Усовершенствованный сварочный трансформатор

УДК 001(06) Инновационные проекты, студенческие идеи, проекты, предложения.
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 №1523 при МИФИ
2ОУ СОЧШ «Наследник»
УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЙ СВАРОЧНЫЙ
ТРАНСФОРМАТОР
Предложена конструкция сварочного трансформатора, в которой, при
сохранении эксплуатационных параметров, удалось добиться улучшения техникоэкономических 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).
82
ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 11
УДК 001(06) Инновационные проекты, студенческие идеи, проекты, предложения.
220 или 380
В
60-80
В
Рис.1. Принципиальная электрическая схема сварочного трансформатора
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).
25
В
220 В
80-100
ВR
ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 11
Рис.2.
Принципиальная электрическая схема сварочного трансформатора
с поджигающей обмоткой
83
УДК 001(06) Инновационные проекты, студенческие идеи, проекты, предложения.
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.
1.
2.
Список литературы
Шпаннеберг Х. Электрические машины. 1000 понятий для практиков.
Энергоатомиздат, 1988.
ГОСТ 16110-82. Трансформаторы силовые. ТиО. М.: Изд-во стандартов, 1982.
84
ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 11
М.: