Магнитным сопротивлением

Конструктивно трансформаторы для питания сварочной дуги можно разделить на следующие основные группы: 1) трансформаторы с дросселями, выполненные в виде двух раздельных аппаратов или в виде одного аппарата; 2) трансформаторы с развитым магнитным рассеянием; 3) трансформаторы с подмагничиванием постоянным током.

Трансформаторы могут быть с увеличенным магнитным рассеянием; их выполняют с подвижными обмотками или с магнитными шунтами. Режим сварки регулируют с помощью механизма, перемещающего одну обмотку относительно другой или магнитный шунт, в результате чего изменяется величина потока рассеяния.

ГЗ качество понижающего трансформатора в сварочных выпрямителях используют чаще всего трехфазные трансформаторы с нормальным или повышенным магнитным рассеянием. Особенно широкое распространение получили трансформаторы с подвижными катушками (ВД-101, ВД-301, ВД-302, ВКС-300 и др.). Они просты по устройству, обладают достаточно высоким к. п. д., имеют небольшой вес. В таких трансформаторах два диапазона сварочных токов, обеспечиваемых соответствующим соединением первичных и вторичных обмоток. Кроме того, часто используют и трансформаторы с дросселями насыщения (ВСУ-500, ВДГ-301 и др.).

Сварочные трансформаторы, как правило, имеют падающую внешнюю .характеристику, их используют для дуговой ручной сварки и автоматической сварки под флюсом. Широко применяют трансформаторы с увеличенным магнитным рассеянием и подвижной вторичной обмоткой (типов ТС и ТД). В этих трансформаторах (рис. 5.5, а) первичная / и вторичная 2 обмотки раздвинуты относительно друг друга, что обусловливает их повышенное индуктивное сопротивление вследствие появления магнитных потоков рассеяния.

Сварочные выпрямители с трансформатором с нормальным магнитным рассеянием имеют пологопадающие или жесткие внешние характеристики (типов ВС и ВДГ). Их применяют для сварки плавящимся электродом в среде защитных газов.

Ко второй группе относятся трансформаторы с н о р м а л .ь-н ы м магнитным рассеянием и дополнительной реактивной катушкой — дросселем (типов СТН, ТСД).

В качестве примера рассмотрим устройство трансформатора ТСК-500 (рис. 30) с повышенным магнитным рассеянием с подвижной катушкой, при перемещении которой регулируется сварочный ток. В нижней части сердечн'ика 1 находится первичная обмотка 3, состоящая из двух катушек, расположенных на двух стержнях магнитопровода. Катушки первичной обмотки закреплены неподвижно.

Таким образом, макроскопическое магнитное рассеяние в листах трансформаторной стали моделируется системой сквозных квазидефектов (низкое ц по сравнению с основной частью листа) зигзагообразного вида; крупнозернистые листы трансформаторной стали обладают более интенсивным магнитным рассеянием, чем листы с мелкими зернами. Интенсивность магнитного рассеяния вдоль квазидефекта постоянна, а в направлении нормали к поверхности напряженность магнитного поля рассеяния падает по экспоненциальному закону.

В состав серийных выпрямителей входят понижающий трансформатор с регулируемым магнитным рассеянием и выпрямительный блок, собранный по мостовой схеме с использованием кремниевых силовых вентилей. Эти выпрямители, так же как и трансформаторы, предназначены для ручной дуговой сварки электродами и механизированной сварки под флюсом.

Широкое применение получили универсальные выпрямители, состоящие из трансформатора с нормальным магнитным рассеянием и управляемого тиристорного выпрямителя. Выпрямители могут иметь различные виды внешних характеристик благодаря введению в транзисторный блок обратных связей по сварочному току. Отрицательная обратная связь обеспечивает крутопадаюшую характеристику, положительная - жесткую. Универсальные выпрямители кроме ручной сварки и сварки под флюсом применяют для механизированной сварки в защитных газах.

2) амплитудного регулирования с увеличенным магнитным рассеянием, имеющие:

обмоткой. Замыкание внешнего магнитного потока через сердечник обусловливается, с одной стороны, большим магнитным сопротивлением ее рабочего зазора и с другой - малым магнитным сопротивлением сердечника, изготовленного из материала с высокой магнитной проницаемостью. Как и в предыдущем случае, сигнал на выходе головки пропорционален градиенту поля и скорости перемещения головки относительно поля.

обмоткой. Замыкание внешнего магнитного потока через сердечник обусловливается, с одной стороны, большим магнитным сопротивлением ее рабочего зазора и с другой - малым магнитным сопротивлением сердечника, изготовленного из материала с высокой магнитной проницаемостью. Как и в предыдущем случае, сигнал на выходе головки пропорционален градиенту поля и скорости перемещения головки относительно поля.

