弧焊变压器工作原理分析

《弧焊电源》授课讲稿第5次课第2章弧焊变压器

弧焊变压器工作原理分析

1空载状态分析

（1）电路-磁路图

电路-磁路耦合关系

（2）基本方程式

①1 =①0 +①L0

物理意义：总磁通①1等于主磁通①0加漏磁通①L0

E20 =U o

物理意义：空载电压U b等于空载时的2次绕组的感应电动势E20

E10的由来E 1b 1次绕组的空载感应电动势有效值

e1b 1次绕组的空载感应电动势瞬时值

物理关系：同一磁通量上不同绕组的感应电动势取决于圈数

< __________________ 丿

耦合系数Km物理意义：主磁通与总磁通之比

由于存在漏磁，耦合系数小于1

物理意义： 两个因素 使输出端的 空载电压 低于 输入电压 耦合系数低于

1：存在漏磁，导致主磁通量小于总磁通量 匝数比小于 1 ：导致

输出端感应电动势易于输入端

空载状态下输入回路的电压平衡

物理意义： 回路中感应电动势 E 10 、输入电压 U 1 、绕组上的压降之和为零 2 负载状态分析

（1）电路- 磁路图

电路 - 磁路耦合关系

物理关系：主磁通由 1 次线圈中的输入电流和 2 次线圈中的输出电流共同产生

2）外特性方程式推导

输入回路的电压平衡

物理关系 输入回路中的电压降与电动势之和为零

注意 漏磁产生的感应电动势被等效电感代替

将输入回路的电压平衡式中的参数代换为输出回路的参数 上述公式的物理意义：反映了输入回路与输出回路的磁耦合关系

E 1 转换为输出回路的感应电动势 E 2

I 1 , 转换为输入回路的空载电流 I 0 和 I 2

得到如下方程式

物理意义：负载时，输出回路的感应电动势

E 2 与输出回路的电流之间的关系

经如下整理 即：将输入回路感应电动势 将输入回路的负载电流 输出回路的负载电流

得到最终的形式

物理意义：

1用输出回路 的参数表示的 输入回路 的电压平衡式

2输出回路的感应电动势等于输出回路的空载电压 U 0与回路压降之和

输出回路的电压平衡

焊接回路中有电弧负载和输出电抗器，

-磁路图 输出回路的电压平衡方程式如下： I

U f E 2 jI 2(X 2 X K ) I 2(R 2 R K )

I I

物理意义：电弧电压U 等于输出回路的感应电动势与回路压降之差 将上式中的输出回路感应电动势

E 2用输入回路的电压平衡式加以代换 即获得如下： I

外特性方程式 式3-12

jl 2(X 'i X 2 X K ) I 2(R 'I R 2 R K ) 再经如下简化

令： X 1 X 2 X L

1 2 i f

X 'L

X K X Z 视： R i

R 2 R K 0

即获得如下的：

简化的外特性方程式

U f U o jl f X z 式 3-14

上述的电路-磁路图可等效变换为如下的电路

U f U o

3等效电路分析

X i、R i、X2 R 2 X K R K

依据式

U f

U f

E U2 U f

卄 1 F 1F

U0

i f

----- ►

3-12

U o jl2(X'i

jl2(X2

X2

X K)

般等效电路

X K)I2(R'I R2 R K )

l2

(

R2 R K )

U2 jl2X K I 2R K

U f U o jl f X z

依据式3-14

式3-14可变换为

式3-17

i2

(U o X Z)2

Uf 1

椭圆方程

x2

~2

a

结论(1)上式为弧焊变压器的电压平衡方程式，也是弧焊变压器的外特性方程式

(2) —次漏抗X i 、二次漏抗X 2、串联电感X K 都能使外特性形成下降特性

可通过改变X L 、X K 从而改变电源外特性来调节调节焊接电流

I f ； 也可通过改变空载电压 U 0从而改变电源外特性来调节焊接电流

I f ； 还可通过同时改变 U 0和X.、X ＜从而改变电源外特性来调节焊接电流 I f 4弧焊变压器的分类

弧焊变压器 串联电抗器式分体式 “ I 同体式

-增强漏磁式 彳动铁心式

动圈式

-抽头式 ⑶ I u 。2 U f 2

1 f X L X K

此式表明