Территория прогрессивных инноваций Территория прогрессивных инноваций Гнездо
   ГЛАВНАЯ  |  ИСТОРИЯ  |  НОВЫЕ РАЗРАБОТКИ  |  ПАТЕНТЫ  |  PATENTS  |  ВОИР  |  КОНТАКТЫ   

Сварочный трансформатор для инверторного источника питания

Автор: Тышкевич Е.В. * Патент RU 2492976

Трансформатор может быть использован в сварочных установках инверторного типа, предназначенных для контактной и дуговой сварки, а также резки различных изделий.

Наиболее оптимальной, с точки зрения технологических и эксплуатационных характеристик, является конструкция сварочного трансформатора, работающая совместно с инверторным источником питания, содержащая обмотки ленточного типа. Такая конфигурация токоведущих цепей обеспечивает наиболее эффективный отвод тепла и максимальный КПД в широком диапазоне частот при минимальных габаритах устройства.

Функциональный образец сварочного трансформатора для инверторного источника питания.

Описание конструкции сварочного трансформатора.

Сварочный трансформатор для инверторного источника питания содержит магнитопровод 6, на котором коаксиально расположены первичная 5, две вторичные 1, 2 и сервисная 7 обмотки. Первичная 5 и обе вторичные 1, 2 обмотки представляют собой конструкцию ленточного типа, они изготавливаются из металлической фольги по принципу спирали Архимеда. Сервисная обмотка 7, обладающая высоким температурным коэффициентом сопротивления, устанавливается снаружи первичной обмотки 5 в средней ее части. Слева от сервисной обмотки 7 находится первая вторичная обмотка 1, справа – вторая вторичная обмотка 2. Равновеликие по виткам и габаритам обмотки 1 и 2 расположены на одинаковом расстоянии от сервисной обмотки 7, однако намотаны встречно: одна – по часовой, другая – против часовой стрелки. Ленточные обмотки 1, 2 и 5 состоят из нескольких токопроводящих слоев фольги 4, изолированных друг от друга диэлектрическими прокладками 3 (на рисунке показаны три слоя фольги). Сервисная обмотка 7 обладает высоким температурным коэффициентом сопротивления, то есть она имеет выраженную зависимость внутреннего сопротивления от температуры окружающей среды.

Сварочный трансформатор предназначен для работы совместно с инверторным источником питания. Напряжение питания подается на первичную обмотку 5 с выхода инвертора (на рисунке не показан). Обратная связь осуществляется при помощи сервисной обмотки 7, которая отслеживает состояние электромагнитного поля, охватывающего вторичные обмотки 1 и 2. Сервисная обмотка 7 позволяет поддерживать выходные характеристики трансформатора в заданных параметрах, фиксировать перегрузки, предотвращать аварийные ситуации, а также контролировать температуру устройства.

Наличие двух вторичных обмоток 1 и 2 предусматривает подключение трансформатора по схеме двухполупериодного выпрямителя со средней точкой, обладающего оптимальными электрическими характеристиками в режиме сварки. Конструкция трансформатора позволяет получить среднюю точку двумя простыми способами. Для этого необходимо соединить либо начала вторичных обмоток 1 и 2, либо их концы. Благодаря встречной намотке оба варианта легко реализуются с помощью токопроводящей шины, пропущенной в первом варианте с внутренней стороны обмоток 1 и 2, во втором – снаружи обмоток 1 и 2.

Отличительные особенности сварочного трансформатора.

Достоинством предлагаемой конструкции является то, что вторичные обмотки 1 и 2 перекрывают только часть поверхности первичной обмотки 5 сварочного трансформатора, не более 40…45%, уменьшая потокосцепление обмоток 1, 2 и 5, при этом увеличивается выходное сопротивление устройства в сварочном режиме, что благоприятно сказывается на его эксплуатационных характеристиках.

Другим преимуществом описанного устройства является термозависимое исполнение сервисной обмотки 7. Во первых, отпадает необходимость в применении отдельного термодатчика и схемы автоматики, во вторых, использование сервисной обмотки 7 в качестве термочувствительного элемента обеспечивает объемный контроль температуры сварочного трансформатора, высокую достоверность и быстродействие. Данное обстоятельство определяет повышенную надежность и безопасность в работе устройства.

Приведенная конструкция сохраняет работоспособность в широком диапазоне частот от 30кГц до 500кГц. Для реализации таких характеристик ленточные обмотки 1, 2 и 5 выполнены многослойными, состоящими из нескольких слоев металлической, например, медной фольги 4, изолированных друг от друга диэлектрическими прокладками 3. Такая конструкция обмоток 1, 2 и 5 уменьшает поверхностный эффект на высоких частотах рабочего диапазона. Это позволяет уменьшить сечения проводников обмоток 1, 2, и 5, снизить габариты и массу устройства, а также повысить его КПД.

Использование симметричной аксиально-совмещенной конструкции первичной 5 и вторичных 1, 2 обмоток сварочного трансформатора позволяет отказаться от магнитопровода 6 на частотах выше 130…150кГц, при этом сохраняется полная идентичность импульсов сварочного тока обеих обмоток 1 и 2.

Приведенная конструкция позволяет использовать широтно-импульсное регулирование выходной мощности, обеспечивая оптимальный режим работы инвертора. Максимальный сварочный ток может достигать значений 400…500А и выше, а минимальный устойчивый ток – 2…5А.

Масса сварочного трансформатора может быть снижена до 0,8…0,9кг при рабочих токах 140…160А.

Сварочный трансформатор для инверторного источника питания обладает высокой стабильностью рабочих характеристик, его конструктивные возможности позволяют изготавливать как мощные высокопроизводительные установки, так и малогабаритные, компактные, переносные аппараты, обладающие небольшой массой.

Устройство имеет высокий КПД, широкий диапазон использования, высокую надежность и большой срок эксплуатации.

на Главную
 
mailto: info@kosmin.ru