Регулируемый трансформатор
Регулируемый трансформатор относится к электротехнике, в частности к устройствам для ручной дуговой сварки и резке металлов на переменном и постоянном токе, а также может найти применение и для автоматизированной сварки различных металлов плавящимся и неплавящимся электродом. Для получения технического результата заключающегося в максимальном снижении вибрации шунта, уровня шума, улучшении сварочных свойств и эксплутационной надежности в регулируемом трансформаторе, содержащем магнитопровод стержневого типа, первичную и вторичную обмотки и расположенный между ними подвижный шунт, снабженный средством перемещения, шунт выполнен из двух прямоугольных призм, соединенных шарнирно серьгами, при этом одна призма закреплена на общем кронштейне, а вторая на проходящей через него тяге, которая обеспечивает взаимное перемещение призм между собой, а также расклинивание их при помощи серег в окне магнитопровода, при этом между призмами образуется контролируемый воздушный зазор. 1 н. п. ф-лы, 2 илл.
Заявляемая полезная модель относится к электротехнике, в частности к устройствам для ручной дуговой сварки и резке металлов на переменном и постоянном токе, а также может найти применение и для автоматизированной сварки различных металлов плавящимся и неплавящимся электродом.
Как известно, широкое распространение получили однофазные и трехфазные трансформаторы с развитым магнитным рассеянием, состоящие из первичной и вторичной обмоток, расположенных симметрично на стержнях магнитопровода, и расположенного между ними подвижного магнитного шунта. Между шунтом и стержнями магнитопровода имеется воздушный (немагнитный) зазор. На стабильность зажигания и горения сварочной дуги и величину разбрызгивания электродного металла, особенно при сварке на переменном токе, большое влияние оказывает величина напряжения холостого хода и искажение формы кривой сварочного тока с замедлением его прохождения через нулевое значение. Трансформаторы с магнитным шунтами [Оборудование для дуговой сварки. Под редакцией В.В.Смирнова. Справочное пособие, Л. Энергоатомиздат, 1986 г. С.341-365] не имеют постоянного напряжения холостого хода. В зависимости от воздушного зазора в шунте и его положения в окне магнитопровода изменяется составляющая магнитного потока холостого хода, замыкающаяся, минуя вторичную обмотку, частично через шунт.
При малых значениях зазора и малых режимах работы источника питания напряжение холостого хода снижается, увеличивается искажение кривой сварочного тока. Следовательно, в трансформаторах с подвижным
магнитным шунтом должен обеспечиваться воздушный зазор, определяемый с учетом технико-экономической целесообразности.
В известном традиционном исполнении трансформатора для перемещения шунта, собранного в виде пакета листов из трансформаторной стали, а также для его удержания от втягивания в окно трансформатора магнитным полем, используется винтовой механизм. К шунту крепится ходовая гайка, а к магнтопроводу ходовой винт. Плавное изменение тока осуществляется перемещением ходового винта.
На подвижный шунт трансформатора действуют электромагнитные силы, пульсирующие от нуля до максимума с двойной частотой и пропорциональные квадрату силы тока. Первая из них втягивает шунт в окно между стержнями магнитопровода, а другие две разворачивают его в окне. Действие электромагнитных сил вызывает сильную вибрацию всего регулирующего устройства и резкое недопустимое увеличение уровня шума.
Для снижения вибрации и шума применяют тугие направляющие из немагнитных материалов, по которым перемещается шунт с заданным воздушным зазором. Действие вращательной силы подавляется различными конструктивными решениями, например, пружинными компенсаторами [Б.Е.Патон, В.К.Лебедев «Электрооборудование для дуговой и шлаковой сварки». - М. Машиностроение,1960, с.165, 237-240].
Однако, именно вибрация, в сочетании с неизбежным быстрым износом резьбового соединения механизма перемещения, является причиной снижения срока службы трансформатора.
Известен трансформатор [патент РФ №2208858, опубл. 2003.07.20], конструкция которого позволяет максимально уменьшить вибрацию шунта благодаря заклиниванию его между стержнями магнитопровода после установки выбранного тока. Шунт изготавливается из трех независимых частей: двух клиновидных элементов, выполненных в виде прямоугольных трапеций с боковыми скосами, кинематически связанных траверсой, и
расположенного между ними центрирующего элемента в форме равнобокой трапеции. Центрирующий элемент перемещается вдоль оси за счет винта и гайки, при этом клиновые элементы расходятся в противоположные стороны, обеспечивая зажатие шунта без зазоров в окне магнитопровода.
