Стыковая сварка уголков (стр. 2 из 3)

- Первичное напряжение - U₁, В;

- Частота питающей сети - f, Гц;

- Относительная продолжительность включения - ПВ, %;

- Номинальный длительный вторичный ток - I_2дн, А

- Расчётный кратковременный вторичный ток - I_2р, А

- Расчётная вторичная ЭДС - Е_2р, В

1) Первичное напряжение U₁, подаваемое на первичную обмотку трансформатора, зависит от номинального первичного напряжения сети U_cи типа включающего устройства. По ГОСТ 297-80 рекомендуется напряжение сети U_c=380 В. При использовании электромагнитного или тиристорнрго контакторов U₁=U_c=380 В.

2) Частота питающей сети f=50 Гц.

3) Относительную продолжительность включения ПВ определяют в зависимости от суммарных времени протекания тока ∑t_св и времени пауз ∑t_пауз, в течение одного цикла сварки.

В моём случае относительная продолжительность включения задана в задании: ПВ=20%

4) Номинальный длительный вторичный ток I_{2. д. н.} зависит от сварочного тока I_св.

Сначала определяем необходимый по режиму сварки кратковременный вторичный ток трансформатора по формуле (7), I₂=

Затем определяем длительный вторичный ток I_{2. д. (}при ПВ=100%), эквивалентный кратковременному по количеству выделяемого тепла:

Величину I_{2. д.} округляю до значения номинального длительного I_{2. д. н.} вторичного тока по ГОСТ 10594-80, принимая ближайшее значение, выбранное из ряда: I_{2. д. н.} =

5) Расчётный кратковременный вторичный ток I_{2. р.} определяем из уравнения:

6) Расчётная вторичная ЭДС Е_{2. р.} зависит от расчётного тока и полного сопротивления Z_свконтактной машины со вторичной стороны при сварке заготовок.

Она рассчитывается по формуле:

Вторичную ЭДС Е_{2. р.} рассчитаю позже, после полного сопротивления Z_св контактной машины.

2.2 Расчёт сопротивления вторичного контура и полного сопротивления контактной машины

Выбор конструкции вторичного контура машины:

Рисунок 2 - Вторичный контур стыковой машины.

1 - вторичный виток; 2, - шина; 3-10 - колодки; 4, 5,8,9 - клиновые подушки; 7, 6 - губки; 11 - шина гибкая; 12 - крепежные планки; 13 - винт.

Для сварки данного изделия за основу берём машину МС-

Характеристика машины:

- Номинальный сварочный ток I_ном

- Усилие сжатия F

- Вылет электродов

- Раствор электродов

- Ход верхнего электрода

Полное сопротивление Z_св рассчитывается по уравнению:

гдеR_{в. к. -} активное сопротивление элементов вторичного контура машины (шин, электрододержателей) и переходных контактов между ними;

R″_{тр. -} активное сопротивление трансформатора, приведённое ко вторичной цепи;

R_св - активное сопротивление объекта сварки;

Х_{в. к. -} индуктивное сопротивление вторичного контура;

Х″_{тр. -} индуктивное сопротивление трансформатора, приведённое ко вторичной цепи;

Х_св - индуктивное сопротивление объекта сварки.

Для определения R_{в. к.} и Х_{в. к.} нужна схема вторичного контура контактной машины с учётом свариваемых заготовок и его размеров. При этом в качестве прототипа я принял машину МС-. Схема вторичного контура контактной машины представлена на рисунке 2.

Известно, что R_св= мкОм, а Х_св=

Индуктивное сопротивление вторичного контура Х_{в. к.} определяют по формуле:

Активное сопротивление R″_тр. и индуктивное Х″_тр сопротивление трансформатора, приведённые ко вторичной стороне принимаю по [4 cтр 16].

Для трансформаторов на расчётные токи до 20000 А:

R″_тр= Х″_тр=25 мкОм.

Активное сопротивление вторичного контура в целом рассчитывается по формуле:

гдеR_{в. к. i} - активное сопротивление всех элементов вторичного контура.

R_{п. i} - переходные сопротивления контактов.

где К_э - коэффициент поверхностного эффекта; К_э=1,5

l_i - длина элемента, см.

r_i - удельное сопротивление материала элемента, мкОм*см.

гдеr₀ - удельное сопротивление, мкОм*см

r₀=1,75 мкОм/см - для меди, r₀=7,1 мкОм/см - для латуни.

a - температурный коэффициент сопротивления, град^-1.

a=0,004 - для меди, a=0,002 - для латуни.

Примерные длины элементов:

Подберём сечения элементов вторичного контура:

где j - допустимая плотность тока, А/мм². [4 стр 17].

I_{2. д. н.} =

Рассчитаем активное сопротивление всех элементов вторичного контура по формулам.

Значения переходных сопротивлений контактов рассчитываем по формуле:

Активное сопротивление вторичного контура в целом равно:

Полное сопротивление Z_свравняется:

Расчётная вторичная ЭДС Е_{2. р.} рассчитывается по формуле (17) и равняется:

Определим расчётную мощность трансформатора.

