proiect trafo sudare 2011

5/17/2018 Proiect Trafo sudare 2011 - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/proiect-trafo-sudare-2011-55b07ce23467e 1/26

I.ẞora, A. Hede – Proiectare Transformator de Sudare cu Arc Electric – 2009 Universitatea

POLITEHNICA Timi oara, Facultatea de Electrotehnică i Electroenergetică

TEMA DE PROIECTARE

Să se proiecteze un echipament pentru sudare cu arc electric, bazat pe untransformator pentru sudare, având următoarele date

nominale:

- Puterea aparentă: S N = ……….VA;

- Tensiunea primară: U 1N = ………. V;- Tensiunea secundară de gol: U 20 = ………. V;

- Frecven a tensiunii: f = ……….Hz;

- Randamentul: η = ……….



1



I. ora, A. Hede – Proiectare Transformator de Sudare cu Arc Electric – 2009 Universitatea


BREVIAR DE CALCUL DE DIMENSIONARE

TRANSFORMATOR DE SUDARE CU ARC ELECTRIC

1. Miezul feromagnetic 68. Ariile sec iunilorse calculează cu

1.1. Sec iunea geometrică transversală a rela iile: I 1 N

I 2 N

coloanei / jugului s =

;

s = (5)

S N = m n1 j 2 j

A = A = c c j f (1) 2.4. Dimensiunile conductoarelor

c = 4 10− 4 [ m 2 J − 12 ]

Pentru

primar, diametrul conductoruluiSe recomandă: m n, Fig. 2

izolat rezultă:

12. Sec iunea transversală a miezului feromagnetic

A Fe = k Fe A c(2)

unde: k Fe=0,95, este coeficientul de umplere al pachetuluiferomagnetic.

1.3. Alegerea induc iei magnetice în miez

Valoarea amplitudinii induc iei magnetice se alege în

intervalul: B c=0,7 … 1 [T] .

2. Înf ă urări2.1. Numărul de spire

U 1 N U 20

N 1 4,44 f A Fe B c N 2

= 4,44 f A Fe

B c

(3)Numerele de spire se rotunjesc.

2.2. Aproximarea curen ilor nominali

I 1 N = S N I 2 N = S(4)

N

U 1 N U 20

23. Sec iunea

transversală a

conductoarel

or înf ă urărilor

Se alege valoarea densită iide curent în înf ă urări: j =

3…5 [A/mm 2 ] .

Înf ă urarea primară se

realizează cu conductor

rotund, cu diametrul d 1,

având valori standardizate în

STAS 685-74, respectiv înf ă

urarea secundară cu

conductor dreptunghiular, cu



sec iunea aￗ b, având valorile standardizate în STAS 2873-

d iz = d 1 + 2δ izr

(6,a

)

Pentru secundar,

dimensiunile conductorului

dreptunghiular, rezultă: aiz = a + 2δ izd biz = b

+ 2δ izd (6,b)Grosimea izola iei se

estimează la:δ izr 0,05[ mm] δ izd

0,1[ mm] (6,c)

2.5. Aranjarea bobinajului

Se aranjează bobinajul pe

straturi, conform Fig. 3. Se

calculează:

- Numărul de spire pe

strat:

(7)

n20

- Numărul destraturi:

n = N 1 ; n = B1

10 n

1v 20

ai

z + yunde: y=0,5 [mm], este

grosimea izola iei dintre

straturi (pre pan).

Înăl imea bobinajului:

A1 =

n1v

d iz A2 = n2v

biz

- Lă imea bobinajului:

B1 = n10 ( d iz + y)

B2 = n20 ( aiz + y) B1

Se

urmăre

te respectarea

A1 B1 B 2.



Se verifică încadrarea bobinajelor în fereastra

transformatorului:

L c ≥ A1 + A2 + m + 3 (9,c)

L ≥ max( B1 , B2 ) + m + 2

j

unde

: =3…5 [mm], este distan a nde aranjare i izolare abobinajului.

2





2.6. Rezisten ele înf ă urărilor

Se consideră o lă ime medie a înf ă urărilor, B,respectiv o lungime medie egală a spirelor,

D m1 D m2:

B = 12 ( B1 + B2 ); D m1, 2 = B1, 2 + m + 2

(10)

Rezisten ele înf ă urărilor sunt date de rela iile:

R1 = ρCu N 1 π D m1 R2 = ρ Cu N 2

π D m 2

s1 s2(11)

unde: ρCu

=2 10-8 [Ωm].

