Расчет сварочного трансформатора: Расчет сварочного трансформатора для любого сердечника

alexxlab | 12.01.2023 | 0 | Разное

Расчет трансформатора для сварочного полуавтомата, сварочного аппарата.

В этой статье попытаюсь вам рассказать, как рассчитать трансформатор для сварочного аппарата.

На самом деле ни чего сложного здесь нет. Этот расчет относится как к простым (П и Ш образным) так и к тороидальным трансформаторам.

Для начала определим габаритную мощность будущего сварочного трансформатора:

Где:
Sc - площадь сечения сердечника см.кв.
So - площадь сечения окна см.кв.
f - рабочая частота трансформатора Гц. (50).
J - плотность тока в проводе обмоток A/кв.мм (1.7..5).
ɳ - КПД трансформатора (0,95).
B - магнитная индукция (1..1,7).
Km - коэффициент заполнения окна сердечника медью (0,25..0,4).
Kc - коэффициент заполнения сечения сердечника сталью (0,96).

Подставляя нужные значения упрощаем формулу, она будет иметь вид:

P габаритн = 1.9*Sc*So для торов (ОЛ).

P габаритн = 1. 7*Sc*So для ПЛ,ШЛ.

P габаритн = 1.5*Sc*So для П,Ш.

Например у нас ОЛ сердечник (тор).

Площадь сердечника Sс = 45 см.кв.

Площадь окна сердечника So = 80 см.кв.

Формула для тора (ОЛ):

P габаритн = 1.9*Sc*So

Где:
P габаритн - габаритная мощность трансформатора в ваттах.
Sc - площадь сердечника трансформатора в см.кв.
So - площадь окна сердечника в см.кв.

P = 1.9*45*80 = 6840 ватт.

Далее нужно рассчитать количество витков для первичной и вторичной обмотки. Для этого сначала рассчитаем необходимое количество витков на 1 вольт.

Для этого используем формулу:

K = 50/S

Где:
K - количество витков на вольт.
S - площадь сердечника в см.кв.
Вместо 50 в формулу подставляем нужный коэффициент:
для ОЛ (тор) = 35,
для ПЛ,ШЛ = 40,
для П и Ш = 50.

Так как у нас ОЛ  сердечник (тор), примем коэффициент равный 35.

К = 35/45 = 0.77 витка на 1 вольт.

Далее рассчитываем сколько нужно витков для первичной и вторичной обмоток.

Здесь у нас два пути расчета:

  1. если нам нужен трансформатор с единой первичной обмоткой, то есть мы не собираемся регулировать ток по первичной обмотке ступенями.
  2. если мы собираемся регулировать ток по первичной обмотке и нам нужно рассчитать ступени регулирования.

Регулировка ступенями по вторичной обмотке трансформатора экономически не выгодна, требует дорогостоящих коммутирующих элементов, также требует увеличение длины провода вторичной обмотки, тем самым утяжеляя конструкцию и поэтому здесь не рассматривается.

1. Рассчитаем количество витков для первичной и вторичной обмотки в варианте без регулирования по первичной обмотке ступенями.

Рассчитаем количество витков первичной обмотки по формуле:

W1 = U1*K

Где:
W1 - количество витков первичной обмотки.
 
 
U1 - напряжение первичной обмотки в вольтах.
K - количество витков на вольт.

W1 = 220*0.77 = 170 витков.

Далее..

Примем максимальное напряжение вторичной обмотки равным U2 = 35 вольт

Рассчитаем количество витков вторичной обмотки по формуле:

W2 = U2*K

Где:
W2 - количество витков вторичной обмотки.
U2 - напряжение вторичной обмотки в вольтах.
K - количество витков на вольт.

W2=35*0.77=27 витков

Далее рассчитываем площадь сечения провода первичной и вторичной обмоток. Для этого нам нужно знать, какой максимальный ток течет в данной обмотке.

Для этого мы воспользуемся формулой:

Для первичной обмотки.

I первич_max = P габаритн/U первич

Где:
I первич_max - максимальный ток первичной обмотки.
P габаритн - габаритная мощность трансформатора.
U первич - напряжение сети.

I первич_max = 6840/220 = 31 А

Для вторичной обмотки:

Сразу хочу сказать, что я не теоретик, но попытаюсь объяснить формирование величины сварочного тока в трансформаторе, как понимаю это я.

Напряжение дуги для сварки проволокой в среде углекислого газа равно:

Uд = 14+0.05*Iсв

Где:
Uд - напряжение дуги.
Iсв - ток сварки.

