(Document)

Programme de calcul des transformateurs de puissance (Document)

Vasyutinsky S.B. Questions de théorie et de calcul des transformateurs (Document)

Ryskova Z.A. et autres. Transformateurs pour le soudage par résistance électrique (Document)

Dymkov A.M. Calcul et conception des transformateurs (Document)

Programme - Calcul de l'échauffement et de l'usure des transformateurs de puissance (Programme)

Tikhomirov P.M. Calcul des transformateurs (Document)

Analyse et synthèse des mécanismes de levier de vitesses et de came (Document)

I. V. Pentegov Méthodologie de calcul des selfs des filtres d'entrée et de sortie pour le soudage SMPS (Document)

Programme Teplopritoki (Programme)

Barabanov N.N., Zemskova V.T., Panov Yu.T. Modélisation mathématique des principaux processus de la plasturgie (Document)

n8.doc

Calculateur de soudage

Calcul transformateurs de soudage”Rédigé pour faciliter le calcul lors de la création de transformateurs de soudage maison. La méthode de calcul est tirée de V. Volodin

Données estimées

En utilisant cette technique, j'ai moi-même enroulé 2 transformateurs, cependant, le premier a dû être rembobiné quatre fois jusqu'à ce que j'atteigne ses performances.

Dans le programme, vous remplissez plusieurs champs de saisie avec vos propres données et lorsque vous cliquez sur le bouton "Calculer", il calculera le nombre de tours dans les enroulements, la section des fils et quelques autres données. Voici les champs que vous devez remplir

typographie ruban

La composition est faite de plaques de plaques de fer de transformateur en forme de L, P ou W. Bande, respectivement, d'une bande de fer à repasser. Le fer de transformateur est un acier électrique magnétique doux spécial recuit en utilisant une technologie spéciale).

Section transversale du noyau \u003d a * b.

La section transversale du noyau doit être suffisante pour le fonctionnement du transformateur.

Détermination de la section du circuit magnétique en sq. Cm S\u003e 0,015 * P (où P est en watts).

Pour les circuits magnétiques autres que toroïdaux, la section transversale doit être augmentée de 1,3 à 1,5 fois.

La puissance calculée du transformateur en watts est
Rtr \u003d 25 * Iw,
où Iw est le courant de soudage en ampères.

La puissance globale du transformateur en watts est
Рgab \u003d Uхх * Iсв,
où Uxx est la tension sur l'enroulement II

Si vous ne savez pas encore de quelle section vous avez besoin, le programme lui-même calculera et substituera les données requises dans le champ de saisie en fonction du courant de soudage

De plus, vous devez sélectionner dans la liste déroulante le matériau du fil pour les enroulements primaire et secondaire et le type de noyau.

Les noyaux sont

Blindé (fig. En forme de W - a))
Tige (en forme de L Fig. - b))
Toroïdal (en forme de O Fig. - c))

Les noyaux blindés pour transformateurs sont rarement utilisés.

Les toroïdaux ont les meilleures performances.

Lors de la construction d'une machine à souder, il est préférable d'utiliser un circuit magnétique toroïdal avec des dimensions minimales et un champ parasite. Mais ils sont difficiles à enrouler.

Les transformateurs à tige sont plus faciles à assembler. C'est sur eux que j'ai enroulé mes transformateurs.

TRANSFORMATEUR DE SOUDAGE: CALCUL ET PRODUCTION

V. VOLODIN, ( http://valvolodin.narod.ru et http://valvol.nightmail.ru) Odessa, Ukraine

La spécificité du transformateur de soudage est que sa charge n'est pas constante. On considère généralement que la proportion du temps de fonctionnement sous charge dans un cycle constitué du soudage proprement dit et de la pause ne dépasse pas 60%. Pour les transformateurs de soudage domestiques, une valeur encore plus petite est souvent prise - 20%, ce qui permet, sans détérioration significative du régime thermique, d'augmenter la densité de courant dans les enroulements du transformateur et de réduire la surface de la fenêtre de son circuit magnétique, qui est nécessaire pour placer les enroulements. Pour un courant de soudage allant jusqu'à 150 A, la densité de courant admissible dans un enroulement en cuivre est de 8 A / mm2, dans un aluminium un - 5 A / mm2.

A une puissance donnée, les dimensions et le poids du transformateur seront minimes si l'induction dans son noyau magnétique atteint la valeur maximale autorisée pour le matériau sélectionné. Mais un designer amateur ne connaît généralement pas cette valeur, car il a affaire à de l'acier électrique d'une marque inconnue. Afin d'éviter les surprises, l'induction est généralement sous-estimée, ce qui entraîne une augmentation inutile de la taille du transformateur.

