АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Электрическая схема трансформатора с подвижными обмотками

Читайте также:
  1. VIII. Схема лечения
  2. А) основные требования и принципиальная схема лечебно-эвакуационного обеспечения
  3. Алгоритм и блок-схема
  4. Анализ режима работы трансформатора с отдельным реактором
  5. Анализ режимов работы трансформатора
  6. Балки дощатоклееные. Проектирование, схема расчета.
  7. Балки клеефанерные с волнистой стенкой, проектирование, схема расчета.
  8. Балки клеефанерные с плоской стенкой, проектирование, схема расчета.
  9. Блок-схема алгоритма цикла с параметром представлена на рисунке 5.1.
  10. Блок-схема котельного агрегата
  11. Блок-схема приборов (фотоколориметры и спектрофотометры)
  12. В КПЗ за неоплаченные штрафы, схема развода

Трансформатор рис.2.8 имеет стержневой магнитопровод 1, подвижные первичные 2 и неподвижные вторичные 3 обмотки, а также привод 4 перемещения обмоток. Распространена также конструкция с подвижными вторичными и неподвижными первичными обмотками. При значительном расстоянии между первичной и вторичной обмотками велики потоки рассеяния и индуктивное сопротивление трансформатора, что приводит к изменению тока. Ступенчатое регулирование тока выполняется изменением соединения

катушек каждой обмотки между собой. Электрические процессы трансформатора при анализе его режимов работы рационально рассматривать в одинаковой последовательности, облегчающей понимание и запоминание: U ® I ® Ф ® E ® U и т.д. К кроме того, конструкцию трансформатора удобно несколько упростить, оставив по одной катушке первичной и вторичной обмоток рис.2.8.

 

Рис.2.8. Конструкция трансформатора с подвижными обмотками

Анализ режимов работы трансформатор с подвижными обмотками ..

Режим холостого хода. При подачи напряжения U1 на первичную обмотку с числом витков w1 в ней появляется ток холостого хода I0, создаваемый намагничивающую силу I0w1, рис. 2.9. Возникающий при этом магнитный поток холостого хода Фоп, зависит от намагничивающей силы и магнитного сопротивления на его пути Rm. Основная часть магнитного потока Ф0 замыкается по магнитопроводу, меньшая часть Фор, охватывающая первичную обмотку и замыкающаяся по воздуху, является потоком рассеяния.

 

 

Рис.2.9. К анализу работы трансформатора

 

Магнитная связь первичной обмотки со вторичной осуществляется только за счет основной части потока Ф0. Коэффициент магнитной связи Км показывает, какая часть потока холостого хода, создаваемая первичной обмоткой, пронизывает вторичную (Км < 1).

в
В первичной обмотке основная часть потока Ф0 наводит основную ЭДС рассеяния Ер1. Во вторичной обмотке с числом витков w2 ЭДС Е2 наводиться только основной частью потока Ф0 . В соответствии со вторым правилом Кирхгофа баланс напряжений и ЭДС для первичной обмотки описываются (2.7) (2.8), из которых следует, что первичное напряжение U1 уравновешивается суммой противоЭДС Е1 и Ер1. В отличие от трансформатора с нормальным рассеянием противоЭДС Ер1 пренебрегать нельзя. В свою очередь можно пренебречь падением напряжения на активном сопротивлении первичной обмотки R1.В режиме холостого хода ток во вторичной обмотки равен нулю, и, следовательно, энергия в ней не расходуется. Напряжение U0, возникающее на клеммах вторичной обмотки, равна ее ЭДС Е2.

Напряжение холостого хода U0 можно изменять числом витков первичной w1 и вторичной w2 обмоток. В отличие от трансформатора с нормальным рассеянием трансформатор с подвижными обмотками имеет несколько меньшее напряжение холостого хода U0, потому что коэффициент магнитной связи Км < 1. При увеличении расстояния между обмотками, ухудшается магнитная связь между ними и снижается Км,, а напряжение холостого хода уменьшается на 3...6 %.

Режим нагрузки. В первичной обмотке потоком Фт наводится основная ЭДС Е1. а потоком Фр1 - ЭДС рассеяния Ер1, совпадающие по фазе. Во вторично й обмотке потоком Фт наводиться ЭДС Е2., а потоком Фр2 - ЭДС рассеяния Ер2, направленные встречно из-за встречного направления потоков Фт и Фр2. ЭДС рассеяния Ер1 и Ер2 пропорциональны соответствующим токам I1 иI2 поэтому эти ЭДС удобно представлять как падения напряжения на индуктивных сопротивлениях первичной Х1 и вторичной Х2 обмоток.

