В.М. Босенко. г. Лубны, Полтавская обл.
Преимуществом тороидальных магнитопроводов по сравнению с Ш-образными, набираемыми из отдельных листов, является отсутствие воздушных зазоров на пути прохождения магнитного потока, что значительно уменьшает ток холостого хода и, соответственно, минимальные электропотери [1 ]. Но как показала практика, при длительной работе сварочные аппараты на тор-магнитопроводе перегреваются. Это связано с плохим воздушным охлаждением сварочного трансформатора, магнитопровод которого дважды тщательно изолируется перед первичной и вторичной обмотками, что затрудняет его охлаждение и приводит к преждевременному износу изоляции обмоток.
Для решения этой проблемы автор предлагает разбить поперечное сечение магнитопровода на три равных сектора (рис.1).
 
 В секторе 1 монтируется первичная, а в секторе 2 - вторичная обмотки сварочного трансформатора, или на каждом секторе помещаются половинки первичной и вторичной обмоток, соединяемых последовательно. Сектор 3 будет служить для охлаждения магнитопровода по аналогии с Ш-образным трансформатором. Если применить принудительное воздушное охлаждение от вентилятора, то сектор 2 и 3 можно использовать для вторичной обмотки с применением изоляции, способной пропускать воздушный поток.
Тор-магнитопровод
В качестве магнитопровода нашел применение статор от вышедшего из строя асинхронного электродвигателя. Освободив загибы в стяжках статора (их обычно 4-6 штук), необходимо его расчленить на отдельные листы. При помощи зубила в каждом листе статора удалить внутренние зубцы и при необходимости выровнять его. При этом необходимо соблюдать правила техники безопасности и обязательно использовать
очки и рукавицы. К зубилу желательно приварить ручку-держатель длиной 25 см. Если эти зубцы удалять непосредственно на статоре, то это приведет к замыканию листов между собой (токи Фуко), их деформации, и соответственно, к ухудшению электротехнических свойств магнитопровода. Далее очистить листы статора от пыли, грязи, ржавчины и собрать его в обратной последовательности. Если изоляция на этих листах значительно повреждена, то их необходимо тщательно обработать наждачной бумагой и покрыть тонким слоем электротехнического лака, с последующей просушкой.
При сборе магнитопровода стяжку 1 (рис.2)
 
 необходимо немного согнуть в виде дуги 3, чтобы она свободно заходила в паз 2, а применение наружного бандажа облегчит его сборку. Набирая листы магнитопровода, через каждые 3-4 см молотком выравниваем ранее согнутые стяжки 3 так, чтобы они плотно зашли в паз 2 и заняли исходное положение 1. Собрав магнитопровод нужной высоты, сжимаем его автомобильным
домкратом (рис.3)
 
 и молотком загибаем концы стяжек 4 (рис.2). Внутреннюю поверхность обрабатываем круглым напильником. Готовый магнитопровод в секторах 1 и 2 (рис. 1) изолируем электрокартоном или двумя слоями лакоткани, Сектор 3 используется для крепления трансформатора на раме сварочного аппарата любым известным способом.
Расчет сварочного трансформатора в данной статье не приводится.
Его можно взять в справочной литературе [1]. Конечный результат выглядит так: тор-магнитопровод с наружным диаметром Dнар = 280 мм, внутренний диаметр Dвнут = 200 мм и высотой Н =190 мм.. Первичная обмотка состоит из 138 витков медного шинопровода с поперечным сечением три квадратных миллиметра. Сильноточную вторичную обмотку выполняем из 38 витков медного шинопровода или любого другого провода, позволяющего работать при температуре до 80°С с поперечным сечением 25-30 мм2. Первичное напряжение 220 В. Вторичное напряжение холостого хода 60 В, рабочее напряжение 30-35 В. Регулирование сварочного тока обеспечивается в пределах 70-250 А. Ток холостого хода 1,4 А.
При сваривании металлов однородность и прочность шва зависит от устойчивости горения дуги, что обеспечивается равномерностью нагрева. Неравномерный нагрев вызывает механические перенапряжения в шве, который может разрушиться в условиях нагрузки, особенно при ударных и динамических воздействиях. Вследствие того, что мгновенные значения переменного тока 100 раз в секунду переходят через ноль, причем меняет также свое местонахождение катодное пятно, являющееся источником вылета электронов, ионизация дугового промежутка получается менее стабильной и сварочная дуга менее устойчива. Поэтому режим работы сварочного трансформатора определяется исходя из условий устойчивого горения дуги и ограничения тока В случае обычных трансформаторов с малым рассеянием этим целям служит реактивная катушка, включаемая последовательно в цепь (рис.4).
 
 Реактивное сопротивление катушки регулируется путем изменения количества ее витков. Наличие катушки с достаточной самоиндукцией в сварочной цепи поддерживает напряжение дуги, так как некоторую часть каждого полупериода напряжение дуги поддерживается за счет ЭДС самоиндукции, что позволяет поддерживать стабильность дуги и регулировать силу тока изменением величины индуктивного сопротивления. С изменением силы тока во вторичной обмотке, изменяется сила тока и в первичной обмотке чем достигается экономия электроэнергии и удлиняется срок эксплуатации сварочного оборудования.
Реактивная катушка выполняется отдельно от сварочного трансформатора, чем облегчается их транспортировка и обслуживание. Для этой цели необходимо взять статор от асинхронного электродвигателя, бывшего в употреблении, со следующими параметрами: наружный диаметр
Dнар =260 мм, внутренний диаметр Dвнут = 160 мм (внутренние зубцы не удалялись) и высота Н = 100 мм. При помощи сварки в нижней части магнитопровода реактивной катушки привариваем три ножки по 100 мм каждая, а вверху - ручку для транспортировки и изолируем его двумя слоями лакоткани.
Обмотка реактивной катушки состоит из 28 витков такого же медного провода, как и на вторичной обмотке трансформатора, в конце которой установлено 5 подключений от 15, 17, 20, 24 и 28 витков для регулирования силы сварочного тока.
Соединив сварочный трансформатор с реактивной катушкой согласно схемы, показанной на рис.4, приступаем к сварочным работам.
Майстер-конструктор №3/2008г.
Литература:
/. Блажкин А. Т. Общая электротехника. -М: Энергия. -1964.