рабочий процесс трансформатора основан на принципе электромагнитного взаимодействия двух взаимно неподвижных контуров. При прохождении тока п0 первичной обмотке создается магнитное поле, силовые линии которого пронизывают витки первичной и вторичной обмоток.
Согласно основному закону электромагнитной индукции, в первичной обмотке будет индуктироваться э. д. с. самоиндукции, а во вторичной — э. д. с. взаимоиндукции.
Для увеличения магнитной связи обмоток и уменьшения магнитного со противления основному потоку обмотки трансформатора располагают на замкнутом стальном магнитопроводе. Таким образом, конструктивно каж дой сварочный трансформатор состоит из трех узлов: магнитопровода, пер вичной и вторичной обмоток.
Конструктивные |
разновидности трансформатора в целом и разновидно |
сти отдельных его |
узлов обусловливаются следующими факторами: |
1. Тип магнитопровода: стержневой, броневой или тороидальный магнитопроводы могут быть витые шихтованные, набранные из пластин, выштампованных из тонколистовой электротехнической холоднокатаной анизотроп ной стали марок Э413 или Э414 толщиной 0,35 или 0,5 мм по ГОСТ 21427.1—83.
2.Тип обмоток: дисковые чередующиеся или цилиндрические.
3.Охлаждение обмоток: воздушное или водяное.
4. |
Класс нагревостойкости изоляции: А, В, Г или |
Н |
по ГОСТ |
8865—82. |
5. |
Пропитка катушек первичной обмотки лаками |
и |
покрытие |
их эма |
лями или заливка катушек первичной обмотки и дисков вторичного витка компаундом на базе эпоксидных смол в единый моноблок.
6 . Число ступеней и пределы регулирования вторичного напряжения холостого хода, обусловливающие схему секционирования первичной об мотки.
7. Общая компоновка контактной машины, в которую встраивается трансформатор.
В качестве примера на рис. 22.3 изображен сварочный трансформатор наиболее распространенной конструкции. Здесь магнитопровод 1 броневого типа набран из отдельных пластин. Обмотки — дисковые чередующие. Сек ционированная первичная обмотка 2 уложена в отдельные дисковые ка тушки. Вторичная одновитковая обмотка 3, рассчитанная на большой ток, разбита на несколько отдельных дисков, вырезанных из толстолистовой элек тротехнической меди марки Ml. Диски соединены между собой параллельно путем впаивания их «начал» в одну контактную плиту 4, а «концов» в дру гую. Вторичный виток охлаждается проточной водой, проходящей по труб кам 5, напаянным по наружному периметру каждого диска и по каналам в каждой контактной плите. Дисковые катушки первичной обмотки изго товлены из изолированного обмоточного провода прямоугольного сечения марки ПСД. Катушки охлаждаются путем теплопередачи дискам вторичного витка. Между собой катушки соединяются медными перемычками 6, а с пе реключателем ступеней — отводами от гибкого провода 7 с полихлорвинилхлоридной изоляцией марки ПВЗ по ГОСТ 6323—79. Катушки первичной и
диски |
вторичной обмоток расположены на среднем стержне, плотно при |
жаты одни к другим и стянуты рамами 8 и шпильками с |
болтами 9. |
22.4. |
Техническое зад ан и е на расчет тран сф орм |
атора |
З а д а н и е д о л ж н о в к л ю ч а т ь с л е д у ю щ и е к о н к р е т н ы е в е л и ч и н ы
тр е б о в а н и я :
1)к какой из классификационных групп согласно требова
ниям к основным техническим параметрам по ГОСТ 297—80
Рнс. 22.3. Сварочный трансформатор наиболее распространенной конструкции
|
|
|
относится данная машина. Номинальный |
сварочный ток |
hи (А); |
|
2) |
первичное напряжение £Л (В) и частота тока f (Гц); |
3) |
вторичное напряжение холостого хода: номинальное, ми |
нимальное и максимальное— (U20)н, (i/2o)min и |
(U2о)шаж (В); |
4)число ступеней п и пределы регулирования вторичного на пряжения. Номинальная ступень;
5)продолжительность включения ПВ (%);
6) |
тип трансформатора (стержневой или броневой); |
7) |
материал и конструкция магнитопровода (шихтованный |
или витой);
8)исполнение обмоток (дисковые или цилиндрические ка тушки, пропитанные лаками; покрытые эмалями или залитые эпоксидным компаундом);
9)класс нагревостойкости изоляции обмоток;
10)охлаждение обмоток и магнитопровода;
11)тип включающего устройства.
