Расчёт сварочного выпрямителя, предназначенного для однопостовой механизированной сварки плавящимся электродом в среде углекислого газа и под флюсом деталей из низкоуглеродистых и низколегированных ст (стр. 1 из 3)

Министерство образование Российской Федерации

Санкт-Петербургский институт машиностроения (ЛМЗ-ВТУЗ)

Кафедра «Технология и оборудование сварочного производства»

Курсовая работа

по теме: Расчёт сварочного выпрямителя, предназначенного для однопостовой механизированной сварки плавящимся электродом в среде углекислого газа и под флюсом деталей из низкоуглеродистых и низколегированных сталей

Выполнил:

Ст.гр.№5303

Ковальков А. Е.

Проверила:

Приёмышева Г. А.

Санкт-Петербург 2010


Исходные данные

Наименование параметра Обозначение параметра Величина
1. Номинальное напряжение трёхфазной питающей сети частотой fс =50 Гц, В Uс 380
2. Номинальный выпрямленный (сварочный) ток, А Id н 500
3. Номинальное выпрямленное (рабочее)напряжение на зажимах выпрямителя при номинальном токе, В Ud н 50
4. Номинальный режим работы (продолжительность нагрузки) при цикле сварки 10 мин, % ПН% 60
5. Способ регулирования сварочных параметров тиристорный
6. Внешняя характеристика жёсткая
7. Система охлаждения Воздушнаяпринудительная
8. Класс изоляции F
9.Кострукционные особенности: а) материал магнитопровода б) материал обмоток трансформатора Сталь 3413 Алюминиевые провода

Выбор схемы выпрямления

Выбор осуществляется из четырёх самых распространённых схем выпрямления:

- Трёхфазная мостовая схема

- Шестифазная с нулевой точкой

- Схема с уравнительным реактором

- Кольцевая схема

Учитывая исходные данные, выбираем шестифазную схему выпрямления с уравнительным реактором, получившей широкое применение при сварке в углекислом газе. Схема обладает хорошим использованием вентилей и небольшой расчётной мощностью трансформатора.

Рисунок 1. «Схема выпрямления с уравнительным реактором»

В этой схеме трансформатор имеет одну первичную обмотку, соединённую в треугольник, и две группы вторичных обмоток, каждая из которых соединена в звезду, причём в первой группе нулевая точка образована концами обмоток, а во второй группе - началами обмоток. Таким образом, фазные напряжения смещены дуг относительно друга на 180 ̊. В результате имеем два трёхфазных выпрямителя, работающих параллельно через уравнительный реактор на общую нагрузку.

Основные параметры выпрямителя

1) Ориентировочное значение напряжения холостого хода выпрямителя:

Udxx =(1,4÷1,8)∙Ud н =(1,4÷1,8)∙50=70÷90(В)

Ud н – номинальное выпрямленное напряжение

Принимаем Udxx =80(В)

2) Длительно допустимый по нагреву ток выпрямителя:

Id дл =Id н

=500∙
=387 (А)

Id н – номинальный выпрямленный ток

ПН - продолжительность нагрузки

Расчёт силового трансформатора

1. Расчёт фазных токов и напряжений обмоток трансформатора:

По выбранной схеме выпрямления и схеме соединения первичной обмотки в треугольник рассчитываем:

1.1. Вторичное фазное напряжение:

U =

=
=68,4 (В)


1.2. Реальное значение напряжения холостого хода выпрямителя:

Udxx 0 =1,35∙ U =1,35∙68,4=92,3 (В)

1.3. Действующее значение тока вторичных обмоток трансформатора:

I = Id н ∙0,289=500∙0,289=144,5 (А)

выпрямитель катушка трансформатор сварочный

1.4. Расчётное значение тока вторичных обмоток:

I2ф расч. =I

=144,5∙
=111,9 (А)

1.5. Коэффициент трансформации:

При соединении первичной обмотки в треугольник

Кт =

=
=5,56

1.6. Действующее значение фазного тока первичной обмотки:

I =0,41∙

∙Id н =0,41∙
∙500=36,87 (А)

I =36,87∙1,05=38,7 (А)

