Регульований трифазний трансформатор з клиновим магнітним шунтом

1. Регульований трифазний трансформатор із клиновим магнітним шунтом, що містить магнітопровід з обмотками і клиновий магнітний шунт, виконаний з можливістю повздовжнього переміщення у вікнах магнітопроводу трансформатора за допомогою ходової гайки, розташованої на ходовому гвинті, жорстко зафіксованому відносно магнітопроводу, й який має можливість тільки обертального руху, причому клиновий магнітний шунт складається з принаймні двох блоків - клинів внутрішнього й зовнішнього, причому блок внутрішніх U 1 3 13508 4 Відомий «Зварювальний трансформатор» тора максимальні, а зварювальний струм при цьо[Авт. св. СРСР №792308, МПК-3 Н01F31/06, бюл. му мінімальний. При висуванні шунта з вікна магні№48, 1980р.], який містить магнітопровід, рухливі і топровода магнітна провідність зменшується і званерухомі котушки, що додатково постачені магнітрювальний струм росте. Магнітний шунт при ними шунтами, половина яких закріплена на торвиході з вікна магнітопровода випробовує максицях рухливих котушок, а половина - на торцях немальне осьове електромагнітне зусилля, яке втярухомих котушок. гує шунт у вікно магнітопровода і викликає його Недоліком відомого пристрою є великі динамівібрацію. чні зусилля і вібрація, які виникають на рухливих Для зниження вібрації застосовують тугі наелементах конструкції, що приводить до прископрямні, по яких переміщається шунт, або шунт реного зносу рухливих елементів пристрою. забезпечують пружинами, що віджимають його до Крім того, недоліком пристрою є підвищені гаоднієї сторони магнітопровода чи встановлюють барити магнітопровода, тому що переміщення руйого у вікні з деяким перекосом. Вібрація магнітнохливої котушки з магнітними шунтами уздовж магго шунта значно зменшується, якщо його розділинітопровода щодо нерухомої котушки повинне ти на дві рівні частини і регулювання струму робизабезпечувати широкий діапазон регулювання ти, переміщаючи частини шунта з вікна в струму зварювання. Розташування магнітних шунпротилежні сторони. У цьому випадку осьові зутів на торцях котушок вимагає надійного кріплення силля, що діють на шунти, спрямовані назустріч їх друг до друга, тому що на магнітні шунти діють один одному. великі електродинамічні сили, що прагнуть зруйВідомий трансформатор для дугового електнувати це кріплення. розварювання [Патон Б. Е. Лебедев В. К. ЕлектроУсі перераховані вище недоліки приводять до устаткування для дугового і жужільного зварюванзбільшення трудомісткості виготовлення виробу, ня. М. «Машинобудування», 1966 р., с. 165, мал. підвищеним массо-габаритним показникам і низ8.10], що складається зі стрижневого магнітопрокою надійності роботи таких пристроїв. вода, первинної обмотки, вторинної обмотки і розВідомий трансформатор [Авт. св. СРСР ташованого між ними з можливістю переміщення №1738519, МПК-5 В23К9/00, бюл. №21, 1992р.], у магнітного шунта, який виконаний у вигляді єдиноякому магнітний шунт фіксується між стрижнями го пакета листів з електротехнічної сталі. магнітопровода не гвинтовим механізмом, а зажиЗагальновідомо, що у такій конструкції перемається зустрічно орієнтованими поверхнями перміщення шунта з метою регулювання струму звавинної і вторинної обмоток, виконаних у вигляді рювання, а також його фіксацію, що перешкоджає монолітних блоків, один із яких може переміщувавтягуванню шунта магнітним полем трансформатися уздовж стрижнів магнітопровода. тора, здійснюють гвинтовим механізмом. Для підготовки трансформатора до робочого Із шунтом жорстко зв'язана ходова гайка, а з режиму його обмотки за допомогою спеціального магнітопроводом - ходовий гвинт, обертанням якомеханізму направляються назустріч один одному і, го переміщають магнітний шунт. затискаючи шунт, фіксують його в заданому полоНедоліком трансформатора такого типу є: женні. Маса обмоток приймає на себе вібрацію - сильна вібрація, викликана перемінним магшунта й суттєво її знижує. При необхідності змінинітним полем розсіювання трансформатора, тому ти значення зварювального струму зварник відпущо осьове зусилля перемінного магнітного поля, скає ручку механізму, звільняє шунт і за допомощо діє на шунт, скомпенсовано кронштейном з гою тяги переміщає його в положення, що ходовою парою - гвинт-гайка, але обертальна сила відповідає необхідному струму зварювання, і зноне скомпенсована через те, що шунт не фіксується ву затискає шунт між обмотками. Переміщення жорстко у вікні магнітопровода; наслідком вібрації шунта за допомогою тяги, а не за допомогою хоє шум і швидкий знос нарізного сполучення мехадового гвинта, суттєво знижує час установки ренізму переміщення і фіксації шунта; жиму зварювання. - неможливість одержання повітряних зазорів Основним недоліком трансформатора є скла0,5мм і менше, тому що вони формуються за додність виконання обмоток у вигляді монолітних помогою окремих пластин з ізоляційного матеріаблоків. Крім того, у конструкції трансформатора лу, як правило, текстоліту. Це проводить до того, закладене технічне протиріччя: у трансформатощо регулювати режими в діапазоні від 40 до 400А рах малої потужності рухлива обмотка має невебез переключення ступіней неможливо. Чи необлику масу і, отже, не може цілком погасити вібрахідно робити пакети шунтів великої товщини, що цію шунта, а при експлуатації трансформаторів економічно недоцільно. великої потужності виникають труднощі з переміВідомі трансформатори [ТУ В20732066.061-99 щенням масивних обмоток. на трансформатор ТДМ-180 виробництва ОАО Пристрій, що заявляється, відноситься до дру«Фірма «СЕЛМА»], у яких магнітний шунт складагої групи зварювальних трансформаторів з мехається з двох частин, закріплених на загальному нічним регулюванням струму зварювання, що коромислі, виконаному у вигляді ресори, що заздійснюється за допомогою рухливих магнітних безпечує розклинення частин шунта у вікні магнішунтів. топровода; при цьому засіб переміщення шунта Плавне регулювання струму в трансформаторі виконано у вигляді ходового гвинта з гайкою, Крим здійснюється переміщенням магнітного шунта того, із шунтом жорстко зв'язана ходова гайка, а з вручну чи сервоприводом. При цілком вставленомагнітопроводом - ходовий гвинт, обертанням якому у вікно шунті магнітна провідність для потоку го переміщається магнітний шунт. розсіювання і, отже, індуктивний опір трансформа 5 13508 6 Така конструкція крім компенсації осьового зуленням, а іншої - з лівої. силля, що діє на шунт, дозволяє фіксувати магнітУстановка зварювального струму здійснюєтьний шунт у вікні магнітопровода, і частково компеся обертанням ходового гвинта. нсувати вібрацію, викликану обертаючою силою. При обертанні ходового гвинта в одну сторону Недоліками відомого пристрою є: шунти розсовуються і виходять з магнітної систе- підвищені вимоги до точності геометричних ми трансформатора, що приводить до збільшення розмірів вікна магнітопровода, тому що фіксація зварювального струму. шунта здійснюється «перекосом» пакета у вікні Для зменшення зварювального струму обермагнітопровода, тому розміри вікна прямо вплитають ходовий гвинт в іншу сторону і зближають вають на повітряний зазор, необхідний для роботи шунти. шунта; У цій конструкції діючі на обидва шунти осьові - для забезпечення повітряного зазору необзусилля, що викликають вібрацію, спрямовані нахідно застосовувати трудомісткі технологічні опезустріч один одному і значною мірою компенсурації по виготовленню прокладки з ізоляційного ються. Однак обертаюча сила, що викликає перематеріалу і пластинки з нержавіючої сталі, а також кіс шунтів, у цій конструкції не скомпенсована, що приклеювати їх у вікні магнітопровода; є причиною додаткової вібрації. - для однофазних трансформаторів застосуТаким чином, аналіз відомих конструкцій покавання можливе тільки з магнітопроводами броньозує, що у відомих конструкціях регульованих транвого типу. сформаторів використовуються засоби, яки зниДля зниження