Rezisten a înf ă urării secundare, raportată la

primar:

' N 1 2 (12)

R2

= R2

N 2

2.7. Parametrii de scurtcircuit ai

transformatorului

-Rezistena

d

escurtcircuit

(raportat

ă laprimar):

R= R + R

' (13)1 s c 1 2

-Reactana de scurtcircuit

(raportată la

primar): X 1 sc = 2 π f ￗ 0

N 12 π D m + A1

+ A2

l H 3

(14)unde: µ0=4π·10-7[H/m], Dm= D m1 D m2,

respectiv:

l H = B >

B (15) k R

Z1 sc N 2

3. Calcule de verificare31. Verificarea tensiunii

secundare de gol

U =

N 2 U 1 N (20)20 N 1

Se verifică dacă valoarea

calculată diferă cu mai pu

in de ±2% fa ă de valoareadată în tema de proiectare.

3.2. Determinarea

caracteristicilor de ie

ire (V-A, W-A)

Caracteristicile externe,

U 2(I 2 ), respectiv

caracteristicile puterii

P 2(I 2 ) Fig. 4 i Fig. 5 sedetermină pentru douăcazuri,

0I 2 [0, I 2 sc ]:

0- Varia ie liniară

(indice “ a”):

P = UI

2 a I 2 sc 2 20 2 a 2 a2

(21,a)- Varia ie eliptică (indice “ b”):

I 2 2

U 2 b = U 2 01− I 2 sc ; P2 b = U 2 b I 2

(21,b)- Caracteristici mediate, Fig. 4:

I ; (21,c)+ I

I P = U 2 I 2



2 2

=2 a 2 2 b

U 2

= ct

Domeniul de varia ie este:



U 2 [ 0, U 20 ] .

iar k R, este factorul lui Rogovschi, dat de rela

ia:

k R = 1 − A1+

A2+

2 (16)2 π B

- Impedan a de scurtcircuit:

Z

= R2 + X 2 (17)1 s

c1 s

c 1 sc

- Tensiunea procentuală de scurtcircuit:

u = I 1 N R1 sc 100; u=

I

1 N X 1 sc 1 0 0

sc a

U 1 N scrU 1 N

u sc

= u sc a

2 + u sc r

2 [%]

(18)

Se verifică condi ia: u sc= 70…90 [%] .

- Curen ii de scurtcircuit:

3.3. Verificarea curen ilor

nominali

Curen ii nominali(primar/secundar) se

calculează dincaracteristicile mediate,corespunzător uneitensiuni secundare

nominale, U 2N 20[V], Fig.

4:

= I 2 a 20+

I 2 b 20 ; I

*' = N 2 I * (22)

2 N 2 1

N N 1 2 N

Valorile recalculate pentru

curen ii nominali folosind

caracteristicile externe nu

trebuie să difere cu mai

mult de ￗ 10% fa ă cele

calculate la punctul 2.2.

Se verifică raportul dintre

curentul secundar nominal icurentul secundar de

scurtcircuit:

3





0I 2 sc (1,1...1,3) I 2* N

4. Determinarea pierderilor

putere i a randamentului

4.1. Pierderile în miez

în regim

de

sarcină

(23) nominală:cosϕ1

N P (29,1 N

de = U 1 N I 1* N

- La func ionarea în gol: P + R I 2 (29,

cosϕ10 = Fe 110

U 1 N I 10

P Fe=

M Fe p Fe (24)

unde masa miezului feromagnetic este:

M Fe = γ Fe V Fe = γ Fe [2 m n ( L j + L c )] (25)

Densitatea miezului se consideră γ Fe=7600[kg/m 3 ]. Pierderile specifice înmiez, p Fe [W/kg] se determină din catalogulde miezuri din tole de o el electrotehnic(orientativ, p Fe=0,5 W/kg , la 1 [T] i 50 [Hz],pentru tole din tablă silicioasă laminată larece cu cristale orientate, cu grosimea de0,35mm).