1,05-коэффициент, учитывающий влияние тока холостого хода на номинальный первичный ток

1.7. Расчётное значение тока первичных обмоток:

I1ф расч. =I

=38,7∙
=29,98 (А)


1.8. Значение номинальной отдаваемой (выпрямленной) мощности выпрямителя:

Pd н =Id н ∙ Ud н =500∙50=25000 (Вт)=25 (кВт)

1.9. Значение потребляемой мощности:

При соединении первичной обмотки в треугольник

Pсети =Uc ∙I ∙3∙10-3 =380∙38,7∙3∙10-3 =44,1 (кВА)

2. Предварительный расчёт магнитной системы и обмоток:

2.1. Значение ЭДС, приходящейся на один виток:

e0 =(0,08÷0,045)∙Pсети расч.

Pсети расч. =Pсети

=44,1∙
=34,2 (кВА)

e0 =(0,08÷0,045)∙34,2=2,736÷1,539

Принимаю e0 =2,7 (В/виток)

2.2. Предварительное число витков вторичной обмотки:

W2 =

=
=25

2.3. Предварительное число витков первичной обмотки:

W1 =

U =Uc – при соединении первичной обмотки в треугольник


W1 =

=141

2.4. Окончательное число витков первичной и вторичной обмоток:

Принимаем окончательное число витков вторичной обмотки W2 =28.

Тогда окончательное значение ЭДС на один виток:

e0 =

=
=2,44 (В/виток)

Окончательное число витков первичной обмотки:

W1 =

=
=155,6

Принимаем W1 =156.

2.5. Предварительная плотность тока в обмотках трансформатора:

J1 =1,5 (А/мм2 ) - в первичной

J2 =2,35 (А/мм2 ) - во вторичной

2.6. Предварительные сечения проводов обмотки:

q1 =

=
=20 (мм2 )

q2 =

=
=49 (мм2 )

2.7. Активное сечение стали магнитопровода:

Предварительное активное сечение:

Sa =e0 ∙104 /4,44∙f0 ∙В

f0 – частота питающей сети;

В – предварительное значение магнитной индукции;

Для холоднокатаной анизотропной стали марки 3413 В

1,65 (Тл)

Sa =2,44∙104 /4,44∙50∙1,65=66,6 (см2 )

2.8. Полное сечение магнитопровода:

Предварительное полное сечение:

Sст =Sa с

Кс – коэффициент заполнения стали, Кс =0,95

Sст =66,6/0,95=70,1 (см2 )

2.9. Определение ширины пластины магнитопровода:

Учитывая мощность выпрямителя, выберем рекомендуемую ширину bст =82 (мм)

2.10. Предварительная толщина набора магнитопровода:

lст =Sc т ∙102 /bст =70,1∙102 /82=85,5 (мм)

Окончательную толщину набора принимаем lст =86 (мм)

Окончательное сечение магнитопровода:

Sст =lст ∙bст /100=86∙82/100=70,5 (см2 )

Окончательное активное сечение магнитопровода:

Sa =Sст ∙Кс =70,5∙0,95=67 (см2 )


Окончательная магнитная индукция:

В=e0 ∙104 /4,44∙f∙Sa =2,44∙104 /4,44∙50∙67=1,64 (Тл)

2.11. Суммарная площадь обмоток, которые необходимо разместить в окне:

Q=Q1 +Q2

Q1 – площадь первичной обмотки

Q1 =q1 ∙W1 =20∙156=3120 (мм2 )

Q2 – площадь двух вторичных обмоток

Q2 =2∙q2 ∙W2 =2∙49∙28=2744 (мм2 )

Q=Q1 +Q2 =3120+2744=5864 (мм2 )

2.13. Площадь окна магнитопровода:

Sок =2∙Q/Кзо

Кзо – коэффициент заполнения окна, Кзо =0,45

Sок =2∙5864/0,45=26062 (мм2 )

3. Окончательный расчёт магнитной системы трансформатора:

3.1. Ширина окна:

b0 =(1,1÷1,5)∙bст


Видео

Copyright © MirZnanii.com 2015-2018. All rigths reserved.