Пристрій і розрахунок зварювального трансформатора для дому

Розрахунок зварювального трансформатора виконується за специфічними формулами. Це відбувається внаслідок того, що типові схеми трансформаторів, так само як і методи розрахунку, не можна використовувати для зварювального інструменту. При виготовленні зварювання необхідно відштовхуватися від того, що є в наявності. Найголовніше - це залізо. Яке є, таке і ставлять зазвичай, весь розрахунок йде саме для конкретного муздрамтеатру. Звичайно ж, не завжди він хороший, тому виникають нагрів і вібрації. Добре, якщо у вас в наявності є залізо, параметри якого дуже близькі до промислового. Тоді можна сміливо використовувати методики для розрахунку типових пристроїв. Щоб виготовити зварювальний апарат, потрібно знати його основні параметри і пристрій.

Схема пристрою зварювального трансформатора.

Потужність трансформатора для зварювального апарату

Перед тим як починати розрахунок, тим більше виготовлення, потрібно з'ясувати для себе те, яким повинен бути зварювальний струм. Так як в побуті найчастіше застосовують електроди, діаметр яких 3-4 мм, варто спиратися в розрахунках на них. Трьохміліметрового цілком достатньо для роботи по дому і господарству. Навіть кузовні роботи в автомобілі можна проводити, не побоюючись за неякісні шви, які може зробити зварювання. Значить, якщо впав вибір на трійку, потрібно вибирати струм близько 115 А. Саме при такому струмі ідеально працюють ці електроди. Якщо ж ви вирішили використовувати двійку, ток на виході апарату повинен бути близько 70 А, а для четвірки - вдвічі більше.

Схема трансформатора з первинної та вторинної обмоткою.

Врахуйте, що у зварювального трансформатора потужність не повинна бути дуже великою. Струм споживання - максимум 200 А. Та й то в такому випадку буде надмірний нагрів не тільки проводів обмотки, а й кабелів живлення. Отже, навантаження на мережу зростає, і електричні запобіжники можуть не витримувати. Так що, якщо вирішили використовувати електроди товщиною в 3 мм, відштовхуйтесь від струму не більше 130 А. Для того щоб обчислити у зварювального трансформатора потужність, вам буде потрібно твір струму у вторинній обмотці при запаленні дуги, кута зсуву фаз, напруги в режимі спокою розділити на коефіцієнт корисної дії. В даному випадку його можна вважати величиною постійною, вона дорівнює 0,7.

Пристрій трансформатора для зварювання

Найголовніше в сердечниках - це форма. Вона може бути стрижневого (П-подібний) або броньового типу (Ш-подібний). Якщо порівнювати їх, то виявиться, що ККД вище у першого типу пристроїв для зварювання. Щільність намотування теж може бути досить високою. Звичайно ж, вони найчастіше застосовуються для виготовлення електричного зварювання. У саморобного апарату для зварювання металу можуть бути обмотки наступних типів:

• циліндричні (вторинна обмотка намотується поверх мережевий);
• дискові (обидві обмотки розташовуються на деякій відстані один від одного).

Циліндричні обмотки: а - одношарова, б - двошаровий, в - багатошарова з круглого дроти, 1 - витки з прямокутного проводу, 2 - розрізні вирівнюють кільця, 3 - паперово-бакелітовий циліндр, 4 - кінець першого шару обмотки, 5 - вертикальні рейки, 6 - внутрішні відгалуження обмотки.

Варто докладніше розглянути кожен тип обмоток. Що стосується циліндричної намотування, то вона має дуже жорсткі вольт-амперні характеристики. Але він не буде придатний для застосування в ручних зварювальних апаратах. Можна вийти з положення, застосувавши в конструкції апарату дроселі й реостати. Але вони тільки ускладнюють всю схему, що недоцільно в більшій частині випадків.

При використанні дискового типу намотування мережева віддалена на деяку відстань від вторинної. Велика частина виникає в пристрої магнітного потоку (а якщо точніше, то він виникає в мережевий обмотці) ніяк не може бути пов'язана (навіть индуктивно) з вторинною обмоткою. Такий тип намотування найкраще використовувати в тих випадках, коли є необхідність в частій регулювання струму зварювання. Зовнішня характеристика у таких пристроїв є в необхідній кількості. А від розташування мережевий обмотки щодо вторинної безпосередньо залежить індуктивність розсіювання зварювального трансформатора. Але вона ще залежить і від типу муздрамтеатру, навіть від того, чи є поряд із зварювальним апаратом металеві предмети. Обчислити точне значення індуктивності не представляється можливим. При розрахунку застосовуються приблизні обчислення.

