4 .3. Трансформаторы машин для импульсной контактной сварки.

Рис. 4.3. Процессы в трансформаторе ИКС машин а - импульс

Рис.4.3

сварочного тока; б - изменение индукции в цикле сварки.

Расчет производится таким образом, чтобы трансформатор передавал в нагрузку импульс требуемой формы (рис. 4.3).

Исходные данные для расчета:

–первичное постоянное напряжение U₁,В;

–расчетный импульс сварочного тока i₂=f(t);

–активное сопротивление вторичного контура машины R_м,Ом;

–индуктивность вторичного контура машины L_м,Гн;

–число сварок в минуту n.

Зависимость i₂=f(t) характеризуется параметрами – I_2m и временем t₁ нарастания тока (Рис. 7.3,а).

Действующее значение вторичного тока I₂:

где Т=60/n, Т – период одной сварки.

Номинальное вторичное напряжение холостого хода трансфор-матора U₂₀=1.1I₂₀R_м. Коэффициент трансформации К=U₁/U₂₀. Число вит-ков первичной обмотки w₁= U₁/U₂₀. Действующее значение первичного тока I₁=1.1I₂/K. Длительное значение токов в обмотках: I_1д=I₁(ПВ/100)^1/2, I_2д=I₂(ПВ/100)^1/2. Сечение стали магнитопровода S_c=K_ВU₁t₁/(w₁ΔB). Коэффициент К_В, учитывающий влияние вихревых токов, обычно принима-ют равным 1,2. Изменение индукции ΔВ=В₀+В_m (Рис. 4.3,б) принимают не более 2,0÷2,2 Тл. Далее рассчитываются все остальные размеры магнитопровода, размеры обмоток и т.п. Расчеты производят с учетом толщин изоляции, габаритов охлаждающей системы, креплений магнитопровода и других факторов, влияющих на геометрию.

4.4. Трансформаторы конденсаторных машин.

В конденсаторных машинах трансформаторы работают в импульсном режиме. Отличие от рассмотренного случая заключается в том, что при передаче импульса тока происходит разряд конденсатора, подключаемого к первичной обмотке трансформатора и, следовательно, снижение величины первичного напряжения U₁. Поэтому при расчете такого трансформатора необходимо учесть емкость конденсатора. Исходными данными для расчета являются:

–максимальный сварочный ток I_2m,А;

–начальное напряжение конденсатора U_c0,В;

–время нарастания тока до максимума Т_m,с;

–время цикла сварки t_ц,с.

Параметры электрической схемы замещения первичной цепи машины (L_м, r_м) приведенные к вторичной обмотке трансформатора также необходимы для расчета, но они включают в себя параметры схемы замещения трансформатора, которые заранее не известны. Поэтому расчет ведется методом последовательных приближений.

Требуемая емкость конденсаторной батареи, приведенная ко вторичной обмотке: C''=cos²γ/δ²L_м, где δ= r_м/2 L_м -коэффициент затуха-ния разрядной цепи, а параметр γ характеризующий процесс разряда, определяется из соотношения γcosγ=δT_m.

Требуемое вторичное напряжение в начале разряда конденса-тора: U₂₀=I_2m r_м/2cos(γ)*exp(-γctgγ).

Коэффициент трансформации k= U_c0 /U₂₀. Действительное значе-ние емкости конденсатора C=C''10⁶/k², мкФ. Энергия запасаемая в кон-денсаторе W=C U_c0/2, Дж. Расчетные длительные значения токов: I_2д=(W/r_мt_ц)^1/2, I_1д=1,1I_2д/k. Изменение магнитного потока в трансформа-торе при разряде конденсатора:

где ω-круговая частота собственных колебаний разрядной цепи:

Сечение магнитопровода S_c≥ΔФ/ΔВ.

Разряд конденсатора на первичную обмотку трансформатора может производится как со сменой полярности, так и без нее. В первом случае ΔВ=В₀+В_m≈2,2Тл, во втором - ΔВ=В_m≈1,6Тл. Во втором случае, для того чтобы трансформатор не насыщался, в его магнитопро-воде делают немагнитный зазор. Далее рассчитываются все осталь-ные размеры магнитопровода, размеры обмоток и т.п. Расчеты произ-водят с учетом толщин изоляции, охлаждающей системы и т.п. [5].

4.5. Трехфазные сварочные трансформаторы.

В многоэлектродных машинах используются трехфазные транс-форматоры. Одна из возможных схем, представлена на рис. 4.4. Пер-вичные обмотки соединяются, как правило, в треугольник, а одновитковые вторичные –каждая со своей парой электродов.

Рис. 4.4

Нужно учесть, что w₂=1, первичное напряжение U₁ равно линейному напряжению, а вторичные напряжения холостого хода U₂₀ определяются так же, как и для однофазных машин переменного тока. Расчет производится для одного стержня магнитопровода, Расчетное сечение стержня S_c≥U₁/4,44fw₁B_mk_c. Далее рассчитываются все остальные размеры магнитопровода.

4.6. Трансформаторы трехфазных машин постоянного тока.

+

Схема трехфазной машины постоянного тока представлена на рис. 4.5. Такая машина есть по сути управляемый выпрямитель с управлением по первичной стороне. Для выпрямления применяют не-управляемые вентили, а для управления по первичной стороне – уп-равляяемые. Исходными данными для расчета являются номиналь-ный ток нагрузки I_2d, первичное напряжение U₁, продолжительность включения ПВ, материал и тип магнитопровода, число ступеней регу-лирования n.

Рис. 4.5

Вторичное напряжение холостого хода на номинальной ступени: U_20н=0,85[I_2d(R_d+0,48X_ф)+U_в], где R_d-активное сопротивление сварочного контура, включая сопротивление свариваемых деталей; X_ф-индуктив-ное сопротивление фазы первичной обмотки, приведенное ко вторич-ной обмотке; U_в-падение напряжения на вентиле выпрямителя.

Коэффициент трансформации: k=U₁/U_20н. Действующий ток вто-ричной обмотки: I_2ф=0,577 I_2d. Длительный ток I_2д=I_2ф(ПВ/100)^1/2. Длитель-ный первичный ток: I_1д= I_2д/k. Число витков первичной обмотки на номи-нальной ступени с учетом того, что w₂=1, w_1н= U₁/U_20н. Расчетное сече-ние стержня магнитопровода S_c≥U₁/4,44fw₁B_mk_c. Далее рассчитываются все остальные размеры магнитопровода и т.п.