Формули для розрахунку зварювального трансформатора

Зварювальний трансформатор в побуті - річ поширена, і не завжди він буває заводського виготовлення. Багато умільці воліють зібрати трансформатор самостійно - так і дешевше, і цікавіше. Перед початком робіт необхідно провести правильний розрахунок зварювального трансформатора, і бажано, щоб його параметри були близькі до промислових зразків. При такому підході можна буде скористатися ст

Формули, наведені нижче, забезпечують оптимальні характеристики і правильне підключення зварювального трансформатора, параметри обмоток, а також геометричні розміри апарата. Але потрібно мати на увазі, що ефективно ці формули будуть працювати тільки при дотриманні всіх стандартних параметрів, необхідних від зварювального трансформатора.

Вимоги, які пред'являються до електричного апарату, дуже вузькопрофільні і дотримати їх в реальному пристрої досить складно. Та й не у всіх радіоаматорів є широкі можливості забезпечити хорошу матеріальну базу. Тому доводиться шукати таку конструкцію магнітопровода, яка легко втілювалася б в життя, і всі необхідні матеріали для неї можна було легко купити. Але всі ці вимоги служать тільки одному - технічні та експлуатаційні параметри зібраного пристрою повинні задовольняти вимогам конструктора.

Формули для розрахунку стандартного апарату

Як розрахувати зварювальний трансформатор, що працює від змінної напруги 220 В з частотою 50 Гц з максимальним струмом зварювальної дуги IМ = 150 А? Правильний розрахунок зажадає наступної вихідної інформації:

1. Вхідний Uраб на первинній обмотці трансформатора U1 (вольт).
2. Uраб на вторинній обмотці U2 (вольт).
3. Номінальна і максимальна сила струму на вторинній обмотці I (ампер).
4. Площа магнітного сердечника Sс (см2).
5. Площа вікна трансформатора So (см2).
6. J - щільність струму в проводі (A / мм2).

Максимальна Uраб дуги, яке відповідало б максимальному току дуги, розраховується за такою формулою:

Udm = 20 + 0,04 x 150 = 26 В

При цьому приймається, що на обмотці II зварювального трансформатора напруга холостого ходу (позначається Uхх) має на 200% -220% бути більше максимально допустимого напруги робочої дуги, і визначатися за формулою:

Uxx = Udm x (1,8 ... 2,5) = 26 x (1,8 ... 2,5) = 47 ... 65 В

Чим більше (в межах допустимого) напруги Uхх трансформатора, тим краще стійкість дуги і момент її розпалу. Чинним ГОСТ-ом 95-77Е максимальна напруга на II обмотці Uхх обмежується 80 вольтами. Оптимальне Uхх необхідно вибрати 65 вольт, яке забезпечує якість горіння електрода і відповідає ГОСТ 95-77Е.

Подальші розрахунки проводяться, відштовхуючись від довідкового значення індукції муздрамтеатру. Середня індукція - Вт = 1,42 Тл. Також необхідно розрахувати потужність зварювального трансформатора Рг (габаритна потужність):

Pr = Im x Uxx = 65 x 150 = 9750 Вт

Стандартна формула площі вікна зварювального трансформатора:

SoSc = 100 x Pr / 2,22 x Bm x J X Frx Ko x Kc см4, де:

1. J - щільність зварювального струму в I і II обмотках для мідних (Cu) обмоток - 8 А / мм2, для алюмінієвих (Al) обмоток - 5 А / мм 2 і 6,5 А / мм2 для обмоток комбінованого типу (CuAl).
2. F - частота напруги в електромережі, Гц.
3. Кo - коефіцієнт заповнення порожнього вікна зварювального трансформатора (відстань між набором муздрамтеатру) - 0,33-0,4.
4. Кс - коефіцієнт заповнення смуг стали (залежить від щільності складання заліза) - 0,95.

