Расчет сварочного контура и трансформатора для точечной контактной машины

Расчет сварочного контура и трансформатора для точечной контактной машины

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Ижевский государственный технический университет

имени М.Т. Калашникова»

Кафедра «М и ТОМД и СП»

Курсовая работа

по дисциплине «Сварка давлением»

на тему «Расчет сварочного контура и трансформатора для точечной контактной машины»

Выполнил: студент гр.№681з

Ловкин Р.Ю.

Проверил: преподаватель

Новокрещенов А.Н.

Ижевск, 2014

Задание

Вариант 9

Вид сварки - контактная точечная

Материал АМг6

δ_л = (1+1) мм

Вторичный контур

Н = 250 мм

L = 550 мм

N_ст = 4

ПВ = 20%

U_сет = 380 В

Введение

В настоящее время электрическая контактная сварка получила очень широкое распространение и развитие. В автомобильной, судостроительной, авиационной и других отраслях промышленности она является одним из ведущих технологических процессов, обеспечивающих наиболее высокую производительность труда, экономию материалов и улучшение качества изделий.

Развивающаяся современная промышленность требует всё более совершенных контактных электросварочных машин различных типов и назначений. Перед конструкторами универсального и специального оборудования для контактной сварки стоит задача систематического повышения его технического уровня, качества и надежности [5].

Данная курсовая работа состоит из двух частей:

1)  расчет параметров режима контактной сварки;

2)      расчет сварочного контура и трансформатора для точечной машины.

1. Расчет параметров режима

Конструктивные сварные точечные соединения выполняются обычно с нахлесткой (однорядные или двухрядные швы) и с отбортовкой [1].

Конструктивное изображение точечного соединения показано на рис.1.

Рис.1. Конструктивное изображение точечного соединения

где δ - толщина металла

d_я - диаметр ядра        

a - величина нахлестки.

Из табл.9 [1] принимаем:

Толщина металла δ = 1,0 мм

Диаметр ядра d_я = 4,0 мм

Величина нахлестки a = 14,0 мм

Шаг между точками t = 15 мм

Параметрами режима точечной сварки являются:

1)  диаметр рабочей части и марка материала электрода d_э, мм;

2)      время включения тока (время сварки) t_св, с;

)        сварочный ток I_св, А;

)        усилие на электродах Р_св, кгс.

) При сварке легких сплавов используются электроды со сферической рабочей частью и в качестве расчетного диаметра электрода принимают диаметр отпечатка размером:

d_э = (3,5…4,0) δ, мм

d_э = 4,0 · 1,0 = 4,0 мм

) Время включения тока t_св для одноимпульсной сварки определяется в зависимости от толщины свариваемых деталей. Для сплавов, нечувствительных к термическому циклу:

t_св = (0,15…0,25) δ, с

t_св = 0,15 · 1,0 = 0,15 с

) Сварочный ток I_св определим по формуле, полученной из уравнения теплового баланса:

 , А,

где Q - количество тепла, затрачиваемое на нагрев металла заготовок и электродов, кал;

m - коэффициент, учитывающий изменение R_св в процессе сварки,

m = 1,2…1,4 - для легких сплавов;

R_св = R_эл - сопротивление нагрузки на участке электрод-электрод.

R_св в общем виде определяется:

R_св = R_ээ = 2R_д + R_к + 2R_эд, Ом,

где R_д - сопротивление материала деталей, рассчитывается как сопротивление столбика металла высотой δ₁+δ₂ и диаметром, равным d_э, Ом;

R_к - сопротивление контакта между деталями, Ом;

R_эд - сопротивление контакта между электродом и деталью, Ом. Принимаем R_эд = 0.

, Ом,

где А - коэффициент соответствия фактического сопротивления R_д сопротивлению расчетного цилиндра металла диаметром d_э. А - f(d/δ), значения которой приведены на графике рис.4а [1].

ρ_t - удельное сопротивление материала детали в интервале Т₀…Т_пл, Ом·см.

δ - толщина материала одной детали, см;

d_э - диаметр рабочей поверхности электрода.

