Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Фридман, Л. Н. Источники питания сварочной дуги учеб. пособие

.pdf
Скачиваний:
15
Добавлен:
22.10.2023
Размер:
11.6 Mб
Скачать

88

I

Фиг.21.

Сварочный трансформатор с дросселем в однокорпус— ном исполнении (а; и распредетение магнитных пото­

ков в его сердечнике при холостом ходе.

Холостой ход. В 9-том случае магнитный-поток

ф0 создается только намагничивающей силой первич­

ной обмотки

Основная часть этого потока Ф с . за­

мыкается через среднее ярмо, меньшая часть - ф/с от­

ветвляется в верхнее ярмо и пронизывает реактивную

обмотку (фиг. 21,б).

Коэффициент магнитной связи первичной и реак­

тивной обмотки

 

равен:

 

 

 

4

= Л 2

'( 1 0 9 )

или через магнитные

сопротивления при

а л .

- '7т>

.

'

Vho

К/цо

й. Фіо_ Фіо

f e e

 

о

 

 

Цис-fSu /

 

ІІІ0)

 

 

 

 

 

 

89

 

 

 

где

RJ J -

магнитное

сопротивление

среднего ярма;

 

 

магнитное

сопротивление

верхней

части

сердечника реактивной обмотки, включая воздушный

зазор.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Из выражения (ІЮ)

следует, что с увеличени­

ем воздушного

зазора,

когда

растет,

уменьша­

ется, а

при уменьшении

растет

 

 

 

Потоки

Ф0

и Ф/о индуктируют при холостом ходе

во вторичной

 

и реактивной

обмотках

соответственно

э.д.с. Е іо

и

Ере, которые

в зависимости

от

способа

соединения этих обмоток (согласное или встречное)

складываются

 

или

вычитаются,, образуя

напряжение хо­

лостого

хода

Uv :

 

 

 

 

 

 

Выразим э.д.с. через магнитные потоки :

 

Е&а

 

 

4 0

 

,

(ІІ2)

 

Еро^М/МрФоЦ^о*

 

 

(из)

 

и.0=-4МН^гІ L Щ)ФоЮ~*

 

 

(ІІ4)

Величина

Ut согласно уравнению

(72)

равна

 

 

 

и , ъ Щ й щ ф .Ч О ?

 

 

 

Откуда коэффициент трансформаций при холостой ходе

п=іи ~ щ ± Е ^ \

 

(ІІ5)

Согласно последнему выражению напряженке хо­

лостого хода ііо равно

р

 

 

,, ..*£*Л іЙ5 .

'

(ІІО)

U c

 

 

 

 

90

 

Таким образом, из уравнения (II6) следует,

что

при согласном включении при уменьшении воздуш­

ного

зазора, когда

растет, напряжение холосто­

го хода увеличивается.

Это свойство трансформато­

ров системы В.П.Никитина мркно было бы использовать

для автоматического повышения напряжения холостого

хода, необходимого при ручной сварке малыми токами,а

также при автоматической сварке под флюсом, когда

целесообразно по мере увеличения тока поднимать на­

пряжение дуги, и следовательно, напряжение холосто­

го хода.

В первом случае необходимо соглаоноѳ включение

реактивной обмотки, а во втором - встречное.

Однако для получения более или менее ощутимого

напряжения на обмотке дросселя при холостом ходе

требуется повышенное магнитное сопротивление средне­

го ярма .и сравнительно малый воздушный зазор в

дроссельной части сердечника. Увеличение же магнит­ ного сопротивления среднего ярма трансформатора ве­ дет за собой снижение коэффициента мощности, а умень­

шение

воздушного

зазора

ведет к усилению вибррцш

подвижной

части сердечника.

 

Поэтому указанное выше

свойство данных трансфор­

маторов ' практически

не используется. Напряжение на

обмотке дросселя при

холостом ходе настолько мало

 

 

 

91

(0,8 *

Зв),

что

его можно не учитывать. Поэтому U o

с достаточной

точностью можно .определять по урав­

нению

(104)

для

трансформаторов с дросселями в двух-

jsopnycHOM исполнении:

// ^.//_yâL.

