Схема сварочного трансформатора. Специфика расчета таких трансформаторов заключается в том, что параметры их компонентов в большинстве случаев подбираются в соответствии с уже имеющимися деталями — чаще всего с данными магнитопровода. Поэтому стандартные методы расчета, которые разработаны для промышленного трансформатора, для самодельного сварочника не всегда применимы. Особенно ярко это проявляется при выходе того или иного параметра за стандартные границы. Основные характеристики и структура сварочного трансформатора. Характеристики сварочных трансформаторов.

• Расчет Мощности Тороидального Трансформатора Онлайн
• Расчет Габаритной Мощности Тороидального Трансформатора Онлайн

Как совершить расчёт тороидального, стержневого и броневого трансформатора. Как это сделать в режиме онлайн, зачем нужно делать Поэтому приходится брать магнитный провод с мощностью, которая превышает потребности и увеличивает размеры трансформаторов. Принцип расчета трансформатора. Сети и мощности трансформатора. Расчет онлайн.

Прежде всего, следует определиться, на какое максимальное значение сварочного тока будет рассчитываться трансформатор. Взаимосвязь между толщиной свариваемых металлов, диаметром электродов и сварочным током показана в таблице 1. Учитывая, что используя однофазный трансформатор, получить ток более 200 А практически нереально, домашнему мастеру приходится ограничиваться электродами диаметром не более 4 мм. Чаще всего 3 мм. Следует установить наиболее подходящий верхний предел сварочного тока и наматывать обмотки под соответствующую ему мощность. При этом следует ясно понимать, что с ее ростом возрастают вес сердечника, сечение и стоимость провода. Кроме того, более мощный трансформатор сильнее греется и быстрее изнашивается.

Да и не каждая сеть выдержит такую нагрузку. Золотая середина — аппарат с выходным током 110-120 А. Трёхфазный стержневой трансформатор. Максимальная величина выходного тока — главная характеристика любого сварочника, но наряду с нею следует определиться и с другими важными параметрами:. Диапазон регулирования величины выходного тока. В самодельных аппаратах обычно создается ряд ступеней — от 50 А до верхнего предела.

Напряжение холостого хода. Чем оно выше, тем легче зажечь дугу. Из соображений безопасности не должно превышать 80 В. Номинальное выходное напряжение, которое необходимо для устойчивого горения дуги. Для сварки тонких металлов это напряжение должно быть более низким и наоборот.

Мощность — потребляемая и выходная. Чем меньше их разность, тем выше КПД изготовленного трансформатора, тем он лучше.

Номинальный рабочий режим характеризует продолжительность непрерывной работы. Для сварочного трансформатора собственного изготовления он не превышает 20-30%. Номинальный режим 20% означает, что из 10 минут рабочего времени можно варить 2 минуты, а остальные 8 трансформатор должен охлаждаться на холостом ходу. Основные понятия и классификация трансформаторов. На стержневом трансформаторе обмотки окружают стержни сердечника. На броневом, напротив, магнитопровод частично обхватывает обмотки.

В тороидальном обмотки распределяются по магнитопроводу равномерно. Броневые и стержневые сердечники изготовляются из отдельных тонких, изолированных друг от друга пластин. Материал — трансформаторная сталь. Тороидальные наматываются в виде рулона из ленты, изготовленной из той же трансформаторной стали. Важнейшей характеристикой любого сердечника является площадь его поперечного сечения. Именно от нее в очень большой степени зависит мощность трансформатора.

У стержневого магнитопровода под площадью его поперечного сечения понимают площадь любого из стержней, а у тороидального — тора. У броневого — это площадь сечения его среднего стержня. КПД трансформаторов стержневого типа выше, чем броневых. Кроме того, у них лучше условия охлаждения обмоток и, следовательно, допустимые плотности тока в обмотках. Поэтому сварочные трансформаторы, как правило, бывают стержневыми. Но все чаще для его изготовления стараются применить тороидальный сердечник. Дело в том, что масса и габариты такого сварочника почти в полтора раза меньше, чем стержневого при прочих равных параметрах.

Но здесь возникают трудности с его намоткой. Схема намотки сварочного трансформатора. Поскольку при самостоятельном изготовлении сварочника приходится довольствоваться имеющимися в распоряжении магнитопроводами, производить строгий расчет не имеет смысла. Чаще всего достоверно неизвестны магнитные свойства и другие характеристики трансформаторной стали. Одной магнитной проницаемости, которую нетрудно определить экспериментально, для точного расчета недостаточно. Поэтому рациональнее ограничиться приблизительным расчетом. Сначала производится оценка потребной электрической мощности.

Основное мерило здесь — максимальная величина сварочного тока, которая, в свою очередь, определяется наибольшим диаметром электрода (см. Электрическая мощность сварочника: Р = U д. I м, где U д — напряжение горения дуги (обычно берется значение 25 В), I м — максимальный сварочный ток. Например, для трансформатора, рассчитанного на ток до 150 А, электрическая мощность должна составлять: Р = 25 В. 150 А = 3750 Вт. Габаритная мощность трансформатора, зависящая от параметров магнитопровода, должна быть обязательно больше электрической.

Именно габаритную мощность способен «потянуть» сердечник. При расчетах в качестве исходной чаще всего используется следующая формула, связывающая габаритную мощность с размерами сердечника: S о.

S с = 100. Р г /(2,22. В с. j. f.

k о. k c) (см 4). Схема трансформатора с первичной и вторичной обмоткой. Где S о — площадь окна сердечника, S с — площадь его поперечного сечения, Р г — габаритная мощность, В с — магнитная индукция поля в сердечнике, j — плотность тока в проводах обмоток, f — частота переменного тока, k о— коэффициент заполнения окна, k c— коэффициент заполнения сердечника.

S о и S с находят прямыми измерениями габаритов сердечника. Например, для стержневого магнитопровода (см.

2) S о= h. l, S с= а. b. С достаточной для практического расчета точностью можно считать, что:. В с = 1,42 Тл;.

k о= 0,33 для провода круглого и 0,4 — прямоугольного сечения;. k c = 0,95;. частота переменного тока в сети — 50 Гц;.

для самодельного трансформатора с номинальным рабочим режимом 20%, допустимая плотность тока в медных обмотках — 8 А/мм 2,в алюминиевых — 5 А/мм 2,в комбинированных медно-алюминиевых — 6,5 А/мм 2. Если подставить в формулу все эти значения, получается формула, связывающая между собой S о, S с и Р г: Р г = k. S о.

S с, где k — коэффициент, значение которого зависит от формы сердечника и материала обмоток. Выглядит она следующим образом:. если обе обмотки медные — для тороидального трансформатора k = 2,76, для стержневого — 2,47;. если медно-алюминиевые — для тороидального k = 2,24, для стержневого — 2;. если обе алюминиевые — для тороидального k = 1,72, для стержневого — 1,54.

Пользуясь последней формулой, можно легко оценить «потянет» ли имеющийся сердечник заданные параметры. Если да, остается рассчитать число витков в каждой из обмоток. Для первичной адаптированная формула выглядит следующим образом: N 1 = 40. U 1 / S.

Тороидальный трансформатор. Для вторичной катушки с учетом КПД трансформатора формула приобретет следующий вид: N 2 = 42.

U 2 / S с, где U 2 — напряжение вторичной обмотки (В). Число витков во вторичной обмотке можно найти и экспериментально — намотать поверх первичной обмотки несколько (лучше 10) витков, измерить на них напряжение, а затем пересчитать — сколько витков нужно для обеспечения необходимого выходного напряжения. Площадь поперечного сечения провода в обмотках можно рассчитать по формуле: S = I / j, где I — значение силы тока в обмотке, j — допустимая плотность тока в ней. Пример расчета сварочного трансформатора В качестве примера рассмотрим расчет и изготовление сварочника, изготовленного из статора асинхронного трехфазного электродвигателя. Удалив провода обмоток из пазов статора и вынув его из корпуса электродвигателя, получаем неплохой тороидальный сердечник — основу будущего сварочного трансформатора.

Выступы пазов иногда срубают острым зубилом, что позволяет уменьшить вес сердечника. Но на электрические параметры трансформатора они практически не влияют, поэтому в большинстве случаев их не трогают. Вид на сердечник с торца показан на рис. 3а, сбоку — на 3б, намотанный трансформатор — на 3в.

S с=h. Н = 1,74 см. 20 см ≈ 35 см 2 Габаритная мощность сердечника: Р г = 2,76.

113. 35 (Вт) ≈ 10916 Вт. Поскольку Р г Р — магнитопровод подходит для изготовления трансформатора с требуемыми параметрами.

Переходим к расчету обмоток. Начинаем с числа витков. Для первичной обмотки оно равно: N 1 = 40.

220 / 35 = 251 виток. Количество витков для вторичной обмотки: N 2 = 42.

60 / 35 = 72 витка. Максимальный ток во вторичной обмотке 150 А. Тогда площадь поперечного сечения проводника, которым она наматывается, должна быть равна: S 2 = 150 А /(8 А/мм 2) ≈ 19 мм 2. Из определения коэффициента трансформации ток в первичной обмотке: I 1= I 2. N 2 / N 1 = 150 А. 72 / 251 (А) ≈ 43 А. Площадь поперечного сечения провода, которым она намотана: S 1 = 43 А /(8 А/мм 2) ≈ 5,4 мм 2.

Таким образом, можно утверждать, что предлагаемая методика расчета сварочного трансформатора, позволяет осуществить его практически для любого сердечника, оказавшегося в распоряжении домашнего мастера.