вібрації можуть бути застосоважують вібрацію, що підвищує надійність роботи ні різні міри: шунт може бути встановлений у напристрою. Однак закладені в цих конструкціях техпрямні з немагнітної сталі, можуть бути застосованічні рішення зменшують або тільки осьову вібрані пружини складної форми, зменшений крок цію, як в останній розглянутій конструкції, або змерізьблення ходового гвинта. Усі ці міри вимагають ншують лише дію обертальної сили. Крім того, високої точності виготовлення шунта і механізму використання як засіб переміщення шунта ходовойого переміщення, що приводить до збільшення го гвинта знижує зручність експлуатації, тому що вартості трансформатора, а малий крок різьбленпотрібно значний час для установки шунта в робоня ходового гвинта збільшує час регулювання че положення. струму зварювання. В міру неминучого зносу меВідомий «Регульований трансформатор» [Паханізму переміщення шунта вібрації підсилюються, тент Російської Федерації №2136461, МПК-6 що приводить до прискореного зносу. В23К9/00, Н01F29/00, опубл. 09 жовтня 1999р.], що У трансформаторах з магнітним шунтом на включає магнітопровід стрижневого типу, первинну шунт діють дві основні електромагнітні сили: осьоі вторинну обмотки і розташований між ними магва й обертальна. Перша діє в напрямку руху шуннітний шунт, постачений засобом його переміщента, утягуючи його у вікно між стрижнями і зменшуня, при цьому шунт виконаний у вигляді блоку з ючи, тим самим, опір на шляху магнітного потоку, двох клиноподібних призм, підстави яких звернені створюваного первинною обмоткою трансформадо обмоток, кут перетинання площин, у яких летора. Друга сила є результуючої двох сил притяжать робочі поверхні однієї призми, дорівнює куту гання шунта до стрижнів і при найменшому його перетинання площин, у яких лежать робочі поверперекосі прагне розгорнути шунт таким чином, що хні іншої призми, зазначені кути протилежно спряодин його кінець притискається до лівого стрижня, мовані, а засіб переміщення шунта виконано у а іншої - до правого. вигляді загальної тяги, що забезпечує переміщенНегативний вплив обертальної сили, що виня шунта в напрямку, перпендикулярному площині кликає вібрацію, може бути компенсовано різними магнітопровода, при цьому призми закріплені на конструктивними прийомами. Наприклад, у транстязі з забезпеченням можливості їхнього взаємноформаторах серії СТШ [Патон Б. Е. Лебедев В. К. го переміщення в площині руху шунта, причому Електроустаткування для дугового і жужільного підстави призм мають форму прямокутного трикузварювання. М. «Машинобудування», 1966 р., с. тника чи прямокутної трапеції. 240], для компенсації обертаючої сили застосовані Дана конструкція регульованого трансформаспеціальні пружинні компенсатори, вмонтовані в тора, на думку авторів, вирішує задачу максимаотвори, висвердлені в тілі шунта. льного зниження вібрації магнітного шунта просСуттєво більший негативний вплив робить на тими засобами з одночасним підвищенням трансформатор вібрація, викликана осьовою елекзручності експлуатації, тобто зниження часу, необтромагнітною силою. Таку вібрацію знижують за хідного для установки шунта в положення, що відрахунок установки в зазорі між шунтом і стрижняповідає обраному значенню робочого струму. ми магнітопровода спеціальних прокладок з ізоляУ цьому трансформаторі досягається більш ційного матеріалу чи немагнітної сталі. значне зниження рівня вібрації, шуму, теплових Інший напрямок боротьби з осьовою вібрацією навантажень. шунта реалізовано в трансформаторі [Закс М. И., Недоліками відомого пристрою є: Каганский Б. А., Печенин А. А. Трансформатори - неможливість плавного і точного регулювандля електродугового зварювання. Л. «Энергоатоня режиму зварювання; миздат», 1988 р., с. 37], який містить магнітопровід - вимагаються значні зусилля клинової пари на стрижневого типу, первинну і вторинну обмотки, стінки магнітопровода для того, щоб компенсувати між якими розташована пара магнітних