22.5.Определение величин технического задания
22.5.1. Номинальный сварочный ток 12н и время сварки /св
Для свариваемых деталей (материал, диапазон толщин, геометрические раз меры) /2н и /Св определяются • по специально разработанным таблицам ре комендуемых режимов сварки (табл. 20.8—20.14, 21.2 и 21.3). Кроме того, эти величины могут рассчитываться или подбираться опытным путем.
22.5.2. Первичное напряжение U\
В связи с тем, что во всех контактных машинах включение и выключение сварочного тока проводится со стороны первичной обмотки сварочного трансформатора, между сетью и этой обмоткой расположен контактор, управляемый регулятором контактной сварки. Величина первичного напряже ния 1)х будет зависеть от типа используемой пускорегулирующей аппара туры. Величина Uu подводимая к зажимам первичной обмотки трансформа тора от сети с напряжением Uc. н при работе трансформатора с существую щими в настоящее время включающими устройствами, приведены в табл.
22.1.
22.5.3. Вторичное напряжение Uго
Поскольку величина тока /2н обеспечивается вторичным напряжением сва рочного трансформатора, предельные значения сварочного тока /2 min (при сварке деталей минимальных толщин) и /2 ,Пах (для деталей максимальных толщин), требуемых для данной машины, обусловливают число ступеней и величины вторичных напряжений по ступеням. Одну из этих величин /гн принимают за номинальную. Ее необходимо получить от сварочного транс форматора на номинальной ступени регулирования вторичного напряжения при условии получения качественной сварки деталей, принятых за номиналь ные с заданной производительностью при неограниченно долгой работе ма шины. Номинальное значение вторичного напряжения U20 трансформатор
Т А Б Л И Ц А 22.2
РЕГУЛИРОВАНИЕ ТОКА В МАШИНАХ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ
Класснфн- |
Функции аппаратуры |
кацнонная |
управления |
группа |
|
АФазовая регулировка +
стабилизация
ББез фазовой регулировки Фазовая регулировка
Изменение вторичного напряжения трансформатора
|
^ao\nln^ |
по ступеням, |
ориентиро |
|
вочное число |
|
|
|
%, не более |
|
|
|
ступеней |
|
|
|
|
|
1 |
2 |
20 |
ОО 1 CD |
|
1 |
1,8 |
20 |
4— 6 |
|
1 |
1,4 |
30 |
2—3 |
должен обеспечить в режиме холостого хода на одной из ступеней, принятой за номинальную. Величина (1^о)н определяется из соотношения:
(^2о)н = ^ан^м»
где |
ZM — полное |
сопротивление |
сварочного |
контура машины в микроомах |
|
Zu = |
дАм + |
%и = V \ rB + |
гт + гэ .э )2 + |
(Хв Я- Хт)2 |
|
где |
гв — активное сопротивление элементов |
и контактов |
внешнего контура |
машины; |
— индуктивное сопротивление контура; г / и |
%т' — активное и |
индуктивное сопротивления обмоток трансформатора, приведенное ко вто
ричной цепи; га. а — активное сопротивление свариваемых деталей |
на |
участке |
электрод — электрод или зоны сварки. |
способам |
По нормируемым техническим требованиям к пределам и |
регулирования основного параметра машины — сварочного тока |
по |
ГОСТ |
297—80 имеются две группы машин: А (с повышенной стабильностью пара метров) и Б (с нормальной стабильностью). В табл. 22.2 приведены значе ния пределов и способов регулирования сварочного тока, коэффициентов нарастания напряжения по ступеням в зависимости от классификационной принадлежности машины.
22.6. Продолжительность включения трансформатора (ПВ)
Зависимость между энергетическими возможностями машины и требуемой производительностью описывается с помощью продолжительности включения тока ПВ (%), которая определяется как процентное отношение времени ра боты трансформатора под нагрузкой к общему времени одного цикла сварки
ПВ = |
^св |
100 |
<св 100 |
*св 4" |
= |
|
|
tu |
где tп — время паузы за каждый цикл сварки; /ц — продолжительность всего цикла сварки (практически характеризует длительную производительность машины).