 Ом

Контактное сопротивление между деталями R_к при точечной сварке определяется по эмпирической формуле:

R_к = r_к / P_cв^α , Ом,

где r_к - коэффициент, учитывающий свойства материала; r_к = 0,001…0,002 - при сварке алюминиевых сплавов;

Р_св - усилие на электродах при сварке, кгс;

α - показатель степени; α = 0,75…0,85 при сварке алюминиевых сплавов.

R_к = 0,001 / 200^0,85 = 11,069 · 10^-6 Ом

Таким образом, имеем:

R_св = (2 · 4,046 + 11,069) · 10^-6 = 19,161 · 10^-6, Ом,

Количество тепла, затрачиваемое на нагрев металла деталей и электродов, а также потери в окружающую среду, Q определяется:

Q = Q_я + Q_м + Q_э + Q_ср, кал,

где Q_я - количество тепла, затрачиваемое на нагрев до расплавления металла ядра сварной точки:

, кал,

где сγ - объемная теплоемкость материала детали, кал/см³;

d_я - диаметр ядра точки, см, принимается d_я = d_э.

кал.

Q_м - количество тепла, затрачиваемое на нагрев основного металла деталей в виде кольца шириной х₀ вокруг точки до средней температуры Т_пл/4:

, кал,

где k₁ - коэффициент, учитывающий неравномерность нагрева основного металла, k₁ = 0,8;

х₀ - ширина кольца основного металла вокруг точки, нагревающегося от ядра за счет теплопроводности за время t_св:

, см,

где а - температуропроводность основного металла, кал/см².

 см

 кал

Q_э - количество тепла, расходуемое на нагрев участка электродов точечной машины, длиной х_э до средней температуры Т_пл/8 за счет теплопроводности за время t_св ():

, кал,

где - с_эγ_э - объемная теплоемкость материала электродов, кал/см³;

k₂ - коэффициент, учитывающий форму электрода, принимаем k₂ = 2,0.

см

 кал

Q_ср­ - количество тепла, расходуемое на теплоотдачу в среду. Учитывая кратковременность процесса точечной сварки, считается очень малым и им обычно пренебрегают.

Таким образом, имеем:

Q = 11,157 + 145,621 + 574,296 = 731,074 кал.

В итоге получаем:

 А

Общий ток I₂ во вторичной цепи обычно превышает I_св на величину тока шунтирования I_ш:

I₂ = I_св + I_ш, А, где

, А, где

, Ом,

где R_ш и Х_ш - омическое и индуктивное сопротивление шунта. Х_ш = 0.

k_п - коэффициент поверхностного эффекта. k_п = 1.

R_ш = R_шв + R_свт, Ом

Омическое сопротивление ветви шунтирования R_шв определяется по формуле:

, Ом

где b - расстояние между точками, см;

d - диаметр точки, см;

ρ - удельное сопротивление материала, Ом · см;

δ - толщина пластины, см.

 Ом

Сопротивление материала точки определяется:

, Ом

 Ом

Отсюда:

R_ш = (8,091 + 80,923) · 10^-6 = 89,014 · 10^-6 Ом.

Тогда, после преобразований, z_ш равно:

, Ом

Далее вычисляем ток шунтирования:

 кА.

Тогда:

I₂ = 29,917 + 6,44 = 36,357 кА.

После определения действующего значения вторичного тока определяется длительное значение тока I_2длит с учетом ПВ машины:

, А,

которое округляют до ближайшего большего значения ряда токов по ГОСТ 10594-80 и которое далее фигурирует, как расчетное значение вторичного тока.

 кА.

По ГОСТ 10594-80 принимаем I_2длит = 16000А.

2. Расчет и проектирование сварочного контура

2.1    Общие требования

Назначение машины в первую очередь определяет ее геометрические размеры вторичного контура. Для точечной машины этими размерами являются вылет и раствор хоботов, а свариваемое сечение и заданная производительность машины определяют ее электрические параметры: силу сварочного тока, вторичное напряжение сварочного трансформатора, мощность трансформатора и режим работы, исходя из выбранного режима сварки.

2.2    Эскизирование сварочного контура

Сварочный контур состоит из жестких и гибких элементов. Элементы располагаются исходя из условия свободного ввода и вывода изделия в машину и обеспечения требования минимума площади сварочного контура с целью уменьшения его сопротивления.

2.3    Расчет сопротивления вторичного контура

Основа методики расчета сечения вторичного контура определяется исходя из допустимой плотности тока при продолжительной работе. Допустимые плотности тока выбираются исходя из условий охлаждения. Все плотности тока выбраны из [5].

Сечение элементов вторичного контура рассчитывается по формуле:

, см²

1) Электроды

Медь М1, j = 20-50 А/мм²

 см²

Отсюда получаем d₁ = 2 см.

2)  Электрододержатели

БрХ, j = 10-20 А/мм², водяное охлаждение

 см²

Отсюда получаем d₂ = 3,2 см.

3)  Хоботы

Медь М1, j = 2,4-3 А/мм², воздушное охлаждение

 см²

Отсюда получаем d₃ = 8,2 см.

4)  Планки

Медь М1, j = 1,8-2,2 А/мм², воздушное охлаждение

 см²

Подберем основные размеры планки:

q₄ = 150 · 32 + 38 · 70 = 7460 мм²

5) 
Гибкие шины

Медь МГМ (фольга), j = 2,5-4 А/мм², воздушное охлаждение

 см²

Подберем основные размеры шины:

q₅ = 20 · 200 = 4000 мм²

6)  Колодка

Медь М1, j = 2,5-4 А/мм², воздушное охлаждение

 см²

Расчет активного сопротивления элементов вторичного контура проводится по формуле:

, Ом,

где r_i - активное сопротивление, Ом

k_п - коэффициент поверхностного эффекта. Для немагнитных материалов определяется по формулам:

 при < 180,

 при 220 > > 180,

 при 220 < < 1800,

где f - частота тока, Гц

r₁₀₀ - сопротивление 100 м проводника данного сечения, Ом

ρ₀ - удельное сопротивление материала, Ом ∙ мм²/м

l_i - длина участков, м

) Ом

= < 180

 Ом

) Ом

= < 180

 Ом

) Ом

< = = 390 < 1800

 Ом

) Ом

< = = 456 < 1800

 Ом

) Ом

< = = 338 < 1800

 Ом

 Ом

) Ом

< = = 338 < 1800

 Ом

 Ом

Активное сопротивление всех элементов токопровода при t = 20⁰ С:

r_a = r₁ + r₂ + r₃ + r₄ + r₅ + r₆ + r₇ + r₈ = (5,12 + 9 + 7,1 + 3,1 + 2,9 + 3,85 + 2,9 + 1,8) ∙ 10^-6 = = 33,8 ∙ 10^-6 Ом

Активное сопротивление при t = 80⁰ С:

r_t = r_a ∙ [1 + α(t - t_ох)], Ом

где α - температурный коэффициент сопротивления, 1/град

r_t = 33,8 ∙ 10^-6 ∙ [1 + 0,00393(80 - 20)] = 41,77 ∙ 10^-6 Ом

Число переходных контактов:

n = 2 (медь - сталь ),

n = 8 (медь - медь ).

Активное сопротивление одного контакта соответственно:

r_a = 5 ∙ 10^-6 Ом,

r_a = 2 ∙ 10^-6 Ом.

r_н.к. = 2 ∙ 5 ∙ 10^-6 + 8 ∙ 2 ∙ 10^-6 = 26 ∙ 10^-6 Ом

r_в = r_t + r_н.к. = (41,77 + 26) ∙ 10^-6 = 67,77 ∙ 10^-6 Ом

Принимаем r_в = 68 ∙ 10^-6 Ом

Индуктивное сопротивление вторичного контура контактной машины при частоте тока 50 Гц можно определить по площади, охватываемой осями элементов контура S_в, см²:

Х_в = S_в^0,73 ∙ 10^-6, Ом

) Х_в1 = 3,2^0,73 ∙ 10^-6 = 2,33 ∙ 10^-6 Ом

) Х_в2 = 8^0,73 ∙ 10^-6 = 4,56 ∙ 10^-6 Ом

) Х_в3 = 53^0,73 ∙ 10^-6 = 18,14 ∙ 10^-6 Ом

) Х_в4 = 73^0,73 ∙ 10^-6 = 53,29 ∙ 10^-6 Ом

,6) Х_в5,6 = 40^0,73 ∙ 10^-6 = 29,2 ∙ 10^-6 Ом

Х_в = Х_в1 + Х_в2 + Х_в3 + Х_в4 + Х_в5 + Х_в6 = (2,33 + 4,56 + 18,14 + 53,29 + 29,2 + 29,2)∙ ∙ 10^-6 = 136,72 ∙ 10^-6 Ом

Полное сопротивление вторичного контура:

, Ом

Задаем r_т = 12 ∙ 10^-6 Ом,

Х_т = 7 ∙ 10^-6 Ом,

r_ээ = 90 ∙ 10^-6 Ом.

, Ом

сварочный контур трансформатор ток

3       Расчет трансформатора контактной машины

.1 Исходные данные для расчета

Для расчета трансформатора необходимы следующие исходные данные:

номинальный длительный вторичный ток,

режим работы ПВ,

напряжение питающей сети,

частота тока,

число ступеней регулирования вторичного напряжения N,

вторичное напряжение на номинальной ступени,

пределы регулирования вторичного напряжения.

Из всего вышеперечисленного неизвестным является U_20ном.

U_20ном = I_2н ∙ Z_м, В

U_20ном = 36357 ∙ 246 ∙ 10^-6 = 8,9 В

U_20max = 1,2 ∙ U₂₀ = 1,2 ∙ 8,9 = 10,7 В

U_20min = U_20max/К_р = 10,68/2 = 5,3 В

Таким образом, имеем следующие исходные данные для расчета трансформатора:

I_2дл.н = 16000 А,

ПВ = 20 %,

U₁ = 380 В,

F = 50 Гц,

N = 4 ст.,

U_20ном = 8,9 В

U_20max = 10,7 B,

U_20min = 5,3 B,

Трансформатор броневого типа,

Сердечник шихтованный,

Материал обмоток - медь,

Охлаждение обмоток первичной и вторичной - водяное.

3.2 Схема первичной обмотки трансформатора

Настройку контактной машины на режим по току (т.е. выбор ступени) осуществляют изменением числа витков первичной обмотки с помощью переключателя ступеней трансформатора.

Первичная обмотка делится на секции. Выводы от секций подключают к переключателю ступеней. В переключателе с помощью перемычек, ножей или рукояток осуществляют различные комбинации соединения секций для получения требуемого напряжения U_20i и коэффициента трансформации K_i.

Схема первичной обмотки будет выглядеть следующим образом:

Рис.2. Схема регулирования вторичного напряжения

Схема позволяет регулировать U₂₀ не отключением отдельных секций первичной обмотки, а путем переключения половинок секций на параллельную работу. При этом все витки первичной обмотки остаются включенными в сеть на всех ступенях регулирования. Это позволяет сохранить симметрию потоков рассеяния трансформатора на любой ступени и постоянство индуктивного сопротивления.

Реализация данной схемы осуществляется при условии:

каждая секция состоит из двух одинаковых частей;

число витков в секциях находится в соотношении 1 : 2 : 4, т.е. происходит удвоение;

число секций первичной обмотки соответствует числу переключателей ступеней;

секции между собой всегда включены последовательно;

число ступеней регулирования N = 2^с, где с - число секций. Здесь N = 4, c = 2.

Принимаем число витков W₂ = 1, тогда

 витка,

 виток

Пусть число витков одной части первой секции равно n. Тогда число витков второй секции будет 2n. Итого получается 3n. Эти 3n должны составлять 36 виток. Таким образом, число витков одной части первой секции:

 витков.

Число витков одной части второй секции:

 витка

Составляем таблицу.

Таблица 1

3.3 Расчет токов

Первичные токи по ступеням определяются:

, А,

где k₀ = 1,05...1,07 - коэффициент, учитывающий влияние тока холостого хода;

k_N-1 - коэффициент трансформации для номинальной ступени;

Отсюда:

 А

Для других ступеней:

, А

Отсюда:

 А

 А

 А

Результаты сводим в табл.1.

3.4 Расчет сечений обмоток

Полное сечение вторичной обмотки определяется:

, мм²,

где W₂ - число витков вторичной обмотки;

j₂ - допустимая плотность тока во вторичной обмотке, А/мм²;

j₂ = 10-15 А/мм² [5]

 мм²

Заполняем табл.2

Таблица 2

Сечение проводов каждой секции определяем по формуле:

, мм²,

где j₁ = 8 - 10 А/мм²

Отсюда:

 мм²

 мм²

Зная количество витков в каждой секции, определим суммарное сечение витков по секциям:

, мм²

 мм²

 мм

Суммируя значения сечений витков по секциям, получим полное сечение первичной обмотки:

мм²

мм²

.5 Расчет сердечника магнитопровода

Сердечник магнитопровода рассчитывается для номинальной ступени.