En utilisant la procédure ci-dessous, les caractéristiques magnétiques de tout acier de transformateur disponible peuvent être déterminées. Un circuit magnétique "expérimental" d'une section transversale de 5 ... 10 cm2 est assemblé à partir de cet acier (produit des dimensions a et b sur la figure 8) et 50 ... 100 tours d'un fil à isolation douce d'une section transversale de 1,5 ... 2 sont enroulés sur l'un de ses noyaux. , 5 mm2. Pour des calculs ultérieurs, il faut trouver par la formule l CP \u003d 2h + 2c + 3,14 * et la longueur moyenne du ligne électrique et mesurer la résistance active de l'enroulement r environ.

En outre, selon le schéma illustré à la Fig. 9, assemblez la configuration de test. T1 - autotransformateur contrôlé en laboratoire (LATR); L1 - enroulement sur le circuit magnétique "expérimental". La puissance globale du transformateur abaisseur T2 est d'au moins 63 VA, le rapport de transformation est de 8 ... 10.

En augmentant progressivement la tension, la dépendance de l'induction dans le circuit magnétique B, T, de l'intensité du champ magnétique H, A / m, similaire à celle représentée sur la Fig. 10, calcul de ces valeurs par les formules:

où U et I - lectures du voltmètre PV1, V et de l'ampèremètre PA1, A; F - fréquence, Hz; S est la surface en coupe du circuit magnétique "expérimental", cm 2; w est le nombre de tours de son enroulement. A partir du graphique obtenu, comme le montre la figure, l'induction de saturation Bs, l'induction maximale Bm et la force maximale du champ magnétique alternatif Hm sont trouvées.

Par exemple, calculons un transformateur de soudage conçu pour fonctionner à partir d'un courant alternatif 220 V, 50 Hz, en réglant la tension mouvement inactif U xx \u003d 65 V et courant de soudage maximal I max \u003d 150 A.

Puissance globale du transformateur

P gab \u003d U xx * I max \u003d 65 * 150 \u003d 9750 VA.

Selon la formule bien connue, on détermine le produit de l'aire de la section du circuit magnétique S m par l'aire de sa fenêtre S o:

où J est la densité de courant dans les enroulements, A / mm2; k c \u003d 0,95 est le facteur de remplissage de la section du circuit magnétique avec de l'acier; k 0 \u003d 0,33 ... 0,4 est le coefficient de remplissage de sa fenêtre avec du cuivre (aluminium).

Supposons que V m \u003d 1,42 T, l'enroulement primaire est enroulé avec du fil de cuivre, le secondaire - avec de l'aluminium (nous prenons la valeur moyenne de la densité de courant J \u003d 6,5 A / mm2):

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

En prenant a \u003d 40 mm, on trouve les dimensions restantes du circuit magnétique: b \u003d 2 * a \u003d 80mm; c \u003d 1,6 * a \u003d 32 mm; h \u003d 4 à \u003d 160 mm.

EMF d'un tour de l'enroulement du transformateur sur un tel circuit magnétique EB \u003d 2,22 * 104B m * a * b * kc \u003d 2,22 * 10-4 * 1,42 * 3200 * * 0,95 \u003d 0,958 V.Nombre de spires de l'enroulement secondaire w 2 \u003d U xx / EB \u003d 65 / 0,958 \u003d 68. Section du fil secondaire S 2 \u003d l max / J \u003d 150/5 \u003d 30 mm2 (J \u003d 5 A / mm2, car le fil secondaire est en aluminium). Le nombre de spires de l'enroulement primaire w 1 \u003d U 1 / E B \u003d 220 / 0,958 \u003d 230. Courant maximal de l'enroulement primaire I 1max \u003d l max * w 2 / w 1 \u003d 150 * 68/230 \u003d 44,35 A. Section du fil de cuivre de l'enroulement primaire S 1 \u003d I 1max / J \u003d 44,35 / 8 \u003d 5,54 mm 2.

Les enroulements primaire et secondaire d'un transformateur à tige sont généralement divisés en deux parties identiques, les plaçant sur deux noyaux du circuit magnétique. Chacune des parties connectées en série de l'enroulement primaire - 115 tours de fil d'un diamètre d'au moins 2,65 mm. Si les parties de la bobine primaire doivent être connectées en parallèle, chacune doit contenir 230 tours de fil de la moitié de la section transversale - avec un diamètre d'au moins 1,88 mm. De même, l'enroulement secondaire est divisé en deux parties.

Si les enroulements sont cylindriques, afin d'obtenir une caractéristique de charge décroissante du transformateur, une résistance avec une résistance de 0,2 ... 0,4 Ohm provenant d'un fil nichrome d'un diamètre d'au moins 3 mm doit être connectée en série avec le secondaire. Cette résistance n'est pas nécessaire pour un transformateur à disque. Malheureusement, un calcul précis de l'inductance de fuite d'un tel transformateur est pratiquement impossible, car il dépend même de l'emplacement des objets métalliques à proximité. En pratique, le calcul est effectué par la méthode des approximations successives avec correction des données d'enroulement et de conception du transformateur en fonction des résultats d'essais des échantillons fabriqués. Une méthodologie détaillée peut être trouvée dans.

Dans un environnement amateur, il est difficile de réaliser un transformateur avec des enroulements mobiles (pour la régulation du courant). Pour obtenir plusieurs valeurs de courant fixes, un enroulement secondaire avec prises est réalisé. Un réglage plus précis (dans le sens de la diminution du courant) est effectué en ajoutant une sorte de bobine d'inductance au circuit - en posant le câble de soudage dans une bobine.

Avant de procéder à la fabrication du transformateur calculé, il est conseillé de s'assurer que ses enroulements seront situés dans la fenêtre du circuit magnétique, en tenant compte des lacunes technologiques nécessaires, de l'épaisseur du matériau à partir duquel le cadre est fabriqué et d'autres facteurs. Les dimensions c et h (voir Fig. 8) doivent être «ajustées» de telle sorte qu'un nombre entier de tours du fil sélectionné tienne dans chaque couche de l'enroulement, et le nombre de couches est également un entier ou légèrement inférieur à l'entier le plus proche. Un espace doit être prévu pour l'isolation entre les couches et les enroulements.

L'option la plus réussie n'est pas toujours obtenue du premier coup, il est souvent nécessaire d'ajuster à plusieurs reprises et de manière assez significative la largeur et la hauteur de la fenêtre du circuit magnétique. Lors de la conception d'enroulements cylindriques, il est nécessaire de sélectionner de manière optimale les tailles de leurs sections. Habituellement, plus d'espace est alloué pour l'enroulement secondaire, enroulé avec un fil épais, que pour le primaire.

Un croquis de la conception du transformateur pour deux valeurs du courant de soudage - 120 et 150 A - est illustré à la Fig. 11, et le diagramme

ses inclusions sont illustrées à la Fig. 12. Un courant plus petit correspond à un plus grand nombre de spires de l'enroulement secondaire. Ce n'est pas une erreur. On sait que la tension d'un enroulement est proportionnelle au nombre de ses spires et que l'inductance de fuite augmente proportionnellement au carré de leur nombre. En conséquence, le courant diminue.

Les enroulements sont placés sur deux cadres en feuille de fibre de verre d'une épaisseur de 2 mm. Les sections primaire et secondaire de chaque cadre sont séparées par une joue isolante réalisée dans le même matériau. Les trous dans les cadres du circuit magnétique sont 1,5 ... 2 mm plus larges et plus longs que la section transversale de ce dernier. Cela élimine les problèmes d'assemblage. Afin d'éviter la déformation du cadre, lors de l'enroulement, il est fermement poussé sur un cadre en bois. L'enroulement primaire se compose de deux sections (I "et I" "), situées sur des cadres différents et connectées en parallèle. Chacune des sections - 230 tours de fil PEV-2 d'un diamètre de 1,9 mm. S'il y a un fil d'un diamètre de 2,7 mm, dans les sections, vous pouvez enrouler 115 tours, mais ils devront être connectés en série.Chaque couche du fil avant d'enrouler la suivante doit être scellée avec de légers coups de marteau en bois et enduite d'un vernis d'imprégnation.

Pour le bobinage secondaire, l'auteur a utilisé un bus en aluminium d'une section de 30 mm 2 (5x6 mm). Si vous avez un bus d'environ la même section transversale, mais d'une taille différente, vous devrez modifier légèrement la largeur des sections de carcasse pour s'adapter à l'enroulement. Avant le bobinage, un pneu non isolé doit être étroitement enveloppé avec du ruban adhésif ou un chiffon fin en coton, préalablement découpé en bandes de 20 mm de large. Épaisseur d'isolation - pas plus de 0,7 mm.

Les sections II "et II" comportent 34 tours, les sections III "et III" "- 8 tours. Le bus est posé sur le cadre en deux couches avec le côté large du circuit magnétique. Chaque couche est compactée à coups de marteau en bois et abondamment enduite de vernis d'imprégnation. La température et la durée de séchage dépendent du type de vernis d'imprégnation.

Le noyau magnétique du transformateur est assemblé à partir de plaques d'acier de transformateur laminées à froid de 0,35 mm d'épaisseur. Contrairement à l'acier laminé à chaud presque noir, la surface de la tôle laminée à froid est blanche. Vous pouvez utiliser de la tôle d'acier provenant des noyaux magnétiques des transformateurs défectueux installés dans les sous-stations de transformation. Il est souhaitable de tester l'acier selon la méthode décrite ci-dessus. Si la valeur de l'induction maximale B m obtenue expérimentalement diffère significativement de celle retenue dans le calcul (1,42 T), ce dernier devra être répété et les résultats pris en compte dans la fabrication du transformateur. Les tôles d'acier sont découpées dans le sens du laminage en bandes de 40 mm de large, qui sont découpées en plaques de 108 et 186 mm de long. Les bavures sont éliminées avec une lime aiguille ou une lime avec une encoche fine. Le circuit magnétique est assemblé "sur le couvercle" avec les plus petits espaces possibles au niveau des joints des plaques.

Le transformateur fini est placé dans un boîtier de protection en matériau non magnétique, tel que l'aluminium. Des trous de ventilation doivent être pratiqués dans le boîtier. Le transformateur est connecté au réseau 220 V avec un câble avec des conducteurs de puissance en cuivre d'une section d'au moins 6 mm 2 et un fil de terre, qui est connecté au noyau magnétique du transformateur et à son boîtier de protection. La prise secteur doit être à trois broches (la troisième est mise à la terre), conçue pour un courant d'au moins 63 A.

Les bornes des enroulements secondaires sont reliées de manière fiable à des goujons filetés en laiton d'un diamètre de 8 à 10 mm, installés sur un panneau diélectrique résistant à la chaleur, fixé sur le boîtier de protection du transformateur. Les fils de cuivre doux d'une section transversale de 16 à 25 mm 2 conviennent pour le soudage. Les électrodes de soudage (en l'absence de prêtes à l'emploi) peuvent être réalisées indépendamment, en utilisant, par exemple, les recommandations de. Le fil d'un diamètre de 2 ... 6 mm en acier doux est divisé en sections droites de 300 ... 400 mm de long. Le revêtement est préparé à partir de 500 g de craie et 190 g de verre liquide, en les diluant avec un verre d'eau. Cette quantité est suffisante pour 100 à 200 électrodes.

Les morceaux de fil préparés sont immergés dans le revêtement sur presque toute la longueur, ne laissant que les extrémités d'environ 20 mm de long non revêtues, retirées et séchées à une température de 20 à 30 ° C. Ces électrodes conviennent à la fois au soudage AC et DC. Bien sûr, ils ne peuvent servir que d'alternative temporaire à la version industrielle. Vous ne devez pas les utiliser pour effectuer des travaux importants.

LITTÉRATURE

5. Zaks MI et autres transformateurs pour le soudage à l'arc électrique. -L.: Energoatomizdat, 1988.

6. Machine à souder électrique Baranov V..-Radio, 1996, n ° 7, p. 52-54.

7. Gorsky AN et al. Calcul des éléments électromagnétiques des sources d'alimentation secondaire. - M .: Radio et communication, 1988.

8. Ouvrage de référence de l'électricien. - M.: Energoizdat, 1934.

Le calcul des transformateurs de soudage self-made a une spécificité prononcée, car dans la plupart des cas, ils ne correspondent pas aux schémas typiques et pour eux, dans l'ensemble, il est impossible d'appliquer les méthodes de calcul standard développées pour les transformateurs industriels. La spécificité réside dans le fait que dans la fabrication de produits artisanaux, les paramètres de leurs composants sont ajustés aux matériaux déjà disponibles - principalement au circuit magnétique. Souvent, les transformateurs ne sont pas assemblés à partir du meilleur fer pour transformateur, ils sont enroulés avec un fil inapproprié, ils chauffent intensément et vibrent.

Lorsque vous créez un transformateur de conception similaire à celle des dessins industriels, vous pouvez utiliser des méthodes de calcul standard. Ces techniques établissent les valeurs les plus optimales des paramètres d'enroulement et géométriques du transformateur. Cependant, en revanche, cette même optimalité est un inconvénient des techniques classiques. Puisqu'ils s'avèrent totalement impuissants lorsqu'un paramètre dépasse les valeurs standard.

Par la forme du noyau, on distingue les transformateurs de types blindés et à tige.

Les transformateurs à tige, par rapport aux transformateurs de type armé, ont un rendement plus élevé et permettent des densités de courant plus élevées dans les enroulements. Par conséquent, les transformateurs de soudage sont généralement, à de rares exceptions près, en teck.

Par la nature du dispositif d'enroulement, on distingue les transformateurs à enroulements cylindriques et à disque.

Types d'enroulements de transformateur: a - enroulement cylindrique, b - enroulement à disque. 1 - enroulement primaire, 2 - enroulement secondaire.

Dans les transformateurs à enroulements cylindriques, un enroulement est enroulé sur l'autre. Puisque les enroulements sont allumés distance minimale les uns des autres, puis pratiquement tout le flux magnétique par l'enroulement primaire se verrouille avec les spires de l'enroulement secondaire. Seule une partie du flux magnétique de l'enroulement primaire, appelé flux de fuite, s'écoule dans l'entrefer entre les enroulements et n'est donc pas associée à l'enroulement secondaire. Un tel transformateur a une caractéristique rigide (lisez la caractéristique courant-tension de la machine à souder). Un transformateur avec cette caractéristique ne convient pas pour le soudage manuel. Pour obtenir une caractéristique extérieure décroissante de la machine à souder, dans ce cas, on utilise soit un rhéostat à ballast, soit un starter. La présence de ces éléments complique la construction de la machine à souder.

Dans les transformateurs avec des enroulements de disque, les enroulements primaire et secondaire sont espacés l'un de l'autre. Par conséquent, une partie importante du flux magnétique de l'enroulement primaire n'est pas associée à l'enroulement secondaire. Ils disent également que ces transformateurs ont développé la diffusion électromagnétique. Un tel transformateur a la caractéristique externe descendante nécessaire. L'inductance de fuite d'un transformateur dépend de la position relative des enroulements, de leur configuration, du matériau du circuit magnétique et même des objets métalliques situés à proximité du transformateur. Par conséquent, un calcul précis de l'inductance de fuite est pratiquement impossible. Habituellement, en pratique, le calcul est effectué par la méthode des approximations successives avec le raffinement ultérieur des données d'enroulement et de conception sur un échantillon pratique.

Le réglage du courant de soudage est généralement réalisé en modifiant la distance entre les enroulements, qui sont mobiles. Dans un environnement domestique, il est difficile de fabriquer un transformateur avec des enroulements mobiles. La sortie peut être dans la fabrication d'un transformateur pour plusieurs valeurs fixes du courant de soudage (pour plusieurs valeurs de la tension en circuit ouvert). Un réglage plus fin du courant de soudage, vers une diminution, peut être effectué en posant le câble de soudage en anneaux (le câble sera très chaud).

Les transformateurs de la configuration en forme de U, dans lesquels les enroulements sont séparés par des bras différents, se distinguent par une dissipation particulièrement forte et, par conséquent, une caractéristique fortement décroissante, car la distance entre les enroulements est particulièrement grande.

Mais ils perdent beaucoup de puissance et peuvent ne pas fournir le courant attendu.

Le rapport du nombre de tours de l'enroulement primaire N 1 au nombre de tours de l'enroulement secondaire N 2 est appelé le rapport de transformation du transformateur n, et si vous ne tenez pas compte de diverses pertes, alors l'expression est vraie:

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

où U 1, U 2 - tension des enroulements primaire et secondaire, V; I 1, I 2 - courant des enroulements primaire et secondaire, A.

Sélection de la puissance du transformateur de soudage

Avant de procéder au calcul du transformateur de soudage, il est nécessaire de déterminer clairement à quelle valeur du courant de soudage il doit être exploité. Pour le soudage électrique domestique, des électrodes revêtues d'un diamètre de 2, 3 et 4 mm sont le plus souvent utilisées. Parmi celles-ci, les plus courantes sont probablement des électrodes de trois millimètres, en tant que solution la plus polyvalente, convenant au soudage à la fois d'acier relativement mince et de métal d'épaisseur considérable. Pour le soudage avec des électrodes de deux millimètres, un courant d'environ 70 A est sélectionné; "trois" fonctionne le plus souvent à un courant de 110-120A; pour les «quatre», il faudra un courant de 140-150A.

Lorsque vous commencez à assembler le transformateur, il sera raisonnable de définir vous-même la limite de courant de sortie et d'enrouler les enroulements pour la puissance sélectionnée. Bien qu'ici, vous puissiez vous concentrer sur la puissance maximale possible pour un échantillon spécifique, étant donné que tout transformateur d'un réseau monophasé est difficilement capable de développer un courant supérieur à 200A. Dans le même temps, il est nécessaire de comprendre clairement qu'avec une augmentation de la puissance, le degré de chauffage et d'usure du transformateur augmente, des fils plus épais et plus chers sont nécessaires, le poids augmente et tous les réseaux électriques ne peuvent pas résister aux appétits des machines à souder puissantes. Le moyen d'or ici peut être la puissance du transformateur, suffisante pour faire fonctionner l'électrode de trois millimètres la plus courante, avec un courant de sortie de 120-130A.