шунтів, всі зусилля, що діють на шунт. Тому половинки закріплених на загальному ходовому гвинті. При шунта мають довжину в два рази перевищуючу цьому один шунт має ходову гайку з правим різьбтовщину набору магнітопровода для того, щоб при 7 13508 8 цілком виведеному шунті забезпечити фіксацію топровода трансформатора; його у вікні магнітопровода за рахунок кінців з не- переміщення магнітного шунта у вікнах магнімагнітного матеріалу; топровода трансформатора здійснюється за до- при роботі при цілком чи частково виведенопомогою ходової гайки і ходового гвинта; му шунті з вікна магнітопровода кронштейн шунта - ходова гайка розташована на ходовому гвинвиходить за габарити корпуса джерела живлення. ті; Найбільш близьким по технічній сутності і ре- ходова гайка зв'язана із шунтом; зультату, який досягається, і обраним як прототип - ходовий гвинт жорстко зафіксований відносє «Магнітний шунт для керування режимом роботи но магнітопровода; трансформатора з підвищеним розсіюванням» - ходовий гвинт має можливість тільки оберта[Патент Російської Федерації №38078, МПК-6 льного руху; В23К9/00, Н01F29/00], що складається з, принайм- клиновий магнітний шунт складається з, прині, двох блоків, яки утворюють плоскопаралельну наймні, двох блоків клинів - внутрішнього і зовнішклинову систему, переміщення якої у вікні магнітонього; провода трансформатора здійснюється за допо- блок внутрішніх клинів зв'язаний з першою могою ходової гайки, жорстко зв'язаної с шунтом, і планкою; закріпленого відносно магнітопровода ходового - перша планка подпружинено розташована на гвинта, причому блоки шунта, яки утворюють клиходовій гайці; нову систему, зв'язані між собою пружинами таким - ходова гайка має можливість тільки зворотчином, що постійно знаходяться в розклиненому но-поступального руху. положенні, крім того, звернені друг до друга повеСуттєвими відмітними ознаками пристрою, що рхні блоків шпунтовані таким чином, що шипи на заявляється, є: поверхні одного блоку входять у пази на поверхні - додатково введена друга планка; іншого блоку. - друга планка має твердий-гнучкий зв'язок із Недоліками прототипу є підвищене тертя блоблоком зовнішніх клинів; ків шунта через наявність шипів і пазів на поверх- зв'язок блоку внутрішніх клинів з першою нях цих блоків, а також заклинювання блоків шунпланкою виконано твердо-гнучким; тів при їхньому введенні у вікно магнітопровода. - ходова гайка виконана з можливістю подовжЗадачею корисної моделі є розробка нової нього переміщення; конструкції регульованого трифазного трансфор- ходова гайка має в середній частині зовнішматора з клиновим магнітним шунтом з досягненній виступ; ням технічного результату - підвищення надійності - до зовнішнього виступу ходової гайки за дороботи пристрою. помогою пружинних елементів підгорнуті обидві Поставлена задача виконується тим, що в планки; «Регульованому трифазному трансформаторі з - пружинні елементи зафіксовані на ходовій клиновим магнітним шунтом», що включає магнігайці. топровід з обмотками і клиновий магнітний шунт, Приватними суттєвими відмітними ознаками виконаний з можливістю подовжнього переміщенпристрою, що заявляється, є: ня у вікнах магнітопровода трансформатора за - пружинні елементи виконані у вигляді тарілдопомогою ходової гайки, розташованої на ходочастих пружинних шайб; вому гвинті, жорстко зафіксованому відносно маг- пружинні елементи виконані у вигляді прунітопровода й який має можливість тільки обертажин; льного руху, при цьому клиновий магнітний шунт - пружинні елементи виконані у вигляді пружскладається з, принаймні, двох блоків клинів - внуних шайб, наприклад, гумових. трішнього і зовнішнього, причому блок внутрішніх Технічний результат, який досягається, поляклинів зв'язаний з першою планкою, подпружинено гає в підвищення надійності роботи пристрою. розташованої на ходовий гайці, яка має можлиМіж суттєвими ознаками пристрою, що заяввість тільки зворотно-поступального руху, додатляється, і