22.7.Внешний контур контактной машины
Вэлектрическом отношении внешний контур представляет си стему жестких и гибких деталей с неподвижными и подвиж ными контактами, соединяющих вторичную обмотку трансфор матора с электродами машины, на которых и осуществляется
сварка деталей. Геометрические размеры контура, в частности
РЕКОМЕНДУЕМЫЕ ПЛОТНОСТИ ТОКА ДЛЯ ЭЛЕМЕНТОВ ВТОРИЧНОГО КОНТУРА
Элемент вторичного |
Материал нлн марка |
контура |
сплава |
Электроды, |
электродо- |
Бронза |
БрХ |
держатели |
|
|
|
Электрододержатели |
БрНБТ |
\ |
|
|
БрНк |
/ |
Хоботы, консоли, плиты |
Медь М3—Ml |
Шины жесткие |
Ml |
|
Шины гибкие |
|
Лента МГМ (фольга) |
Неподвижные |
контакт |
Медь, бронза |
ные поверхности
Условия |
охлаждения |
ii» А/мм* |
Водяное |
(интенсив- |
20—30 |
ное) |
|
(30/50) |
Водяное |
(внутрен- |
10—20 |
нее или наружное) |
|
Воздушное |
(1,4ч-1,8)— |
Водяное |
|
(2,0-т-2,2) |
|
(2 ,0 -2 ,4 )- |
|
|
3,0 |
Воздушное |
1,8—2,0 |
Водяное |
|
2,5-4,0 |
Воздушное |
2,5—3,0 |
Воздушно-водяное |
0,5—1,0 |
(одна поверхность |
|
контакта |
водоохла |
|
ждаемая) |
|
|
|
Р. |
|
а —МО |
Ом*см«10_в |
|
|
2,1-3,5 |
|
0,95аси |
1 |
3,2—5,8 |
\ |
0,5аси |
1 |
4,35 |
/ |
|
М3 : 3,0—5,0; |
|
|
Ml : 1,75 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
235 + t |
\ |
1,75 |
|
|
/ |
|
|
|
|
1,75 |
|
|
Взависимости oiг контактарующих элементов
П р и м е ч а н и е : i i циент сопротивления (для
— допустимая плотность; р — удельное электрическое сопротивление при 20 °С; а — температурный коэффи меди ot£u= 0.00392 1/град).
здесь h — расчетный (или длительный) вторичный ток контакт ной машины, при котором элементы внешнего контура машины и обмотки трансформатора могут работать длительное время (при ПВ=100%) без недопустимых нагревов. Величина h мо жет быть или непосредственно задана, или определена из со отношения
/а = / 2нУшШоб
Рекомендуемые плотности тока /'< для элементов вторичного контура в зависимости от материала элемента и условий'его ох лаждения приведены в табл. 22.3.
22.7.2. Активное сопротивление элементов внешнего контура гв
Суммарное значение гв слагается из активных сопротивлений отдельных элементов г, и сопротивлений переходных контактов между ними г„.
rB= 2 rt -(-Дгп.к.
Для расчета г„ внешний контур разбивается на отдельные
участки, однородные по материалу, конфигурации и величине по перечных сечений. Активное сопротивление отдельного t-того элемента п при 20 °С
О = ^дГ0= А Г дР^ь
здесь то — электрическое сопротивление элемента, соответствую щее постоянному току, Ом; U— длина элемента (по направле нию тока), м; <7, — поперечное сечение элемента, мм2; р/ — удель
ное электрическое сопротивление при 20 °С (табл. 22.3); Ка — коэффициент добавочных потерь, обусловленный неравномер ным распределением переменного тока в массивных элементах контура.
Удельное сопротивление при нагреве элемента до темпера туры t будет
Pit =Pl (1 +® (t —/охл)]*
где а —температурный коэффициент сопротивления (табл. 22.3); А>хЛ—температура охлаждающей среды.
Для токоподводов круглого сечения и для плоских шин, рас
положенных одна |
относительно другой плашмя КЯ=КП (здесь |
Яп — коэффициент |
поверхностного эффекта, который для мас |
сивных элементов контура приблизительно может быть рассчи тан по формулам, приведенным в табл. 22.4).
Для гибких шин, набранных из фольги с непропаянными кон цами, и при одностороннем подводе тока при / = 50 Гц /Сп=1,5ч- ■НД д ля шин с монолитными концами при двустороннем под воде тока /(„= 1,1-г-1,3. Сопротивление контактов колеблется