La consommation électrique du transformateur de soudage et de l'appareil dans son ensemble sera égale à:

P \u003d U х.х. × I St. × cos (φ) / η

où U х.х. - tension à vide, I St. - courant de soudage, φ - angle de phase entre courant et tension. Puisque le transformateur lui-même est une charge inductive, l'angle de phase existe toujours. Dans le cas du calcul de la consommation d'énergie, cos (φ) peut être pris égal à 0,8. η - efficacité. Pour un transformateur de soudage, le rendement peut être pris égal à 0,7.

Procédure standard pour le calcul d'un transformateur

Cette technique est applicable au calcul des transformateurs de soudage à fuite magnétique augmentés courants, le dispositif suivant. Le transformateur est réalisé sur la base d'un circuit magnétique en forme de U. Ses enroulements primaire et secondaire sont constitués de deux parties égales, situées sur des bras opposés du circuit magnétique. La moitié des enroulements sont connectés en série les uns avec les autres.

Par exemple, utilisons cette technique pour calculer les données d'un transformateur de soudage conçu pour le courant de fonctionnement de la bobine secondaire I 2 \u003d 160A, avec une tension de sortie en circuit ouvert U 2 \u003d 50V, tension secteur U 1 \u003d 220V, la valeur du PR (durée de fonctionnement) prendra, disons, 20% (à propos du PR, voir ci-dessous).

Introduisons le paramètre de puissance, en tenant compte de la durée de fonctionnement du transformateur:

P dl \u003d U 2 × I 2 × (PR / 100) 1/2 × 0,001
P long \u003d 50 × 160 (20/100) 1/2 × 0,001 \u003d 3,58 kW

où ПР - coefficient de durée du travail,%. Le coefficient de temps de fonctionnement montre combien de temps (en pourcentage) le transformateur fonctionne en mode arc (chauffe), le reste du temps il est en mode veille (refroidit). Pour les transformateurs artisanaux, le PR peut être considéré comme égal à 20-30%. Le PR lui-même, en général, n'affecte pas le courant de sortie du transformateur, cependant, ainsi que le rapport des spires du transformateur, ils n'ont pas beaucoup d'effet sur le paramètre PR du produit fini. PR dépend davantage d'autres facteurs: section transversale du fil et densité de courant, isolation et méthode de pose du fil, ventilation. Cependant, du point de vue de la technique ci-dessus, on pense que pour divers PR, des rapports quelque peu différents entre le nombre de tours des bobines et la section transversale du circuit magnétique seront plus optimaux, bien que, dans tous les cas, la puissance de sortie reste inchangée, calculée pour un courant donné I 2. Rien ne vous empêche de prendre le PR, disons 60% ou 100%, et de faire fonctionner le transformateur à une valeur inférieure, comme cela se produit généralement dans la pratique. Cependant, la meilleure combinaison de données d'enroulement et de géométrie de transformateur fournit une sélection de valeur PR inférieure.

Pour sélectionner le nombre de tours des enroulements du transformateur, il est recommandé d'utiliser la dépendance empirique de la force électromotrice d'un tour E (en volts par tour):

E \u003d 0,55 + 0,095 × P dl (P dl en kW)
E \u003d 0,55 + 0,095 × 3,58 \u003d 0,89 V / tour

Cette dépendance est valable pour une large gamme de puissances, cependant, la plus grande convergence des résultats est obtenue dans la gamme de 5 à 30 kW.

Le nombre de tours (la somme des deux moitiés) des enroulements primaire et secondaire est déterminé en conséquence:

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

Courant nominal primaire en ampères:

I 1 \u003d I 2 × k m / n

où k m \u003d 1,05-1,1 - coefficient qui prend en compte le courant magnétisant du transformateur; n \u003d N 1 / N 2 - rapport de transformation.

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

La section transversale de l'acier du noyau du transformateur (cm 2) est déterminée par la formule:

S \u003d U 2 × 10000 / (4,44 × f × N 2 × B m)
S \u003d 50 × 10000 / (4,44 × 50 × 56 × 1,5) \u003d 27 cm 2

où f \u003d 50 Hz est la fréquence industrielle du courant; B m - induction de champ magnétique dans le noyau, T. Pour l'acier de transformateur, l'induction peut être prise B m \u003d 1,5-1,7 T, il est recommandé de la rapprocher d'une valeur plus petite.