Анализ режима работы трансформатора целесообразно выполнять с помощью эквивалентной схемы замещения (принцип которого описан на стр.29). Эквивалентная схема замещения трансформатора идентична представленной на рис. 2.3 и рис. 2.4. Допустив, что Км»1, тогда U1¢» U0 .

Из баланса напряжений для упрощенной эквивалентной схемы по второму правилу Кирхгофа

U 1¢ = I 1¢X1¢ + I 1¢R1¢ + I 2X2 + I 2R2 + U2,

после преобразования получают

U 2 = U 0 - I 2 [j(X1¢+X2) +(R1¢+R2)]

Пренебрегая активным сопротивлением обмоток R1¢ и R2 и считая, что сумма индуктивных сопротивлений обмоток X1¢ и X2 , является общим индуктивным сопротивлением трансформатора Хт, получают уравнение внешней характеристики трансформатора с подвижными обмотками.

U 2 = U 0 - I 2 Xт. (2.27)

Графическое изображение этого уравнения приведено на рис. 2.10. Чем больше Хт, тем более крутопадающая характеристика у трансформаторов с подвижными обмотками. при увеличении I2 напряжение на выходных клеммах трансформатора U2 (и на дуге Uд ) снижается.

Рис. 2.10. Внешняя характеристика трансформатора с подвижными обмотками

 

U2
Uo
Уравнение (2.42) дает формальное объяснение способа получения падающей внешней характеристики. Приведем физическое пояснение, рассматривая электрические процессы в трансформаторе, следуя рекомендованной схеме I® Ф.® Е® U. При увеличении тока вторичной обмотки I2 одновременно увеличивается ток в первичной обмотке I1 и наводимые ими потоки Фр1 и Фр2. Результирующий поток Фå2 , пронизывающий вторичную обмотку, снижается, поэтому уменьшается наводимая этим потоком ЭДС (Е2Р2 ), и напряжение U2 на вторичной обмотке трансформатора. Таким образом, падающая внешняя характеристика у трансформаторов с подвижными обмотками получается за счет магнитного рассеяния, вызванного размещением первичной и вторичной обмоток на значительном расстоянии.

Режим короткого замыкания можно рассматривать как частный случай режима нагрузки. При коротком замыкании вторичной обмотки напряжение U2 снижается до 0 и в соответствии с (2.27) ток короткого замыкания

Iк= U0/Xт (2.28)

Настройка режима в трансформаторе с подвижными обмотками. Основной способ настройки режима, связанный с изменением индуктивного сопротивления Хт, заключается в перемещении подвижной обмотки трансформатора. При сближении обмоток уменьшается зазор ℓв, и площадь сечения Sр2 , по которой замыкается поток Фр2 . Причем уменьшение Sр2 происходит быстрее уменьшения ℓр2. Поэтому с уменьшением ℓв увеличивается магнитное сопротивление потокам рассеяния Rmр2 и соответственно сопротивление Rm в целом. При уменьшении зазора между обмотками ℓ в потоки рассеяния Фр1 и Фр2 снижаются, что приводит к уменьшению ЭДС самоиндукции Ер1 и Ер2, наводимой этими потокам, следовательно - к снижению индуктивного сопротивления. В результате ток нагрузки I2 увеличивается.

Физическое пояснение данного способа настройки следующее. При уменьшении зазора между обмотками ℓÂ потоки рассеяния снижаются, что приводит к увеличению результирующего потока Фå2, пронизывающего вторичную обмотку, а, следовательно, к увеличению наводимой во вторичной обмотке ЭДС и вторичного напряжения U2. В результате ток нагрузки I2 увеличивается.

При перемещении обмоток обеспечивается плавная настройка тока. в реальных конструкциях кратность изменения тока ограничивают от двух до четырех. С целью получения большей кратности приходится существенно увеличивать максимальный зазор между обмоткам, габариты трансформатора и расход железа. Поэтому плавное изменение тока дополняют ступенчатым.

При ступенчатой настройке тока изменяют соединение катушек как первичной, так и вторичной обмоток. В реальном трансформаторе (рис. 2.8) первичная и вторичная обмотки имеют по две катушки. Возможны три варианта соединения катушек (рис. 2.11).

Рис. 2.11. Схемы переключения катушек для ступенчатого

изменения сварочного тока

 

В варианте (рис. 2.11 а) используется одна первичная и одна вторичная катушки расположенные на одном стержне. Напряжение холостого хода в этом случае U0 = U1Кмw2/w1 , а индуктивное сопротивление трансформатора

Хт1¢+ Х2.

В варианте (рис. 2.11,б) катушки первичной обмотки соединены последовательно, аналогично соединены катушки вторичной обмотки. Напряжение холостого хода для этого случая U0 = U1Км 2w2/ 2w1 и равно напряжению предыдущего случая. Индуктивные сопротивления отдельных катушек при этом суммируются, а общее сопротивление трансформатора увеличивается вдвое (Хт = 2Х1¢+ 2Х2 = 2(Х1¢+ Х2)) по сравнению с первым вариантом, а ток соответственно ниже.

