ТРАНСФОРМАТОР МАШИНЫ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к трансформаторам для машин контактной сварки.
Известны сварочные трансформаторы для машин контактной сварки, состоящие из сердечника броневого типа, когда катушка с первичной обмоткой, имеющей отводы для регулировки сварочного тока, расположена на среднем стержне сердечника, а поверх нее расположена вторичная обмотка. Сварочный ток регулируется с помощью отводов от первичной обмотки, за счет изменения выходного напряжения и за счет изменения индуктивного сопротивления трансформатора.
Известен сварочный трансформатор для машины контактной точечной сварки, в котором используется стержневой тороидальный сердечник, на каждом стержне которого расположены катушки первичной обмотки и вторичной обмотки, обмотки при этом соединены параллельно.
Известен способ фазового регулирования сварочного тока машин контактной сварки с помощью электронных схем управления. Но такая регулировка вносит серьезные помехи в электрическую сеть предприятия и не везде может применяться.
Цель полезной модели - расширение диапазона сварочных токов трансформатора для машин контактной сварки без значительного увеличения количества витков в первичной обмотке трансформатора.
Устройство трансформатора в разрезе показано на чертеже. Трансформатор состоит из стержневого тороидального сердечника, в котором два стержня соединены через два ярма. На первом стержне расположена катушка 1 первичной обмотки, а на втором стержне - катушка 2. Одна или обе катушки могут иметь отводы для регулировки сварочного тока.
Поверх катушек первичной обмотки расположена вторичная обмотка следующим образом: один или более одного витка вторичной обмотки расположены вокруг катушки 1 первичной обмотки, а вокруг катушки 2 расположен неполный виток вторичной обмотки. Витки соединены между собой последовательно, т.е. форма обмотки напоминает греческую строчную букву «дельта».
Из начала вторичной обмотки выходит гибкий проводник, который позволяет выполнить электрическое подсоединение к ней.
В результате такого расположения катушек первичной и вторичной обмоток получается, что ток во вторичной обмотке зависит не только от того, какие отводы первичной обмотки подключены, но и от комбинации включения катушек первичной обмотки.
Для примера рассмотрим трансформатор, у которого неполный виток вторичной обмотки составляет примерно 85% от полного оборота. Вторичную обмотку можно рассматривать как две обмотки, соединенные между собой последовательно. Первая обмотка делает полный оборот вокруг катушки 1 первичной обмотки, а затем еще примерно 0.4 витка, т.е. получается 1.4 витка. Вторая обмотка делает вокруг катушки 2 всего 0.85 витка.
Значит, при подключении к сети одной катушки 1 выходной ток будет больше, чем при подсоединении одной катушки 2, при тех же входных и практически одинаковых выходных напряжениях трансформатора. Это происходит за счет того, что магнитное рассеяние при подключении катушки 2 больше, т.к. более мощная часть вторичной обмотки (1.4 витка) будет расположена не на том стержне, где находится катушка 2, а на другом. А поверх катушки 2 будет находиться менее мощная часть вторичной обмотки
(0.85 витка). Т.е. получается уже два разных сварочных тока. Также катушки первичной обмотки можно соединить между собой параллельно, при этом выходной ток значительно вырастет.
Например, при сечении сердечника трансформатора 80 см2, входном напряжении 380 В, при работе на нагрузочный резистор, который представляет собой медный проводник длиной 1 м, сечением 500 мм2, получается: при подключении к сети катушки 1 - выходной ток 8.6 кА (килоампер), при подключении катушки 2 - выходной ток 6.5 кА, при параллельном подключении двух катушек - выходной ток 16.5 кА. Итого, без применения отводов от катушек первичной обмотки и практически без изменения выходного напряжения холостого хода получается три выходных тока: 6.5 кА, 8.6 кА, 16.5 кА.
Для того, чтобы уменьшить разрыв между максимальным и средним током, можно применить отводы от катушек первичных обмоток. Если на каждой катушке сделать всего по одному отводу, то уже получится 8 комбинаций включения катушек первичных обмоток - если не использовать последовательное включение катушек.
Т.к. нет параллельного включения катушек вторичных обмоток, то при любой комбинации включения первичных обмоток трансформатор работает нормально, увеличения тока холостого хода выше допустимых пределов не происходит, сколько-нибудь значительного падения КПД также не происходит. Диапазон токов теперь составляет 6.5 - 19 кА, т.е. максимальный ток выше минимального почти в 3 раза, а нарастание тока происходит значительно плавнее. И это всего при одном отводе от катушек первичной обмотки и при том, что первичная обмотка содержит только на 25% больше витков, чем минимально необходимое количество.
При установке такого трансформатора на машину контактной точечной сварки диапазон сварочных токов получился 4.5 - 12 кА.
Если нужно еще сильнее расширить диапазон токов, то можно применить также последовательное включение катушек первичной обмотки. Тогда диапазон токов значительно расширится, а количество комбинаций включения увеличится.
Таким образом, обеспечивается широкий диапазон регулирования сварочного тока без большого количества дополнительных витков провода в первичной обмотке и без применения фазовой регулировки, если ее нельзя применять по той или иной причине.
Если неполный виток вторичной обмотки сделать не 85%, а например, 50%, то диапазон токов, станет еще шире, но максимальный ток при этом несколько снизится. Подбирая, насколько неполным должен быть виток вторичной обмотки вокруг катушки 2, также подбирая количество витков в отводах и количество отводов, можно добиться наиболее подходящих значений сварочного тока.
Подобную конструкцию можно применять и в трансформаторах для электродуговой сварки, только в этом случае поверх одной катушки первичной обмотки будет расположено большее количество витков вторичной обмотки, а вокруг второй катушки -меньшее. Катушки вторичной обмотки должны быть соединены между собой последовательно.