4.2. Pierderile în înf ă urări

Pierderile se determină pentru curen ii

nominali recalcula i la punctul 3.3:

unde curentul primar de gol, I 10, i

componentele sale activă, I 10a,

respectiv reactivă, I 10r, suntdate de rela iile:

I 10 a = P Fe

(30

)U 1 N

I 10 r

=

2 ( H c L c + H j L j ) + 2δ H

δ

2 N 1

Valorile intensită ii câmpului

magnetic în coloană, respectiv în jug, H c H j, se determină dincurba de magnetizare amiezului considerat, iarintensitatea corespunzătoare întrefierului δ=0,1…0,3 [mm] ,se calculează cu rela ia:

H δ = B c (31)

ￗ 0

5.2. Calculul bateriei decondensatoare

P = R I *2 P = R I *2

(26)Cu1

N 11 N Cu 2 N 22 N

4.3. Randamentul transformatorului

Puterile nominale se determină cu rela iile:

P2 N = U 2 N I 2* N

P

= P + ( P + P

+ P

)1 N

2 N

corespunzător unei tensiuni secundare

nominale U 2N =20[V], conform pct. 3.3.

Randamentul transformatorului este:

(27)



Fe Cu1 N Cu 2 N Calculul se face pentruregimul nominal, în condi iilecompensării la factorul deputere neutral, cosϕ n=0,92.

Capacitatea condensatorului este:

-

C =

P1 N

( tgϕ1 N

−

tgϕ n

)

(32)2 π f U 12

N

η = P2 N > 0,8

P1 N

5. Factorul de putere i

condensatorul de compensareDin catalog, se alege un

condensator, sau o grupare, având

capacitatea de valoare apropiată

celei calculate, Fig. 1.

rcare al bateriei secalculează cu rela ia:

R d

= t d

(3

C [ln(

2U 1 N )− ln (U

ca dm )]

unde se consideră,

[6]:

5.1. Factorul de putere

t

d ≤ 60[ s]

U

cadm ≤ 42[V ]

(34

)Factorul de putere se calculează în două

situa ii: - Putereadisipată în

rezistorul de

descărcare:

4





U 2 P d = R1 N

d

[3] A. Hede , I. ẞora,

Echipamente cu înaltă

35) frecven ă pentru sudarea cu arc electric.Editura Orizonturi Universitare, Timioara, 2001.

[4] *** STAS

685-74 –

Sârmă

rotundă

de cupru

pentru

conductoare de

bobinaj.

[5] *** STAS

2873-68 –

Sârme i

bare

dreptung

hiulare

din cupru

i benzidin cupru

pentru

scopuri

electroteh

nice.

[6] ***

Normativ

pentru

proiectare

a i

executare

a instala

iilor

electrice

cu

tensiuni

până la

1000 Vca i

1500 Vcc,

indicativ

[1] I. ẞora, N. Golovanov (coordonatori),

Electrotermie i Electrotehnologii. Vol. 2, Electrotehnologii. Editura Tehnică, Bucure ti,1999.

[2] I. Novac, I.ẞora, Ma ini electrice. Îndrumă tor de proiectare. Lito I.P. Timi oara, 1964.

Bibliografie



NP-I7-02, ICECON SA.

5





ANEXE FIGURI

I 1n Q I 1N T I 2N

U 1N N2 U 2N U a

C N1

Rd

Fig. 1. Schema de conectare a transformatorului pentru sudare cu arc electric.

δ

Lc

m

δ



L j n

Fig. 2. Dimensiunile miezului feromagnetic.

6





m x

m I 1

B1

A1 B1

1

B2 B1 I

2A2

2 m

0 H

m+2Dm1,2 = m+2 +B

De = m+2 +2B

Fig. 3. Dimensiunile bobinajului transformatorului i varia ia intensită

ii câmpului magnetic.



7





80

U2a [V]60 U2b [V]

[

V

] U2 [V]

T

e

ns

iu

n

e 40

20

CARACTERISTICI EXTERNE0

0 50 100 150 200

Curent [A]

Fig. 4. Caracteristici externe ale transformatorului de sudare.

8

CARACT. PUTERE IESIRE

P2a [kW]

6 P2b [kW]

[k

W

] P2 [kW]4



P

ut

er

e

2

0

0 50 100 150 200

Curent [A]

Fig. 5. Caracteristici ale puterii de ie ire la transformatorul de sudare

8





Fig. 6. Curba de magnetizare pentru tablă silicioasă laminată la rece

(ARMCO M6, grosimea = 0,35mm; pierderi specifice pFe=0,5W/kg;

NOTĂ: Valorile intensită ii câmpului magnetic H, se înmul esc cu 102 ).