Струм, необхідний для роботи зварювання, регулюється шляхом зміни зазору між первинною і вторинною обмотками. Їх, звичайно ж, слід робити так, щоб можна було без праці переміщати по магнітопровода. Ось тільки в умовах домашнього виготовлення таке зробити досить складно, але можна зробити певне число фіксованих значень струму зварювання. При використанні зварювання в подальшому, якщо буде потрібно трохи зменшити струм, потрібно укладати кільцями кабель. Врахуйте тільки, що він від цього буде грітися.

Обмотки трансформатора рознесені на різні плечі: 1 - первинна, 2 - вторинна.

Дуже сильне розсіювання буде у зварювальних апаратів, які обладнані сердечниками П-подібної форми. Причому у них мережева обмотка обов'язково повинна розташовуватися на одному плечі, а вторинна - на другому. Це через те, що відстань від однієї обмотки до іншої досить велика. Основний показник зварювального трансформатора - це коефіцієнт трансформації. Він може бути обчислений шляхом ділення числа витків вторинної обмотки на число витків первинної. Таке ж значення ви отримаєте, розділивши вихідний струм або напруга на відповідну вхідну характеристику (струм або напруга).

Стандартний розрахунок зварювального трансформатора

Наступна методика застосовується виключно при проведенні розрахунків перетворюють пристроїв з використанням магнитопроводов тільки П-подібної форми. Обидві обмотки намотані на однакових каркасах, розташовуються на різних плечах. Слід враховувати, що необхідно половини обох обмоток з'єднувати послідовно між собою. Наприклад, проводиться розрахунок перетворювача для роботи з електродами 4 мм. Для цього необхідний струм у вторинній обмотці приблизно 160 А. Напруга на виході має скласти 50 В. В цей же час мережеве (живить) напруга приймати слід 220 або 240 В. Нехай тривалість роботи буде 20%.

Для розрахунку необхідно вводити параметр потужності, що враховує тривалість роботи. Ця потужність буде дорівнює: РДЛ = I2 x U2 x (ПР / 100) 1/2 х 0,001.

Для параметрів зварювального апарату, які були взяті за відправну точку, значення потужності одно 3,58 кВт. Тепер необхідно обчислити число витків обмоток. Для цього: E = 0,55 + 0,095 × Pдл.

Розташування обмоток на стрижнях в трансформаторах: 1 - стрижень, 2 - обмотка ВН, 3 - обмотка НН, 4,5- групи котушок.

У цій формулі Е - це електрорушійна сила одного витка. Для розраховується пристрою це значення дорівнюватиме 0,89 Вольт / виток. Тобто з кожного витка перетворювача можна зняти 0,89 В. Отже, ставлення 220 / 0,89 - це число витків первинної обмотки. А ставлення 50 / 0,89 - це число витків вторинної обмотки зварювального трансформатора.

У первинній обмотці буде струм, рівний відношенню твори струму вторинної обмотки і коефіцієнта k = 1,1 до коефіцієнта трансформації. У прикладі вийде струм, рівний 40 А. Для визначення перетину сердечника зварювального трансформатора потрібно використовувати формулу: S = U2 × 10000 / (4.44 × f × N2 × Bm).

Для розрахунку в прикладі площа буде дорівнює 27 см². При цьому f приймається рівним 50 Герц, а Bm - це індукція поля (магнітного) в осерді пристрою. Її значення приймається рівним 1,5 Тесла.

Для зварювального трансформатора, який буде працювати з електродами товщиною в 4 мм, отримані такі характеристики, як:

Типи магнітних сердечників: а - броньовий, б - стрижневий.

• струм зварювання - 160 А;
• площа перетину сердечника - 28,5 см²;
• первинна обмотка містить 250 витків.

Але дані характеристики справедливі для зварювального трансформатора. Тільки при виготовленні його використовувалася схема, в якій застосовано збільшене значення магнітного розсіювання. Відтворити в домашніх умовах такий пристрій навряд чи вийде, тому виявиться простіше виготовити трансформатор з намотуванням вторинної обмотки безпосередньо поверх мережевий. Навіть якщо взяти до уваги умова того, що неминучі застосування дроселів, погіршення характеристик, то магнітний потік такого нехитрого пристрою буде сконцентрований в певній точці і навколо неї. А вся енергія в ній здатна передаватися раціонально.

