(Документ)

Программма для розрахунку силових трансформаторів (Документ)

Васютинський С.Б. Питання теорії і розрахунку трансформаторів (Документ)

Риськова З.А. та ін. Трансформатори для електричної контактного зварювання (Документ)

Демків А.М. Розрахунок і конструювання трансформаторів (Документ)

Програма - Розрахунок нагріву і зносу силових трансформаторів (Програма)

Тихомиров П.М. Розрахунок трансформаторів (Документ)

Аналіз і сінетез зубчастих важільних і кулачкових механізмів (Документ)

Пентегов І.В. Методика розрахунку дроселів вхідного і вихідного фільтрів зварювальних ПІП (Документ)

Програма Teplopritoki (Програма)

Барабанов М.М., Земскова В.Т., Панов Ю.Т. Математичне моделювання основних процесів переробки пластмас (Документ)

n8.doc

зварювальний калькулятор

Програма "Розрахунок зварювальних трансформаторів"Написана для полегшення розрахунку при створенні саморобних зварювальних трансформаторів. Методика розрахунку взята у В.Володін

Розрахункові дані

За цією методикою я сам намотав 2 трансформатора, правда, перший довелося перемотувати чотири рази, поки не добився його працездатності.

У програмі ви заповнюєте кілька полів введення своїми даними і при натискання кнопки "Розрахувати" вона розрахує кількість витків в обмотках, перетин проводів і деякі інші дані Ось поля, які ви повинні обов'язково заповнити

набірний стрічковий

Набірний виготовляється з пластин Г-, П- або Ш-образних пластин трансформаторного заліза. Стрічковий відповідно зі стрічки трансформаторного заліза. Трансформаторне залізо - спеціальна магнітомягкого електротехнічна сталь відпалена за особливою технологією).

Перетин сердечника \u003d а * b.

Перетин сердечника має бути достатнім для роботи трансформатора.

Визначення перетин муздрамтеатру в кв.см S\u003e 0,015 * P (де Р - у ВАТ).

Для магнітопроводів, відмінних від тороїдального, слід збільшити перетин в 1,3 ... 1,5 рази.

Розрахункова потужність трансформатора в ватах дорівнює
РТР \u003d 25 * Iсв,
де Iсв - зварювальний струм в амперах.

Габаритна потужність трансформатора в ватах дорівнює
Ргаб \u003d Uхх * Iсв,
де Uxx напруга на II обмотці

Якщо ви ще не знаєте, яке перетин Вам потрібно, програма сама розрахує і підставить необхідні дані в поле вводу в залежності від струму зварювання

Також, ви повинні вибрати зі списку матеріал проводів для первинної та вторинної обмоток і тип сердечника.

сердечники бувають

Броньові (Ш-образні рис. - а))
Стрижневі (Г-образні рис. - б))
Тороїдальні (О-образні рис. - в))

Броньові сердечники для трансформаторів застосовуються рідко.

Тороїдальні мають кращі показники.

При побудові зварювального апарату переважно застосування тороїдального магнітопроводу, що володіє мінімальними габаритами і полем розсіювання. Але їх важко намотувати.

Більш прості при складанні стрижневі трансформатори. Я саме на них мотав свої трансформатори.

Зварювальний трансформатор: РОЗРАХУНОК І ВИГОТОВЛЕННЯ

В. Володін, ( http://valvolodin.narod.ru і http://valvol.nightmail.ru) Г. Одесса, Україна

Специфіка роботи зварювального трансформатора полягає в тому, що його навантаження непостійна. Зазвичай вважають, що частка часу роботи під навантаженням в циклі, що складається з власне зварювання і паузи, не перевищує 60%. Для побутових зварювальних трансформаторів нерідко приймають ще меншу величину - 20%, що дозволяє без значного погіршення теплового режиму збільшити щільність струму в обмотках трансформатора і зменшити площу вікна його муздрамтеатру, необхідну для розміщення обмоток. При зварювальному струмі до 150 А вважають допустимої щільність струму в мідній обмотці 8 А / мм2, в алюмінієвій - 5 А / мм 2.

При заданій потужності габарити і маса трансформатора будуть мінімальні, якщо індукція в його магнітопроводі досягає максимально-допустимого для вибраного матеріалу значення. Але самодіяльний конструктор зазвичай не знає цієї величини, так як має справу з електротехнічної сталлю невідомої марки. Щоб уникнути несподіванок, індукцію зазвичай занижують, що призводить до невиправданого збільшення розмірів трансформатора.

Скориставшись що приводиться нижче методикою, можна визначити магнітні характеристики будь-трансформаторної сталі, наявної в розпорядженні. З цієї стали збирають "експериментальний" магнітопровода перетином 5 ... 10 см2 (твір розмірів а і b на рис. 8) і намотують на один з його кернів 50 ... 100 витків м'якого ізольованого проводу перетином 1,5 ... 2 , 5 мм2. Для подальших розрахунків необхідно знайти за формулою l СР \u003d 2h + 2с + 3,14 * а середню довжину магнітної силової лінії і виміряти активний опір обмотки r об.

Далі за схемою, показаної на рис. 9, збирають випробувальну установку. Т1 - лабораторний регульований автотрансформатор (ЛАТР); L1 - обмотка на "експериментальному" магнітопроводі. Габаритна потужність понижуючого трансформатора Т2 - не менше 63 ВА, коефіцієнт трансформації - 8 ... 10.

Поступово збільшуючи напругу, будують залежність індукції в магнітопроводі В, Тл, від напруженості магнітного поля Н, А / м, подібну показаної на рис. 10, обчислюючи ці величини за формулами:

де U і I - свідчення вольтметра PV1, В, і амперметра РА1, A; F - частота, Гц; S - площа перетину "експериментального" магнітопровода, см2; w - число витків його обмотки. З отриманого графіка знаходять, як показано на малюнку, індукцію насичення Bs, максимальну індукцію Вm і максимальну напруженість змінного магнітного поля Нm.

Для прикладу розрахуємо зварювальний трансформатор, призначений для роботи від мережі змінного струму 220 В, 50 Гц, задавшись напругою холостого ходу U хх \u003d 65 В і максимальним струмом зварювання I max \u003d 150 А.

Габаритна потужність трансформатора

P габ \u003d U xx * I max \u003d 65 * 150 \u003d 9750 ВА.

За відомою формулою визначаємо твір площі перерізу магнітопроводу S м на площу його вікна S o:

де J - щільність струму в обмотках, А / мм 2; k з \u003d 0,95 - коефіцієнт заповнення перерізу магнітопроводу сталлю; k 0 \u003d 0,33 ... 0,4 - коефіцієнт заповнення його вікна міддю (алюмінієм).

Припустимо, В m \u003d 1,42 Тл, первинна обмотка намотана мідним дротом, вторинна - алюмінієвим (беремо середнє значення щільності струму J \u003d 6,5A / mm2):

S M S O \u003d 9750 / (1,11 * 1,42 * 6,5 * 0,95 * 0,37) \u003d 2707 см 4.

Прийнявши а \u003d 40 мм, знайдемо інші розміри магнітопровода: b \u003d 2 * а \u003d 80мм; з \u003d 1,6 * а \u003d 32 мм; h \u003d 4а \u003d 160 мм.

ЕРС одного витка обмотки трансформатора на такому муздрамтеатрі EB \u003d 2,22 * 104B m * a * b * kc \u003d 2,22 * 10-4 * 1,42 * 3200 * * 0,95 \u003d 0,958 В. Число витків вторинної обмотки w 2 \u003d U xx / EB \u003d 65 / 0,958 \u003d 68. Перетин дроту вторинної обмотки S 2 \u003d l max / J \u003d 150/5 \u003d 30 мм 2 (J \u003d 5 А / мм 2, так як провід вторинної обмотки алюмінієвий). Число витків первинної обмотки w 1 \u003d U 1 / E B \u003d 220 / 0,958 \u003d 230. Максимальний струм первинної обмотки I 1max \u003d l max * w 2 / w 1 \u003d 150 * 68/230 \u003d 44,35 А. Перетин мідного дроту первинної обмотки S 1 \u003d I 1max / J \u003d 44,35 / 8 \u003d 5,54 мм 2.

Як первинну, так і вторинну обмотки трансформатора стрижневий конструкції зазвичай ділять на дві однакові частини, розміщуючи їх на двох керна муздрамтеатру. Кожна з послідовно з'єднаних частин первинної обмотки - 115 витків дроту діаметром не менше 2,65 мм. Якщо ж частини первинної котушки припускають з'єднувати паралельно, кожна повинна містити по 230 витків дроту вдвічі меншого перетину - діаметром не менше 1,88 мм. Аналогічним чином ділять на дві частини і вторинну обмотку.

Якщо обмотки виконують циліндричними, для отримання падаючої характеристики навантаження трансформатора послідовно з вторинною слід включити резистор опором 0,2 ... 0,4 Ом з ніхромового дроту діаметром не менше 3 мм. Для трансформатора з дисковими обмотками цей резистор не буде потрібно. На жаль, точний розрахунок індуктивності розсіювання такого трансформатора практично неможливий, так як вона залежить навіть від розташування довколишніх металевих предметів. На практиці розрахунок ведуть методом послідовних наближень з коригуванням моткових і конструктивних даних трансформатора за результатами випробувань виготовлених зразків. Детальну методику можна знайти в.

В аматорських умовах важко виготовити трансформатор з рухомими (для регулювання струму) обмотками. Щоб отримати кілька фіксованих значень струму, роблять вторинну обмотку з відводами. Більш точне регулювання (в сторону зменшення струму) виробляють, додаючи в ланцюг своєрідну котушку індуктивності - укладаючи зварювальний кабель в бухту.

Перш ніж приступити до виготовлення розрахованого трансформатора, доцільно переконатися, що його обмотки розмістяться у вікні муздрамтеатру з урахуванням необхідних технологічних зазорів, товщини матеріалу, з якого виготовлений каркас, і інших чинників. Розміри з і h (див. Рис. 8) необхідно "підігнати" таким чином, щоб в кожному шарі обмотки вклалося ціле число витків обраного дроти, а число шарів також було цілим або трохи меншим найближчого цілого. Слід передбачити місце для межслойной і межобмоточной ізоляції.

Найбільш вдалий варіант не завжди отримують з першої спроби, найчастіше доводиться неодноразово і досить істотно коректувати ширину і висоту вікна муздрамтеатру. Проектуючи циліндричні обмотки, необхідно оптимальним чином вибрати розміри їх секцій. Зазвичай для вторинної обмотки, намотаною товстим проводом, відводять більше місця, ніж для первинної.

Ескіз конструкції трансформатора на два значення зварювального струму - 120 і 150 А - показаний на рис. 11, а схема

його включення - на рис. 12. Меншому току відповідає більше число витків вторинної обмотки. Це не помилка. Відомо, що напруга обмотки пропорційно числу її витоків, а індуктивність розсіювання зростає пропорційно квадрату їх числа. В результаті струм зменшується.

Обмотки розміщені на двох каркасах з листового склотекстоліти товщиною 2 мм. Секції первинної і вторинної обмоток на кожному каркасі розділені ізолюючої щічкою з того ж матеріалу. Отвори в каркасах для муздрамтеатру на 1,5 ... 2 мм ширшим і довшим поперечного перерізу останнього. Це позбавляє від проблем при складанні. Щоб не допустити деформації каркаса, під час намотування його щільно насаджують на дерев'яну оправлення. Первинна обмотка складається з двох секцій (I "і I" "), розташованих на різних каркасах і з'єднаних паралельно. Кожна із секцій - 230 витків дроту ПЕВ-2 діаметром 1,9 мм. Якщо в наявності є дріт діаметром 2,7 мм, в секціях можна намотати по 115 витків, але з'єднати їх доведеться послідовно. Кожен шар дроти перед намотуванням наступного слід ущільнити легкими ударами дерев'яного молотка і промазати просочувальних лаком. як межслойной ізоляції підійде прессшпан (електрокартон) товщиною 0,5 ... 1 мм.

Для вторинної обмотки автором була застосована алюмінієва шина перетином 30 мм 2 (5x6 мм). Якщо є шина приблизно такої ж площі поперечного перерізу, але іншого розміру, доведеться трохи змінити ширину секцій каркаса, щоб розмістити обмотку. Неізольовану шину перед намотуванням слід щільно обмотати кіперному стрічкою або тонкої бавовняної тканиною, попередньо розрізаної на смуги шириною 20 мм. Товщина ізоляції - не більше 0,7 мм.

Секції II "і II" мають по 34, секції III "і III" "- по 8 витків. Шину укладають на каркас в два шари широкою стороною до магнітопроводу. Кожен шар ущільнюють легкими ударами дерев'яного молотка і рясно промащують просочувальних лаком. Виготовлені котушки слід просушити. Температура і тривалість сушіння залежать від марки просочувального лаку.

Магнитопровод трансформатора набраний з пластин холоднокатаної трансформаторної сталі товщиною 0,35 мм. На відміну від майже чорної гарячекатаної сталі поверхню листа холоднокатаної - біла. Можна скористатися листовою сталлю з магнітопроводів поламаних трансформаторів, що встановлюються на трансформаторних підстанціях. Сталь бажано випробувати за методикою, про яку розказано вище. Якщо отримане дослідним шляхом значення максимальної індукції В m значно відрізняється від прийнятого при розрахунку (1,42 Тл), останній доведеться повторити і врахувати результати при виготовленні трансформатора. Сталеві листи рубають в напрямку прокату на смуги шириною 40 мм, які розрізають на пластини завдовжки 108 і 186 мм. Задирки видаляють надфілем або напилком з дрібною насічкою. Магнитопровод збирають "вперекришку" з якомога меншими зазорами на стиках пластин.

Готовий трансформатор поміщають в захисний кожух з немагнітного матеріалу, наприклад, алюмінію. У кожусі обов'язково роблять вентиляційні отвори. До мережі 220 В трансформатор підключають кабелем з мідними силовими жилами перерізом не менше 6 мм 2 і заземлюючим проводом, який з'єднують з магнітопроводом трансформатора і його захисним кожухом. Розетка триконтактною (третій - заземлений), розрахованої на струм не менше 63 А.

Висновки вторинних обмоток надійно з'єднують з різьбовими латунними шпильками діаметром 8 ... 10 мм, встановленими на термостійкої діелектричної панелі, укріпленої на захисному кожусі трансформатора. Як зварювальних придатні м'які мідні дроти перетином 16 ... 25 мм 2. Електроди для зварювання (в разі відсутності готових) можна зробити самостійно, скориставшись, наприклад, рекомендаціями з. Дріт діаметром 2 ... 6 мм з м'якої маловуглецевої сталі ділять на прямі відрізки довжиною по 300 ... 400 мм. Тинк готують з 500 г крейди і 190 г рідкого скла, розвівши їх склянкою води. Цієї кількості вистачить на 100-200 електродів.

Підготовлені відрізки дроту занурюють в глину майже на всю довжину, залишаючи непокритими тільки кінці довжиною приблизно 20 мм, виймають і сушать при температурі 20 ... 30 ° С. Такі електроди придатні для зварювання як змінним, так і постійним струмом. Зрозуміло, вони можуть служити лише тимчасовою альтернативою випущеним промисловим способом. Для виконання відповідальних робіт ними користуватися не варто.

ЛІТЕРАТУРА

5. Закс М. І. та ін. Трансформатори для зварки. -Л .: Вища школа, 1988.

6. Баранов В. Малопотужний електрозварювальний апарат.-Радіо, 1996, № 7, с. 52-54.

7. Горський А. Н. та ін. Розрахунок електромагнітних елементів джерел вторинного електроживлення. - М .: Радио и связь, 1988.

8. Довідкова книга електромонтера. - М .: Енергоіздат, 1934.

Розрахунок саморобних зварювальних трансформаторів має виражену специфіку, так як в більшості випадків вони не відповідають типовим схемам і для них, за великим рахунком, не можна застосувати стандартні методики розрахунку, розроблені для промислових трансформаторів. Специфіка полягає в тому, що при виготовленні саморобок параметри їх компонентів підлаштовуються під уже наявні матеріали - в основному під муздрамтеатр. Часто трансформатори збираються не з самого кращого трансформаторного заліза, мотаються не найбільш відповідним проводом, посилено гріються і вібрують.

При виготовленні трансформатора, близького по конструкції промислових зразків, можна користуватися стандартними методиками розрахунку. Такі методики встановлюють найбільш оптимальні значення обмотувальних і геометричних параметрів трансформатора. Однак, з іншого боку, ця ж оптимальність є недоліком стандартних методик. Так як вони виявляються абсолютно безсилими при виході будь-якого параметра за рамки стандартних значень.

За формою сердечника розрізняють трансформатори броньового і стрижневого типів.

Трансформатори стрижневого типу, в порівнянні з трансформаторами броньового типу, мають більш високий ККД і допускають великі щільності струмів в обмотках. Тому зварювальні трансформатори зазвичай, за рідкісним винятком, бувають стрижневого тика.

За характером пристрої обмоток розрізняють трансформатори з циліндричними і дисковими обмотками.

Типи обмоток трансформаторів: а - циліндрична обмотка, б - дискова обмотка. 1 - первинна обмотка, 2 - вторинна обмотка.

У трансформаторах з циліндричними обмотками одна обмотка намотана поверх іншої. Так як обмотки знаходяться на мінімальній відстані один від одного, то практично весь магнітний потік первинної обмоткою зчіплюється з витками вторинної обмотки. Тільки деяка частина магнітного потоку первинної обмотки, званим потоком розсіювання, протікає в зазорі між обмотками і тому не пов'язана з вторинною обмоткою. Такий трансформатор має жорстку характеристику (про вольт-амперну характеристику зварювального апарату читайте). Трансформатор з такою характеристикою не годиться для ручного зварювання. Для отримання падаючої зовнішньої характеристики зварювального апарату, в цьому випадку, використовують або баластний реостат або дросель. Наявність цих елементів ускладнює пристрій зварювального апарату.

У трансформаторах з дисковими обмотками первинна і вторинна обмотки віддалені один від одного. Тому значна частина магнітного потоку первинної обмотки не пов'язана з вторинною обмоткою. Ще кажуть, що ці трансформатори мають розвинуте електромагнітне розсіювання. Такий трансформатор має, необхідну, падаючу зовнішню характеристику. Індуктивність розсіювання трансформатора залежить від взаємного розташування обмоток, від їх конфігурації, від матеріалу муздрамтеатру і навіть від близько розташованих до трансформатора металевих предметів. Тому точний розрахунок індуктивності розсіювання практично неможливий. Зазвичай, на практиці, розрахунок ведеться методом послідовних наближень з наступним уточненням обмотувальних і конструктивних даних на практичному зразку.

Регулювання зварювального струму, зазвичай, досягається зміною відстані між обмотками, які виконуються рухомими. У побутових умовах важко виконати трансформатор з рухомими обмотками. Вихід може бути в виготовленні трансформатора на декілька фіксованих значень зварювального струму (на кілька значень напруги холостого ходу). Більш тонке регулювання зварювального струму, в сторону зменшення, може здійснюється укладанням зварювального кабелю в кільця (кабель буде сильно нагріватися).

Особливо сильним розсіюванням і, отже, крутопадаючих характеристикою відрізняються трансформатори П-подібної конфігурації у яких обмотки рознесені на різні плечі, так як відстань між обмотками у них особливо велике.

Але вони втрачають багато потужності і можуть не дати очікуваний струм.

Відносини числа витків первинної обмотки N 1 до числа витків вторинної обмотки N 2 називається коефіцієнтом трансформації трансформатора n, і якщо не враховувати різні втрати, то справедливо вираз:

n \u003d N 1 / N 2 \u003d U 1 / U 2 \u003d I 2 / I 1

де U 1, U 2 - напруга первинної і вторинної обмоток, В; I 1, I 2 - струм первинної і вторинної обмоток, А.

Вибір потужності зварювального трансформатора

Перш ніж приступити до розрахунку зварювального трансформатора, необхідно чітко визначитися - на якій величині зварювального струму його належить експлуатувати. Для електрозварювання в побутових цілях найчастіше використовуються покриті електроди діаметром 2, 3 і 4 мм. З них найбільшого поширення набули, напевно, трьохміліметрового електроди, як найбільш універсальне рішення, відповідні для зварювання як щодо тонкої сталі, так і для металу значної товщини. Для зварювання двохміліметрової електродами вибирається струм порядку 70А; "Трійка" найчастіше працює на струмі 110-120А; для "четвірки" потрібно струм 140-150А.

Приступаючи до складання трансформатора, розумним буде встановити для себе межу вихідного струму, і мотати обмотки під обрану потужність. Хоча тут можна орієнтуватися і на максимально можливу потужність для конкретного зразка, враховуючи, що від однофазної мережі будь-який трансформатор навряд чи здатний розвинути ток вище 200А. При цьому необхідно чітко усвідомлювати, що зі збільшенням потужності зростає ступінь нагріву і зносу трансформатора, необхідні більш товсті і дорогі дроти, збільшується вага, та й не кожна електромережу може витримати апетити потужних зварювальних апаратів. Золотою серединою тут може бути потужність трансформатора, достатня для роботи найбільш ходовим трьохміліметрового електродом, з вихідним струмом 120-130А.

Споживана потужність зварювального трансформатора, і апарату в цілому, буде дорівнює:

P \u003d U х.х. × I св. × cos (φ) / η

де U х.х. - напруга холостого ходу, I св. - струм зварювання, φ - кут зсуву фаз між струмом і напругою. Так як сам трансформатор є індуктивним навантаженням, то кут зсуву фаз завжди існує. У разі розрахунку споживаної потужності cos (φ) можна прийняти рівним 0,8. η - ККД. Для зварювального трансформатора ККД можна прийняти рівним 0,7.

Стандартна методика розрахунку трансформатора

Ця методика може бути застосована для розрахунку поширених зварювальних трансформаторів зі збільшеним магнітним розсіюванням, наступного пристрою. Трансформатор виготовлений на основі П-образного магнітопровода. Його первинна і вторинна обмотки складаються з двох рівних частин, які розташовані на протилежних плечах муздрамтеатру. Між собою половини обмоток з'єднані послідовно.

Для прикладу візьмемо розрахувати за допомогою цієї методики дані для зварювального трансформатора розрахованого на робочий струм вторинної котушки I 2 \u003d 160А, з вихідним напругою холостого ходу U 2 \u003d 50В, мережевим напругою U 1 \u003d 220, значення ПР (тривалість роботи) приймемо, скажімо, 20% (про ПР див. Нижче).

