АСИНХРОННЫЙ СВАРОЧНЫЙ ГЕНЕРАТОР ПОНИЖЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ РУЧНОЙ ДУГОВОЙ ЭЛЕКТРОСВАРКИ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при ручной дуговой электросварке.
1
Известна конструкция безщеточного сварочного генератора на базе асинхронной машины, содержащей короткозамкнутый ротор и две трехфазные обмотки на статоре [Патент ГДР DD 237406, МПК Н 02 К 47/10. Brushless welding generator./ Jueike Edmund, Dassel Juergen; VEB Mansfeld Kombinat W Pieck. 2763853 Заявл. 16.05.1985. Опубл. 09.07.86]. Причем нагрузка в виде сварочной дуги подключается к первой обмотке, выполняющей функции нагрузочной, через выпрямитель, на выходе которого последовательно с нагрузкой включен сглаживающий дроссель. Вторая обмотка выполняет роль обмотки возбуждения и к ней подключены конденсаторы возбуждения, причем дополнительные отпайки на этой обмотке позволяют также использовать ее для питания относительно маломощных потребителей переменного тока.
Недостатком этого генератора является то, что в режиме холостого хода намагничивающий ток превышает номинальный в несколько раз.
Известен асинхронный сварочный генератор, содержащий короткозамкнутый ротор и две трехфазные обмотки на статоре [А.с.SU 1798863 А1, МПК 5 Н02К 17/00. Асинхронный сварочный генератор. /П.И.Костраускас, В.-Ю.А.Жалис, А.К.Кулакаускас, Л.П.Лемежонене, С.Ю.Марзаас, С.А.Диржас, А.И.Лаужадис, А.В.Паштукас. - 4845636/07. Заявл. 23.04.1990. Опубл. 28.02.1993]. При этом первая обмотка - обмотка возбуждения, имеет клеммы для подключения конденсаторной батареи. Вторая обмотка, выполняющая функции рабочей обмотки, в свою очередь имеет клеммы для подключения к сварочному устройству.
Недостатком известной конструкции является присутствие компаундирующего трансформатора, что увеличивает вес и массу сварочной установки и приводит к дополнительным потерям и увеличению стоимости сварочной установки в целом. Кроме того, вносимое сопротивление первичной обмотки трансформатора резко меняется при переходе от режима холостого хода к режиму короткого замыкания компаундирующего трансформатора в процессе сварки. Это обстоятельство резко затрудняет обеспечение процесса емкостного самовозбуждения и сильно снижает надежность сварочного генератора.
Прототипом предлагаемого сварочного генератора является асинхронный сварочный генератор с короткозамкнутым (или фазным) ротором и двумя обмотками на статоре - рабочей обмоткой и обмоткой возбуждения, соединенной с электрическими конденсаторами, параллельно которым подключены рабочие обмотки дроссельных магнитных усилителей, индуктивности которых плавно изменяются за счет изменения магнитных проницаемостей магнитопроводов этих магнитных усилителей под влиянием изменения величины сварочного тока, обтекающего последовательно все обмотки управления усилителей [RU 2315420 С1, МПК Н02Р 9/38. Опубл. 20.01.2008].
Общим недостатком прототипа и всех устройств, описанных выше является то, что, будучи реализованными на базе асинхронной машины стандартной конструкции, их уровень напряжения холостого хода не удовлетворяет требованиям ГОСТа 95-77 (не более 90 В) и является завышенным.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение безопасности сварочных работ, путем снижения электрического напряжения асинхронного сварочного генератора до уровня, требуемого ГОСТом.
Технический результат, который достигается с помощью заявленного изобретения, заключается в снижении электрического напряжения асинхронного сварочного генератора и улучшении условий отвода тепла от пакета статора генератора, что обеспечивает увеличение мощности асинхронного сварочного генератора.