Выводим формулу тока вторички при конкретном напряжении дуги:

Iсв = (Uд – 14)/0.05

Далее рассчитаем для полуавтомата.

1. Принимаем напряжение дуги 25 вольт, получаем требуемую мощность трансформатора:

Iвторич = (25-14)/0.05 = 220 ампер

220*25 = 5500 вт.… Но у нас габаритная мощность трансформатора больше.

Считаем дальше..

2. Принимаем напряжение дуги равным 26 вольт, получаем требуемую мощность трансформатора:

Iвторич = (26-14)/0.05 = 240 ампер

240*26 = 6240 вт… Почти рядом.

Считаем дальше..

3. Принимаем напряжение дуги равным 27 вольт, получаем требуемую мощность трансформатора:

Iвторич = (27-14)/0.05 = 260 ампер.

260*27 = 7020вт. .. Требуемая габаритная мощность выше чем имеющаяся, это говорит о том, что при данном напряжении дуги не будет тока 260 ампер, так как не хватает габаритной мощности трансформатора.

Из выше перечислительных расчетов, можно сделать вывод, что при напряжении дуги в 26 вольт обеспечивается максимальный ток в 240 ампер при данной габаритной мощности трансформатора и именно этот ток вторички мы примем за максимальный:

Iвторич max = 240 ампер.

Для расчета максимального сварочного тока для сварки электродом, рассчитываем так же, только по другой формуле..

Uд = 20+0.04*Iсв

Где:
Uд - напряжение дуги.
Iсв - ток сварки.

Выводим формулу тока вторички при конкретном напряжении дуги:

Iсв = (Uд – 20)/0.04 (считать не будем, я думаю понятно).

Далее…

Из справочных материалов нам известно, что плотность тока в меди равна 5 ампер на мм.кв, в алюминии 2 ампера на мм. кв.

Исходя из этих данных можно рассчитать площадь сечения обмоток трансформатора.

Сечения проводов для продолжительной работы трансформатора ПН = 80% и выше:

Для меди:

S первич медь = 31/5 = 6.2 мм.кв

S вторичн медь = 250/5 = 50 мм.кв.

Для алюминия:

S первич алюмин = 31/2 = 16 мм.кв.

S вторичн алюмин = 250/2 = 125 мм.кв.

Итак мы имеем трансформатор с габаритной мощностью 6840 ватт. Сетевое напряжение 220 вольт. Напряжение вторичной обмотки 35 вольт.

Первичная обмотка содержит 170 витков провода площадью 6.2 мм.кв из меди или 16 мм.кв. из алюминия.

Вторичная обмотка содержит 27 витков провода площадью 50 мм.кв. из меди или 125 мм.кв. из алюминия.

Для ПН = 40% сечения первички и вторички можно уменьшить в 2 раза.

Для ПН = 20% сечения первички и вторички можно уменьшить в 3 раза.

Например ПН = 20% – это значит, что если взять за 100% 1 час работы трансформатора под нагрузкой, то 12 минут варим 48 минут отдыхаем, иначе трансформатор перегреется и перегорит (этот режим больше всего годится для не больших домашних дел).

Я думаю тут понятно.

ПН – продолжительность нагрузки.

ПВ – продолжительность включения.

ПР – продолжительность работы.

Все эти термины одно и тоже, измеряются в процентах.

2. Рассчитаем количество витков для первичной и вторичной обмотки в варианте с регулированием ступенями по первичной обмотке.

Например, нам нужен трансформатор с регулированием сварочного тока 16 ступенями например используемого в этой схеме сварочного полуавтомата.

Выбираем номинальное напряжение вторичной обмотки.

Uномин = Uмакс – Uмакс*10/100

Где:
Uномин - напряжение номинальной обмотки (на это напряжение будем рассчитывать вторичку).
Uмакс - максимальное напряжение вторички для конкретного типа расчета.

Рассчитываем, Uмакс = 35 вольт

Uномин = 35 – 35*10/100 = 32 вольт.

Рассчитаем количество витков для вторичной обмотки номинальным напряжением 32 вольт, тип сердечника ОЛ (тор).

K = 35/S

К = 35/45 = 0.77 витка на 1 вольт.

W2 =U2*K = 32*0.77 = 25 витков

Теперь рассчитаем ступени первичной обмотки.

W1_ст = (220*W2)/Uст2

<strong>Где:
Uст2 - нужное выходное напряжение на вторичной обмотке.
W2 - количество витков вторички.
W1_ст - количество витков первичной обмотки.</strong>

Как мы рассчитали ранее количество витков обмотки W2 = 25 витков.