Схема первичной обмотки трансформатора

Выбираю типовую схему №3 [3 стр.18], так как она наиболее эффективна.

Рисунок 3 - Схема первичной обмотки трансформатора.

Количество ступеней nрегулирования вторичной ЭДС ровно 8, n=8.

Расчетной ступенью, для которой назначены ток I_{2. p.} и ЭДС Е_{2. р.,}является предпоследней (Е_{2. р.} =Е_2.7). На этой ступени выполняется сварка.

Кратность регулирования вторичной ЭДС согласно ГОСТ 297-80 принимаю равной К=2 (для машин с повышенной стабильностью).

Количество вторичных витков принимаю равным W₂=1 при Е_{2. р}<12-14 В.

Определим число витков первичной обмотки на каждой ступени.

На предпоследней ступени число витков первичной обмотки равно

С другой стороны:

От сюда следует, что -

Принимаю m=

Учитывая соотношение числа витков первичной обмотки по секциям:

определим значения W_a, W_b, W_c.

W_a=m=W_b=2m= W_c=4m=

Число витков первичной обмотки на каждой ступени:

Вторичная ЭДС на всех ступенях определяется по уравнению:

Далее рассчитаю длительные первичные токи на всех ступенях по уравнению:

гдеI_{1. д. р. -} длительный первичный ток на расчётной ступени.

Он рассчитывается по формуле:

где К₀ - коэффициент, учитывающий ток холостого хода; К₀=1,06

I_{2. д. н. -} номинальный длительный вторичный ток;

W₂ - количество вторичных витков;

W_{1. n-1} - число витков первичной обмотки на расчётной ступени.

Тогда длительные первичные токи на всех ступенях равняются:

Таблица 4 - Первичная обмотка трансформатора

2.3 Сечение сердечника

Площадь сечения сердечника зависит от индукции, сетевого напряжения и витков первичной обмотки.

Допускаемое значение индукции В (Тл) зависит от мощности и режима работы трансформатора, а также от марки и толщины листовой электротехнической стали. Для изготовления сердечника используют холоднокатаную трансформаторную сталь марок 3411, 3412, 3413, 3414, выпускаемую по ГОСТ 21427-83. При изготовлении витого сердечника из ленты толщиной 0,35 мм. - индукция В=1,7 Тл.

Активное сечение сердечника определяется по уравнению:

гдеU₁ - сетевое напряжение, В;

f - частота сетевого напряжения, Гц;

W_{1. n-1} - число витков первичной обмотки на расчётной ступени.

В - индукция, Тл.

Площадь сечения сердечника с учётом межлистовой изоляции и зазоров между листами.

гдеS - Активное сечение сердечника, мм²;

К_з - коэффициент заполнения, равный 0,95.

2.4 Геометрические размеры трансформатора

Расчёт произведён с помощью компьютера из расчёта наименьших затрат материалов.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Число витков первичной обмотки секции А (W_1a) 7

Число витков первичной обмотки секции B (W_1b) 15

Число витков первичной обмотки секции C (W_1c) 31

Площадь сечения обмоточного провода первичной обмотки

без изоляции секции А (F₁a), мм²47

Площадь сечения обмоточного провода первичной обмотки

без изоляции секции B (F_1b), мм²37

Площадь сечения обмоточного провода первичной обмотки

без изоляции секции C (F_1c), мм²30

Площадь сечения вторичной обмотки (F₂), мм²1120

Площадь сечения сердечника (S_c), мм²17000

Цена трансформаторной стали, руб. /кг25

Цена обмоточного провода, руб. /кг125

Цена листовой меди, руб. /кг100

РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА

Минимальные затраты, руб.2586.24

Альфа1,23

Бетта2,50

Ширина сердечника В_с, мм82.46

Толщина сердечника Н_с, мм206.16

Ширина окна В_о, мм112.32

Высота окна Н_о, мм138.50

Кол-во дисков вторичной обмотки3

Ширина отверстий блока обмоток В₁, мм84.46

Высота отверстий блока обмоток Н₁, мм208.16

Размеры дисков первичной обмотки:

Радиальный_Аk11=96,32А_k12 = А_k13=90,80

А_k14 = А_k15 = А_k16=84,02

Аксиальныйd_k11=15,90d_k12 = d_k13=12,40

d_k14 = d_k15 = d_k16=14,60

Толщина провода с изоляциейА_и1а=5,32А_и1b=5,32А_и1с=3,46

Ширина провода с изоляциейВ_и1а=12,90В_и1b=9,40В_и1c=11,60

Толщина проводаА_1а=5,32А_1b=5,32А_1с=5,32

Ширина проводаВ_1а=12,90В_1b=9,34В_1c=11,60

Ширина отверстий первичных и вторичных дисков В₂98.46

Высота отверстий первичных и вторичных дисков Н₂222,16

Размеры дисков вторичной обмотки: