Источник питания типа СТЭ. Характеристики источников питания типа СТЭ и дуги. Источники питания (трансформаторы) с усиленными магнитными полями рассеяния

Основной поток Ф, как уже указывалось, создается результирующей м.д.с. обеих обмоток.

Картина магнитных полей трансформатора, созданных основным потоком Ф и потокосцеплениями взаимоиндукции, показана на рис. 2.8, в.

Результирующие потокосцепления рассеяния связаны с мгновенными значениями токов в обмотках известными зависимостями:

*4»£i'i;   ^c2=Ui₂,(2.7)

где Laiи L_ct2 — индуктивности рассеяния обмоток.

Из (2.7) определяются индуктивности рассеяния обмоток:

£_el==W*i/*i;    U=4?alh.(2.8)

При сделанных допущениях индуктивности рассеяния L_a\ и L_a2являются постоянными величинами, не зависящими от значения нагрузки, т. е. при изменении Я_я остаются теми же при фиксированном расстоянии Ь. Как известно из электротехники, действие э.д.с. рассеяния учитывается в расчетах и при анализе процессов в трансформаторе с синусоидальными входными напряжениями как индуктивное сопротивление обмоток трансформатора, обусловленное явлением магнитного рассеяния. Чем больше величины индуктивно-стей рассеяния L_a\ и L_a2, тем больше при тех же величинах токов и частоты индуктивные сопротивления обмоток:

х₁ = ш1_а1;    д:₂ = (о/,„2,                                   (2.9)

где w = 2nf— угловая частота синусоидального входного напряжения трансформатора.

Для расчета величин L_aiи L_a2необходимо располагать картиной пространственного распределения магнитных полей рассеяния. Вывод формул имеется в специальной литературе, посвященной расчету сварочных трансформаторов. Для вывода формул, по которым можно найти величины L_a\ и L_a2трансформатора, реальную картину магнитного поля упрощают, делая ряд допущений. Так, например, пренебрегают магнитным сопротивлением путей силовых линий полей рассеяния в стали и учитывают только магнитное сопротивление путей силовых линий в пространстве между обмотками и в самих обмотках, считая, что на остальных участках неферро-магнитных сред силовые линии полей рассеяния могут свободно расширяться (см. выше). Указанные допущения таковы, что вносимые ими расхождения вычисленных величин с найденными опытным путем находятся в пределах, допускаемых для инженерных расчетов.

Магнитное рассеяние влияет на свойства трансформатора как в установившемся, так и в переходных режимах. В установившемся

50

режиме величины индуктивных сопротивлений обмоток определяют форму внешней характеристики трансформатора U2=f{h), а в переходных режимах — поля рассеяния сказываются на величине мгновенного тока короткого замыкания и на скорости его возрастания. Следует иметь в виду, что силовые линии изменяющегося во времени поля рассеяния идут по пути наименьшего магнитного сопротивления и частично замыкаются через имеющиеся вблизи стальные части конструкции, например близко расположенные стенки стального кожуха трансформатора, стяжные болты и др. В стали изменяющиеся во времени поля рассеяния индуктируют вихревые токи, вызывающие нагрев и снижающие к.п.д. трансформатора. Если в трансформаторе устанавливают магнитные шунты на пути силовых линий полей рассеяния, то индуктированные в шунтах вихревые токи также вызывают нагрев, из-за чего снижается величина к.п.д. трансформатора.

Уравнения первичной и вторичной цепей. Для анализа работы трансформатора с усиленными магнитными полями рассеяния, вывода уравнения внешней характеристики и рассмотрения процесса регулирования сварочного тока необходимо располагать уравнениями цепей обмоток, магнитодвижущих сил и токов трансформатора. Вначале запишем эти уравнения через мгновенные значения v величин, а затем — в комплексной форме. Уравнения цепей обмоток составляются по второму правилу Кирхгофа. Учитывая выбранные условные положительные направления электрических величин и обходя (см. рис. 2.7) контуры по условным положительным направлениям токов, получаем для первичной цепи

Щ— —е_х—е_л -]-*•,/?!== — е_х-\-и_1Х-\-и_т,(2.10)

где иы=—e_al=L_CTid4'i/df; u_Rl = i_xR_x.

Для идеализированного трансформатора * в пределах нагрузки, не превышающей номинальную, из (2.10) получим

и₁=—е₁    или    [к, | = |—^j|.                          (2.11)

Для такого трансформатора при синусоидальном входном напряжении и\ = U_lmsinatна оснований (2.4) и (2.11) можно найти закон изменения во времени основного магнитного потока Ф:

Ф = —— (VcU-t-K,                          (2.12)   '

WiJ

где К — постоянная интегрирования (равная нулю, если отсутствует подмагничивание сердечника дополнительной обмоткой, обтекаемой постоянным током).

Входное напряжение щ в принципе может изменяться во времени по любому закону. Если и_х синусоидально, то из (2.12) получим

Ф= — O_IBcoso(rf = ®_OTsin(a)/— л/2).                        (2.13)

Идеализированным здесь и далее будем называть трансформатор, у которого нет полей рассеяния, нет потерь на нагрев сердечника, сопротивления обмоток R_{и R₂пренебрежимо малы, трансформация напряжения происходит без изменения его формы.

51

Основной магнитный поток в сердечнике в этом случае синусоидален