Расчет полного сопротивления сварочного контура

Зная длину и сечение отдельных элементов и размеры контура, определяют полное сопротивление вторичного контура [3].

Z_ВК =

где Rz = – активное сопротивление машины при сварке, приведенное ко вторичной обмотке, мкОм;

X₂ = – индуктивное сопротивление машины при сварке, приведенное ко вторичной обмотке, мкОм;

и – активное и индуктивное сопротивление первичной и вторичной обмоток трансформатора, приведенное ко вторичной обмотке;

R_к, R_д, Х_к, Х_д – активное и индуктивное сопротивление вторичного контура и детали с учетом тока шунтирования.

В расчетах по проектированию машины величиной Х_д можно пренебречь, ввиду ее относительно малой значимости.

Значение R_д известно из расчета режима сварки.

Величины сопротивления и находятся ориентировочно, по справочным данным трансформаторов сварочных машин, близких по параметрам к проектируемой.

Значение активного сопротивления R_к = SR_дi + R_nj включает активные сопротивления деталей контура R_д и переходных деталей между ними R_n.

Сопротивление отдельного элемента контура

R_i = K_nir_i ,

где r_i – удельное сопротивление материала элемента, мкОМ·м;

1_i – длина элемента, м;

q_i – площадь поперечного сечения элемента, м²;

K_ni – коэффициент поверхностного эффекта, определяется по опытным кривым (рис. 5, 6 и 7) по критерию подобия Р и для прямоугольных элементов (и элементов некоторых других стандартных форм) с учетом коэффициента формы К_ф:

Р = К_ф = b/a (для прямоугольных сечений),

здесь r_o – омическое сопротивление 1 метра проводника, r_o = r×1/S (S – площадь, r – удельное сопротивление рассматриваемой детали (табл. 9);

f – частота тока, Гц;

b и a – ширина и толщина элемента контура.

Рисунок 5 – Зависимость К_П от Р для деталей круглого сечения

Рисунок 6 – Зависимость К_П от Р и К_Ф для деталей прямоугольного

сечения

Рисунок 7 – Зависимость К_П от Р и К_Ф для деталей прямоугольного

сечения

Таблица 9 – Удельные омические сопротивления материалов

Для массивных элементов К_П определяется по формулам в зависимости от соотношения (табл. 10).

Сопротивление одного неподвижного контакта «медь – медь», стянутого четырьмя болтами, на новых машинах приблизительно равно (2…3)10^-6 Ом; аналогичного контакта «медь – сталь» – (5…8)10^-6 Ом; подвижного контакта – (10…20)10^-6 Ом.

Таблица 10 – Формулы для определения Кп массивных элементов

Контура

Ф о р м у л а	У с л о в и е
Кп = 1 + 3,27 10-3	При < 180
Кп = 0,26 + 0,58 10-2 + + 8,37 /	При 180< < 220
Кп = 0,66 10-2 + 0,277	При 220 <<

Для определения индуктивного сопротивления вторичного контура контактной машины существуют три основных способа:

1 На основании опытных данных по графику, выражающему функциональную зависимость (рис. 8),

X_k = S^0.7310^-3 Ом,

где S – площадь, охватываемая контуром, м² (берется по осям сечений сторон).

Рисунок 8 – Зависимость индуктивного сопротивления контура

от площади, охватываемой контуром

2 По упрощенной эмпирической формуле (f = 50 Гц)

X_k = l_вс10^-6 Ом,

где l_в – суммарная длина (выпрямленная) всех элементов контура при максимальных значениях раствора Н и вылета L, м;

с – электрический коэффициент (эмпирический), с = 0,976…1,35.

В большинстве случаев принимается с = 1,26. Если имеется значительное количество выступов внутрь контура, то с берется несколько меньше; если выступы во внешнюю сторону – с несколько выше своего среднего значения.

3 Самые точные результаты получаются при расчете по методу отдельных участков. При этом любой сложный контур изгибается на отдельные участки, сопротивление каждого равно

X _i = X₁l₁,

где X₁ – удельное индуктивное сопротивление, приходящееся на 1м длины элементов рассчитываемого участка (с изменёнными параметрами элементов), Ом·м ;

l₁ – длина i-го участка, м.

Основные графические и расчетные зависимости для определения X₁ для различных сечений и геометрических размеров токоподвода (рис. 9). Для упрощения расчётов значения определяются выражением для К – промежуточный коэффициент, и из графиков определяют Х₁.При расчетах более сложные сечения приводятся к эквивалентным.

На практике величина Х₁, как правило, рассчитывается по всем трём методам, а затем выбирается либо среднее, либо максимальное, по усмотрению проектировщика.

Обычно первый и второй способы дают приблизительно одинаковые результаты, а третий примерно на 10...15 % больше.

Зная сопротивление сварочного контура и вторичный ток, можно определить данные, необходимые для расчёта трансформатора, и некоторые энергетические параметры машины. Например, для нормальной ступени:

– электродвижущая сила

E₂ = I_2Н Z_Н ,

–косинус j машины

cos ,

– мощность машины

Pн = I²_2нZ_н = E₂I_2н,

– коэффициент полезного действия

.

а

б

а – круглая форма сплошного сечения; б – плоская форма сплошного

сечения

Рисунок 9, лист 1 – Удельное индуктивное сопротивление

соответствующих участков контура

в

г

в – круглая и плоская форма сплошного сечения; г – круглая форма

сплошного сечения при точечной сварке

Рисунок 9, лист 2