Меню

Снижение напряжения холостого хода схема



Блок снижения напряжения холостого хода сварочных источников питания БСН-10 У2

Общие сведения

Блок БСН-10 У2 предназначен для создания безопасных условий труда при проведении сварочных работ с использованием источников питания сварочной дуги на номинальный ток до 500 А.
Повышение электробезопасности осуществляется за счет снижения напряжения на электроде до безопасного уровня после обрыва дуги.
Блок является вспомогательным средством защиты от поражения сварщика напряжением холостого хода и применяется в соответствии с требованиями ГОСТ 12.3.003-86 при проведении электросварочных работ в стесненных условиях: внутри металлических емкостей, в колодцах, туннелях, на понтонах, в котлах, отсеках судов и т. д. БСН-10 У2:
БСН — блок снижения напряжения;
10 — порядковый номер разработки;
У2 — климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ
15150-69.

Условия эксплуатации

В закрытых помещениях или под навесом.
Высота над уровнем моря не более 1000 м.
Температура окружающего воздуха от минус 40 до 40°С.
Относительная влажность воздуха не более 80% при температуре 20°С.
Тип атмосферы II по ГОСТ 15150-69.
Окружающая среда невзрывоопасная, не насыщенная токопроводящей пылью и не содержащая едких паров и газов, разрушающих металлы и изоляцию.
Эксплуатация блока должна осуществляться в соответствии с требованиями действующих «Правил технической эксплуатации электоустановок потребителей», «Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей» и ГОСТ 12.3.003-86.
Блок соответствует требованиям ТУ У 3.12-20732066-058-98 ЕВГИ.656143.001 ТУ.

Нормативно-технический документ

ТУ У 3.12-20732066-058-98 ЕВГИ.656143.001 ТУ
Напряжение двухфазной питающей сети, В — 380
Допустимое отклонение напряжения сети от номинального значения, % — -10. +5
Частота питающей сети,Гц — 50+1
Номинальный сварочный ток, А — 500
Номинальная продолжительность нагрузки, ПН, % — 35
Продолжительность цикла сварки, мин — 5
Диапазон сварочного тока, А — 50-500
Сниженное напряжение, В, не более — 12
Род сварочного тока — Переменный; постоянный
Чувствительность, Ом — 300+120
Время выдержки напряжения холостого хода после обрыва дуги, С — 0,64+0,04
Время срабатывания после замыкания сварочной цепи, с, не более — 0,06
Масса, кг, не более — 8
Гарантийный срок — 1 год со дня ввода блока в эксплуатацию, но не более 1,5 лет со дня отгрузки с предприятия-изготовителя.

Конструкция и принцип действия

Блок (рисунок) выполнен в виде самостоятельного прибора.

Общий вид и максимальные габаритные размеры блока БСН-10 У2:
1 — разъем «Электрод»;
2 — кнопка «Готов»;
3 — лампа «Сеть»;
4 — ручка для переноса;
5 — лампа «U 12 В»;
6 — кнопка «Контроль»;
7 — предохранители;
8 — разъем «Источник»;
9 — болт заземления;
10 — разъем «Сеть».
На лицевой панели блока расположены кнопки для оперативной проверки функционирования, а также арматура световой сигнализации.
В верхней части корпуса имеется ручка для переноски блока.
В нижней части корпуса блока расположены разъемы для подключения кабелей, соединяющих блок со сварочным источником («Источник») и электродержателем («Электрод»).
Блок состоит из следующих составных частей: контактора; схемы управления; трансформатора питания; сигнальных ламп; кнопок контроля функционирования блока «Контроль» и «Готов».
Схема управления выполнена на базе аналоговых и цифровых микросхем транзисторов.
Снижение напряжения холостого хода достигается путем отключения электродержателя от сварочного источника и подачей на сварочный электрод сниженного напряжения (не более 12 В) от схемы управления блока.
Элементом, осуществляющим коммутацию сварочной цепи, является контактор.
Контактор замыкает силовую цепь, соединяя сварочный источник с электродержателем при кратковременном касании сварочным электродом изделия. Напряжение между электродержателем и свариваемым изделием автоматически снижается через время выдержки после обрыва дуги.

