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.