П. И. ГЛАЗКОВ1, А. С. ГОРБУНОВ1, А. В. ЗУЙКОВ1, М. М. СОКОЛОВ2, Л. А. ШАПЧИЦ2
Научный руководитель – А. Б. ФЕДЯНИН, доцент
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
1Физико-математический лицей № 000 при МИФИ
2ОУ СОЧШ «Наследник»
Усовершенствованный сварочный трансформатор
Предложена конструкция сварочного трансформатора, в которой, при сохранении эксплуатационных параметров, удалось добиться улучшения технико-экономических показателей, за счет снижения напряжения во вторичной обмотке и применения дополнительной слаботочной вторичной обмотки для инициации электрического разряда сварочной дуги.
Сварочный трансформатор – это трансформатор специального исполнения, предназначенный для электродуговой сварки и имеющий специальную нагрузочную характеристику, благодаря которой, при снижении напряжения вторичной обмотки и возникновении электрической дуги между электродами, ток в межэлектродном промежутке возрастает по мере увеличения расстояния между электродами. В режиме холостого хода напряжение вторичной обмотки составляет 60-80 вольт. При токе холостого хода 100-500 ампер напряжение падает до 15-35 вольт [1]. Электропитание таких трансформаторов осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 или 380 вольт (рис.1).
Сварочные трансформаторы изготавливаются с большой индуктивностью рассеяния, что позволяет ограничить ток короткого замыкания. Регулирование напряжения вторичной обмотки осуществляется механическим изменением длины воздушного зазора в магнитной системе, либо изменением взаимного расположения первичной и вторичной обмоток [2]. При этом в большинстве случаев проведение сварочных работ осуществляется именно переменным током.
Конструктивно, сварочные аппараты представляют собой достаточно громоздкие и тяжелые устройства, требующие для электропитания силовых сетей повышенной мощности. Поставленная в связи с этим исследовательская задача была направлена на решение вопроса снижения габаритных размеров и веса сварочного трансформатора, а так же снижения требований к мощности питающей электрической сети.
Для этого было решено сократить громоздкую вторичную обмотку в 3 раза, уменьшив в ней напряжение холостого хода до 25 вольт, а для устойчивого зажигания дуги, добавить слаботочную обмотку с напряжением 80-100 вольт. Переменный ток каждой из обмоток выпрямляется на диодных мостах, после чего обмотки соединяются параллельно (рис.2).
Применение диодных выпрямителей позволяет изолировать друг от друга витки силовой и поджигающей вторичной обмотки. Сила тока в поджигающей обмотке ограничивается до 1,5-3,0 ампер активным сопротивлением R=30-50 Ом, включенным последовательно в цепь обмотки.
Подобная схема позволяет существенно сократить расход цветного металла, уменьшить габариты трансформатора, а так же сократить непроизводительные потери энергии, при падении напряжения на вторичной обмотке, за счет уменьшения ее активного сопротивления в 3 раза.
Экспериментальная конструкция, собранная на П-образном магнитопроводе сечением 100 см2 позволяла уверенно проводить сварочные работы и резку стальных конструкций электродами диаметром 3, 4 и 5 мм. Устойчивое зажигание и уверенное горение электрической дуги в экспериментальной модели было не хуже чем в промышленных сварочных аппаратах.
Таким образом, экспериментально была проверена и обоснована возможность улучшения технико-экономических показателей сварочных трансформаторов при снижении напряжения на силовой вторичной обмотке с одновременным использованием вспомогательной слаботочной обмотки для инициации электрического разряда сварочной дуги.
Список литературы
1. Электрические машины. 1000 понятий для практиков. М.: Энергоатомиздат, 1988.
2. ГОСТ . Трансформаторы силовые. ТиО. М.: Изд-во стандартов, 1982.