С целью обеспечения надежного возбуждения дуги при сварке в диапазоне малых токов одновременно с переключением катушек на последовательное - уменьшают число витков первичной обмотки. При этом снижается коэффициент трансформации, а напряжение холостого хода возрастает.

Конструкции трансформаторов с подвижными обмотками. Этот тип трансформаторов выпускается в большом количестве следующих марок:

- переносные ТДМ-165У2 и ТДМ-254У2;

- передвижные ТДМ-317У2, ТДМ-401У2, ТДМ-503У2, ТДМ-503-1У2, ТДМ-503-2У2 и ТДМ-503-3У2/3.

Сварочный трансформатор ТДМ-503У2 предназначен для питание одного сварочного поста ручной дуговой сварки, резки или наплавки. Он имеет магнитопровод стержневого типа, первичную и вторичную обмотки, переключатель диапазона тока с рукояткой, устройство плавного изменения тока, защитный кожух и колёса для перемещения на производственной площадке.

Магнитопровод собран из лакированных листов высококремнистой электротехнической стали марки 3414. Первичная и вторичная обмотки выполнены по две катушки, расположенные попарно на стержнях магнитопровода.

Неподвижные катушки первичной обмотки намотаны алюминиевым проводом марки АПСД со стеклянной изоляцией и закреплены у нижнего ярма. Подвижные катушки вторичной обмотки намотаны “на ребро” алюминиевой шиной марки АДО, изолированы стеклолентой и пропитаны лаком. Соединение катушек как первичной, так и вторичной обмоток друг с другом производят ножевым переключателем, получая два диапазона изменения тока. Сквозь верхнее ярмо магнитопровода пропущен ходовой винт устройства плавного изменения тока в каждом диапазоне, рис 2.8. При вращении ходового винта перемещается обойма, на которой закреплена вторичная обмотка. Для подключения питания сети и сварочного кабеля имеются штыревые разъемы. На каждом стержне магнитопровода рис. 2.12 расположены по одной катушке первичной ОП и вторичной ОВ обмоток. Первичная обмотка состоит из двух частей ОП1 и ОП2. С помощью переключателя S можно выполнить последовательное или параллельное соединение катушек как первичной, так и вторичной обмоток. Для снижения помех радиоприему трансформатор снабжен емкостным фильтром конденсаторы (С1 и С2).

 

 

Рис. 2.12. Принципиальная электрическая схема трансформатора ТДМ-503У2

 

Внешняя характеристика трансформатора крутопадающая, рис. 2.13. При положении переключателя S, как показано на рис. 2.12, первичные и вторичные катушки соединены параллельно, что соответствует диапазону больших токов, кривые 3, 4.

Рис. 2.13. Внешние характеристики трансформатора ТДМ-503У2

 

При другом положении переключателя катушки первичной и вторичной обмоток соединяются последовательно. Это обеспечивает диапазон малых токов, внешние характеристики 1 и 2. При последовательном соединении катушек часть витков первичной обмотки ОП2 отключается, а напряжение холостого хода повышается, что благоприятно отражается на возбуждении и устойчивости горения дуги в диапазоне малых токов.

Подобную конструкцию имеют трансформаторы ТДМ-317У2 и ТДМ-401У2. Отличием трансформаторов ТДМ-503-1У2 и ТДМ-503-3У2 является то, что они снабжены устройством снижения напряжения холостого хода УСНТ-06У2, ТДМ-503У2 и ТДМ-503-3У2 - конденсатором для повышения коэффициента мощности.

Переносные трансформаторы ТДМ-161У2 и ТДМ-254У2 предназначены для работы на монтаже, имеют малую массу и рассчитаны на работу при ПВ ═ 20...25%. плавная настройка режима выполняется перемещением обмоток, грубая - переключением вторичных катушек с помощью барабанного переключателя. Диапазон малых токов обеспечивается использованием одной вторичной катушки, диапазон больших токов - при параллельном соединении вторичных катушек.

Недостатком трансформаторов с подвижными обмотками является: сильная вибрация подвижных частей - обоймы с обмотками и винтового привода, ограничивающая срок их службы; трудно обеспечить дистанционное и программное управление режимом сварки; затруднена стабилизация тока или напряжения. Однако, несмотря на перечисленные недостатки, эти трансформаторы получили широкое распространение для ручной дуговой сварки из-за малой массы, простоты, высоких сварочных свойств и технико-экономических показателей.

 


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 | 56 | 57 |

Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.007 сек.)