Якщо первинну (I) обмотку намотувати мідним дротом, а вторинну (II) - алюмінієвим, то площа буде дорівнює:

SoSc = 100 x 9750 / 2,22 x 1,42 x 6,5 x 50 x 0,33 x 0,95 = 3035 см4

Саморобний зварювальний трансформатор стрижневого типу має такі співвідношення в габаритах:

Де X = c / a, Y = b / a, Z = h / a

При значенні Z = 4 результат SoSc = a4 x 12,8

Розрахувавши всі ці параметри, можна обчислити габарити «a» сердечника магнітопроводу:

a = 4√ SoSc / 12,8 = 4√3035 / 12,8 = 3,9 см

При значенні а = 4 см можна розрахувати інші значення габаритів - c, b, h:

1. c = a x X = 4 X 1,6 = 6,4 см
2. B = a x Y = 4 x 2 = 8 см
3. H = a x Z = 4 x 4 = 16 см

ЕРС для одного витка будь обмотки необхідно дізнатися, щоб далі обчислити кількість витків і Imax для I і II обмоток пристрої:

Eb = 4,44 x 10-4 x Bm x FX Sc x Kc = 4,44 x 10-4 x Bm x FX axbx Kc = 4,44 x 10-4 x 1/42 x 50 x 32 x 0,95 = 0,958 В / виток

Вторинна обмотка матиме:

W2 = Uxx / Eb = 65 / 0,958 = 68 витків при перетині дроту II обмотки з алюмінію:

S2 = Im / JAI = 150/5 = 30 мм 2 (допускається замість проводу круглого перетину використання квадратної алюмінієвої шини перетином 5 × 6 мм 2).

Первинна обмотка матиме:

W1 = U1 / Eb = 220 / 0,958 = 230 витків при максимальному струмі: I1m = Im x W2 / W1 = 150 X 68/230 = 44,35 A

При розрахунку мідного дроту для I обмотки його перетин розраховується за такою формулою:

S1 = I1m / JCu = 44,35 / 8 = 5,54 мм 2

Стрижневою трансформатор має первинна і вторинну обмотки, які розташовуються на окремих котушках, тому при паралельному їх включенні котушки матимуть по 230 витків вологостійкого емалевого дроту ПЕВ-2 Ø 1,9 міліметрів (2,827 мм 2), а при послідовному - по 115 витків вологостійкого дроти ПЕВ-2 Ø 2,7 міліметрів (5,7 мм 2). Саморобний побутової зварювальний трансформатор розрахований на струм 160-200 ампер. Такі параметри вибираються, виходячи з оптимальної маси апарату для побутового користування.

Діаметр електродів

Для зварювального трансформатора при роботі використовують так звані наплавляемие електроди різних діаметрів. Для правильного вибору електрода необхідно знати напруга зварювального струму конкретного трансформатора і товщину деталі, на якій будуть проводитися роботи. У таблиці наведені значення діаметрів електродів в залежності від номінального струму і товщини деталі.

Товщина металу, в міліметрах

Діаметр електрода, в міліметрах

Для того щоб була можливість проводити роботи одним пристроєм на деталях різної товщини, апарат необхідно доповнити механічним або електронним регулятором сили струму.

Побутове призначення зварювального агрегату очевидно - робота з металом різної товщини, при цьому бажано, щоб можна було використовувати електроди різних діаметрів. Але при занадто великій силі зварювального струму метал може прогоріти, а при невеликому значенні він просто не розплавиться. Вбудований регулятор, який знижує зварювальний струм до необхідного значення, допомагає вирішити цю проблему. Регулятор забезпечує плавну або ступінчасте регулювання сили струму в діапазоні 50-200 А.

На сьогоднішній день розроблено багато всіляких електричних схем агрегатів, які працюють і за класичними схемами, і з використанням випрямлячів або інверторів. Але, щоб зробити зварювальний трансформатор своїми силами, фахівці рекомендують вибрати просту і перевірену схему, яка буде працювати надійніше.

До того ж в ній не буде використовуватися електроніка, що також підвищує ступінь надійності апарату. Це може бути тороидальний зварювальний трансформатор або дросельний зварювальний трансформатор з потужним доданими мостом. Але для створення надійного пристрою необхідні попередні розрахунки, що підтверджують заявлені робочі характеристики апарату. Найчастіше трансформатор зварювальний виготовляється за розрахунками, виробленим для муздрамтеатру, який є в наявності. При таких розрахунках може змінюватися послідовність обчислень, але самі формули і значення характеристик змінюватися не можуть.

Питання і відповіді від фахівців

Використання матеріалів сайту дозволено тільки з використанням активного посилання на сайт GoodSvarka.ru