U .о U.f

Нагрузка. При нагрузке, когда вторичная

цепь трансформатора замкнута на сварочную дугу, все

три

обмотки

трансформатора создают

магнитные пото­

ки

Ф<

Фг и

фр

. Потоки первичной и вторичной

обмоток

создают

суммарный поток в

сердечнике тран­

сформатора

,

»

 

 

Т.к.

обмотки

трансформаторов

этого типа име­

ют малое рассеяние, можно предположить, что поток трансформатора при нагрузке приближенно равен по

величине потоку при

холостом ходе, т.е.

Фт~

Ф 0 .

Этот поток замыкается в

основном через

среднее

ярмо

и только небольшая

часть

его ответвляется и прохо­

дит через сердечник реактивной обмотки. Как было

показано выше, величина этой ответвляющейся части

потока настолько незначительна,что при анализе ее

можно

не учитывать.

 

 

 

Намагничивающая сила реактивной обмотки соз­

дает

магнитный поток фр

, большая часть

которого

замыкается через среднее

ярмо, а меньшая

часть -

 

 

"Лло> \

 

92

-:е?эз нижнее. Анализ показывает, что через нижнее

ярмо проходит не более 25# потока Фр . П о э т о в для

анализа работы трансформатора можно предположить, что зесь поток фр замыкается через средний сер­ дечник.

О)

Ъ)

 

в

Фиг.22.

Упрощенная векторная диаграмма трансформатора с дрос­

селем в одкокорлусном исполнении при встречном (а) и согласном (б) включении реактивной обмотки.

Направление потока Фр зависит от того,сог­

ласно или встречно включена реактивная обмотка. На

ф и г . 22 приведены упрощенные векторные диаграммы

данного трансформатора при согласном (а) и встреч-

 

 

 

 

93

 

ном

(б) включении реактивной обмотки. При соглас­

ном включении поток реактивной обмотки находится

в

фазе

о током вторичной цепи

и составляет

с

общим магнитным потоком трансформатора Фг угол

более

 

90°,

т.е. направлен по

отношению к послед­

нему

встречно.

 

 

 

В

этом случае магнитные

потоки при нагрузке

распределятся

так, как показано

на схеме (фиг.23,а)

 

 

 

 

 

<Рп

*>т S )

Фиг. 23.

Распределен*^ магнитных потоков в сердечнике транс­ форматора п р и & ^ ^ О для согласного \а) и встречно­

го (б) включения реактивной обмотки.

При встречном включении реактивной обмотки по­

ток Фр находится в противофазе с током

 

 

(фиг.22,б)

. В этом

случае угол

между ф г

и

Щ?

меньше 90°,

т.е. их

направления

совпадают,

а

распре-

94

деление магнитных потоков будет соответствовать схе—

г,е на фиг. 23,6.

Как видно из схем, на фиг. 23 в трансформатора

системы В.Н.Никитина трансформатор и дроссель обра­

зуют две практически независимые магнитные цепи,име­

ющие одно общее ярмо. Работа этого трансформатора в основном аналогична работе трансформатора в двухкор - пуском исполнении. Поэтому для него справедливы все соотношения, описывающие работу трансформатора с.от­

дельной

реактивной

катушкой

при нагрузке.

 

 

Рассмотрим далее, какое включение реактивной

 

обмотки (согласное н встречное) является, более це­

 

лесообразным. Для

 

этого определим величину суммар­

 

ного потока в среднем ярме трансформатора

ф^ в обо­

 

их рассматриваемых

случаях .

 

 

При встречном включении реактивной обмотки сог­

 

ласно

схеме

ка фиг. 23,6..

 

 

 

 

 

 

 

Фя=0г

 

 

(117)

 

Зависимость магнитных потоков при принятых допу­

щениях

(

J 0 -

Oj

ßa =*

 

I; ßa ~-ß13= О)

от напря­

жений

в

символической

форме

имеют вид:

 

 

 

 

Фт »

 

 

OL-

 

(II?)

