Расчет сварочного трансформатора с подвижными обмотками для ручной сварки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

"Сибирский государственный индустриальный университет"

Кафедра электротехники и электрооборудования

Расчетно-пояснительная записка

к курсовому проекту по курсу "Электрооборудование промышленности"

Тема: Расчет сварочного трансформатора с подвижными обмотками для ручной сварки

Выполнил: Сидорович Е.Н.

Проверил: Дивин Г.В.

Новокузнецк 2013

Исходные данные

Регулирование тока: плавно-ступенчатое в двух диапазонах;

Номинальный сварочный ток:

Первичное напряжение:

Напряжение холостого хода:

в диапазоне больших токов

в диапазоне малых токов

Пределы регулирования сварочного тока:

общие: (100…575) А;

в диапазоне больших токов: (250…575) А;

в диапазоне малых токов: (100…250) А;

Продолжительность включения ПВ=30%;

Номинальное рабочее напряжение

Класс изоляции - Н;

Обмоточные провода:

для первичной обмотки - алюминиевый провод;

для вторичной обмотки - алюминиевая шина.

Назначение сварочных трансформаторов

Источники переменного тока находят широкое применение при ручной дуговой сварке штучными электродами, при механизированной сварке под флюсом и при аргонодуговой сварке легких сплавов.

Основным узлом современных источников переменного тока является специальный, как правило, однофазный сварочный трансформатор той или иной конструкции. Трансформатор разделяет сварочную цепь и силовую сеть, понижает напряжение сети до необходимого для сварки значения, самостоятельно или в комплекте с дополнительными устройствами обеспечивает формирование требуемых статических внешних характеристик и регулирование сварочного тока. По этому основному узлу источники переменного тока часто называют просто сварочными трансформаторами.

Конструкции сварочных трансформаторов весьма разнообразны. В зависимости от способа регулирования сварочного тока их можно подразделить на три группы устройств:

· устройства, связанные с применением подвижных магнитопроводов и обмоток;

· устройства, связанные с подмагничиванием магнитопроводов постоянным током;

· устройства тиристорного регулирования;

Серийно производят сварочные трансформаторы для ручной дуговой сварки и сварочные трансформаторы для автоматической сварки под флюсом.

Виды сварочных трансформаторов

· сварочные трансформаторы амплитудного регулирования с нормальным магнитным рассеянием - с дросселем с воздушным зазором или с дросселем насыщения;

· сварочные трансформаторы амплитудного регулирования с увеличенным магнитным рассеянием - с подвижными или разнесенными обмотками, с реактивной обмоткой, с подвижным магнитным или подмагничиваемым шунтом, с конденсатором или с импульсным стабилизатором;

· тиристорные сварочные трансформаторы (фазового регулирования) - с импульсной стабилизацией или с подпиткой.

Сварочные трансформаторы амплитудного регулирования

В сварочном трансформаторе амплитудного регулирования режим сварки настраивается изменением сопротивления трансформатора или изменением напряжения холостого хода без искажения синусоидальной формы переменного тока. сварочный трансформатор аргонодуговой сплав

Тиристорные сварочные трансформаторы

Тиристорный сварочный трансформатор состоит из силового трансформатора и тиристорного фазорегулятора, размещенного в первичной или вторичной цепи с двумя встречно-параллельно соединенными тиристорами и системой управления. Принцип фазового регулирования заключается в преобразовании тока синусоидальной формы в знакопеременные импульсы, длительность и амплитуда которых определяются фазой (углом) включения тиристоров фазорегулятора.

При фазовом регулировании возникают бестоковые паузы, что приводит к снижению устойчивости горения дуги. Для повышения устойчивости горения дуги используются импульсная стабилизация или ток подпитки, например, от вспомогательного трансформатора.

Внешняя падающая характеристика формируется за счет трансформатора с увеличенным магнитным рассеянием или при помощи отрицательных обратных связей по току. Чем больше угол включения тиристоров, тем меньше сила тока и круче наклон падающих внешних характеристик.

Преимущества сварочных трансформаторов

· дешевизна изготовления (сварочный трансформатор примерно в 2-4 раза дешевле сварочного выпрямителя и в 6-10 раз дешевле сварочного агрегата аналогичной мощности);

· высокий КПД (обычно 70-90%);

· сравнительно низкий расход электроэнергии;

· простота эксплуатации и ремонта.

Недостатки сварочных трансформаторов

· для качественной сварки обычно требуются специальные электроды для переменного тока, обладающие повышенными стабилизирующими свойствами;

· низкая стабильность горения дуги (при отсутствии встроенного стабилизатора горения дуги);

· в простых трансформаторах - зависимость от колебаний сетевого напряжения.

Расчет сварочного трансформатора.

1. Минимальное индуктивное сопротивление, обеспечивающее получение максимального сварочного тока

где

2. Выбор числа витков обмоток. Для выбора числа витков обмоток рекомендуется пользоваться эмпирической формулой:

где - мощность трансформаторов киловольт-амперах:

Число витков первичной обмотки:

для удобства конструирования катушки примем

Число витков вторичной обмотки:

для удобства конструирования катушки примем

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

4. Номинальный ток первичной обмотки:

Где

5. Сечение магнитопровода:

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

6. Ширина пластины магнитопровода:

Принимаем

7. Набор пакета магнитопровода:

8. Ширина окна магнитопровода:

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

Выбирается стандартный провод марки АПСД с размерами 3,14х 5,5 = 17,2 мм 2;

Размер провода в изоляции 3,52х 5,88 = 20,7.

10. Размеры катушки первичной обмотки: ширина катушки

число слоев в катушке

число витков в слое

Каналы охлаждения: после 4-го и 8-го слоев.

Высота катушки:

11. Размеры катушек вторичной обмотки. Вторичная катушка наматывается алюминиевой шиной марки АДО "на ребро" с целью уменьшения добавочных потерь с радиусом закругления Витки катушки изолируются стеклолентой марки ЛЭС (ГОСТ 5937-81) путем их обмотки в полуперекрышу. Сечение шины

По ГОСТ 15176-84 выбираем шину с размерами 4х 25; размеры шины в изоляции 4,8х 25,8.

Высота вторичной катушки

Катушки трансформатора пропитываются кремнийорганическим лаком КО-916К.

12. С учетом выбранных геометрических размеров произведем поверочный расчет минимального индуктивного сопротивления рассеяния.

Минимальное сопротивление рассеяния соответствует полностью сближенным первичным и вторичным обмоткам

м;

м;

м;

Что обеспечивает получение максимального тока.

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

Ом,

Где , В

Находим максимальное расстояние между катушками , исходя из условия:

Высота магнитопровода:

14. Определим максимальное индуктивное сопротивление для диапазона малых токов

;

15. Определим минимальный ток:

Размещено на Allbest.ru