Введемо параметр потужності, що враховує тривалість роботи трансформатора:

P дл \u003d U 2 × I 2 × (ПР / 100) 1/2 × 0.001
P дл \u003d 50 × 160 (20/100) 1/2 × 0.001 \u003d 3,58 кВт

де ПР - коефіцієнт тривалості роботи,%. Коефіцієнт тривалості роботи показує, скільки часу (у відсотках) трансформатор працює в дуговому режимі (нагрівається), решту часу він знаходиться в режимі холостого ходу (остигає). Для саморобних трансформаторів ПР можна вважати рівним 20-30%. Сам ПР в общем-то не впливає на вихідний струм трансформатора, втім, як і співвідношення витків трансформатора не дуже-то позначаються на параметрі ПР у готового виробу. ПР більшою мірою залежить від інших факторів: перетину дроту і щільності струму, ізоляції та способи укладання дроти, вентиляції. Однак з точки зору наведеної методики вважається, що для різних ПР більш оптимальними будуть дещо відмінні співвідношення між кількістю витків котушок і площею перерізу магнітопроводу, хоча, в будь-якому випадку, вихідна потужність залишається незмінною, розрахована на заданий струм I 2. Ніщо не заважає прийняти ПР, скажімо, 60% або всі 100%, а експлуатувати трансформатор на меншому значенні, як на практиці зазвичай і відбувається. Хоча, найкраще поєднання обмотувальних даних і геометрії трансформатора забезпечує вибір значення ПР нижче.

Для вибору числа витків обмоток трансформатора рекомендується користуватися емпіричної залежністю електрорушійної сили одного витка E (в вольтах на виток):

E \u003d 0,55 + 0,095 × P дл (P дл в кВт)
Е \u003d 0,55 + 0,095 × 3,58 \u003d 0,89 В / виток

Ця залежність справедлива для широкого діапазону потужностей, проте найбільшу збіжність результатів дає в діапазоні 5-30 кВт.

Кількість витків (сума обох половин) первинної і вторинної обмоток визначаються відповідно:

N 1 \u003d U 1 / E; N 2 \u003d U 2 / E
N 1 \u003d 220 / 0,89 \u003d 247; N 2 \u003d 50 / 0,89 \u003d 56

Номінальний струм первинної обмотки в амперах:

I 1 \u003d I 2 × k m / n

де k m \u003d 1.05-1.1 - коефіцієнт, що враховує намагнічує струм трансформатора; n \u003d N 1 / N 2 - коефіцієнт трансформації.

n \u003d 247/56 \u003d 4,4
I 1 \u003d 160 × 1,1 / 4,4 \u003d 40 А

Перетин стали сердечника трансформатора (див 2) визначається за формулою:

S \u003d U 2 × 10000 / (4.44 × f × N 2 × B m)
S \u003d 50 × 10000 / (4.44 × 50 × 56 × 1,5) \u003d 27 см 2

де f \u003d 50 Гц - промислова частота струму; B m - індукція магнітного поля в осерді, Тл. Для трансформаторної сталі індукція може бути прийнята B m \u003d 1.5-1.7 Тл, рекомендується приймати ближче до меншого значення.

Конструктивні розміри трансформатора наведені стосовно стрижневий конструкції муздрамтеатру. Геометричні параметри муздрамтеатру в міліметрах:

Ширина пластини стали з пакету муздрамтеатру
a \u003d (S × 100 / (p 1 × k c)) 1/2 \u003d (27 × 100 / (2 × 0,95)) 1/2 \u003d 37,7 мм.
Товщина пакета пластин плеча муздрамтеатру
b \u003d a × p 1 \u003d 37,7 × 2 \u003d 75,4 мм.
Ширина вікна муздрамтеатру
c \u003d b / p 2 \u003d 75,4 × 1,2 \u003d 90 мм.

де p 1 \u003d 1.8-2.2; p 2 \u003d 1.0-1.2. Вимірюється за лінійними розмірами сторін зібраного трансформатора площа перерізу магнітопроводу буде дещо більше розрахованого значення, треба враховувати неминучі зазори між пластинами в наборі заліза, і дорівнює:

S з \u003d S / k c
S з \u003d 27 / 0,95 \u003d 28,4 см 2

де k c \u003d 0.95-0.97 - коефіцієнт заповнення стали.

Значення (a) підбирається найближчим з сортаменту трансформаторної сталі, кінцеве значення (b) коригується з урахуванням раніше обраного (a), орієнтуючись на отримані значення S і S з.

Висота муздрамтеатру методикою строго не встановлюється і вибирається виходячи з розмірів котушок з дротом, кріпильних розмірів, а також враховується відстань між котушками, яке виставляється при підстроювання струму трансформатора. Розміри котушок визначаються перетином проведення, кількістю витків і способом намотування.

Зварювальний струм можна регулювати, переміщаючи секції первинної і вторинної обмоток відносно один одного. Чим більше відстань між первинною і вторинною обмотками, тим меншим буде вихідна потужність зварювального трансформатора.

Таким чином, для зварювального трансформатора зі зварювальним струмом 160А були отримані значення основних параметрів: сумарна кількість витків первинних котушок N 1 \u003d 247 витків і вимірюється площа перерізу магнітопроводу S з \u003d 28,4 см 2. Розрахунок з тими ж вихідними даними, крім ПР \u003d 100% дасть дещо інші співвідношення S з і N 1: 41,6 см 2 і 168 відповідно для того ж струму 160А.

На що потрібно звернути увагу, аналізуючи отримані результати? Перш за все, в цьому випадку співвідношення між S і N для певного струму дійсні тільки для зварювального трансформатора, виготовленого за схемою зі збільшеним магнітним розсіюванням. Якби ми застосували значення S і N, отримані для цього типу трансформатора, для іншого трансформатора - побудованого за схемою силового трансформатора (Див. Рисунок нижче), то вихідний струм при тих же значеннях S і N 1 значно зріс би, імовірно в 1,4-1,5 рази або довелося б приблизно в стільки ж разів збільшити кількість витків первинної котушки N 1 для збереження заданої величини струму.