Рассчитаем количество витков первички для напряжения на вторичке равное 35 вольт.
W1_ст1 = (220*25)/35 = 157 витков.. Форсированный режим
Далее рассчитываем на 34 вольт (шаг 1 вольт на вторичке)
W1_ст2 = (220*25)/34 = 161 виток.. Форсированный режим
Далее рассчитываем на 33 вольт
W1_ст3 = (220*25)/33 = 166 витков.. Форсированный режим
Далее рассчитываем на 32 вольт
W1_ст4 = (220*25)/32 = 172 витка.. Номинальная обмотка
Далее рассчитываем на 31 вольт
W1_ст5 = (220*25)/31 = 177 витков.. Пассивный режим
Далее рассчитываем на 30 вольт .
  .
W1_ст6 = (220*25)/30 = 183 витка.. Пассивный режим
Далее рассчитываем на 29 вольт
W1_ст7 = (220*25)/29 = 190 витков.. Пассивный режим
Далее рассчитываем на 28 вольт
W1_ст8 = (220*25)/28 = 196 витков.. Пассивный режим
Далее рассчитываем на 27 вольт
W1_ст9 = (220*25)/27 = 204 витка.. Пассивный режим
Далее рассчитываем на 26 вольт
W1_ст10 = (220*25)/26 = 211 витков.. Пассивный режим
Далее рассчитываем на 25 вольт
W1_ст11 = (220*25)/25 = 220 витков.. Пассивный режим
Далее рассчитываем на 24 вольт
W1_ст12 = (220*25)/24 = 229 витков.. Пассивный режим
Далее рассчитываем на 23 вольт
W1_ст13 = (220*25)/23 = 239 витков.. Пассивный режим
Далее рассчитываем на 22 вольт
W1_ст14 = (220*25)/22 = 250 витков.. Пассивный режим
Далее рассчитываем на 21 вольт
W1_ст15 = (220*25)/21 = 261 виток.. Пассивный режим
И последняя ступень на 20 вольт
W1_ст16 = (220*25)/20 = 275 витков.. Пассивный режим

Мотаем первичную обмотку трансформатора  до 157 витка, делаем отвод, он будет соответствовать 35 вольтам на вторичке.

Далее мотаем 4 витка до 161 витка и делаем отвод, он будет соответствовать напряжению на вторичке 34 вольт.

Далее мотаем 5 витков и делаем отвод на 166 витке, он будет соответствовать напряжению на вторичке 33 вольт и т.д. согласно выше приведенному расчету.

Заканчиваем намотку первичной обмотки на 275 витке, он будет соответствовать напряжению на вторичке 20 вольт.

В итоге у нас получился трансформатор габаритной мощностью в 6840 ватт, первичной обмоткой с 16 ступенями регулирования.

Сечение обмоток такие же, как в первом варианте расчета.

На данном этапе мы заканчиваем расчет трансформатора.

Как сделать трансформатор смотрите здесь Делаем тороидальный сварочный трансформатор

Таким образом было рассчитано много трансформаторов и они прекрасно работают в сварочных полуавтоматах и сварочных аппаратах.

Не нужно бояться форсированного режима работы трансформатора (это такой режим, когда к обмотке трансформатора рассчитанного например на 190 вольт приложено напряжение 220 вольт), трансформатор прекрасно работает в таком режиме. Имея маломощный трансформатор, можно вытянуть из него все возможности используя форсированный режим для комфортного процесса сварки с помощью сварочного полуавтомата.

Ссылка для статьи на сайте Расчет трансформатора для сварочного полуавтомата, сварочного аппарата.

Ответ на комментарий.

Как наматывать на П-образный сердечник:

Первичная обмотка.

Вариант 1. Мотаем две одинаковые обмотки (клоны) в одну сторону и соединяем их начала. Концы этих обмоток используем для подключения к сети 220 вольт.

Вариант 2. Мотаем две одинаковые обмотки (клоны) в одну сторону, делаем отводы. Замыкая эти отводы, регулируем сварочный ток. Начало этих обмоток используем для подключения к сети 220 вольт.

Вторичная обмотка.

Мотаем две одинаковые обмотки в одну сторону и соединяем их концы. Начала этих обмоток используем для сварки.

Расчет площади сердечника и площади окна сердечника Sc и So.

По этим формулам, можно рассчитать требуемые величины.

Если возникнут вопросы, задавайте их в комментариях.