Читайте также:  Упражнения для снижения зрительного напряжения

В комплект поставки входят: блок, токовая вставка, сетевая розетка, паспорт.

Источник

Что такое холостой ход трансформаторов, формулы и схемы

Трансформатор электрического тока является устройством преобразования энергии. Ток холостого хода трансформатора характеризует потери при отсутствии подключенной нагрузки. Величина данного параметра зависит от нескольких факторов:

  1. Конструктивного исполнения.
  2. Материала сердечника.
  3. Качества намотки.

При изготовлении преобразователей стремятся к максимально возможному снижению потерь холостого хода с целью повышения КПД, снижения нагрева, а также уменьшения паразитного поля магнитного рассеивания.

Общая конструкция и принцип работы трансформатора

Конструктивно трансформатор состоит из следующих основных частей:

  1. Замкнутый сердечник из ферромагнитного материала.
  2. Обмотки.

Обмотки могут быть намотаны на жестком каркасе или иметь бескаркасное исполнение. В качестве сердечников трансформаторов напряжения промышленной частоты используется специальным образом обработанная сталь. В некоторых случаях встречаются устройства без сердечника, но они используются только в области высокочастотной схемотехники и в рамках данной темы рассматриваться не будут.

Конструкция трансформаторов

Принцип действия рассматриваемой конструкции заключается в следующем:

  1. При подключении первичной обмотки к источнику переменного напряжения она формирует переменное электромагнитное поле.
  2. Под воздействием данного поля в сердечнике формируется магнитное поля.
  3. Магнитное поле сердечника, в силу электромагнитной индукции, создает во всех обмотках ЭДС индукции.

ЭДС индукции создается, в том числе, в первичной обмотке. Ее направление противоположно подключенному напряжению, поэтому они взаимно компенсируются и ток через обмотку при отсутствии нагрузки равен нулю. Соответственно, потребляемая мощность при отсутствии нагрузки равна нулю.

трансформатор электрического тока

Понятие холостого хода

Приведенные выше рассуждения справедливы для идеального трансформатора. Реальные конструкции обладают следующими потерями (недостатками) на:

  • намагничивание сердечника;
  • магнитное поле рассеивания сердечника;
  • электромагнитное рассеивание обмотки;
  • междувитковую емкость проводов обмотки.

В результате, в реальных конструкциях трансформатора наводимая ЭДС индукции отличается от номинального напряжения первичной обмотки и не в состоянии его полностью скомпенсировать. В обмотке возникает некоторый ток холостого хода. При подключении нагрузки данное значение суммируется с номинальным током и характеризует общие потери в электрической цепи.

Потери снижают общий КПД трансформатора, в результате чего растет потребление мощности.

Меры по снижению тока холостого хода

Основным источником возникновения тока холостого хода является конструкция магнитопровода. В ферромагнитном материале, помещенном в переменное электрическое поле, наводятся вихревые токи электромагнитной индукции – токи Фуко, которые нагревают материал сердечника.

Читайте также:  Разрушающее напряжение при растяжении трубки

Для снижения вихревых потерь материал сердечника изготавливают из тонких пластин, отделенных друг от друга изолирующим слоем, которую выполняет оксидная пленка на поверхности. Сам материал производится по специальной технологии, с целью улучшения магнитных свойств (увеличения значения магнитного насыщения, магнитной проницаемости, снижения потерь на гистерезис).

Обратная сторона использования большого количества пластин состоит в том, что в местах стыков происходит разрыв магнитного потока, в результате чего возникает поле рассеивания. Поэтому для наборных сердечников важна тщательная подгонка отдельных пластин друг к другу. В ленточных разрезных магнитопроводах отдельные части подгоняются друг к другу при помощи шлифовки, поэтому при сборке конструкции нельзя менять местами части сердечника.

От указанных недостатков свободны О-образные магнитопроводы. Магнитное поле рассеивания у них стремится к нулю.

Поле рассеивания обмотки и междувитковую емкость снижают путем изменения конструкции обмоток и пространственного размещения их частей относительно друг друга.

Снижение потерь также достигается при возможно более полном заполнении свободного окна сердечника. При этом масса и габариты устройства стремятся к оптимальным показателям.

