img

Формулы для расчета сварочного трансформатора

Опубликовано: 01.09.2018

Сварочный трансформатор в быту – вещь распространенная, и не всегда он бывает заводского изготовления. Многие умельцы предпочитают собрать трансформатор самостоятельно – так и дешевле, и интересней. Перед началом работ необходимо провести правильный расчет сварочного трансформатора, и желательно, чтобы его параметры были близки к промышленным образцам. При таком подходе можно будет воспользоваться ст

андартными формулами.

Формулы, приведенные ниже, обеспечивают оптимальные характеристики и правильное подключение сварочного трансформатора, параметры обмоток, а также геометрические размеры аппарата. Но нужно иметь в виду, что эффективно эти формулы будут работать только при соблюдении всех стандартных параметров, требуемых от сварочного трансформатора.

Требования, которые предъявляются к электрическому аппарату, очень узкопрофильные и соблюсти их в реальном устройстве достаточно сложно. Да и не у всех радиолюбителей есть широкие возможности обеспечить хорошую материальную базу. Поэтому приходится искать такую конструкцию магнитопровода, которая легко воплощалась бы в жизнь, и все необходимые материалы для нее можно было легко купить. Но все эти требования служат только одному — технические и эксплуатационные параметры собранного устройства должны удовлетворять требованиям конструктора.

Формулы для расчета стандартного аппарата

Как рассчитать сварочный трансформатор, работающий от переменного напряжения 220 В с частотой 50 Гц с максимальным током сварочной дуги IМ = 150 А? Правильный расчет потребует следующей исходной информации:

Входное Uраб на первичной обмотке трансформатора U1 (вольт). Uраб на вторичной обмотке U2 (вольт). Номинальная и максимальная сила тока на вторичной обмотке I (ампер). Площадь магнитного сердечника Sс (см2). Площадь окна трансформатора So (см2). J — плотность тока в проводе (A/мм2).

Максимальное Uраб дуги, которое соответствовало бы максимальному току дуги, рассчитывается по следующей формуле:

Udm= 20 + 0,04 x 150 = 26 В

При этом принимается, что на обмотке II сварочного трансформатора напряжение холостого хода (обозначается Uхх) должно на 200%-220% быть больше максимально допустимого напряжения рабочей дуги, и определяться по формуле:

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

Чем больше (в пределах допустимого) напряжения Uхх трансформатора, тем лучше устойчивость дуги и момент ее розжига. Действующим ГОСТ-ом 95-77Е максимальное напряжение на II обмотке Uхх ограничивается 80 вольтами. Оптимальное Uхх необходимо выбрать 65 вольт, которое обеспечивает качество горения электрода и соответствует ГОСТ 95-77Е.

Дальнейшие расчеты проводятся, отталкиваясь от справочного значения индукции магнитопровода. Средняя индукция — Вт = 1,42 Тл. Также необходимо рассчитать мощность сварочного трансформатора Рг (габаритная мощность):

Pr = Im x Uxx = 65 x 150 = 9750 Вт

Стандартная формула площади окна сварочного трансформатора:

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

J — плотность сварочного тока в I и II обмотках для медных(Cu) обмоток — 8 А/мм2, для алюминиевых (Al) обмоток — 5 А/мм2 и 6,5 А/мм2 для обмоток комбинированного типа (CuAl). F – частота напряжения в электросети, Гц. Кo — коэффициент заполнения пустого окна сварочного трансформатора (расстояние между набором магнитопровода) — 0,33-0,4. Кс — коэффициент заполнения полос стали (зависит от плотности сборки железа) — 0,95.

Если первичную (I) обмотку наматывать медным проводом, а вторичную (II) — алюминиевым, то площадь будет равна:

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

Самодельный сварочный трансформатор стержневого типа имеет такие соотношения в габаритах:

X = 1,6 Y = 2 Z = 2,5…5

Где X = c/a, Y = b/a, Z = h/a

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

Рассчитав все эти параметры, можно вычислить габариты «a» сердечника магнитопровода:

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

При значении а = 4 см можно рассчитать остальные значения габаритов — c, b, h:

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

ЭДС для одного витка любой обмотки необходимо узнать, чтобы дальше вычислить количество витков и Imax для I и II обмоток устройства:

Eb = 4,44 x 10-4 x Bm x F X Sc x Kc = 4,44 x 10-4 x Bm x F X a x b x Kc = 4,44 x 10-4 x 1/42 x 50 x 32 x 0,95 = 0,958 В/виток

Вторичная обмотка будет иметь:

W2 = Uxx/Eb = 65/0,958 = 68 витков при сечении провода II обмотки из алюминия:

S2 = Im/JAI = 150/5 = 30 мм2 (допускается вместо провода круглого сечения использование квадратной алюминиевой шины сечением 5×6 мм2).

Первичная обмотка будет иметь:

W1 = U1/Eb = 220/0,958 = 230 витков при максимальном токе: I1m = Im x W2/W1 = 150 X 68/230 = 44,35 A

При расчете медного провода для I обмотки его сечение рассчитывается по следующей формуле:

S1 = I1m/JCu = 44,35/8 = 5,54 мм2

Стержневой трансформатор имеет первичная и вторичную обмотки, которые располагаются на отдельных катушках, поэтому при параллельном их включении катушки будут иметь по 230 витков влагостойкого эмалевого провода ПЭВ-2 Ø 1,9 миллиметров (2,827 мм2), а при последовательном – по 115 витков влагостойкого провода ПЭВ-2 Ø 2,7 миллиметров (5,7 мм2). Самодельный бытовой сварочный трансформатор рассчитан на ток 160-200 ампер. Такие параметры выбираются, исходя из оптимальной массы аппарата для бытового пользования.