Возникла необходимость в мощном блоке питания. В моём случае имеются два магнитопровода и тороидальный. Броневой тип:. Тороидальный тип: ОЛ70/110-60. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ для расчёта трансформатора с тороидальным магнитопроводом:. напряжение первичной обмотки, U1 = 220 В;. напряжение вторичной обмотки, U2 = 36 В;.

ток вторичной обмотки, l2 = 4 А;. внешний диаметр сердечника, D = 110 мм;. внутренний диаметр сердечника, d = 68 мм;. высота сердечника, h = 60 мм.

Расчет трансформатора с магнитопроводом типа показал, что выдать напряжение 36 вольт с силой тока 4 ампера сам сердечник в состоянии, но намотать вторичную обмотку возможно не получится, из-за недостаточной площади окна. Приступаем к расчёту трансформатора с магнитопроводом типа ОЛ70/110-60.

Программный (он-лайн) расчет, позволит налету экспериментировать с параметрами и сократить время на разработку. Также можно рассчитать и по формулам, они приведены ниже. Описание вводимых и расчётных полей программы: поле светло-голубого цвета – исходные данные для расчёта, поле жёлтого цвета – данные выбранные автоматически из таблиц, в случае установки флажка для корректировки этих значений, поле меняет цвет на светло-голубой и позволяет вводить собственные значения, поле зелёного цвета – рассчитанное значение. Формулы и таблицы для ручного расчет трансформатора: 1.

Мощность вторичной обмотки; 2. Габаритная мощность трансформатора; Табл.№1.

Величина Суммарная мощность вторичных обмоток Рвых, Вт 2-15 15-50 50-150 150-300 300-1000 КПД 0,76-0,88 0,88-0,92 0,92-0,95 0,95-0,96 3. Фактическое сечение стали магнитопровода в месте расположения катушки трансформатора; 4. Расчётное сечение стали магнитопровода в месте расположения катушки трансформатора; 5. Фактическая площадь сечения окна сердечника; 6.

Расчет Мощности Тороидального Трансформатора Онлайн

Величина номинального тока первичной обмотки; Табл.№2. Величина Суммарная мощность вторичных обмоток Рвых, Вт 2-15 15-50 50-150 150-300 300-1000 COS Φ 0,85-0,90 0,90-0,93 0,93-0,95 0,95-0,93 0,93-0,94 7.

Расчет Габаритной Мощности Тороидального Трансформатора Онлайн

Расчёт сечения провода для каждой из обмоток (для I1 и I2); Табл.№3. Конструкция магнитопровода Плотность тока J, а/мм кв. при Рвых, Вт 2-15 15-50 50-150 150-300 300-1000 Кольцевая 5-4,5 4,5-3,5 3,5 3,0 8. Расчет диаметра проводов в каждой обмотке без учета толщины изоляции; 9. Расчет числа витков в обмотках трансформатора; n - номер обмотки, U’ - падение напряжения в обмотках, выраженное в процентах от номинального значения, см. В тороидальных трансформаторах относительная величина полного падения напряжения в обмотках значительно меньше по сравнению с броневыми трансформаторами. Тор, величина U’ Суммарная мощность вторичных обмоток Рвых, Вт 8-25 25-60 60-125 125-250 250-600 U’1 7 6 5 3.5 2.5 U’2 7 6 5 3.5 2.5 Табл.№5.

Конструкция магнитопровода Магнитная индукция Вмах, Тл при Рвых, Вт 5-15 15-50 50-150 150-300 300-1000 Тор 1,7 1,7 1,7 1,65 1,6 10. Расчет числа витков приходящихся на один вольт; 11. Формула для расчёта максимальной мощности которую может отдать магнитопровод; Sст ф – фактическое сечение стали имеющегося магнитопровода в месте расположения катушки; Sок ф – фактическая площадь окна в имеющемся магнитопроводе; Вмах- магнитная индукция, см. Табл.№5; J - плотность тока, см. Табл.№3; Кок - коэффициент заполнения окна, см. Табл.№6; Кст - коэффициент заполнения магнитопровода сталью, см.

Табл.№7; Величины электромагнитных нагрузок Вмах и J зависят от мощности, снимаемой со вторичной обмотки цепи трансформатора, и берутся для расчетов из таблиц. Конструкция магнитопровода Коэффициент заполнения окна Кок при Рвых, Вт 5-15 15-50 50-150 150-300 300-1000 Тор 0,18-0,20 0,20-0,26 0,26-0,27 0,27-0,28 Табл.№7. Конструкция магнитопровода Коэффициент заполнения Кст при толщине стали, мм 0,08 0,1 0,15 0,2 0,35 Тор 0,85 0,88 Определив величину Sст.Sок, можно выбрать необходимый линейный размер магнитопровода, имеющий соотношение площадей не менее, чем получено в результате расчета.