Зварювальні трансформатори, у яких секції вторинної котушки намотані поверх первинної, набули значного поширення при самостійному виготовленні зварювальних апаратів. Магнітний потік у них більше сконцентрований і енергія передається більш раціонально, хоча це призводить до погіршення зварювальних характеристик, які однак, можна виправити дроселем або баластних опором.

Спрощений розрахунок зварювального трансформатора

Неприйнятність у багатьох випадках стандартних методик розрахунку полягає в тому, що вони встановлюють для конкретної потужності трансформатора тільки єдині значення таких основних параметрів, як виміряна площа перерізу магнітопроводу (S з) і кількість витків первинної обмотки (N 1), хоча останні і вважаються оптимальними. Вище було отримано перетин муздрамтеатру для струму 160А, рівне 28 см 2. Насправді перетин муздрамтеатру для тієї ж потужності може варіюватися в значних межах - 25-60 см 2 і навіть вище, без особливої \u200b\u200bвтрати в якості роботи зварювального трансформатора. При цьому під кожне довільно взяте перетин необхідно розрахувати кількість витків, перш за все первинної обмотки, таким чином, щоб отримати на виході задану потужність. Залежність між співвідношенням S і N 1 близька до обернено пропорційній: чим більше площа перерізу магнітопроводу (S), тим менше знадобитися витків обох котушок.

Найважливішою частиною зварювального трансформатора є магнітопровід. У багатьох випадках для саморобок використовуються магнітопроводи від старого електрообладнання, яке до того нічого спільного зі зварюванням не мало: всілякі великі трансформатори, автотрансформатори (ЛАТР), електродвигуни. Часто ці магнітопроводи мають досить екзотичною конфігурацією, а їх геометричні параметри неможливо змінити. І зварювальний трансформатор доводиться розраховувати під те, що є, - нестандартний муздрамтеатр, використовуючи нестандартну методику розрахунку.

Найбільш важливими при розрахунку параметрами, від яких залежить потужність, є площа перерізу магнітопроводу, кількість витків первинної обмотки і розташування на муздрамтеатрі первинної і вторинної обмоток трансформатора. Перетин муздрамтеатру в даному випадку вимірюється за зовнішніми розмірами стисненого пакета пластин, без урахування втрат на зазори між пластинами, і виражається в см 2. При напрузі живлення мережі 220-240В, з незначним опором в лінії, можна рекомендувати наступні формули наближеного розрахунку витків первинної обмотки, які дають позитивні результати для струмів 120-180А для багатьох типів зварювальних трансформаторів. Нижче наведені формули для двох крайніх варіантів розташування обмоток.

Для трансформаторів з обмотками на одному плечі (малюнок нижче, а):
N 1 \u003d 7440 × U 1 / (S з × I 2)
Для трансформаторів з рознесеними обмотками (малюнок нижче, б):
N 1 \u003d 4960 × U 1 / (S з × I 2)

де N 1 - приблизну кількість витків первинної обмотки, S з - виміряне перетин муздрамтеатру (см2), I 2 - заданий зварювальний струм вторинної обмотки (А), U 1 - напруга в електромережі.

При цьому треба враховувати, що для трансформатора з рознесеними по різним плечах первинної і вторинної обмотками навряд чи вдасться отримати струм більш 140А - позначається сильне розсіювання магнітного поля. Не можна також орієнтуватися на ток вище 200А для інших типів трансформаторів. Формули мають досить наближений характер. Деякі трансформатори з особливо недосконалими магнитопроводами дають значно нижчі показники вихідного струму. Крім того, існує багато таких параметрів, які не можна визначити і врахувати в повній мірі. Зазвичай невідомо, з якого сорту заліза виготовлений той чи інший, знятий зі старого обладнання муздрамтеатр. Напруга в електромережі може сильно змінюватися (190-250В). Ще гірше, якщо лінія електропередачі має значний власним опором, складаючи всього одиниці Ома, воно практично не впливає на показання вольтметра, який володіє великим внутрішнім опором, але може сильно гасити потужність зварювання. З огляду на все вищевикладене, рекомендується первинну обмотку трансформатора виконувати з декількома відводами через 20-40 витків.

В цьому випадку завжди більш точно можна буде підібрати потужність трансформатора або підрегулювати її під напругу конкретної мережі. Кількість витків вторинної обмотки визначається зі співвідношення (крім "ушастика", наприклад з двох Латров):

N 2 \u003d 0,95 × N 1 × U 2 / U 1

де U 2 - бажане напруга холостого ходу на виході вторинної обмотки (45-60В), U 1 - напруга мережі.

Вибір перерізу магнітопроводу

Тепер ми знаємо, як можна розрахувати витки котушок зварювального трансформатора під певний перетин муздрамтеатру. Але залишається питання - яким саме вибрати це перетин, особливо якщо конструкція муздрамтеатру дозволяє варіювати його значення?

Оптимальне значення перетину магнітопрвода для типового зварювального трансформатора було отримано в прикладі розрахунку за стандартною методикою (160А, 26 см 2). Однак далеко не завжди оптимальні з точки зору енергетичних показників значення є такими, а то і можливими взагалі, з точки зору конструктивних і економічних міркувань.