Диаметр электродов

Для сварочного трансформатора при работе используют так называемые наплавляемые электроды разных диаметров. Для правильного выбора электрода необходимо знать напряжение сварочного тока конкретного трансформатора и толщину детали, на которой будут проводиться работы. В таблице приведены значения диаметров электродов в зависимости от номинального тока и толщины детали.

Толщина металла, в миллиметрах Диаметр электрода, в миллиметрах Сварочный ток, А

1 — 2

1,6 25 — 50

2 — 3

2

40 — 80

2 — 3

2,5

60 — 100

3 — 4

3

80 — 160

4 — 6

4

120 — 200

6 — 8 5

180 — 250

8 — 24 5 — 6 220 — 320
30 — 60 6 — 8 300 — 400

Для того чтобы была возможность проводить работы одним устройством на деталях разной толщины, аппарат необходимо дополнить механическим или электронным регулятором силы тока.

Бытовое назначение сварочного агрегата очевидно — работа с металлом разной толщины, при этом желательно, чтобы можно было использовать электроды разных диаметров. Но при слишком большой силе сварочного тока металл может прогореть, а при небольшом значении он просто не расплавится. Встроенный регулятор, который понижает сварочный ток до требуемого значения, помогает решить эту проблему. Регулятор обеспечивает плавную или ступенчатую регулировку силы тока в диапазоне 50-200 А.

На сегодняшний день разработано много всевозможных электрических схем агрегатов, которые работают и по классическим схемам, и с использованием выпрямителей или инверторов. Но, чтобы сделать сварочный трансформатор своими силами, специалисты рекомендуют выбрать простую и проверенную схему, которая будет работать надежнее.

К тому же в ней не будет использоваться электроника, что также повышает степень надежности аппарата. Это может быть тороидальный сварочный трансформатор или дроссельный сварочный трансформатор с мощным диодным мостом. Но для создания надежного устройства необходимы предварительные расчеты, подтверждающие заявленные рабочие характеристики аппарата. Зачастую трансформатор сварочный изготавливается по расчетам, произведенным для магнитопровода, который имеется в наличии. При таких расчетах может меняться последовательность вычислений, но сами формулы и значения характеристик меняться не могут.

Похожие статьи
Популярные новости
Шумоизолируем стены и перекрытия потолка в каркасном доме
Комфортная атмосфера личного пространства деревянного дома во многом зависит от качественной звукоизоляции. Несмотря на то, что дерево хороший проводник шума, каркасный дом достаточно тихий. Это обусловлено
Звукоизоляция квартиры своими руками: как сделать шумоизоляцию стен, пола и потолка
Многих жителей многоквартирных домов волнует вопрос шумных соседей. Особенно остро стоит этот вопрос для жителей панельных домов, где стены тонкие и хорошо пропускают звук. Сегодня мы расскажем, как делается
Звукоизоляция пола в деревянном доме своими руками — пошаговые инструкции! — Своими руками
Старые деревянные дома сейчас уже редкость, но мода на здоровый образ жизни и экологию привела к тому, что этот тип жилья стал востребованным. Дачи и загородные дома часто строятся из дерева, и их владельцам
Звукоизоляция пола в деревянном доме
Старые деревянные дома сейчас уже редкость, но мода на здоровый образ жизни и экологию привела к тому, что этот тип жилья стал востребованным. Дачи и загородные дома часто строятся из дерева, и их владельцам
Межэтажное утепление и звукоизоляцияв деревянном доме: выбор материала и технология работ
Содержание статьи: Чердачное перекрытие частного дома из дерева должно обладать хорошими теплоизоляционными и звукоизолирующими характеристиками. Если коттедж одноэтажный, то добиться этого достаточно
Звукоизоляция стен своими руками от соседей в квартире, в деревянном доме и пр, материалы, видео
Звук оказывает заметное влияние на нашу психику, эмоциональное и физическое состояние. Если в работе, отдыхе или на досуге вас сопровождает даже незначительный шум, это приводит к стрессу, снижению остроты
Шумоизоляция
огда о жилом доме говорят как об элитном объекте, подразумевается, что его потребительские свойства по основным критериям, характерным для жилого здания, существенно выше аналогичных параметров типового
Самый лучший материал для шумоизоляции стен
Практически каждый человек после проведенной за стенами фасада с панелями под дерево бессонной ночи задается вопросом, насколько качественна в его доме шумоизоляция стен, является ли предлагаемые в настоящее
Звукоизоляция стен в деревянном доме что лучше
Надежная шумоизоляция стен в деревянном доме должна монтироваться в процессе основного строительства. Материалы, значительно снижающие уровень проникающего шума, очень часто используются и как утеплитель
Звукоизоляция квартиры в панельном доме
Те, кто живет в панельном доме, каждый день сталкивается с плохой шумоизоляцией своей квартиры, то соседи громко гуляют, то кто-то на 5 этаже дрелью работает. И у всех появляется желание – сделать звукоизоляцию
Все новости
rss