Лекция 17
Трансформаторы и асинхронные машины специального назначения
17.1 Трансформаторы для дуговых электрических печей
Трансформаторы, предназначенные для питания дуговых электрических печей, во многом сходны с обычными силовыми трансформаторами. Их конструктивные отличия обусловлены специфическими особенностями работы электрических печей. Каждая печь питается от отдельного трансформатора, мощность которого может достигать 25 мВ-А. Для обеспечения нормального горения дуги вторичная обмотка печных трансформаторов должна иметь сравнительно низкое напряжение (около 100- 400 В). При этом ток вторичной обмотки может достигать нескольких десятков кА. Столь значительный ток может быть получен при разделении обмотки и отводов от нее на большое число параллельных ветвей. При плавке металла в печи происходят частые толчки нагрузки, короткие замыкания и обрыв тока в обмотке НН. Для снижения тока короткого замыкания трансформаторы должны выполняться с повышенным значением напряжения короткого замыкания или снабжаться токоограничивающим реактором, включаемым последовательно с первичной обмоткой. Реактор обычно монтируется в одном баке с трансформатором. Принимается, что в установке с печным трансформатором ток короткого замыкания не должен превышать номинальный более чем в 2,5—4 раза.
Крепление обмоток имеет повышенную прочность и рассчитывается исходя из указанных выше значений тока короткого замыкания. В целях улучшения управления процессом плавки металла в печи требуется регулирование вторичного напряжения трансформатора в широких пределах. Для этого первичная обмотка выполняется с ответвлениями и с помощью соответствующего переключателя производится переключение этих ответвлений. Для увеличения числа ступеней напряжения предусматривается пересоединение обмотки ВН со схемы треугольника на заезду. Переключение ступеней производится с перерывом питания • нагрузки и отключением трансформатора от сети. В мощных печных трансформаторах применяется переключение без перерыва нагрузки.
17.2 Трансформаторы для дуговой электросварки
Особенностью работы трансформаторов для дуговой электросварки является прерывистый режим работы с резким переходом от холостого хода к короткому замыканию и обратно. Для устойчивого и непрерывного горения дуги требуется, чтобы при колебаниях сопротивления внешней цепи сварочный ток изменялся незначительно, т. е. внешняя характеристика (зависимость напряжения на дуге от тока) была резко падающей (рис, 23.1,6). Для той же цепи индуктивность сварочной цепи должна быть значительной. Кроме того, необходимо ограничивать ток короткого замыкания.
Выполнение этих требований возможно путем увеличения магнитного рассеяния в трансформаторе и включений во вторичную цепь индуктивной катушки со стальным магнитопроводом (рис. 23.1, а).
Рис. 17.1. Трансформатор для дуговой электросварки с индуктивной катушкой (а) и его внешние характеристики (б).
Для увеличения магнитного рассеяния первичная и вторичная обмотки трансформатора располагаются на разных стержнях или в различных местах по высоте стержня. С увеличением магнитного рассеяния возрастают индуктивное сопротивление короткого замыкания хк и соответственно напряжение короткого замыкания ик.
Для регулирования вторичного тока в магнитной цепи индуктивной катушки устраивают воздушный зазор. При уменьшении (с помощью соответствующего устройства) воздушного зазора δ индуктивность катушки возрастает, а ток в сварочной цепи уменьшается. На рис. 23.1,б показаны две внешние характеристики: при небольшом зазоре (кривая 2) и при большом зазоре (кривая 2). Для ручной сварки используются трансформаторы, у которых напряжение на вторичной стороне при холостом ходе составляет 60-75 В, а при номинальной нагрузке 30 В.