досягаемого з їхньою допомогою технічково введена друга планка, що має твердийним результатом існує наступний причинногнучкий зв'язок із блоком зовнішніх клинів, а зв'янаслідковий зв'язок. зок блоку внутрішніх клинів з першою планкою Дійсно, у пристрої, який заявляється, підвивиконано твердо-гнучким, при цьому ходова гайка щення надійності роботи пристрою в порівнянні з виконана з можливістю подовжнього переміщення прототипом досягається завдяки використанню і має в середній частині зовнішній виступ, до якого суттєвих ознак корисної моделі, що реалізують за допомогою пружинних елементів підгорнуті новий принцип переміщення клинового магнітного обидві планки, причому пружинні елементи зафікшунта, що включає обертання ходового гвинта і совані на ходовій гайці, крім того, пружинні елемезв'язане з ним переміщення ходової гайки, при нти виконані у вигляді тарілчастих пружинних цьому здійснюється перемінний твердий-гнучкий шайб, у вигляді пружин чи у вигляді пружних шайб, зв'язок між ходовим гвинтом і елементами магнітнаприклад, гумових. ного шунта, переміщуваними у вікні трансформаСуттєвими ознаками пристрою, що заявляєтьтора, причому під час переміщення елементи магся, співпадаючими з прототипом, є: нітного шунта розташовують із зазором по - магнітопровід з обмотками; відношенню друг до друга, а після припинення - клиновий магнітний шунт; руху магнітного шунта його елементи щільно розк- клиновий магнітний шунт виконаний з можлинюють між собою у вікні магнітопровода. ливістю подовжнього переміщення у вікнах магні 9 13508 10 Конструктивні суттєві ознаки, зазначені у форОбидві планки 3 і 4 розташовані на ходовій мулі корисної моделі, необхідні і достатні для реагайці 5, що виконана плаваючою, при цьому обидві лізації переміщення клинового магнітного шунта у планки 4 і 5 із двох сторін підгорнуті пружинними вікнах магнітопровода трифазного трансформатоелементами 7 і 8 до зовнішнього виступу 6 ходової ра. гайки 5. Досягнення зазначеного вище технічного реПружинні елементи 7 і 8 зафіксовані на ходозультату можливо тільки при наявності сукупності вій гайці 5, наприклад, за допомогою фіксуючих всіх суттєвих ознак, викладених у формулі корисгайок 9. ної моделі, при відсутності кожного з них технічний Пружинні елементи 7 і 8 можуть бути виконані результат не може бути досягнуть. у вигляді тарілчастих пружинних шайб (показані на Проведений заявником аналіз рівня техніки, Фіг.1), а також у вигляді пружин чи пружних шайб із що включає пошук по патентних і науковогуми (умовно не показані). технічних джерелах інформації, з виявленням На вільному кінці ходового гвинта розташоваджерел, що містять інформацію про аналоги техніна рукоятка (умовно не показана), обертанням якої чного рішення, що заявляється, дозволяє устаноздійснюється механічне переміщення магнітного вити, що заявником не виявлені аналоги, що харашунта. ктеризуються всією сукупністю ознак, ідентичної Ходовий гвинт за допомогою різьблення зв'явсім суттєвим ознакам пристрою, зазначеним у заний з ходовою гайкою 5, що плаває, яка своїм формулі корисної моделі, що заявляється. виступом 6, розташованим у середній частині, Тому можна затверджувати, що корисна моздійснює твердий зв'язок, а за допомогою пружиндель відповідає умові охраноспособності за критених елементів 7 і 8 здійснює гнучкий зв'язок між рієм «новизна». ходовим гвинтом і першої 3 і другий 4 планками. Крім того, корисна модель промислово застоПри цьому при переміщенні магнітного шунта совна, тому що пристрій, що заявляється, дозвоусередину магнітопровода працює твердий зв'язок ляє широко використовувати його при розробці виступу 6 гайки 5 з першою планкою 3 і гнучкий конструкцій і при виготовленні трифазних трансзв'язок гайки 5 із другою планкою 4 через тарілчаформаторів з переміщуваним клиновим магнітним сті пружинні шайби 7, завдяки чому блок внутрішшунтом. ніх клинів 1 магнітного шунта починає переміщенМожливість здійснення корисної моделі, що ня