Определяем предварительное активное сечение стали сердечника по формуле:

, мм²,

где В - индукция в стали, Тл; В = 1,2 Тл

 мм²

Определяем полное сечение сердечника с учетом коэффициента заполнения сталью сердечника К₃ = 0,93...0,95. Принимаем К_з = 0,93.

, м²

 м²

Исходя из выражения S = b_c х h_c и рекомендуемого соотношения сторон b_с : h_c = 1 : 2, определим ширину и высоту сердечника:

м

м

Принимаем h_с = 0,26 м.

Число листов стали в пакете сердечника определяют:

Здесь б_ж - толщина листа стали без изоляции.

Определяем предварительное значение площади окна:

мм²

Здесь К_30­ - коэффициент заполнения окна проводом обмоток.

К₃₀ = 0,3...0,5

По [5] и полученным данным находим наиболее подходящий сердечник (рис.3):

Рис.3 Сердечник магнитопровода

Уточняем индукцию:

Условие выполняется.

3.6 Определение размеров катушек

Толщина изолированного провода витка дисковой катушки:

, мм,

где δ_пр - толщина изолирующей прокладки между витками;

(8 ÷ 10) мм - величина двух зазоров между катушкой, стержнем и ярмом;

мм - увеличение радиального размера катушки за счет изоляции.

 мм

а_из1 = а_из2 = 2,6 мм

Толщину голого провода а определяем из равенства:

а₁ = а₂ = а_из - δ_из, мм

где δ_из - толщина изоляции провода с двух сторон

δ_из = 0,46 мм [5]

а₁ = а₂ = 2,6 - 0,46 = 2,14 мм

Определим размеры голого провода по q = 31 мм² и а = 2,14 мм

По ГОСТ 434-71 находим:

а = 2,14 мм

b = 14 мм

Радиальный размер катушки:

А₁ = А₂ = W_к · (а_из + δ_пр) + 2 + 3 + 2, мм

где 2 мм - толщина двух изоляционных прокладок внутренней и наружной;

мм - толщина наружной изоляции с двух сторон катушки, в которой учитывается зазор между слоями изоляции и ее разбухание после пропитки;

мм - увеличение радиального размера катушки после снятия ее с оправки

А₁ = А₂ = 36 · (2,6 + 0,17) + 7 = 106,72 мм

Внутренний размер катушки по ширине:

Б_к = b_с + Ж, мм

где b_с - ширина стержня, на который надевается катушка, мм;

Ж - двухсторонний зазор между катушкой и стержнем

Ж = 10 … 15 мм

Б_к = 230 + 10 = 240 мм

Внутренний размер катушки по длине:

В_к = h_c + Г, мм

где h_c - толщина пакета, мм

r - зазор, который принимается равным 10 … 26 мм

В_к = 490 + 10 = 500 мм

Внутренний радиус закругления катушки принимается равным R = 15 мм

Сечение выводов катушек определяется:

q_в = I_1max / j_1в, мм²,

где j_1в - допустимая плотность тока в выводах

j_1в = 5 … 6 А/мм²

q_в = 350 / 6 = 117 мм²

Ширину вывода принимаем В_в = 20 мм, толщину вывода а_в = 2 мм.

Определим размеры вторичного витка. Сечение каждого диска:

q_д = q₂ / n_д, мм²,

где n_д - число дисков вторичного диска.

q_д = 3200 / 2 = 1600 мм²

Радиальный размер диска, находящийся в зоне окна сердечника определяется:

, мм,

где  - зазор между диском и стержнем с одной стороны, мм

Н - зазор между диском и ярмом с одной стороны

Н = 4 … 5 мм

 мм

Аксимальный размер диска по ширине:

b_д = q₂ / а_д, мм

b_д = 3200 / 99 = 31 мм

Внутренний размер диска по ширине:

Л = b_с + (Ж - 6), мм

Л = 230 + (10 - 6) = 234 мм

По длине:

Р = h_с + (Г - 6), мм

Р = 490 + (10 - 6) = 494 мм

Размеры радиусов диска принимаем:

внутренний радиус R_вн =10 мм;

внешний радиус R = 50 мм

Определяются размеры контактной плиты трансформатора. Толщина контактной плиты принимается равной 30 мм с диаметром охлаждающих каналов 8 мм. Сечение контактной плиты:

q_пл = I_2max / j_пл, мм²,

где j_пл - допустимая плотность тока, принимается 3 … 4 А/мм² при охлаждении водой.

q_пл = 311 / 4 = 78 мм²

Далее определяется высота пакета обмоток. Суммарная высота пакета обмоток Н_п в окне трансформатора определяется по формуле:

Н_п = 2n_дb_k + n_дb_д + 2n_дΔ₁₂ + δ₁₂(n_д - 1), мм,

где Δ₁₂ - толщина изоляционных прокладок между дисками первичной обмотки и вторичного витка, равная 1 мм; δ₁₂ - расстояние между катушечными группами, берется равным 6 … 15 мм

Н_п = 2·2·5 + 2·31 + 2·2·1 + 6·(2 - 1) = 92 мм

Уточняем возможность размещения пакета обмоток в окне трансформатора и изоляции его от ярма по условию:

Н_п + (6 ÷ 12) ≤ h₀

+ 6 = 98 < 100

Условие выполняется.

4. Поверочный расчет трансформатора

.1 Определение массы активных материалов

Он выполняется с целью определения фактических сопротивлений обмоток трансформатора, тока холостого хода, потерь электроэнергии и КПД трансформатора.

Массу сердечника трансформатора определяют в общем виде:

G_с = γ_с · ΣV_c, кг,

где γ_с - плотность электротехнической стали, г/см³;

ΣV_c - суммарный объем магнитопровода, см³. для трансформаторов броневого типа:

ΣV_c = h_c·(Hl - 2h₀b₀)·K₃, см³

ΣV_c = 49·(33·69 - 2·11,5·10)·0,93 = 93282 см³

G_с = 7,55·93282 = 704 кг

Масса провода катушек первичной обмотки подсчитывается:

G_1общ = n_к1·G_к1+ n_к2·G_к2 … , кг

где n_к1, n_к2 - число катушек из одинакового провода;

G_к1,G_к2 - масса катушек из одинакового провода, кг

Масса отдельной катушки подсчитывается по формуле:

G_кi = kγ_пW_кi l_ср.к.q_1(i), кг

где k - коэффициент, учитывающий увеличение массы провода за счет изоляции.

k = 1,03 … 1,08;

γ_п - плотность материала провода, г/см³;

W_кi - число витков в катушке;

l_ср.к.- средняя длина витка, м;

q_1(i) - сечение одного витка катушки, мм²

, м

, м

G_к1 =1,03·8,9·36·210·0,35 = 24,3 кг

G_к2 =1,03·8,9·36·210·0,31 = 21,5 кг

G_1общ = 2·24,3+2·21,5 = 91,6 кг

Масса дисков вторичного витка приближенно подсчитывается по формуле:

G₂ = n_дγ_пW_кi l_ср.д.q_д, кг

где l_ср.д - средняя длина диска, для упрощения принимаем l_ср.д= l_ср.к

G₂ = 2·8,9·210·16 = 59,8 кг

Суммарная масса трансформатора:

G_тр= G_с +G_1общ +G₂, кг

G_тр= 704+91,6+59,8=855,4 кг

4.2 Расчет тока холостого хода

Магнитные потери в стали трансформатора определяют по формуле:

P₀ = k_д ·Р_с ·G_с, Вт

где Р_с - удельные потери в стали магнитопровода. Принимают по табл. 4-4[5];

k_д - коэффициент добавочных потерь. Обычно рекомендуется k_д = 1,2.

P₀ = 1,1 ·1,5 ·704 = 1267,2 Вт

Ток холостого хода определяется для номинальной ступени по формуле:

, А

где I_оа - активная составляющая тока холостого хода, определяется:

I_oa = P₀/U₁, А

I_ор - реактивная составляющая тока холостого хода, определяется:

, А

где К_г­ - коэффициент, учитывающий наличие высших гармоник в кривой намагничивающего тока. Возьмем из табл. 4-6 [5].