Les dimensions de conception du transformateur sont données en fonction de la structure du noyau du circuit magnétique. Paramètres géométriques du circuit magnétique en millimètres:

• Largeur de la plaque d'acier de l'emballage du circuit magnétique
  a \u003d (S × 100 / (p 1 × k c)) 1/2 \u003d (27 × 100 / (2 × 0,95)) 1/2 \u003d 37,7 mm.
• L'épaisseur du paquet de plaques du bras du circuit magnétique
  b \u003d a × p 1 \u003d 37,7 × 2 \u003d 75,4 mm.
• Largeur de la fenêtre du circuit magnétique
  c \u003d b / p 2 \u003d 75,4 × 1,2 \u003d 90 mm.

où p 1 \u003d 1,8-2,2; p 2 \u003d 1,0-1,2. La section transversale du circuit magnétique mesurée par les dimensions linéaires des côtés du transformateur assemblé sera légèrement supérieure à la valeur calculée, il est nécessaire de prendre en compte les espaces inévitables entre les plaques de l'ensemble de fer, et est égale à:

S sortie \u003d S / k c
S sortie \u003d 27 / 0,95 \u003d 28,4 cm 2

où k c \u003d 0,95-0,97 est le facteur de remplissage de l'acier.

La valeur (a) est choisie la plus proche de la gamme de l'acier du transformateur, la valeur finale (b) est ajustée en tenant compte du (a) précédemment sélectionné, en se concentrant sur les valeurs obtenues de S et S à partir de.

La hauteur du circuit magnétique n'est pas strictement établie par la méthode et est sélectionnée en fonction de la taille des bobines avec le fil, des dimensions de montage et de la distance entre les bobines, qui est définie lors du réglage du courant du transformateur, est également prise en compte. Les dimensions des bobines sont déterminées par la section transversale du fil, le nombre de tours et le mode d'enroulement.

Le courant de soudage peut être ajusté en déplaçant les sections des enroulements primaire et secondaire l'une par rapport à l'autre. Plus la distance entre les enroulements primaire et secondaire est grande, plus la puissance de sortie du transformateur de soudage sera faible.

Ainsi, pour un transformateur de soudage avec un courant de soudage de 160A, les valeurs des principaux paramètres ont été obtenues: le nombre total de spires des bobines primaires N 1 \u003d 247 spires et la section mesurée du circuit magnétique S \u003d 28,4 cm 2. Le calcul avec les mêmes données initiales, sauf pour PR \u003d 100%, donnera des rapports légèrement différents de S de et N 1: 41,6 cm 2 et 168, respectivement, pour le même courant de 160 A.

À quoi devez-vous faire attention lors de l'analyse des résultats obtenus? Tout d'abord, dans ce cas, la relation entre S et N pour un certain courant n'est valable que pour un transformateur de soudage fabriqué selon un schéma avec une fuite magnétique accrue. Si nous avons appliqué les valeurs S et N obtenues pour ce type de transformateur pour un autre transformateur - construit selon le schéma transformateur de puissance (voir la figure ci-dessous), alors le courant de sortie avec les mêmes valeurs de S et N 1 augmenterait considérablement, vraisemblablement 1,4 à 1,5 fois, ou il serait nécessaire d'augmenter le nombre de tours de la bobine primaire N 1 à peu près de la même quantité pour maintenir le magnitude actuelle.

Les transformateurs de soudage, dans lesquels les sections de bobine secondaire sont enroulées sur le primaire, sont largement utilisés lorsque autoproduction machines à souder. Leur flux magnétique est plus concentré et l'énergie est transmise de manière plus rationnelle, bien que cela entraîne une détérioration des caractéristiques de soudage, qui peut cependant être corrigée par une résistance d'étranglement ou de ballast.

Calcul simplifié du transformateur de soudage

Le caractère inacceptable dans de nombreux cas des méthodes de calcul standard réside dans le fait qu'elles établissent pour une puissance de transformateur spécifique uniquement des valeurs uniques de paramètres de base tels que la section transversale mesurée du circuit magnétique (S de) et le nombre de tours de l'enroulement primaire (N 1), bien que ces derniers soient considérés comme optimaux. Ci-dessus, la section du circuit magnétique pour un courant de 160 A a été obtenue, égale à 28 cm 2. En fait, la section du circuit magnétique pour la même puissance peut varier dans des limites importantes - 25 à 60 cm 2 et même plus, sans grande perte de qualité du transformateur de soudage. Dans ce cas, pour chaque section prise arbitrairement, il est nécessaire de calculer le nombre de spires, principalement de l'enroulement primaire, de manière à obtenir une puissance donnée en sortie. La relation entre le rapport de S et N 1 est proche de l'inverse proportionnelle: plus la section transversale du circuit magnétique (S) est grande, moins il faut de spires des deux bobines.

