6.1. Общее устройство трансформатора с нормальным магнитным рассеянием

Однофазный сварочный трансформатор (рис. 6.1, а) обычно имеет стержневой магнитопровод 3, цилиндрические первичную 1 и вторич­ную 2 обмотки, каждая из которых состоит из двух одинаковых катушек. Электрическая энергия сети подается на первичную обмотку и преобра­зуется в ней в энергию магнитного потока, которая по магнитопроводу передается вторичной обмотке, где снова преобразуется в электрическую и подается на сварочную дугу. Число витков вторичной обмотки меньше, чем у первичной, следовательно, трансформатор понижает сетевое напря­жение до необходимого при сварке. Вторичные катушки концентрически надеты на первичные, поэтому почти весь поток, создаваемый первичной обмоткой, сцепляется и со вторичной. Поток рассеяния, создаваемый од­ной обмоткой, но не сцепляющийся с другой, очень мал. Поэтому такая конструкция и называется трансформатором с нормальным рассеянием.

У обеих обмоток две катушки можно соединить как последовательно, так и параллельно. Например, во вторичной обмотке для последователь­ного соединения (рис. 6.1, б) к концу первой катушки К2.1 подключают начало второй катушки Н2.2 (показано жирной точкой), так что ЭДС обе­их катушек совпадают по направлению и поэтому складываются. Для параллельного соединения (рис. 6.1, в) начала обеих катушек, например, для вторичной обмотки Н2.1 и Н2.2, объединяются в одну точку, а кон­цы, в этом случае К2.1 и К2.2 — в другую. При этом ЭДС обеих катушек направлены в одну сторону, а складываются уже их токи. Возможны и другие сочетания соединения катушек обеих обмоток, но во всех случаях направления ЭДС двух соединяемых катушек должны совпадать.

Рис. 6.1. Трансформатор с нормальным рассеянием: a — конструк­тивная схема, б — последовательное соединение катушек, в — па­раллельное соединение катушек

6.2. Основные соотношения в трансформаторе с нормальным рассеянием

Для ознакомления с принципом действия трансформатора обратимся к его идеализированной схеме (рис. 6.2). Для облегчения анализа на ней приведено по одной катушке первичной и вторичной обмотки, активные сопротивления обмоток приняты равными нулю, рассеяние магнитного потока за пределы магнитопровода не учитывается. Отдельно рассмотрим работу трансформатора при холостом ходе и при нагрузке.

Режим холостого хода возникает при разомкнутой цепи вторич­ной обмотки после подачи напряжения сети U₁ на первичную обмотку (рис. 3.10,а). При этом появляется ток холостого хода I_1x, который, про­текая по виткам первичной обмотки, создает магнитодвижущую силу (МДС) F_1x, а она вызывает появление магнитного потока Ф_х. Магнит­ный поток создает ЭДС Е₁ в первичной обмотке и Е₂ — во вторичной. Описанный ход преобразования энергии от первичного напряжения U₁ к напряжению холостого хода вторичной обмотки U_2x показан также на мнемонической (удобной для запоминания) схеме (рис. 3.10, б) в виде це­почки символов.

Рис. 6.2. Работа трансформатора с нормальным рассеянием при холостом ходе: а — электромагнитные процес­сы, б — мнемоническая схема

МДС первичной обмотки F_1x= I_1xw₁

Магнитный поток в соответствии с законом Ома для магнитной цепи

Его принято характеризовать не действующим, а амплитудным значени­ем, отсюда коэффициент у/2. Магнитное сопротивление R_M на пути пото­ка по магнитопроводу при отсутствии его насыщения можно считать для данного трансформатора постоянной величиной, оно зависит от средней длины силовых магнитных линий l_М, площади сечения магнитопровода S_М и удельной магнитной проницаемости железа _М:

Согласно закону электромагнитной индукции Максвелла мгновен­ные значения ЭДС e₁ и е₂ пропорциональны числу витков первичной w₁ и вторичной w₂ обмоток, а также скорости изменения магнитного пото­ка Ф_х: