1、內蒙古工業大學專科畢業設計說明書目 錄引 言1第一章 動鐵心分磁式弧焊變壓器2 1.1 動鐵心分磁式弧焊變壓器概述2 1.2 用途及特點:2 1.3 原理及結構3 1.4 變壓器的故障處理4 1.5 本章小結5第二章 動鐵分磁式弧焊變壓器設計6 2.1 原始數據6 2.2 參數計算6 2.3 初步決定變壓器鐵心主要尺寸7 2.4 確定初、次級繞組尺寸9 2.5 進一步確定變壓器尺寸11 2.6 核算焊接電流12 2.7 驗算變壓器技術經濟指標15結 論18參 考 文 獻19謝 辭20內蒙古工業大學專科設計說明書引 言焊接作為一種基本加工方法，應用很廣。他與國民經濟各個部門，如汽車車輛、鍋爐管道

2、壓力容器、礦山、農業機械等方面的發展有著直接關系。不同的焊接方法需要不相應的電弧焊機。而弧焊電源是焊機的核心部分。弧焊電源是提供電流、電壓，并具有適合于呼喊工藝所需特性的設備。弧焊電源的控制，即是對弧焊電源電氣性能的靜動態特性與參數進行控制和調節。動鐵心分磁式弧焊變壓器是一類交流弧焊電源，在各類電源中它占的比例最大，應用最廣，結構最為簡單，因而具有便于制造、使用可靠、易于維修、節約電能和價格低廉的優點。隨著焊接技術的發展弧焊電源也不斷地向前發展，在20世紀70-80年代，弧焊電源及其控制技術的發展產生了新的飛躍，表現為以下幾方面：多種新式的弧焊整流器相繼出現和完善、研制成功多種形式的脈沖弧焊電

3、源、先后研制成功高效節能、小巧、性能好的晶閘管式、晶體管式弧焊變壓器、開發成功了與機器人配套使用的弧焊系統。然而，目前我國弧焊電源和弧焊機制造、研究的狀態與世界工業發達國家相比，從在較大差距。為了順應我國現代化的需要廣大焊接工程技術人員努力從事弧焊電源的科研和發展，充分利用電子技術和大功率電子元件，不斷改善和提高產品的質量、可靠性和穩定性，積極研制微電腦控制的智能弧焊電源，從而把弧焊電源的發展推到了一個新階段。第一章 動鐵心分磁式弧焊變壓器1.1 動鐵心分磁式弧焊變壓器結構特點動鐵心分磁式弧焊電源變壓器BX1-350是一種增強漏磁式，靠增強本身漏磁來獲得下降外特性的一種弧焊電源。當動鐵心全部插

4、入口型鐵心的磁路時，構成相對與初級與次級之間較大的漏磁磁路，即形成較大的漏感，等效于有較大的串聯電感，此時輸出電流最小。當動鐵心全部移出口型鐵心的磁路時，構成相對于初級與次級之間較小的漏磁磁路，即形成較小的漏感，等效于有較小的串聯電感，此時輸出電流最大。動鐵心之所以制成梯形，是為了使在動鐵心移動時有足夠大的漏感變化量，用來保證焊接電流調節范圍。因為此時漏磁磁路的面積和間隙是同時變化的。動鐵式弧焊變壓器的優點是:結構緊湊，節省材料;小電流空載電壓高，引弧容易;缺點是工作時易產生較大的噪聲，這是因為動鐵心在工作時將受到很大的交變電磁力的作用。而且由于這個電磁力的作用，還易使動鐵心產生位移，從而使焊

5、接電流發生變化，但這些問題可以通過合理的動鐵心移動機構克服。動鐵式弧焊變壓器一般只適宜制成中小容量的焊條電弧焊電源。1.2 用途BX1-350型交流弧焊機主要用于使用涂藥焊條，進行單人手工操作的交流電弧焊接電源。可作焊接或切割之用，也可做交流鎢極氬弧焊電源。焊機結構是一個具有動鐵芯磁分路式的交流弧焊機。其靜鐵芯窗口和動鐵芯采用了梯形結構,這是區別于其他磁分路式焊機(如BS型)的顯著特點之一,因而具有其他形式交流焊機無可比擬的一系列優點。焊機采用強迫風冷。梯形動鐵芯移動時,改變了動、靜鐵芯的氣隙大小,因而漏抗變化大,電流調節范圍廣泛,只搖動手輪即可使焊接電流由最小到最大,取消了矩形動鐵芯形式焊機

6、的電流換擋裝置,方便了焊工的操作,適合于直徑25mm酸性涂藥焊條對低碳鋼制件的焊接。在整個電流調節范圍內,電流調節平滑穩定,動鐵芯每移動一個相同距離其他電流變化值基本相同,即調節線性度好。由于動、靜鐵芯傾斜,所受電磁力分解,減少上、下引力,因而振動和噪音得到了改善,提高了電弧穩定性。焊機采用盤式繞組,結構緊湊，漏抗大,獲得了比其他形式焊機更為陡降的外特性,因而電弧燃燒穩定,飛濺小,電弧彈性好,熔深大,焊接流暢,獲得了比其他焊機更為優良的焊接性能。本焊機適當地增大了動鐵芯截面及加大了動靜鐵芯的氣隙,消除了動鐵芯的磁飽和,獲得了畸變小的正弦電流波形,尤其小電流時,焊接性能得到了顯著改善,使焊接性能

