13. Список рекомендуемой литературы

1. М.И. Закс и др. Трансформаторы для электродуговой сварки. – Л.: Энергоатомиздат. Ленингр.отд-ние, 1988. – 136 с.: ил.

2. Технология и оборудование контактной сварки: Учебник для машиностроительных вузов/Под общ.ред. Орлова Б.Д. – М.: Машиностроение, 1986. –352с.

3. Милютин В.С. Выпрямители и специализированные источники для сварки: Учебное пособие.- Свердловск: УПИ, 1988. -88 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Пример расчета основных геометрических размеров трансформатора с подвижными обмотками на ток 400 А для ручной дуговой сварки

Схема трансформатора приведена на рис. 6, б.

Регулирование тока плавно-ступенчатое в двух диапазонах.

Как показано в главе второй, за счет плавно-ступенчатого регулирования существенно снижаются масса и габариты трансформатора при сохранении широ­ких пределов регулирования тока. В диапазоне больших токов катушки первичной и вторичной обмоток соединены параллельно, в диапазоне малых токов - после­довательно с отключением части витков первичной обмотки для повышения напря­жения холостого хода и, следовательно, стабильности горения дуги при сварке на малых токах.

1. Исходные данные для расчета. Номинальный сварочный ток I_2ном ~ 400 А. Продолжительность нагрузки ПН = 60%. Первичное напряжение U₁ = 380 В. Напря­жение холостого хода: в диапазоне больших токов U₂₀ = 64 В; в диапазоне малых токов U'₂₀ = 80 В. Номинальное рабочее напряжение U_{2 ном} ⁼ 36 В. Пределы регу­лирования сварочного тока: общие 80-460 А; в диапазоне больших токов 200—460 А; в диапазоне малых токов 80-200 А. Класс изоляции Н.

Обмоточные прово­да:

для первичной обмотки - алюминиевый провод марки АПСД (по отраслевым техническим условиям);

для вторичной обмотки - шина алюминиевая марки АДО (ГОСТ 15176-84).

2. Минимальное индуктивное сопротивление, обеспечивающее получение максимального сварочного тока I ₂₂ = 460 А:

,

где U₂₂ = 20 + 0,04I₂₂ = 20 + 0,04 • 460 = 38,4 В.

3. Выбор числа витков обмоток. Для выбора числа витков обмоток рекомен­дуется пользоваться эмпирической формулой e_w = 0,55 + 0,095P_дл , где Рдл — мощность трансформатора в киловольт-амперах:

= 64-400 ·10^-3 = 19,84 кВ-А;

e_w = 0,55 + 0,095 • 19,84 = 2,43 В/виток.

Число витков первичной обмотки

= 380/2,43 = 156 витков;

для удобства конструирования катушки примем w, = 154 витка.

Число витков вторичной обмотки

= 64/2,43 = 26 витков.

4. Число витков катушек. Первичная и вторичная обмотки состоят из двух катушек, соединенных на диапазоне больших токов параллельно; следовательно,

w_1k = 154; w_2k = w₂= 26.

5. Номинальный ток первичной обмотки

I_1ном = I_2ном K_μ /n = 400·1,05/5,92 = 71 А,

где n = w₁ /w₂ = 154/26= 5,92.

6. Сечение магнитопровода

S_c= U₂₀ •10⁴/(4,44/w₂ f B_m) = 64·10⁴/(4,44·50·26·1,73) = 64 см²,

где f = 50 Гц - частота сети; В_т - 1,73 Тл - принятая индукция в магнитопроводе.

7. Ширина пластины магнитопровода

а = = 57 мм.

Принимаем р₁ = 2,02; к_с = 0,97.

8. Набор пакета магнитопровода

b=p₁a = 2,02· 57 = 115 мм.

9. Ширина окна магнитопровода

с_ок = b/р₂ = 115/1,08 = 106 мм.

10. Сечения обмоточных проводов (для параллельного соединения катушек):

q₁ = I_1ном/(2I₁) =71/(2·2,4) = 14,6 мм⁵;

выбирается стандартный провод марки АПСД с размерами 2,8 x 5,3 = 14,3 мм⁵;

размер провода в изоляции 3,25 x 5,68.

11. Размеры катушки первичной обмотки: ширина катушки

m_lK= (с_ок- 2δ₁ – δ₂)/2= (106-2- 10- 2)/2 = 42мм;

число слоев в катушке

n _1сл = m_1к/[ ] =42/[(3,25 + 0,15) -1,1] = 11;

число витков в слое w_1cл = w_1k/n_1сл = 154/11 = 14.

Каналы охлаждения: δ₂ = 13 мм после 4-го и 8-го слоев.

Высота катушки

h₁ = w_1сл = 14- 5,68·1,1 = 88 мм.

12. Размеры катушек вторичной обмотки. Вторичная катушка наматывается алюминиевой шиной марки АДО "на ребро" с целью уменьшения добавочных потерь с радиусом закругления R = 35 мм. Витки катушки изолируются стекло- лентой марки ЛЭС (ГОСТ 5937-81) путем их обмотки в полуперекрышу. Сечение шины q₂ = I_2ном/(2I₁) = 400/(2 • 2,1) = 95 мм².

По ГОСТ 15176-84 выбираем шину с размерами 3,8 х 25; размеры шины

в изоляций 4,6 х 25,8 мм.

Высота вторичной катушки

H₂ = w_2K k_y = 26·4,6· 1,1 = 132 мм.

Катушки трансформатора пропитываются кремнийорганическим лаком

КО-916К.

13. С учетом выбранных геометрических размеров произведем поверочный

расчет минимального индуктивного сопротивления рассеяния.

Минимальное сопротивление рассеяния соответствует полностью сближенным

первичным и вторичным обмоткам (ξ = 20 мм):

х_ок = = ·314·4·3,14·10^-7·26²·2,8·(88 + 132)·10^-3 = 0,0547 Ом,

где

λ = 1,5 + 1,2 = 2,8; μ₀ = 4π·10^-7 Гн/м;

х_л= =

= 0,036 Ом,

где - l_π = (l_lcp + l_2cp)/2= (0,59 + 0,53)/2 = 0,56 м;

l_1cр , l_2ср - средняя длина витка катушек первичной и вторичной обмоток, опре­деляемая по эскизным чертежам;

g₁ = 0,223 (2е₁ +h₁) =0,223(2·80 + 88)·10^-3 = 0,055 м;

g₂= 0,223 (2e₁ +h₂) =0,223(2·40+132)·10^-3 = 0,047 м;

g₁₂ = 2e_ср[0,22 + 0,75h_ср/(2e_ср)] = 2·60[0,22 + 0,75 · 110/(2 · 60) ] ·10^-3 = 0,109 м;

e_ср= (e₁ +с₂)/2= (40+80)/2 = 60 мм;

h_ср= (h₁ + h₂)/2 = (88+ 132)/2= 110мм;

х_ξ = = 314·4·3,14·10^-7· 26²· 2,8· 20·10^-3 = 0,0149 Ом;

2л: = 0,0547 + 0,036 + 0,0149 = 0,106 Ом;

<x_min,

что обеспечивает получение максимального тока.

14. Определим максимальное индуктивное сопротивление рассеяния для диапазона больших токов, необходимое для получения тока 1₂ = 200 А, и высоту окна магнитопровода:

х_тax = = 0,288 Ом,

где U₂₁ = 20 + 0,04· 200 = 28В.

Находим максимальное расстояние между катушками ξ_max исходя из условия

ξ_max = = 0,263 м.

Высота окна магнитопровода

h_ок = δ₄ + h₁ + ξ + h₂ + δ₇ = 10 + 88 + 263 + 132 + 13 = 506 мм.

15. Определим максимальное индуктивное сопротивление для диапазона малых токов (последовательное соединение катушек с частичным отключением первичных витков для получения напряжения холостого хода 80 В) :

х_ок = = 0,219 Ом;

х_π = =0,144 Ом;

х_ξ = = 314·4·3,14·10^-7·52²·2,8·0,263 = 0,785 Ом;

= х_ок + х_π + х_ξ = 0,219 + 0,144 + 0,785 = 1,15 Ом.

16. Определим минимальный ток:

= 67 А.

Окончательные геометрические размеры корректируются после испытания опытного образца.

Полный тепловой расчет выполняется по известным методикам расчета сило­вых трансформаторов.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Обмоточные провода