усередину вікна магнітопровода першим, при заявляється, підтверджується описом, що нижче цьому утвориться зазор між внутрішнім 1 і зовнішприводиться, її практичної реалізації й ілюструєтьнім 2 блоками клинів цього магнітного шунта. Тося кресленнями. му, коли зовнішній блок клинів 2 магнітні шунти На Фіг.1 показаний блок магнітного шунта, вид починає своє переміщення усередину вікна магнізверху; на Фіг.2 - зображена в аксонометрії ходова топровода, те цьому переміщенню не перешкогайка. джає тертя блоків клинів 1 і 2 магнітні шунти між Пристрій, що заявляється, складається з трьособою і розклинення цих блоків клинів 1 і 2 усерестержневого магнітопровода з первинними і втодині вікон магнітопровода. ринними обмотками (умовно не показані). При переміщенні магнітного шунта з магнітопКлиновий магнітний шунт складається з, прировода працює твердий зв'язок виступу 6 гайки 5 із наймні, двох блоків клинів - внутрішнього 1 і зовдругою планкою 4 і гнучкий зв'язок гайки 5 з пернішнього 2. шою планкою 3 через тарілчасті пружинні шайби 7, Внутрішні 1 і зовнішні 2 блоки клинів утворюзавдяки чому зовнішній блок клинів 2 магнітні шунють плоскопаралельну клинову систему, що перети починає переміщення з вікна магнітопровода міщається у вікнах магнітопровода трансформатопершим, при цьому утвориться зазор між внутрішра (умовно не показані). нім 1 і зовнішнім 2 блоками клинів магнітного шунКожний із блоків клинів 1 і 2 складається, щота. Тому, коли внутрішній блок клинів 1 магнітного найменше, із двох клинів, розташованих симетришунта починає своє переміщення з вікна магнітопчно один одному щодо осі ходового гвинта. ровода, те цьому переміщенню не перешкоджає Блок внутрішніх клинів 1 зв'язаний з першою тертя блоків клинів 1 і 2 магнітні шунти між собою і планкою 3, а блок зовнішніх клинів 2 зв'язаний із розклинення цих блоків 1 і 2 усередині вікон магнідругою планкою 4. топровода. Переміщення блоків клинів 1 і 2, зв'язаних з Гнучкий зв'язок гайки 5 з першої 3 чи другий 4 першої 3 і другий 4 планками здійснюється за допланками через тарілчасті пружинні шайби 7 чи 8 помогою ходової гайки 5, зв'язаної із шунтом, і починає переміщати першу 3 чи другу 4 планки в ходового гвинта (умовно не показаний). момент, коли гайка 5 переборює опір стиску цих Ходовий гвинт жорстко зафіксований відносно тарілчастих пружинних шайб 7 чи 8 і «вибирає» магнітопровода, наприклад, за допомогою кронвільний хід стиску цих шайб 7 чи 8. У цей момент штейна (умовно не показаний) і має можливість гнучкий зв'язок гайки з першої 3 чи з другий 4 платільки обертального руху. нками починає працювати як твердий зв'язок між На ходовому гвинті розташована ходова гайка цими елементами. 5 із зовнішній виступом 6 у середній частині ходоПри припиненні обертання ходового гвинта і вої гайки 5. зупинці гайки 5 при будь-якім положенні блоків Пари внутрішніх клинів 1 має твердий-гнучкий клинів 1 і 2 магнітні шунти щодо вікна магнітопрозв'язок з першою планкою 3, а пари зовнішніх кливода тарілчасті пружинні шайби 7 і 8, розташовані нів 2 має твердий-гнучкий зв'язок із другою планна гайці 5 і спираючись в першу 3 і другу 4 планки, кою 4. переміщують ці планки 3 і 5 назустріч один одному 11 13508 12 доти, доки блоки клинів 1 і 2 магнітні шунти не вода, що значно підвищує надійність роботи всьозаймуть цілком простір у вікні магнітопровода, го пристрою в цілому. щільно і без зазорів розклинюючи між стрижнями Таким чином, можна затверджувати, що задамагнітопровода. ча, поставлена в дійсній корисній моделі - розробВільному переміщенню блоків клинів 1 і 2 магка нової конструкції регульованого трифазного нітні шунти усередині вікон магнітопровода не петрансформатора з клиновим магнітним шунтом решкоджає тертя між клинами, а також тертя між виконується з досягненням технічного результату блоками клинів 1 і 2 і поверхнею вікон магнітопропідвищенням надійності роботи пристрою. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601