Патент США на «Устройство для определения изменений магнитных свойств ферромагнитных материалов» [11] был получен Р. Скоттом. Это устройство может быть использовано для непрерывного контроля магнитных и механических свойств ферромагнитных материалов в потоке производства. Оно включает (рис. 1,г) два подковообразных электромагнита 1, расположенных симметрично по обе стороны контролируемого материала 5. На центральной части сердечников электромагнитов помещаются обмотки возбуждения 2 и эталонные 3, а на торцах — измерительные 4 (или датчики Холла), в которых индуцируется сигнал в соответствии с магнитным сопротивлением в зазоре между сердечниками, т. е. в соответствии с магнитными свойствами контролируемого материала. Первичные, обмотки 2 соединены так, что создаваемые электромагнитами / потоки направлены навстречу друг другу; сигналы эталонных обмоток 3 суммируются. Аналогично соединены и измерительные обмотки 4. Эталонные и измерительные обмотки соединены через автотрансформатор, чтобы при отсутствии в зазоре между сердечниками электромагнитов контролируемого материала сигнал с измерительных обмоток компенсировался сигналом с эталонных и результирующий сигнал, подаваемый на регистрирующее устройство, равнялся нулю. 64

Полная схема замещения индуктора, подобная схеме замещения трансформатора, приведена на рис, 5-4, а [24]. На схеме хл и xs2 — первичная и вторичная реактивности рассеяния, х0 = со//?ш0, причем Rm0 — магнитное сопротивление участка пути магнитного потока вне индуктора и загрузки, которое в дальнейшем называется магнитным сопротивлением обратного замыкания магнитного потока, г 2 и х2ы—активное и внутреннее реактивное сопротивления загрузки, приведенные к току участка индуктора бесконечной длины. Сопротивления г2 и х2н определяются в зависимости от формы тела и режима нагрева так, как было описано раньше. Реактивное сопротивление х0 определяет составляющую магнитодвижущей силы, необходимой для преодоления магнитным потоком пространства вне индуктора.

или из ферритов.1 На рис. 7-3 приведен примерный эскиз поперечного разреза такого индуктора и картина его магнитного поля. Индукция в магнитопроводе обычно равна 0,15—0,8 тл. Поэтому его магнитным сопротивлением можно пренебречь и считать,

Ток в индуктирующем проводе оттесняется к открытой стороне паза магнитопровода независимо от кольцевого эффекта и эффекта близости [23]. Это ясно из того, что благодаря высокой магнитной проницаемости магнитопровода магнитное поле с обратной стороны провода пренебрежимо мало по сравнению с магнитным полем на его наружной поверхности: в пределе при ц, = со поле в магнито-проводе равно нулю, Поэтому при любой форме провода в такой системе наблюдается односторонний поверхностный эффект. - Рассмотрим схему замещения индуктора с магнитопроводом. Из рис. 7-3 видно, что путь обратного замыкания главного магнитного потока ФМ) сцепленного как с нагреваемым объектом, так и с индуктирующим проводом, проходит через воздушные зазоры и через магнитопровод, в то время как путь обратного замыкания потока рассеяния Ф8 проходит только через магнитопровод, где эти потоки и объединяются. Так как магнитным сопротивлением магнитопровода ввиду его малости можно пренебречь, то схема замещения на рис. 5-4 упрощается, в ней остается только реактивность рассеяния xsl.

Считая магнитное поле в зазоре между индуктором и нагреваемой поверхностью равномерным и пренебрегая магнитным сопротивлением обратного замыкания, получим для напряженности магнитного поля на участках У и 2:

Остальной путь разделяется на две ветви: для потока рассеяния Ф5 это участок поворота из полости индуктора внутри воздушного промежутка h между индуктором и поверхностью детали, которому соответствует магнитное сопротивление R'ms и участок внутри воздушного промежутка с сопротивлением Rms (рис. 1.1, б); для рабочего потока Фм— участок пути через зазор h с магнитным сопротивлением Rmh и участок внутри нагреваемой детали, имеющий комплексное магнитное сопротивление Zm2.

С и С' — коэфициенты пропорциональности, а Ф — магнитный поток регулятора, прямо пропорциональный ампервиткам A W намагничивающей обмотки (или обмоток, если их несколько) и обратно пропорциональный магнитному сопротивлению; последнее пропорционально в свою очередь величине воздушного зазора В между якорьком и сердечником (магнитным сопротивлением железа пренебрегаем, площади же сечения магнитной цепи постоянны). Отсюда

Магнитным сопротивлением называется величина

Грандиозные перспективы открыты перед сверхпроводящей керамикой и совсем недавно созданным керамическим композитом с гигантским магнитным сопротивлением, перед новым поколением конструкционной керамики, получившей название синергетической из-за нелинейного эффекта взаимодействия матрицы и наполнителя, давшего возможность производить керамические композиты с рекордно высокой ударной вязкостью.