Простий розрахунок трансформатора для зварювання

Стандартні методи розрахунку трансформаторів неприйнятні в більшості випадків, так як застосовується і залізо нестандартних форм, і провід з невідомим перетином, обчисленим приблизно. При розрахунку були отримані такі характеристики зварювального трансформатора, як площа перерізу магнітопроводу і кількість витків. Варто зауважити, що при збільшенні площі перетину вдвічі характеристики самого трансформатора не погіршаться. Доведеться тільки змінити число витків первинної обмотки, щоб домогтися необхідної потужності.

Чим більше у муздрамтеатру перетин, тим менше витків доведеться намотувати. Використовуйте таку якість, якщо є труднощі з обмотувальним проводом. Для розрахунку числа витків первинної обмотки можна скористатися простими формулами:

Залежності струму в первинній обмотці трансформатора від напруги живлення, в режимі холостого ходу.

• N1 = 7440 × U1 / (Sіз × I2);
• N1 = 4960 × U1 / (Sіз × I2).

Перша застосовується при розрахунку зварювальних апаратів, у яких обидві обмотки розташовуються на одному і тому ж плечі. Для рознесених обмоток застосовуватися повинна друга формула. У цих формулах Sіз - це перетин муздрамтеатру, виміряний перед проведенням розрахунків. Врахуйте, що при рознесенні обмоток на різні плечі ви не отримаєте на виході зварювального апарату струм понад 140 А. А для будь-якого типу пристроїв брати до уваги значення струму, яке більше 200 А, теж не можна. І не забувайте про те, що у вас є безліч невідомих:

• сорт трансформаторного заліза;
• напруга в мережі і його зміна;
• опір в лінії електропередач.

Щоб виключити можливість впливу таких другорядних факторів на роботу зварювального трансформатора, необхідно через кожні 40 витків робити відвід. Ви зможете в будь-який момент змінити режим роботи трансформатора, подавши напругу харчування на меншу або більшу кількість витків.

Перетин муздрамтеатру і підбір витків трансформатора

Пакет трансформаторного заліза (магнітопровід).

Знаючи перетин муздрамтеатру, можна знайти кількість витків обмоток зварювального трансформатора. Головне, що вам доведеться вирішити, це те, яким конкретно має бути перетин. В ідеалі було отримано значення, рівне 28 см². Але воно не завжди може бути застосоване в зварювальному трансформаторі, якщо подивитися на конструктивні і економічні складові. Необхідно ретельно обміркувати, як ви будете мотати провід. Для однієї потужності можна вибрати дві схеми:

• 30 см² і 250 витків;
• 60 см² і 125 витків.

Можливо також використання проміжного варіанту. Якщо вікно маленьке, краще просто збільшити площу перетину. Але тоді збільшиться і маса зварювального трансформатора. Тому вільно пересувати його можна тільки на спеціальному візку.

Бувають випадки, коли доводиться судити про корисної потужності трансформатора для зварювального апарату найкраще по току, який заміряється в первинній обмотці пристрою в режимі холостого ходу. А якщо бути точніше, то доводиться вести розмову скоріше не про значення потужності під час утворення дуги, а тільки лише про регулювання зварювального трансформатора на найбільшу потужність. Вичавлюєте з вашої конструкції максимум. І головне в процесі розрахунку трансформатора - це не допустити недостатнього числа витків первинної обмотки. Необхідна наявність таких приладів:

• ЛАТР (лінійний автотрансформатор);
• амперметр;
• вольтметр.

Навіть у однотипних трансформаторів різних може виявитися струм. Тому по ньому судити про потужність електрозварювання можна. Але залежність в первинній обмотці струму здатна розповісти багато про що. Можна виявити деякі особливі властивості зварювального трансформатора. Щоб зробити це, необхідно з виходу ЛАТРа подавати напругу на первинну обмотку зварювання. Завдяки лінійному автотрансформатора ви зможете змінювати значення напруги від 0 до 240 В. Паралельно обмотці включається вольтметр, а в розрив одного проводу - амперметр.

Спершу відбувається лінійне збільшення струму, яке приймає невелике значення.

Після швидкість збільшення стає більше, струм зростає швидко і стрімко. При недостатньому числі витків в первинній крива струму буде прагнути до нескінченного значенням до досягнення порогу в 240 В. Тому потрібно додати кілька витків до обмотці зварювального апарату. Причому не забудьте врахувати той факт, що при включенні в мережу без ЛАТРа ваш пристрій почне споживати з неї як мінімум на третину більшу кількість струму. Ось так не просто теоретично розрахувати зварювальний трансформатор, на практиці ж все йде набагато простіше.