивающих пластинах 10 таким образом, чтобы шпильки 11 вплотную прилегали к боковой поверхности сердечника 1. Между стягивающими пластинами 10 и секциями 2 сердечника 1 устанавливаются прокладки 12 сверху и снизу сердечника 1,

расположенные в средней части стягивающих пластин 10. Прокладки 12 выполнены из диамагнитного материала, имеют ширину, не меньшую расстояния между внешними кромками стягиваюищх пластин 10, и

длину, приблизительно равную ширине одной секции 2 сердечника 1. Прокладки 12 несут двоичные функции - стягивают различные секции сердечника по его толщине и обеспечивают требуемую величину стягивающего усилия по высоте сердечника в средней его части, компенсируя влияние изгибных деформаций пластин 10.

Опытные образцы сварочных трансформаторов, изготовленные на ленточных сердечниках в отличие от силовых трансформаторов ТС-200 показали следующие характеристики:

- макисмальная величина сварочного тока не менее 100 А п ри устойчивом горении дуги, что позволило успешно использовать при сварке электроды диаметром 3,2 мм;

- заброс тока по первичной обмотке при КЗ 20 А;

- продолжительность непрерывной

сварки определялась временем использования одного электрода, при это не наблюдалось значительного нагрева обомоток и сердечника трансформатора (шум и вибрации совершенно отсутствовали);

-масса трансформатора составляет порядка 10 кг, что более чем в три рааз лучше, чем у равноценного по сварочному току серийного бытового сварочного трансформатора, выполненного на Ш-образном

сердечнике.

: Кроме того, себестоимость предложенного трансформатора значительно ниже, чем у серийно выпускаемых бытовых сварочных трансформаторов, что при серийном

выпуске дает весьма значительный экономический эффект.

Формула из о. бретения . Однофазный трансформатор для дуговой сварки, содержащий сердечник, первичную

обмотку, вторичную обмотку, выполненную секционированной, коммутатор секций, к которому подключены секции вторичной обмотки с возможностью параллельного соединения друг с другом, отличающийс я тем, что, с целью улучшения массогаба- ритных характеристик, трансформатор снабжен узлом стяжки, сердечник выполнен ленточным секционным броневым, на среднем стержне которого намотана первичная

обмотка, поверх которой намотана вторичная обмотка, каждая секция вторичной обмотки выполнена в виде одного ряда витков провода, причем число рядов первичной обмотки равно числу секций вторичной обмотки, число витков и диаметр провода в каждом ряду первичной обмотки и число витков и диаметр провода в каждой секции вторичной обмотки выбираются из соотношений

П2 гц; d2 ch,

где ni - целое постоянное число витков в каждом ряду первичной обмотки кроме по-, следнего ряда;

пг - постоянное число витков в каждой секции вторичной обмотки;

di - диаметр провода в первичной обмотке;.

d2 - диаметр провода во вторичной обмотке,

все ряды первичной и вторичной обмоток изолированы друг от друга термостойкой электроизоляцией, между внешней поверхностью обмоток и внутренней поверхностью сердечника предусмотрен зазор для свободной циркуляции воздуха, при этом узел стяжки выполнен в виде пар стянутых шпильками

0 металлических стягивающих пластин, каждая пара которых расположена сверху и снизу каждой пары секций трансформатора, причем между стягивающими пластинами и сер- дечником установлены прокладки из

5 диамагнитного материала, расположенные в средней части стягивающих пластин шириной не меньше расстояния между внешними кромками стягивающих пластин.