2.1 Расчет электрического сопротивления зоны сварки

Для определения сварочного тока используют сопротивление в конце сварки, которое фактически равно сопротивлению 2 деталей в горячем состоянии иллюстрируется схемой (рис.3), где сопротивление рассматривается как сумма двух участков с удельными сопротивлениями ρ₁ и ρ₂ при температурах Т₁ и Т₂

В формуле используется критерий Гельмана, который учитывает растекание тока по детали (рис.4).

h₁ и h₂ – размеры зон при температуре Т₁ и Т₂

ρ₁ и ρ₂ – их удельное сопротивление

k=0,85

Критерий Гельмана находим из соотношения ,

где d_п – диаметр пояска

А₁=0,75 и А₂=1

С увеличением температуры удельное электросопротивление увеличивается, его можно рассчитать, используя коэффициент удельного сопротивления α_т для сплавов и нержавейки равный 0,002 1/град.

Зная сопротивление, энергию время определим сварочный ток

Учитывая, что часть тока протекает через соседние уже сваренные точки, то к выше посчитанному значению нужно прибавить ток шунтирования I_ш (рис.5).

Из условия, что соседние точки полностью остыли, а шаг между ними равен k_c=0,4

Ток во втором конуре

Таблица 3 – Результаты расчетов

Rгор, мкОм∙см	de, см	Iсв, кА	Iш, кА
11,12	0,54	28,49	1,69

3 Расчет сварочного трансформатора

Расчет ведем для однофазного трансформатора броневого типа. Расчет делается приближенным, в частности, рассчитывается напряжение по ступеням трансформатора, размеров магнитопровода, сечения консолей и обмоток, коэффициент мощности и КПД.

Исходные данные для расчета: тип машины (шовная), продолжительность включения – ПВ=50%, первичное напряжение трансформатора с учетом потерь u₁=315В, вылет консолей машины – 500 мм, раствор – 280 мм.

1. Определим полное сопротивление машины при номинальной нагрузке

r_т^"=10 мкОм

r_ВК=100 мкОм

x_ВК=210 мкОм

x_т^"=15 мкОм

x_ВК находится по диаграмме в зависимости от площади охватываемой вторичным контуром

2. Определение холостого хода и разбивка на ступени. Регулирование сварочного тока – ступенчатое, количество ступеней регулирования – 8, число витков вторичной обмотки – ω₂=1. В качестве номинальной ступени выберем 7 ступень. Напряжение холостого хода составит

Соотношение между минимальным и максимальным напряжением обычно близко к 2 , при этом коэффициент подсчета витков ступеней

Таблица 4 – Разбивка первичной обмотки на ступени

ступень	1	2	3	4	5	6	7	8
число витков	77	70	63	57	52	46	43	39
u20, В	4,09	4,5	5	5,53	6,06	6,85	7,28	8,08

Количество витков определяем через соотношение напряжений первичной и вторичной обмотки

3. Определим сечение обмоток

а) сечение первичной обмотки

Определим по длительному номинальному току и допускаемой плотности тока

где 1,05 – коэффициент, учитывающий ток холостого хода;

I_{1 дл. н} – номинальный длительный первичный ток;

j_{1 доп}=3,5 А/мм² – допустимая плотность тока при охлаждении водой вторичного витка.

По таблице в соответствии с ГОСТ 7262-78 и ГОСТ 7019-80 выберем ширину и высоту провода прямоугольного сечения. Они составили 5,5 × 25,5 мм.

б) сечение вторичного витка

где I_{2 дл. н} – номинальный длительный вторичный ток;

j_{2 доп}=4,5 А/мм² – допустимая плотность тока в медном витке.

в) диаметр консоли

Прогиб конца консоли

где E=0,8∙10⁶ даН/см – модуль упругости.

4. Рассчитаем размеры магнитопровода

Рисунок 6 – Магнитная система

где В_т – индукция В_т=1,5 Тл

f – частота сети

где k_з – коэффициент заполнения сечения стержня.

Расчет размера магнитопровода

Принимаем соотношение

Принимаем площадь F^' равную половине F^'_с

Если

Рассчитаем размеры окна и расположение обмоток

где k_{з. о}=0,5 (коэффициент заполнения окна);

q₁, q₂ – сечения первичных и вторичного витков.

Принимаем отношение ширины к высоте окна, то есть

5. Расчет размеров вторичного витка

Поскольку первичная обмотка делится на 3 секции, то соответственно и виток секционируется на 3 пластины.

Пластины вырезаются из цельного листа меди толщиной b₂.

По внутреннему контуру виток должен разместиться на стержне магнитопровода с зазором не менее 2 мм.

Площадь сечения

Ширина дисков h₂ выбирается по высоте окна d и должна быть на 15-30 мм меньше.

Тогда b₂ можно найти, зная площадь F₂

6. Рассчитаем размеры первичной обмотки исходя из того, что ее разбиваем на 3 секции по две катушки в каждой, и выбранного сечения провода (q₁).

Внутренние размеры определяются размерами магнитопровода плюс величина допуска и зазора, которую примем 5 мм в каждую сторону.

Распределим первичную обмотку, делим на шесть катушек (1 катушка на 12 витков и 5 катушек по 13 витков). Высота катушки

7. Определим коэффициент мощности и КПД трансформатора

где m=1 – коэффициент поверхностного эффекта;

– удельные электросопротивления обмоток соответственно при 75˚С (класс изоляции А) и 40˚С.