Указанный технический результат достигается тем, что в асинхронном сварочном генераторе с короткозамкнутым (или фазным) ротором и двумя обмотками на статоре - рабочей обмоткой и обмоткой возбуждения, соединенной с электрическими конденсаторами, параллельно которым подключены рабочие обмотки дроссельных магнитных усилителей, индуктивности которых плавно изменяются за счет изменения магнитных проницаемостей магнитопроводов этих магнитных усилителей под влиянием изменения величины сварочного тока, обтекающего последовательно все обмотки управления усилителей, в пакете статора асинхронного генератора выполнены дополнительные аксиальные каналы.
На фиг.1 изображен пакет статора 1 асинхронной машины с увеличенным магнитным сопротивлением магнитопровода с дополнительными аксиальными каналами 2.
На фиг.2 представлены кривые намагничивания асинхронного сварочного генератора, где 3 - кривая намагничивания асинхронной машины стандартной конструкции с коэффициентами аналитической аппроксимации α=0.28, β=1.3; 4 - кривая намагничивания асинхронной машины с увеличенным магнитным сопротивлением магнитопровода с коэффициентами аналитической аппроксимации α=1.86, β=177.7.
Предполагаемое изобретение реализует способ снижения напряжения асинхронного сварочного генератора путем увеличения магнитного сопротивления магнитопровода. Благодаря созданию в спинке статора дополнительных аксиальных каналов, например, круглой (фиг.1) или эллипсоидальной формы, достигается увеличение магнитного сопротивления магнитопровода машины:
где Ф - магнитный поток в машине, Вб;
i
δ
c
z1
а.к.
z2
p
∑F=F+F+F+F+F+F, Ампер-витки;
δ
c
z1
а.к.
z2
p
F - МДС(магнитодвижущая сила) воздушного зазора; F - МДС спинки статора; F - МДС зубцов статора; Р - МДС дополнительных аксиальных каналов в пакете статора; F - МДС зубцов ротора; F - МДС ротора.
i
а.к.
Общая МДС машины увеличивается за счет необходимости преодоления рабочим магнитным потоком машины зоны дополнительных аксиальных каналов. Кроме того, высота Н спинки статора 1 уменьшается до величины h (фиг.1), а МДС ∑F - увеличивается за счет появления составляющей Р и уменьшения площади поперечного сечения спинки статора.
o
o
Из фиг.2 видно, что один и тот же ток намагничивания 1о достигается на асинхронной машине с увеличенным магнитным сопротивлением магнитопровода при меньшей внутренней э.д.с. намагничивания Е, тем самым напряжение асинхронного сварочного генератора с увеличенным магнитным сопротивлением, определяемое Е, снижается до уровня требуемого ГОСТом.
о
б
б
о
о
Примем для примера, что I=1 о.е. (расчет ведется в относительных единицах, в качестве базовых величин можно принять, например, значения U=220 В, I=6.2 А). Тогда внутренняя э.д.с.намагничивания в асинхронной машине стандартной конструкции (фиг.2, кривая 3) равна Е=0,92 о.е., или в вольтах Е=0,92·220=202.4 В.
о
о
В то же время в машине с увеличенным магнитным сопротивлением магнитопровода (фиг.2, кривая 4) Е=0,4 о.е., или Е=0,4·220=88 В.
o
Нетрудно увидеть, что напряжение асинхронного сварочного генератора с увеличенным магнитным сопротивлением, определяемое внутренней э.д.с. Е, уменьшается в 2.3 раза.
В асинхронном сварочном генераторе с короткозамкнутым (или фазным) ротором и двумя обмотками на статоре - рабочей обмоткой и обмоткой возбуждения, соединенной с электрическими конденсаторами, параллельно которым подключены рабочие обмотки дроссельных магнитных усилителей, индуктивности которых плавно изменяются за счет изменения магнитных проницаемостей магнитопроводов этих магнитных усилителей под влиянием изменения величины сварочного тока, обтекающего последовательно все обмотки управления усилителей, для снижения электрического напряжения увеличивают магнитное сопротивление магнитопровода асинхронного сварочного генератора путем выполнения в пакете статора асинхронного генератора дополнительных аксиальных каналов круглой или эллипсоидальной формы.