МАГНИТНЫЙ ШУНТ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМОМ РАБОТЫ ТРАНСФОРМАТОРА С ПОВЫШЕННЫМ РАССЕЯНИЕМ

Магнитный шунт для управления режимом работы трансформатора с повышенным рассеянием.
Полезная модель относится к трансформаторам источников питания для электросв ки, наплавки, резки металлов и другой электродуговой обработки.
На магнитопроводе трансформатора с повышенным рассеянием установлены катушки первичной и вторичной обмотки. Между обмотками в окне магнитопровода расположен магнитный шунт. Шунт выполнен в виде двух клиновидных блоков. Блоки состоят из нескольких элементов и при совмещении образуют замковое соединение. Расклинивание шунта в окне магнитопровода осуществляется при помощи болтов и набора пружинных шайб. Средство перемещения шунта выполнено в виде ходового винта с гайкой. Преимущества такой конструкции в том, что появляется возможность плавного и точного регулирования режима в очень широком диапазоне токов.
В трансформаторах с магнитным шунтом на шунт действуют две основные электромагнитные силы: осевая и вращательная. Первая действует в направлении движения шунта, втягивая его в окно между стержнями и уменьшая тем самым сопротивление на пути магнитного потока, создаваемого первичной обмоткой трансформатора. Вторая сила является результирующей двух сил притяжения шунта к стержням и при малейшем его перекосе стремится развернуть шунт таким образом, что один его конец прижимается к левому стержню, а другой - к правому.
Известно применение магнитного шунта в трансформаторе с повышенным рассеянием для дуговой свфки Патон Б. Е., Лебедев В.К. Электрооборудование для дуговой и шлаковой сварки. - М.; Машиностроение, 1966, с. 165, рис. 8.10., расположенного между первичной и вторичной обмотками. Шунт выполнен в виде единого пакета листов из трансформаторной стали. Общеизвестно, что в такой конструкции перемещение шунта с целью регулирования тока сварки, а также его фиксацию, препятствующую втягиванию шунта магнитным полем трансформатора, осуществляют винтовым механизмом. С шунтом жестко связана ходовая
гайка, а с магнитопроводом - ходовой винт, вращением которого перемещают магнитный шунт. Недостатком применения щунта в трансформаторе такого типа является:
сильная вибрация, так как осевое усилие переменного магнитного поля, действующее на щунт, скомпенсировано кронштейном с ходовой гайкой-винтом, а вращательная сила не скомпенсирована из-за того, что щунт не фиксируется жестко в окне магнитопровода. Следствием вибрации является щум и быстрый износ резьбового соединения механизма перемещения щунта.
Невозможность получения воздущных зазоров 0.5 мм и меньще, так как они формируются при помощи отдельных пластин из изоляционного материала, как правило, текстолита Это приводит к тому, что регулировать режимы в диапазоне от 40 до 400А без переключения ступеней невозможно. Или необходимо делать пакеты щунтов больщой толщины, что экономически нецелесообразно.
Также известно использование магнитного щунта в трансформаторах ТДМ-180. Подвижный магнитный щунт состоит из двух частей, закрепленных на общем коромысле, выполненном в виде рессоры, которая обеспечивает расклинивание частей щунта в окнах магнитопровода. Средство перемещения щунта также выполнено в виде ходового винта с гайкой. С щунтом жестко связана ходовая гайка, а с магнитопроводом - ходовой винт, вращением которого перемещают магнитный щунт. Такая конструкция помимо компенсации осевого усилия, действующего на щунт, позволяет фиксировать магнитный щунт в окне магнитопровода, и частично скомпенсировать вибрацию, вызванную вращающей силой. Недостатком использования щуита является:
Повыщенные требования к точности геометрических размеров окна магнитопровода, так как фиксация шунта осуществляется «перекосом пакета в окне магнитопровода. И размеры окна напрямую влияют на воздущный зазор, необходимый для работы щунта
Для обеспечения воздушного зазора необходимо грименятъ трудоемкие технологические операции по изготовлению прокладки из изоляционного материала и пластинки из нержавеющей стали, а также приклеивать их в окне магнитопровода
Для однофазных трансформаторов применение щунта возможно только с магнитопроводами броневого типа
Наиболее близким решением технической задачи является конструкция магнитного щунта, используемого в регулируемом трансформаторе Патент Российской Федерации 2136461, В 23
к 9/00, Н 01 F 29/00, опубл. 1999 г., который содержит магнитопровод, первичные и вторичные обмотки, расположенные на магнитопроводе. Шунт расположен между первичными и вторичными обмотками в окне магнитопровода, перпендикулярно ему. Шунт представляет собой две клиновидные призмы, выполненные в продольном сечении в виде прямоугольных трапеций. Средство перемещения шунта, подсоединено к призмам с возможностью их взаимного перемещения. Общая тяга обеспечивает перемещение щунта в окне магнитопровода и его фиксацию за счет взаимного перемещения призм в продольном направлении. Использование данной конструкции обеспечивает значительное снижение уровня вибрации, щума и тепловых нагрузок. Недостатками является;
Невозможность плавного и точного регулирования режима .