9





ANEXA 1

Dimensiunile i sec iunile conductoarelor rotunde din cupru

(extras din STAS 685-74)

Diametrul Sec iunea Diametrul Sec iunea Diametrul Sec iuneanominal nominală nominal nominală nominal nominală

[mm] [mm2] [mm] [mm2] [mm] [mm2]

0,020 0,000314 0,400 0,1257 1,800 2,5450,025 0,000491 0,450 0,1590 1,900 2,8350,032 0,000804 0,500 0,1964 2,000 3,1420,040 0,00126 0,560 0,2463 2,120 3,5300,050 0,00196 0,630 0,3117 2,240 3,9410,063 0,00312 0,710 0,3959 2,360 4,3740,071 0,00396 0,750 0,4418 2,500 4,9090,080 0,00503 0,800 0,5027 2,650 5,5150,090 0,00636 0,850 0,5675 2,800 6,1580,100 0,00785 0,900 0,6362 3,000 7,0690,112 0,00985 0,950 0,7088 3,150 7,7930,125 0,01227 1,000 0,7854 3,350 8,8140,140 0,01539 1,060 0,8825 3,550 9,8980,160 0,02011 1,120 0,9852 3,750 11,040,180 0,02545 1,180 1,094 4,000 12,570,200 0,03142 1,250 1,227 4,250 14,190,224 0,03941 1,320 1,368 4,500 15,900,250 0,04909 1,400 1,539 4,750 17,720,280 0,06156 1,500 1,767 5,000 19,64

0,315 0,07793 1,600 2,0110,355 0,09898 1,700 2,270



10





ANEXA 2

Dimensiunile i sec iunile conductoarelor dreptunghiulare din cupru

(extras din STAS 685-74)

a0,9 1 1,06 1,12 1,18 1,25 1,32 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2 2,12 2,24 2,36 2,5 2,65

b6,7 5,86 6,48 - 7,29 - 8,16 - 9,16 - 10,5 - 11,7 - 13,0 - 14,7 - 16,2 -

7,1 6,22 5,89 7,31 7,74 8,10 8,66 9,16 9,73 10,4 11,2 11,7 12,4 13,1 13,8 14,7 15,5 16,2 17,2 18,3

7,5 7,29 7,73 8,19 - 9,16 9,68 10,3 - 11,8 12,3 13,1 13,8 14,7 15,5 16,4 17,1 18,2 19,4

8 7,79 8,27 8,75 9,22 9,79 10,4 11,0 11,8 12,6 13,2 14,0 14,8 15,6 16,6 17,6 18,3 19,5 20,7

8,5 8,29 8,80 9,31 - 10,4 11,0 11,7 - 13,4 14 15,0 15,7 16,6 17,6 18,7 19,5 20,7 22,0

9 8,79 9,33 9,87 10,4 11,0 11,7 12,4 13,3 14,2 14,9 15,8 16,7 17,6 18,7 19,8 20,7 22,0 23,3

9,5 - 11,7 - 13,1 - 15,0 - 16,7 - 18,6 - 20,9 - 23,2 -

10 11,0 12,3 13,0 13,8 14,8 15,8 16,6 17,6 18,6 19,6 20,3 22,0 23,0 24,5 26,0

10,6 - 13,8 14,6 - 16,8 17,6 18,7 19,7 20,8 22,1 23,4 24,4 26,0 27,6

11,2 13,8 14,6 15,5 16,6 17,7 18,7 19,8 20,9 22 23,4 24,7 25,9 27,5 29,1

11,8 - - 18,7 - 20,9 - 23,2 - 26,1 - 29,0 -

12,5 17,3 18,5 19,8 20,9 22,1 23,4 24,6 26,1 27,6 29,0 30,7 32,5

13,2 20,9 22,0 23,4 24,7 26,0 27,6 29,2 30,7 32,4 34,6

14 22,2 23,4 24,8 26,2 27,6 29,3 31,0 32,5 34,5 36,6

15 26,6 28,1 29,6 31,4 33,2 34,8 37,0 39,2

16 28,4 - 31,6 33,6 35,5 37,3 39,5 41,8

17 31,9 - 35,6 37,7 39,5 - 44,5

18 35,6 37,7 40,0 41,9 44,5 47,2

19 42,2 44,2 - 49,3

20 44,4 49,5 52,5

22

25

26,5

28

30

32

36



11





ANEXA 2

Dimensiunile i sec iunile conductoarelor dreptunghiulare din cupru

(extras din STAS 685-74)- continuare -

a2,8 3 3,15 3,35 3,55 3,75 4 4,25 4,5 4,75 5 5,3 5,6 6 6,3 7,1 8 9 10

b6,7 18,2 - 20,6 - 23,2 - 25,9 - 29,3 - - - - - -

7,1 19,3 20,7 21,8 23,2 24,7 25,8 27,5 29,3 31,1 32,9 34,6 36,8 38,9 41,7 43,8 49,3

7,5 20,5 - 23,1 24,6 26,1 27,3 29,1 31,0 32,9 34,8 36,6 38,9 41,1 44,1 46,3 52,4

8 21,9 23,4 24,6 26,3 27,9 29,1 31,1 33,1 35,1 37,1 39,1 41,5 43,9 47,1 49,5 55,9 63,1

8,5 23,3 - 26,2 28,0 29,6 31,0 33,1 35,2 37,4 39,5 - 44,2 46,7 50,1 52,7 59,3 67,1

9 24,7 26,4 27,8 29,6 31,4 32,9 35,1 37,4 39,6 41,9 44,1 46,8 49,5 53,1 55,8 63,0 7 1, 1 8 0, 1

9,5 26,0 - 29,4 - 33,2 - 37,1 - 41,9 - 46,6 - 52,3 - - - - -

10 27,5 29,5 30,9 33,3 35,0 36,6 39,1 41,6 44,1 46,6 49,1 52,1 55,1 59,1 62,1 70,1 7 9, 1 8 9, 1 99,1

10,6 29,1 - 32,8 35,0 37,1 38,9 41,5 44,2 46,8 49,5 52,1 55,3 58,5 62,1 65,9 74,3 8 3, 9 9 4, 6 -

11,2 30,8 33,0 34,7 37,0 39,2 41,1 43,9 46,7 49,5 52,3 55,1 58,5 61,9 66,3 69,7 78,7 88,7 100 111

11,8 32,5 - 36,6 - 41,3 - 46,3 - 52,2 - 58,1 - 65,2 - - - - - -

12,5 34,5 37,0 38,8 41,3 43,8 46,0 49,1 52,3 55,4 58,5 61,6 65,4 69,1 74,1 77,8 87,9 99,1 112 124

13,2 36,4 - 41,0 43,7 46,3 48,7 51,9 55,2 58,5 61,8 65,1 69,1 73,1 78,3 82,3 92,8 105 118 -

14 38,7 41,4 43,6 46,4 49,2 52,0 55,1 58,6 62,1 65,6 69,1 73,3 77,5 83,1 87,3 98,5 111 125 139

15 41,5 - 46,7 49,7 52,7 55,3 59,1 62,9 66,6 70,3 74,1 78,6 83,1 89,1 93,7 106 119 134 149

16 44,3 47,5 49,9 53,0 56,3 59,1 63,1 67,1 71,1 75,1 79,1 83,9 88,7 95,1 100 113 127

17 47,1 - 53,0 56,4 59,9 62,9 - 71,4 75,6 79,8 - 89,2 94,3 101 106 120 135

18 49,9 - 56,2 59,8 63,4 66,6 71,1 75,6 80,1 84,6 89,1 94,6 100 107 112 127 143

19 52,7 - 59,3 63,1 66,9 70,4 - 79,8 84,6 89,3 - 100 106 113 119 134 151

20 - 59,5 62,5 - 70,5 - 79,1 - 89,1 - 99,1 - 111 119 125 141 159

22 61,1 - 68,8 73,1 77,5 81,6 - 9 2,6 9 8,1 101 109 116 122 131 138 155

25 69,5 74,5 78,2 83,2 88,2 92,9 99,1 105 112 118 124 132 139 149 157

26,5 83,0 88,2 93,5 98,5 - 111 118 125 - 140 147 158

28 87,7 93,2 98,9 104 111 118 125 132 139 148 156 167

30 106 112 119 127 134 142 149 158 167

32 119 127 135 143 151

36 143 152 161 170



12

proiect trafo sudare 2011

Documents