Автор замысловатых расчетов: Admin Svapka.Ru

Расчет сварочного трансформатора

Дизельные генераторыВилочные погрузчикиСварочные трансформаторы
Автомойки

индустрия » Электротехника » Сварочные аппараты » Сварочный трансформатор

При выборе сварочного агрегата расчет сварочного трансформатора не требуется. Достаточно определиться с диаметром электродов планируемых для


сварки стальных деталей. В технических характеристиках любого сварочного трансформатора указано, для каких диаметров электродов он предназначен. С необходимостью выполнения полного расчета элементов трансформатора сталкиваются умельцы, желающие собрать сварочник собственными руками. Исходными параметрами для расчета являются: входное напряжение 220в, частота 50Гц, максимальный ток сварки 100А.
  • Напряжение дуги (максимальное) в соответствии с током сварки: Uдм = 20 + (0,04 х Iм) = 20 + (0,04 х 200) = 28в.
  • Напряжение выходное без нагрузки (холостого хода) должно быть выше значения напряжения работы дуги до 2,5 раз: Uхх = (2…2,5) Uдм = 56 – 70в.
  • Расчет, как правило, ведется по максимальному значению напряжения холостого хода, что улучшает параметры зажигания сварочной дуги и устойчивость горения. По нормам техники электробезопасности максимальное значение напряжения холостого хода составляет 80в.
  • Мощность (габаритная) рассчитываемого трансформатора составит: Рг = Im x Uхх = 70 x 100 = 7000 ВА.
  • При максимальной индукции магнитопровода Bm = 1,40, произведение площади сечения железного магнитопровода на площадь воздушного просвета (окна) составит: So Sc = Рг / [1,11 × Вm × J × F × Ко × Кс]
  • J – плотность тока, для меди 8А/мм2, для алюминиевого материала 5, для комбинированной системы 6,5 А/мм2;
  • F = 50, частота;
  • Ко = 0,35-0,4, степень заполнения окна;
  • Кс = коэфиц. заполнения стали.
  • Принимаем для первичной обмотки медную, а для вторичной алюминиевую проволоку. So Sc = 7000 / [1.11 х 1.4 х 6.5 х 0.35 х 0.95] = ~ 2100 см4.
  • Для двух стержневых устройств трансформатора соотношения рекомендованы: c / a = 1,6; b / a = 2 и h /a = 4. Отсюда So х Sc = а4 х 12,8.
  • Тогда размер сердечника «а» в см: а = 4√ So х Sc / 12,8 = 4√ 2100/12,8 = 3,58 см, округляем до 4 см.
  • c = 1,6а = 1,6 х4 = 6,4см;
  • h = 4а = 4 х 4 = 16см.
  • b = 2а = 2 х 4 = 8см;
  • ЭДС (электродвижущая сила) одного витка: Eв = [4,44 × 10] – [4 × Вm × F × Sc × Кc] = [4,44 × 10] – [4 × 1,42 × 50 × 32 × 0,95] = 0,958в.
  • Сумма витков для вторичной обмотки: W2 = Uхх / Eв = 70 / 0,958 = 67.
  • Сумма витков для первичной обмотки: W1 = U1 / Eв = 220 / 0,958 = 230.
  • Площадь сечения провода из алюминия на вторичной обмотке: S2 = [ Iм / Jal ] = 100 / 5 = 20 мм2.
  • Возможный ток в первичной обмотке: I1м = Iм × W2 / W1 = 100 × 67 / 230 = 29А.
  • Площадь сечения провода из меди первичной обмотки: S1 = Iм / Jal= 29 / 8 = 3,63 мм2.
Таким образом, рассчитаны все элементы сварочного трансформатора. Очень часто расчет производится исходя из наличия готового магнитопровода. Тогда изменяется последовательность расчетов, но формулы и зависимости не меняются.		 Самое интересное

Инверторный дизельный генератор

Для чего используется дизельные генераторы, …


Трехфазные дизельные генераторы

Наиболее мощные дизельные генераторы всегда …


Главная страница           О сайте           Написать нам           Реклама на сайте


© 2012 INDUSTRIKA.RU «индустрия, промышленность, инструменты, оборудование»
Использование материалов сайта в других изданиях возможно только с письменного разрешения владельца сайта. Все материалы на сайте защищены законом (Гл. 70 ч. 4 ГК РФ). (с) industrika.ru.

Производство: лазер с ЧПУ, гидроабразивная резка, плазма, сварка | Как рассчитать количество витков, необходимых для сварочного трансформатора? | Практик-механик

РадиумПринс
Пластик