Наприклад, трансформатор однієї і тієї ж потужності може мати перерізу магнітопроводу з різницею в два рази: скажімо 30-60 см 2. При цьому кількість витків обмоток буде відрізнятися теж приблизно в два рази: для 30 см 2 доведеться мотати в два рази більше дроти, ніж для 60 см 2. Якщо у муздрамтеатру невелике вікно, то ви ризикуєте тим, що всі витки просто не влізуть в його обсяг або доведеться використовувати дуже тонкий дріт - в цьому випадку необхідно збільшити перетин муздрамтеатру з метою зменшення кількості витків дроту (актуально для багатьох саморобних трансформаторів). Друга причина - економічна. Якщо обмотувальний провід в дефіциті, то, з огляду на його чималу вартість, цей матеріал доведеться економити по максимуму, якщо є можливість, нарощуємо муздрамтеатр до більшого перетину. Але, з іншого боку, муздрамтеатр - найважча частина трансформатора. Зайва площа перерізу магнітопроводу - зайвий і притому, вельми відчутну вагу. Проблема збільшення ваги особливо позначається тоді, коли трансформатор намотаний алюмінієвим дротом, вага якого набагато менше стали, а тим більше міді. При великих запасах дроти і достатніх розмірах вікна муздрамтеатру цей елемент конструкції має сенс вибирати більш тонкий. У будь-якому випадку не рекомендується опускатися нижче значення 25 см 2, не бажані також перетину вище 60 см 2.

Підбір витків трансформатора дослідним шляхом

У деяких випадках про вихідної потужності трансформатора можна судити по струму первинної обмотки в режимі холостого ходу. Вірніше, тут можна говорити не про кількісну оцінку потужності в режимі зварювання, а про налаштування трансформатора на максимальну потужність, На яку здатна конкретна конструкція. Або ж мова йде про контроль кількості витків первинної обмотки, щоб не допустити їх нестачі в процесі виготовлення. Для цього знадобиться деяке устаткування: ЛАТР (лабораторний автотрансформатор), амперметр, вольтметр.

У загальному випадку за струмом холостого струму можна судити про потужність: ток може бути різним навіть для однакових типів трансформаторів. Однак, дослідивши залежність струму в первинній обмотці в режимі холостого ходу, можна більш впевнено судити про властивості трансформатора. Для цього первинну обмотку трансформатора треба підключити через ЛАТР, що дозволить плавно змінювати напругу на ній від 0 до 240В. У ланцюг також потрібно включити амперметр.

Поступово збільшуючи напругу на обмотці, можна отримати залежність струму від напруги живлення. Вона буде мати наступний вигляд.

Спочатку крива струму полого, майже лінійно зростає до невеликого значення, далі швидкість зростання збільшується - крива загинається вгору, після чого слід стрімке збільшення струму. У разі, коли устремління кривої до нескінченності відбувається до напруги 240В (крива 1), то це означає, що первинна обмотка містить мало витків і її необхідно домотать. Треба враховувати, що трансформатор, включений на той же напруга без ЛАТРа, буде брати струм приблизно на 30% більше. Якщо ж точка робочої напруги лежить на згині кривої, то при зварюванні трансформатор буде видавати свою максимальну потужність (крива 2). У разі кривих 3, 4 трансформатор буде мати ресурс потужності, яку можна збільшити шляхом зменшення витків первинної обмотки, і незначний струм холостого ходу: більшість саморобок орієнтовані на це положення. Реально струми холостого ходу різні для різних типів трансформаторів, в більшості випадків перебуваючи в інтервалі 100-500 мА. Не рекомендується встановлювати струм холостого ходу більш 2А.

При використанні змісту даного сайту, потрібно ставити активні посилання на цей сайт, видимі користувачами і пошуковими роботами.

Представляємо автоматизований КАЛЬКУЛЯТОР

"Розрахунок кутових зварних швів"

(СП 16.13330.2011 Сталеві конструкції, Посібник з розрахунку і конструюванню зварних з'єднань СК до глави СНиП II-23-81)

Матеріали призначені для інженерів проектувальників

Короткий відео огляд:

МОЖЛИВОСТІ КАЛЬКУЛЯТОРА

Автоматизований розрахунок широкого класу кутових зварних швів.

Розроблений комплекс в своєму секторі перевершує програмний комплекс SCAD Office (розділ "Кристал. Зварні з'єднання") по спектру вирішуваних схем кутових швів, кількістю діючих на шви зовнішніх навантажень (Qx, Qy, N, Mx, My, Mz), при цьому також зрозумілий і зручний у використанні.

Калькулятор забезпечений 12 відео матеріалами (більше 4 годин) з розглядом теоретичних основ розрахунку кутових зварних швів і покроковим супроводом безлічі прикладів розрахунку швів різної конфігурації.

Досить ввести вихідні дані, щоб миттєво отримати коефіцієнт несучої здатності розрахункових швів.

Живі відгуки та коментарі з аккаунта Макєєв С.А.
http://bit.ly/1A1IQWr http://bit.ly/129OcAT

В рамках більш детального ознайомлення з матеріалами калькулятор розрахунку кутових зварних швів в даний час доступні для безкоштовного перегляду (ЮТ) і скачування наступні відео ( загальна посилання на плейлист):

1. Відеоогляд калькулятор матеріалів «Розрахунок кутових зварних швів» https://youtu.be/BE40vVJNPN4

2. Введення і коротка теорія розрахунку кутових зварних швів https://youtu.be/X7eRLGFt8X0

3. Розрахунок зварних кутових швів нахлесточного з'єднання (1, 2, 3) https://youtu.be/8W1iZIWP4l8

4. Розрахунок зварних кутових швів прямокутних в плані https://youtu.be/Yilrh6DmL0U

5. Розрахунок зварних кутових швів кільцевого обриси в плані https://youtu.be/R9AsQcdYz4s

6. Розрахунок кутових зварних швів двотаврового обриси https://youtu.be/xhGO5Oxqi1g

7. Розрахунок вертикальних прямокутних в плані кутових зварних швів https://youtu.be/zYkY76tiVHw

8. Розрахунок горизонтальних в плані Н-образних кутових швів https://youtu.be/Lt4k6PoxFDQ

9. Розрахунок швів елементів ферм з спарених куточків https://youtu.be/Z5dFXq-jLX0

10. Розрахунок вертикальних кільцевих в плані кутових швів https://youtu.be/z6TI7rEFugU

11. Розрахунок горизонтальних радіально орієнтованих в плані швів https://youtu.be/22bUl_B5S3Y

12. Зварені шви при крученні стійки з коробки швелерів https://youtu.be/kXdxBXln__M

При замовленні калькулятора Вам на пошту буде відправлено посилання на скачування папки всіх матеріалів: 12 відео файлів, самого Excel-файлу калькулятор матеріалів і комплекту довідкової і нормативної літератури з хмари або Яндекс-диска.