7、更為優良。1.3 原理及結構該系列交流弧焊機實際上就是一個特殊的單相變壓器(增強漏抗變壓器),其基本原理與普通變壓器相同。為保證電弧的穩定燃燒,回路內具有一個較大的感抗,獲得了陡降外特性(圖1-1),該感抗值能夠連續可調,達到了電流連續可調的目的,其等效電路就是一個變壓器和一個可調電抗器的串聯。該系列交流弧焊機實際上是由動鐵磁分路式弧焊變壓器(圖1-2),電流調節裝置,箱殼及隨機附件組成。圖1-1 外特性曲線圖1-2 動鐵磁分路式弧焊變壓器弧焊變壓器為口字形靜鐵芯,上下鐵芯形成梯形窗口,初次級線圈分左右套裝在上下鐵芯柱上。采用盤式繞組,由于其特殊結構及套裝形式從而獲得了比其他焊機更為陡降的外特

8、性。初次級線圈間安放一個由上到下滑道夾持并可前后移動的鐵芯,稱為動鐵芯(圖1-3),逆時針搖動前面板的手輪盤,動鐵芯向靜鐵芯里移動,動鐵芯的相含截面增大,氣隙減少,漏抗增大,因而焊接電流減少,順時針方向轉動手輪時, 動鐵芯向靜鐵芯外移動,動鐵芯的相含截面減少,氣隙增大,漏抗減少,因而焊接電流增大,手輪盤上的箭頭指明了調節電流時搖動的方向,前面板上方的指針指示了電流值的大小,使用觀察極為方便,搖動手輪即可調節焊接電流。前面板下部伸出兩接線片為輸出端,接焊接電纜的搭鐵及焊鉗線。 為方便地移動焊機，其底架上安裝有四個滾輪，并在箱蓋上裝有兩個吊環，便于推動及吊裝。 靜鐵芯 次級線圈 初級線圈 動鐵芯圖

9、1-3 焊機結構圖1.4 變壓器的故障處理 為了正確地處理故障，首先應掌握下列情況：(1)系統運行方式，負荷狀態，負荷種類；(2)變壓器上層油溫，溫升與電壓情況；(3)事故發生時天氣情況；(4)變壓器周圍有無檢修及其他工作；(5)系統有無操作；(6)運行人員有無操作；(7)何種保護動作，事故現象情況等。 1.4.1存放 （1）存放處應保持通風、干燥,不得有雨水浸入的機會,周圍介質溫度不高于+40, 相對濕度不大于85%(+25時)。 （2）無有害工業氣體,無腐蝕性氣體。1.4.2安全保護 （1）電焊機的電源一般是由電力網供給,在焊機電源未切斷前,不準碰及焊機的帶電部分。 （1）工作完畢或暫時離

10、開現場時,必須切斷電源。 （2）焊接時必須戴絕緣手套,穿絕緣鞋,并使用防護面罩等。 （3）工作地點附近不準放易燃、易爆物品,如汽油、煤油等。在周圍有其他人工作的場所,焊工應用屏障把焊接現場與周圍隔開,以免電弧光影響他人正常工作。1.5 本章小結本章從最基本入手，講述了BX1-350的結構特點和工作原理，可以讓在業人員清楚的了解動鐵心分磁式弧焊變壓器。BX1-350在提高其弧焊電源的性能和焊接質量都具有明顯的價值，為此還應該開展以下研究工作如何減振，是附加損耗減小；如何控制好電源的外特性，提高產品的焊接質量；理論上講BX1-350的電流變化與活動鐵心移動距離呈線性關系，但是在實際操作中則帶有一定

11、的外界因素和人為因素，所以BX1-350的設計和應用有待提高。第二章 動鐵分磁式弧焊變壓器設計2.1 原始數據初級額定電壓U1N380（）電源頻率 f=50 （HZ） 次級額定空載電壓 U0=78（）額定焊接電流 I2N=350（）次級額定工作電壓 U2N=32（）相數 m=1焊接電流調節范圍 Ih=60350 （）絕緣等級 B級冷卻方式，使用地區自然冷卻，平原溫帶地區 2.2 參數計算1.次級額定輸出功率 PN=U2NI2N =11.2（KW） 2.功率因數 =（0.900.95） (2-1) 系數取0.90 =0.493.初級輸入容量P1 4.變壓器計算容量PBC5.初級額定工作電流I1N