Холостой ход

Как проводится опыт холостого хода

Опыт холостого хода подразумевает подачу напряжения на первичную обмотку при отсутствии нагрузки. При помощи подключенных измерительных приборов измеряются электрические параметры конструкции.

Для проведения опыта холостого хода первичную обмотку включают в сеть последовательно с прибором для измерения тока- амперметром. Параллельно зажимам подключается вольтметр.

Следует иметь в виду, что предел измерения вольтметра должен соответствовать подаваемому напряжению, а при выборе амперметра нужно учитывать ориентировочные значения измеряемой величины, которые зависят от мощности трансформатора.

Опыт холостого хода

Коэффициент трансформации

Наиболее просто определяется коэффициент трансформации. Для этого сравнивается входное и выходное напряжение. Расчет производится по следующей формуле:

Данное отношение справедливо для всех обмоток трансформатора.

Читайте также:  Магнетрон для микроволновки напряжение

характеристики трансформаторов

Однофазные трансформаторы

В однофазных трансформаторах показания амперметра характеризуют потребляемый ток при отсутствии нагрузки. Данные показания являются конечными и нет необходимости в дальнейших вычислениях.

Трехфазные

Чтобы проверить трехфазный трансформатор, требуется усложнение схемы подключения. Необходимо наличие следующих приборов:

  • амперметры для измерения тока в каждой фазе;
  • вольтметры для измерения междуфазных напряжений первичной обмотки;
  • вольтметры для измерения междуфазных напряжений вторичной обмотки.

При проведении опыта холостого хода производятся следующие вычисления:

  • рассчитывается среднее значение тока по показаниям амперметра;
  • среднее значение напряжения первичной и вторичной обмоток.

Коэффициент трансформации вычисляется по полученным значениям напряжения аналогично однофазной системе.

Трехфазный трансформатор

Измерение тока

При измерении тока можно определить только величину электрических потерь. Более полно определить параметры конструкции позволяет более сложная схема измерений.

Применение ваттметра

Подключив в первичную цепь ваттметр, можно определить мощность потерь трансформатора в режиме холостого хода. Суммируясь с мощностью нагрузки, найденная величина определяет габаритную мощность трансформатора.

Измерение потерь

При измерениях тока холостого хода и мощности потребления, можно сделать выводы о общих потерях холостого хода, которые приводят к следующему:

  1. Нагрев проводов обмоток.
  2. Нагрев сердечника.
  3. Снижение КПД.
  4. Появление магнитного поля рассеивания.

Ваттметр

Схема замещения в режиме трансформатора

Прямой электрический расчет трансформатора сложен по той причине, что он представляет собой две электрических цепи, связанных между собой магнитной цепью.

Для упрощения расчетов удобнее пользоваться упрощенной эквивалентной схемой. В схеме замещения вместо обмоток используются комплексные сопротивления:

  • для первичной обмотки комплексное сопротивление включается последовательно в цепь;
  • для вторичной обмотки параллельно нагрузке.

Каждое комплексное сопротивление состоит из последовательно соединенного активного сопротивления и индуктивности.

Активное сопротивление – это сопротивление проводов обмотки.

Схема замещения в режиме трансформатора

От чего зависит магнитный поток взаимоиндукции в режиме ХХ

Магнитный поток взаимоиндукции в трансформаторе зависит от способа размещения обмоток на сердечнике и их конструктивного исполнения.

Важную роль играет коэффициент заполнения окна магнитопровода, который показывает отношение общего пространства, к месту, занятому обмоткой.

Чем ближе данный коэффициент к единице, тем выше будет взаимоиндукция обмоток и меньше потери в трансформаторе.

Трансформатор

Примеры расчетов и измерений в режиме ХХ

Измеряя ток, напряжение и мощность трансформатора в опыте холостого хода, можно рассчитать следующие дополнительные данные:

  • активное сопротивление первичной цепи r1=Pхх/U 2 ;
  • полное сопротивление первичной цепи z1=U/Iхх;
  • индуктивное сопротивлении е x1=√(z 2 -r 2 ).

Найти ток холостого хода без применения амперметра можно по показаниям вольтметра и ваттметра:

Источник