К.т.н. Сингаевский Н.А., Ермаков В.В., Сухов
В.В.
Дочернее открытое акционерное общество «Электрогаз» ОАО «Газпром»,
г. Краснодар, Российская Федерация
Многофазные источники питания электрической дуги на
основе трансформатора с вращающимся магнитным полем
Известно, что в качестве источников питания
электрической дуги в сварочном оборудовании различного назначения широко
используются трехфазные сварочные выпрямители [1].
Существенными недостатками таких
выпрямителей являются низкие значения коэффициента полезного действия и коэффициента мощности, а также большой уровень пульсаций
выпрямленного напряжения и искажений синусоидальности кривой напряжения
питающей сети.
Первые два из
перечисленных выше недостатков вызывают повышенный расход электроэнергии при выполнении
сварочных работ, а два последних - обуславливают снижение качества сварного шва
даже у сварщиков высокой квалификации.
Отмеченные
недостатки сварочных выпрямителей могут быть устранены при увеличении их фазности. С увеличением фазности
снижается не только искажающее воздействие выпрямителя на напряжение питающей
сети, но также существенно уменьшается уровень пульсаций выпрямленного
напряжения, т.е. повышается его качество.
В этой связи
практический интерес представляют многофазные сварочные выпрямители типа МСВ на
основе трансформатора с вращающимся магнитным полем (ТВП) с числом фаз вторичной обмотки более
трех [2,3].
На рисунках 1 и 2
представлена конструктивная схема ТВП, которая имеет существенные отличия от
конструктивных схем обычных трехфазных транс-
форматоров и позволяет сравнительно просто создавать
многофазные выпрямители с числом фаз от 6 до 30.
ТВП содержит средний витой кольцевой магнитопровод, выполненный из двух одинаковых колец 1,
склеенных между собой по торцовым не шлифованным поверхностям. На торцовые
шлифованные поверхности этих колец при помощи ферромагнитного клея наклеены
шихтованные зубцы 2 прямоугольной формы. Продольные оси симметрии зубцов
ориентированы в радиальном направлении относительно центра среднего магнитопровода и взаимно расположены под углом a (рисунок 2), который определяется по формуле:
a = π/m2 ,
где m2 - число фаз вторичной обмотки ТВП.
В пазы, образованные зубцами 2, уложены секции трехфазной
первичной и многофазной вторичной обмоток 3, охватывающих средний магнитопровод. С двух противоположных сторон к зубцам,
наклеенным на кольца среднего магнитопровода, через
немагнитные прокладки 4 калиброванной толщины, которые обеспечивают необходимые
соотношения магнитных сопротивлений отдельных участков магнитной цепи ТВП,
примыкают два боковых кольцевых витых магнитопровода
5, высота которых равна высоте колец среднего магнитопровода.
ТВП работает следующим образом. При подключении трехфазной первичной обмотки к
питающей сети в среднем магнитопроводе трансформатора
создается вращающееся магнитное поле, которое наводит в многофазной вторичной обмотке
трансформатора m-фазную систему ЭДС. В этой системе электродвижущие силы двух любых
соседних фаз вторичной обмотки имеют сдвиг по фазе на угол 2π/m2. За счет этого в ТВП
происходит преобразование трехфазной (m1=3) первичной системы напряжений в m2-фазную вторичную систему.
Структурная схема сварочного выпрямителя на основе ТВП с
девятифазной вторичной обмоткой (m2=9) представлена на рисунке 3. В состав сварочного
выпрямителя 2 входят: 3 - ТВП, 4 - девятифазный блок управляемых вентилей, 5 - система управления.
Выпрямитель
получает электроэнергию от трехфазной сети 1 и отдает ее через сварочные кабели нагрузке 6.
Производственные
испытания опытных образцов девятифазных сварочных выпрямителей типа МСВ-201 и
МСВ-301, проведенные в ООО "Кубаньгазпром"
и ДОАО «Электрогаз» ОАО «Газпром»,
подтвердили их существенные преимущества по сравнению с традиционными трехфазными
сварочными выпрямителями как отечественного, так и зарубежного производства.
Литература:
1. Оборудование
для дуговой сварки: Справочное пособие /Под ред. В.В.
Смирнова. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1986. – 656 с.: ил.
2. Ермаков В.В., Сингаевский
Н.А., Церковный А.Е Многофазные
сварочные выпрямители на основе трансформатора с вращающимся магнитным полем //
Сварочное производство. 2005. №11. С. 37-40.
3. RU патент № 2246151, H