12、 6.初級長時工作電流I1C 7.次級長時工作電流I1C 2.3 初步決定變壓器鐵心主要尺寸1.結構形式.鐵心材料 單項式，活動鐵心為梯形，上下底邊差16mm，采用D420.5mm熱軋硅鋼片。2.計算鐵心凈截面積SFe (2-2) 系數取25.5Bm取1.4（T） 3.鐵心柱寬度a及疊片度b (2-3) 一般b=(12)a 取a=7（） 則 鐵心毛厚度為: KC疊片系數，0.5mm硅鋼片，取KC=0.93， 4.動鐵心有效截面積S0 從獲得最小電流Ihmin來設計計算動鐵心的尺寸，可應用下面的公式 (2-4) 式中 最小焊接電流所對應的工作電壓，本設計要求=60（A）， 則；取22（V）； N

13、1 、 N2初級和次級繞組匝數，參看后面計算。 則動鐵心的疊寬凈尺寸ab為， 毛尺寸ab為， 用厚為1.5mm的鐵板四塊來緊動鐵心，則其尺寸為， 動鐵心形狀如圖2-1所示，每邊尺寸為 28mm. 動鐵心尺寸如圖2-1所示，每邊尺寸28mm5.動鐵心與靜鐵心間的最小氣隙 選=1.6（mm），即上、下氣隙各0.8（mm）。 梯形動鐵心上下底邊相差16（mm）。2.4 確定初、次級繞組尺寸 圖1-1動鐵心尺寸 1.每伏電壓所需匝數N0 2.初、次繞組匝數N1 N2 取N1=144匝 取N2= 28砸3.初、次級繞組導線截面積S1、S2 選用 2.7510.25 mm2雙玻璃絲包線， 實現電流密度 圖

14、2-2 初級繞組尺寸 選用3.610mm2雙玻璃絲包線三根并聯， 實際電流密度 4.確定初、次級繞組尺寸 初次繞組144砸，分8盤，上下鐵心各4盤，每盤18砸，同柱各盤相互串聯后，上下鐵心柱上的繞組再串聯。所用導線帶絕緣的尺寸為3.2510.75mm,兩盤之間用3mm的絕緣隔板隔開，初級繞組尺寸如所 圖2-2所示 初級繞組 圖2-3各盤之間接線次級繞組28砸分6盤，上下鐵心各3盤，每盤14砸，用單最雙玻璃絲包線單股繞制。為了避免環流，各盤之間的接線如圖2-4所示。圖2-4 次級繞組尺寸 次級繞組2.5 進一步確定變壓器尺寸1.根據繞組尺寸、靜鐵心截面、動鐵心尺寸，確定變壓器總尺寸。變壓器的總體

15、尺如圖2-5所示。2.鐵心下料尺寸及片數 每柱疊片數 取n=240片，外面用1.5mm鋼板二塊夾緊。 心柱 沖片尺寸 沖片數量 軛鐵 以8種尺寸進行過渡，其尺寸及數如下： 23270 230片23070 230片 圖2-5 變壓器總尺寸 22870 230片 22670 230片 22470 230片 22270 230片22070 230片21870 230片 動鐵動鐵心為梯形，尺寸見圖2-6. 圖2-6動鐵心尺寸 沖片數量 2.6 核算焊接電流1.計算焊機最小漏抗Xmin 先計算半個變壓器的最小漏抗 (2-5) 式中 =14匝 b2=6.2(cm) =9.7（cm） H1=5.2 (cm)

16、 H2=4.4（cm） 因為上、下繞組為串聯接法，所以 2.計算最大焊接電流=429 （A）3.計算焊機最大漏抗Xmax =1.16 () 4.焊機最小電流I2min5.鐵心在中間位置時的焊機漏抗XZ 其中， 6.計算活動鐵心 在中間位置時的焊接電流 7.核算計算結果 (1) (2) (3)動鐵心移動距離與焊接電流的線性關系2.7 驗算變壓器技術經濟指標1.變壓器靜鐵心重量 經計算 2.動鐵心重量經計算 3.總鐵量4.驗算空載電流 IC (為硅鋼片比損耗,D42-0.5mm,當Bm=1.4 (T)時，查表 5-3； (W/kg) G1=35 (kg) G2=29 (kg) (2-6) =6.6

17、 (A) 略大于10%5.繞組銅導線重量經計算 6.計算變壓器銅損 (2-7) 式中 m-趨表效應系數，當f=50HZ時，m=1.5;-銅的電阻率， -初，次級繞組長度，經計算； -處，次級繞組面積， 7.變壓器效 8.變壓器額定功率因數9.鐵銅比結 論本文設計了BX1-350動鐵心分磁式弧焊變壓器，通過對變壓器的各個參數的計算BX1-350的初級額定電壓為380V;次級額定空載電壓為78V;次級額定工作電壓為32V;額定焊接電流為350V;焊接電流調節范圍為46400A；是一種單相變壓器；電源頻率為50HZ；功率因數為0.47；變壓器效率88%；次級額定輸出功率為9.6KW;初級額定工作電流61.8A；空載電流為0.45A；BX1-350弧焊變壓器外特性曲線如下圖所示此次設計的弧焊變壓器具有結構簡單、易造易修、成本低、效率高、應用范圍廣等優點。本文對動鐵芯式弧焊變壓器做了相應分析和設計，但由于查找資料不足和知識水平有限，加