Суммарная МДС:

ΣAW = aw·l_μ+0,8n₃δ₃

где l_μ - средняя длина магнитной линии

, м

 м

ΣAW = 6,5·79,1+0,8·1,2·0,005·10⁴ = 610,15 А

 А

 А

4.3 Определение потерь электроэнергии

Активные сопротивления обмоток.

Сопротивление первичной:

, Ом

где ρ_t - удельное сопротивление материала обмоток при температуре Т;

ρ_t = ρ₀(1+αT)

К_п1, К_п2 - коэффициенты поверхностного эффекта;

К_п = 1+0,09α⁴

l_ср.к, l_ср.д - средняя длина одного витка первичной и вторичной обмоток.

К_п1 = 1+0,09·(2,2·10^-3)⁴ = 1

 Ом

 Ом

R₁ = 0,07+0,08 = 0,15 Ом

Сопротивление вторичной обмотки:

, Ом

К_п2 = 1+0,09·0,000368⁴ = 1

 Ом

Активные потери в первичной обмотке:

P₁ = I²_1дл.н·R₁ = 350²·0,15 = 18375 Вт

Активные потери во вторичной обмотке:

P₂ = I²_2дл.н·R₂ = 1600²·0,000016 = 4096 Вт

Полные потери в обмотках:

Р_м = Р₁+Р₂=18375+4096=22471 Вт

Суммарные потери электроэнергии в трансформаторе:

Р = Р_м+Р₀ = 22471+1267=23738 Вт

4.4 Полное сопротивление трансформатора

Оно определяется по формуле:

,Ом

где R''_тр - активное сопротивление трансформатора, приведенное ко вторичной обмотке. Оно определяется:

R''_тр = R₁/K_ном² + R₂, Ом

где K_ном - коэффициент трансформации на номинальной ступени;

R''_тр = 0,15/64²+0,000016 = 0,000053 Ом

Х''_тр - полное индуктивное сопротивление трансформатора, приведенное ко вторичной обмотке. Определяется:

, Ом

где Х'_тр - индуктивное сопротивление трансформатора, приведенное к первичной обмотке:

, Ом

где Д=А+Б - расстояние между серединами обмоток в окне, см;

Д = 10,672+24 = 34,672 см

δ_s - эквивалентное расстояние между первичной и вторичной обмотками:

, см

где p=n_д - число катушечных групп;

 см

l_s - расчетная длина средней силовой линии:

, см

 см

 Ом

 Ом

Ом

4.5 Коэффициент мощности и КПД трансформатора

Коэффициент мощности для трансформатора:

Коэффициент мощности машины:

КПД трансформатора:

η ≥ 0,9 ... 0,96

5. Проверка принятых вторичных ЭДС

Вторичная ЭДС спроектированного трансформатора для номинальной ступени:

E_2ном ≈ U_20ном = I_2ном·Z_м, В,

где U_20ном = 8,9 В,

I_2ном = 36357 А,

 - полное сопротивление машины на номинальной ступени, Ом

Ом

E_2ном = 36357·2,279·10^-4 = 8,3 В

Отклонение от принятой величины:

Расхождение в пределах ±10% допускается. Поэтому оставляем полученное значение.

Литература

1.     Ильин В.П. Технология и оборудование контактной сварки. Методические указания по выполнению курсового проекта. Ч.1. - Ижевск: ИжГТУ, 1986

2.      Ильин В.П., Грязнов Р.Н. Технология и оборудование контактной сварки. Методические указания по выполнению курсового проекта. - Ч.2. Ижевск: ИжГТУ, 1987

.        ОСТ 92-1115-79. Сварка точечная и шовная контактная.

.        Справочник по электротехническим материалам. В 3-х тт. Под ред. Корицкого Ю.В. - Л.: Энергия, 1976

.        Рыськова З.А. Трансформаторы для электрической контактной сварки. Л., «Энергия», 1975

.        Глебов Л.В. и др. расчет и конструирование машин контактной сварки. - Л.: Энергоиздат, 1981

.        Сергеев Н.П. Справочник молодого сварщика на контактных машинах. - М.: Высш. Школа, 1979