Склад папки на скачування матеріалів калькулятор матеріалів представлений нижче:

Склад папки відеоматеріалів (12 відео загальною тривалістю більше 4 годин) калькулятор матеріалів представлений нижче:

Даний розрахунок трансформатора для зварювання підійде і для того що б провести розрахунок трансформатора для точкового зварювання.

Як уже не раз було описано, трансформатор складається з сердечника і двох обмоток. Саме ці елементи конструкції відповідають за основні для зварювання. Знаючи заздалегідь, якими мають бути номінальна сила струму, напруга на первинній та вторинній обмотках, а також інші параметри (), виконується розрахунок для обмоток, сердечника і перетину дроту.

Проводимо точний розрахунок трансформатора для зварювання!

При виконанні розрахунків трансформатора для зварювання за основу беруться такі дані:

Напруга первинної обмотки U1. По суті, це напруга мережі, від якої буде працювати трансформатор. Може бути 220 В або 380 В; номінальну напругу вторинної обмотки U2. Напруга електрики, яке повинно бути після зниження вхідного і не перевищує 80 В. Потрібно для збудження дуги; номінальна сила струму вторинної обмотки I. Цей параметр вибирається з розрахунку, якими електродами буде вестися зварювання і який максимальної товщини метал можна буде зварити; площа перетину сердечника Sс. Від площі сердечника залежить надійність роботи апарату. Оптимальною вважається площа перетину від 45 до 55 см2; площа вікна So. Площа вікна сердечника вибирається з розрахунку хорошого магнітного розсіювання, відведення надлишку тепла і зручності намотування дроту. Оптимальними вважаються параметри від 80 до 110 см2;

Щільність струму в обмотці (A / мм2). Це досить важливий параметр, який відповідає за електропотері в обмотках трансформатора. Для саморобних зварювальних трансформаторів цей показник становить 2,5 - 3 А. сайт

Як приклад розрахунків візьмемо такі параметри для зварювального трансформатора: напруга мережі U1 \u003d 220 В, напруга вторинної обмотки U2 \u003d 60 В, номінальна сила струму 180 А, площа перетину сердечника Sс \u003d 45 см2, площа вікна So \u003d 100 см2, щільність струму в обмотці 3 А.

P \u003d 1,5 * Sс * So \u003d 1,5 * 45 * 100 \u003d 6750 Вт або 6,75 кВт.

Важливо! У цій формулі коефіцієнт 1,5 застосуємо для трансформаторів з сердечником типу П, Ш. Для тороїдальних трансформаторів цей коефіцієнт дорівнює 1,9, а для сердечників типу ПЛ, ШЛ 1,7.

Важливо! Також як і в першій формулі, коефіцієнт 50 використаний для трансформаторів з сердечником типу П, Ш. Для тороїдальних трансформаторів він буде дорівнює 35, а для сердечників типу ПЛ, ШЛ 40.

Тепер виконуємо розрахунок максимальної сили струму на первинній обмотці за формулою: Imax \u003d P / U \u003d 6750/220 \u003d 30,7 А. Залишилося на підставі отриманих даних виконати розрахунок витків.

Для розрахунку витоків використовуємо формулу Wх \u003d Uх * K. Для вторинної обмотки це буде W2 \u003d U2 * K \u003d 60 * 1,11 \u003d 67 витків. Для первинної розрахунок виконаємо трохи пізніше, так як там застосовується інша формула. Досить часто, особливо для тороїдальних трансформаторів, виконується розрахунок ступенів регулювання сили струму. Це робиться для виведення проводу на певному витку. Виконується розрахунок за такою формулою: W1ст \u003d (220 * W2) / Uст.

Uст - вихідна напруга вторинної обмотки.
W2 - витки вторинної обмотки.
W1ст - витки первинної обмотки певному щаблі.

Але спочатку необхідно розрахувати напругу кожного ступеня Uст. Для цього скористаємося формулою U \u003d P / I. Наприклад нам необхідно зробити чотири ступені з регулюванням на 90 А, 100 А, 130 А і 160 А для нашого трансформатора потужністю 6750 Вт. Підставивши дані в формулу, отримаємо U1ст1 \u003d 75 В, U1ст2 \u003d 67,5 В, U1ст3 \u003d 52 В, U1ст4 \u003d 42,2 В.

Отримані значення підставляємо в форму розрахунку витоків для ступенів регулювання і отримуємо W1ст1 \u003d 197 витків, W1ст2 \u003d 219 витків, W1ст3 \u003d 284 витка, W1ст4 \u003d 350 витків. Додавши до максимального значення отриманих витків для 4-го ступеня ще 5%, отримаємо реальну кількість витків - 385 витків.

Наостанок розраховуємо перетин дроту на первинній та вторинній обмотках. Для цього ділимо максимальний струм для кожної обмотки на щільність струму. В результаті отримаємо Sперв \u003d 11 мм 2 і Sвтор \u003d 60 мм 2.

Важливо! Розрахунок трансформатора контактного зварювання виконується аналогічним чином. Але є ряд істотних відмінностей. Справа в тому, що номінальна сила струму вторинної обмотки для таких трансформаторів порядку 2000 - 5000 А для малопотужних і до 150000 А для потужних. На додаток для таких трансформаторів регулювання робиться до 8 ступенів з використанням конденсаторів і діодного моста.