Требуются значительные усилия клиновой пары на стенки магнитопровода для того, чтобы скомпенсировать все усилия, действующие на щунт. Поэтому половинки щунта имеют длину в два раза превыщающую толщину набора магнитопровода, для того, чтобы при полностью выведенном шунте обеспечить фиксацию его в окне магнитопровода за счет концов из немагнитного материала.
При работе при полностью или частично выведенном щунте из окна магнитопровода кронщтейн щунта выходит за габариты корпуса источника питания.
Задачей полезной модели является разработаа магнитного щунта для управления режимом работы трансформатора.
Технический результат полезной модели заключается в том, что разработанная конструкция обеспечивает плавное регулирование режимов сварки в щироком диапазоне токов и позволяет снизить усилие расклинивания клиновой пары.
На фиг. 1 представлен трехфазный трансформатор с магнитным щунтом, где щунтовая пара состоит из двух клиновидных блоков 1,2 и расположена в окнах магнитопровода 3 трансформатора с повышенным рассеянием. Один из блоков 2 жестко закреплен на скобе 8 с ходовой гайкой 5. Второй блок 1 прикреплен скобе 8, при помощи болта 10 через пружинные щайбы 9, которые создают постоянное расклинивание щунтовой пары в окне магнитопровода Подбором щайб 9 обеспечивается необходимое усилие расклинивания щунтовой  в окне магнитопровода для подавления вибраций шунта, вызванных переменным магнитным полем, Которое воздействует на шунт при помощи двух электромагнитных сил: осевой и
вращательной. Ходовой винт 4 жестко прикреплен кронштейну 6 и имеет только одну степень свободы относительно него - вращение вокруг своей оси. Кронштейн 6 жестко закреплен на магнитопроводе 3. Ходовой винт 4 и ходовая гайка 5 образуют винтовую пару, по которой магнитный шунт при помощи ручки 7 плавно перемещается в окне магнитопровода.
На фиг. 2 (а) показан шунтовая пара, состоящая из двух клиновидных блоков. На фиг. 2 (б) - разрез шунтовой пары, где средний элемент 13 одного из блоков выполнен меньшего размера, образуя впадину между двумя крайними элементами 11. Средний элемент 12 другого блока выполнен бо.льшего размера по сравнению с двумя другими элементами И, образуя выступ. При совмещении впадина и выступ образуют шпунтованное замковое соединение клиновидных блоков. Соединение позволяет повысить жесткость шунтовой пары на скручиваемость, и уменьшить влияние вращающей силы, что в свою очередь позволяет уменьшить усилия расклинивания клиновой пары.
На фиг 3. изображена шунтовая пара в аксонометрии.
Полностью выведенный из окна магнитопровода магнитный шунт не замыкает путь силовых линий магнитного поля идущих по магнитопроводу от первичных катушек ко вторичным. Такое положение соответствует максимальному току во вторичных катушках. При полностью введенном в окно магнитопровода щунте магнитный поток от первичных обмоток ко вторичным шунтируется магнитным шунтом. Такое положение соответствует минимальному току во вторичных катушках.
С шунтом жестко связана ходовая гайка 5, а с магнитопроводом 3 - ходовой винт 4, вращением которого перемещают магнитный шунт. Такая конструкция позволяет дополнительно снизить усилие расклинивания за счет того, что осевая сила частично скомпенсирована кронштейном щунта 6, который жестко прикреплен к магнитопроводу.
Расклинивание магнитного щунта осуществляется при производстве источника питания, и в дальнейшем при эксплуатации регулирование режимов происходит в расклиненном состоянии при помощи ходового винта с гайкой.
Использование клиновидных блоков шунтовой пары позволяет;
Более надежно и равномерно фиксировать магнитный шунт в окне магнитопровода.
Обеспечить минимально возможный и точный воздушный зазор S (фиг. 2).
Снизить требования к точности выполнения ширины окна магнитопровода.
в заключение следует пояснить, что в данной полезной модели клиновидная шунтовая пара, расклиненная в окне магнитопровода, борется именно с вибрацией, вызванной выше перечисленными электромагнитными силами переменного магнитного поля, а ходовая пара винт-гайка компенсирует усилие, втягивающее в окио магнитопровода, и обеспечивает плавное регулирование. Такой комплексный подход устраняет перечисленные недостатки трех гфототипов.