'

 

 

;

 

 

 

 

 

 

rh

 

 

й * ?

 

(119) .

 

 

ф р

 

ffif ia p

/0 я

 

 

 

ц

М

Ü

* ' '

'

 

(1 2 0 )

 

 

 

 

~

Wz

 

 

 

 

95

где

typ

и

и * , .

соответственно число витков и

 

падение

напряжения

в реактивной обмотке.

 

Подставляя величины из уравнений (ІІ8),(ІІ9) и

(I2Ö) в уравнение

(\И7У ,получим

%

Л

Ü*f)

(12 2}

Обычно

по' конструктивным

соображениям площади

попоречных сечений магнитной

системы

дроссельной

части ярма и стержней трансформатора принимают оди­

наковыми. Число витков дросселя принимают равным

числу витков вторичной обмотки. Тогда в скобках«

выI -

ражения (J.2I) остается разность векторов С/р и

U fy

которая согласно векторной диаграмме (фиг.22) равна.

ш . Выражение

(I2I)

при этом примет

вид:

 

 

 

 

 

 

(123

или

Фя~Фг ООгд

 

 

(123-

 

 

 

Таким образом при встречном включении поток в

среднем

ярме

никогда не

превосходит потока^ трансфор -

матора,

т.к.

 

 

• При

согласном

включении

обмоток поток

в

среднем ярме равен:

 

 

 

Фя = ф г * ф р .

-

і ш

В этом случае после подстановки в уравнение (129

выражений (ІІ8), (ІІ9). и (X20) получим

96

 

 

«

хі ф г^

(“**“*)•

(І25)

 

Сравнение выражений (124) и (125) показывает,

что

при

согласном включении поток в ярме значитель­

но

больше, это же

наглядно видно из векторных диаг­

рамм на фиг.

22.0

Например,

при коротком

замыкании,

когда

UgpLlg

, магнитный поток в ярме пример­

но

вдвое

больше

магнитного потока трансформатора.

При одинаковой площади сечения среднего ярма и стер­ жней трансформатора такое увеличение магнитного по­ тока при согласном включении ведет, к насыщению сер­ дечника, в результате чего резко увеличивается на­

магничивающая обставляющая первичного тока трансфор­

матора и возрастают потери ^энергии в верхнем ярме.

Усиливается также искажение кривой сварочного тока, вследствие чего понизятся устойчивость горения и

коэффициент мощности дуги. ____

Таким образом, сравнение схем согласного и

встречного включения обмоток показывает,что наиболее целесообразным является встречное включение обмоток

Коротков замыкание. При коротком замыкании для j

данных трансформаторов справедливы те же соотноше­ ния (107) и (108), что и для трансформаторов в двух­ корпусном исполнении. Вторичное напряжение в этом

случае уравновешивается падением напряжения в реак­

97

тивной обмотке.

£ 4. Регулирование режима трансформаторов ^с дросселями_

Регулирование режима в трансформаторах с дроссѳ- •

лями производится согласно уравнениям (IQ4) -(108) .

 

Согласно

этим

уравнениям

регулирование

 

может

производиться

либо 'изменением

10о

за

сг

спет

секционирования

обмоток,

либо

за

счет

 

изменения К р

Со^лг-

 

 

 

 

. Как уже указывалось-выше, первый способ регу­

лирования практически не применяется. Регулирование производят в основном за счет изменения , вели­

чина которого определяется по формуле

где

 

* *

йм р

 

 

1 6

ß р - магнитное сопротивление

сердечника рѳ£.£-

тивной обмотки.

 

 

за ( 1 2 6 ) ,

величи­

ну

можно

регулировать

 

Как 'видно

из

уравнения

 

сч е т

измене­

ния

числа

витков

реактивной

за

счет

изменения

магнитного

обмотки

либо

 

 

сопротивления

сердечника

реактивной

обм отки .