3.2.3. Формирование падающей внешней характеристики в трансформаторе с увеличенным рассеянием

Вывод уравнения внешней характеристики U₂ = f{I₂) проводится с по­мощью упрощенной схемы замещения трансформатора (рис. 4). В ней магнитная связь обмоток заменяется электрической. Параметры вторичной обмотки остаются без изменения, поскольку именно к ней подключена дуга. Число витков в обеих обмотках полагаем одинако­вым, поэтому параметры первичной обмотки придется пересчитать через коэффициент трансформации п = W₁/W₂ по формулам приведения:

(16)

Рис. 4. Схема замещения трансформатора

С учетом формул приведения основные уравнения трансформатора (13)-(15) будут иметь вид (17)-(19). По этим уравнениям и составлена схема замещения (рис. 4)

(17)

(18)

(19)

Для нее выполним баланс напряжений по второму правилу Кирхгофа:

(20)

Из (6) и (16), если пренебречь коэффициентом (0,85…0,95). ₁ = U_2x. А из (7) и (8) с учетом формул приведения (16) = Е₂. Пренебре­гая намагничивающей составляющей первичного тока, из (15) и (16) получим = I₂. Тогда

, (21)

где – индуктивное сопротивление трансформатора, а активными сопротивлениями пренебрегают за малостью.

Тогда уравнение внешней характеристики трансформатора с увели­ченным рассеянием

(22)

Векторная диаграмма трансформатора представлена на рис. 5, а. Век­тор напряжения дуги U_д как активной нагрузки совпадает с вектором тока, а падение напряжения Х_ТI₂ как на чисто индуктивной нагрузке опережает ток на 90. Отсюда в скалярной форме уравнение внешней ха­рактеристики имеет вид

(23)

Графическое представление этого уравнения приведено на рис. 5,б. Видно, что внешняя характеристика трансформатора с увеличенным магнитным рассеяниям падающая, так как его сопротивление Х_Т достаточно велико.

Рис. 5. Векторная диаграмма (а) и внешняя характеристика (б) трансформатора с увеличенным рассеянием

При размещении первичной и вторичной обмоток на значительной расстоянии друг от друга в трансформаторе возникают большие потоки магнитного рассеяния, в результате чего с увеличением тока нагрузки снижаются поток, сцепляющийся с вторичной обмоткой, и вторичное напряжение, что и объясняет получение падающей внешней характери­стики.

3.2.4. Регулирование режима в трансформаторе с увеличенным рассеянием.

Общий принцип регулирования поясняется решением уравнение (22) от­носительно тока I₂ с учетом равенства U₂ = U_д ;

(24)

Из этого соотношения следует, что при неизменном напряжении дуги U_д принципиально возможны всего два варианта регулирования тока — изменением напряжения холостого хода U_2Х и собственного сопротивления трансформатора Х_т. Большинство способов регулирования режима основано на измене­нии магнитного сопротивления на пути потоков рассеяния. Крутизна падения определяется индуктивным сопро­тивлением трансформатора Х_Т. Индуктивное сопротивление трансформатора определяется выражением

где R_M — сопротивление цепи на пути потоков рассеяния;

 — угловая частота переменного тока.

В промышленных трансформаторах для дуговой сварки Х_т регулируют в основном изменением сопротивления на пути потоков рассеяния. Это достигается следующими способами: раздвижением катушек по высоте магнитопровода; введением в окно магнитопровода подвижных шунтов; размещением в окне магнитопровода управляемых магнитных шунтов (рис.6).

а) б) в)

Рис. 6 - Электромагнитные схемы трансформаторов с увеличенным магнитным

рассеянием: а — с раздвижными катушками типа ТД; б — с подвижными шунтами типа СТШ; в — с подмагничиваемыми шунтами типа ТДФ