Данная конструкция состоит из значительного количества кинематически связанных элементов. Полностью отсутствует воздушный зазор между шунтом и сердечником трансформатора. В этом случае неизбежны повреждения пластин клиновидных шунтов и центрирующего элемента.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является регулируемый трансформатор [патент РФ №2136461, опубл. 1999.09.10], в котором между первичной и вторичной обмотками располагается блок магнитного шунта, состоящий из двух клиновидных призм, выполненных в продольном сечении в виде прямоугольных трапеций. При этом угол пересечения плоскостей, в которых лежат рабочие поверхности одной призмы, равен углу пересечения плоскостей, в которых лежат рабочие поверхности другой призмы. Указанные углы противоположно направлены. Оба элемента шунта соединены общей тягой, обеспечивающей перемещение его в окне магнитопровода.
Заклинивание шунта обеспечивается благодаря взаимному перемещению призм в продольном направлении, когда общая его ширина окажется равной ширине окна при нулевом зазоре между ними. Вибрация и уровень шума невелики.
Недостатком трансформатора является значительное изменение напряжения холостого хода и искажение формы кривой тока в диапазоне рабочих режимов. Кроме того, значительное перемещение подвижной призмы в окне магнитопровода создает в ряде случаев задирание пластин стержня, затрудняющее движение шунта при эксплуатации.
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, заключается в максимальном снижении вибрации шунта, уровня шума, улучшении сварочных свойств и эксплутационной надежности.
Для получения указанного технического результата в регулируемом трансформаторе, содержащем магнитопровод стержневого типа, первичную и вторичную обмотки и расположенный между ними подвижный шунт, снабженный средством перемещения, шунт выполнен из двух прямоугольных призм, соединенных шарнирно серьгами, при этом одна призма закреплена на общем кронштейне, а вторая на проходящей через него тяге, которая обеспечивает взаимное перемещение призм между собой, а также расклинивание их при помощи серег в окне магнитопровода, при этом между призмами образуется контролируемый воздушный зазор.
Заявляемая полезная модель иллюстрируется чертежами, на которых представлено:
фиг.1 - общий вид однофазного трансформатора с шунтом (а - призмы разведены, б - призмы сведены);
фиг.2 - общий вид трехфазного трансформатора с шунтом.
В регулируемом трансформаторе (фиг.1) в окне магнитопровода расположен шунт, выполненный из двух параллельно расположенных прямоугольных призм 1, 2. Одна из призм, например, 2, жестко соединена с кронштейном 3, а другая призма 1 соединена с тягой 4, проходящей через тот же кронштейн 3. Тяга 4 обеспечивает перемещение призм 1, 2 относительно друг друга.
При сведенных призмах 1, 2 (фиг.1б) кронштейном 3 производится перемещение шунта в окне трансформатора в направлении перпендикулярном магнитопроводу и тем самым осуществляется регулирование сварочного тока. В качестве средства перемещения шунта можно использовать кулачок 5.
После предварительной установки сварочного тока перемещением тяги 4 производится расклинивание призм 1, 2 в окне магнитопровода (фиг.1а) за счет серег 6 шарниров 7, при этом между призмами 1, 2 образуется контролируемый воздушный зазор, величина которого 
конструктивно определяется из расчетного значения общего зазора между шунтом и стержнями магнитопровода.
В случае трехфазного трансформатора магнитный шунт (фиг.2) устанавливается в обоих окнах магнитопровода, при этом неподвижные призмы 2 соединены общим кронштейном 3, а подвижные призмы 1 перемещаются единой тягой 4.
Таким образом, в указанном техническом решении снижается вибрация и уровень шума трансформатора, а введение контролируемого воздушного зазора в шунте улучшает его сварочные свойства. Незначительное перемещение призм шунта практически ликвидирует возможные задиры пластин магнитопровода при эксплуатации.
Опытные образцы трансформаторов прошли испытания, подтвердив целесообразность предложенных решений.
Регулируемый трансформатор, содержащий магнитопровод стержневого типа, первичную и вторичную обмотки и расположенный между ними подвижный шунт, снабженный средством перемещения, отличающийся тем, что шунт выполнен из двух прямоугольных призм, соединенных шарнирно серьгами, при этом одна призма закреплена на общем кронштейне, а вторая - на проходящей через него тяге, обеспечивающей их взаимное перемещение между собой, а также расклинивание их при помощи серег в окне магнитопровода с образованием между призмами контролируемого воздушного зазора.