La partie la plus importante d'un transformateur de soudage est le noyau magnétique. Dans de nombreux cas, pour les produits artisanaux, on utilise des noyaux magnétiques d'anciens équipements électriques, qui jusque-là n'avaient rien à voir avec le soudage: toutes sortes de gros transformateurs, autotransformateurs (LATR), moteurs électriques. Souvent, ces noyaux magnétiques ont une configuration très exotique et leurs paramètres géométriques ne peuvent pas être modifiés. Et le transformateur de soudage doit être calculé pour ce qui est, un circuit magnétique non standard, en utilisant une méthode de calcul non standard.

Les paramètres les plus importants dans le calcul, dont dépend la puissance, sont la section transversale du circuit magnétique, le nombre de spires de l'enroulement primaire et l'emplacement sur le circuit magnétique des enroulements primaire et secondaire du transformateur. La section du circuit magnétique dans ce cas est mesurée par les dimensions extérieures du paquet de plaques compressées, sans tenir compte des pertes pour les espaces entre les plaques, et est exprimée en cm 2. Avec une tension d'alimentation secteur de 220-240V, avec une résistance insignifiante dans la ligne, les formules suivantes pour le calcul approximatif des spires de l'enroulement primaire peuvent être recommandées, qui donnent des résultats positifs pour des courants de 120-180A pour de nombreux types de transformateurs de soudage. Voici les formules pour les deux arrangements d'enroulement extrêmes.

Pour les transformateurs avec enroulements sur un bras (Figure ci-dessous, a):
N 1 \u003d 7440 × U 1 / (S de × I 2)
Pour les transformateurs à enroulements espacés (Figure ci-dessous, b):
N 1 \u003d 4960 × U 1 / (S out × I 2)

où N 1 est le nombre approximatif de spires de l'enroulement primaire, S de est la section transversale mesurée du circuit magnétique (cm 2), I 2 est le courant de soudage spécifié de l'enroulement secondaire (A), U 1 est la tension du secteur.

Il convient de garder à l'esprit que pour un transformateur avec des enroulements primaire et secondaire espacés le long de différents bras, il est peu probable qu'il soit possible d'obtenir un courant supérieur à 140 A - une forte dispersion du champ magnétique affecte. Il est également impossible de se concentrer sur des courants supérieurs à 200 A pour d'autres types de transformateurs. Les formules sont très approximatives. Certains transformateurs avec des circuits magnétiques particulièrement imparfaits donnent des courants de sortie nettement inférieurs. En outre, il existe de nombreux paramètres qui ne peuvent être entièrement déterminés et pris en compte. Habituellement, on ne sait pas de quelle qualité de fer tel ou tel circuit magnétique, retiré de l'ancien équipement, est fait. La tension dans le réseau électrique peut varier considérablement (190-250V). Pire encore, si la ligne électrique a une résistance intrinsèque importante, ne s'élevant qu'à une unité d'Ohm, cela n'affecte pratiquement pas les lectures d'un voltmètre, qui a une grande résistance interne, mais peut fortement éteindre la puissance de soudage. Compte tenu de tout ce qui précède, il est recommandé que l'enroulement primaire du transformateur soit effectué avec plusieurs prises tous les 20 à 40 tours.

Dans ce cas, il sera toujours possible de sélectionner plus précisément la puissance du transformateur ou de l'ajuster à la tension d'un réseau particulier. Le nombre de spires de l'enroulement secondaire est déterminé à partir du rapport (sauf pour les "oreilles", par exemple, de deux LATR):

N 2 \u003d 0,95 × N 1 × U 2 / U 1

où U 2 est la tension de circuit ouvert souhaitée à la sortie de l'enroulement secondaire (45-60 V), U 1 est la tension du secteur.

Sélection de la section du circuit magnétique

Nous savons maintenant calculer les spires des bobines d'un transformateur de soudage pour une certaine section du circuit magnétique. Mais la question demeure - comment choisir exactement cette section, surtout si la conception du circuit magnétique vous permet de faire varier sa valeur?

La valeur optimale de la section de l'entraînement magnétique pour un transformateur de soudage typique a été obtenue dans un exemple de calcul selon une procédure standard (160 A, 26 cm 2). Cependant, les valeurs qui ne sont pas toujours optimales du point de vue des indicateurs énergétiques le sont, voire possibles en général, du point de vue de considérations constructives et économiques.

Par exemple, un transformateur de même puissance peut avoir une section transversale du circuit magnétique avec une différence de deux fois: disons 30-60 cm 2. Dans ce cas, le nombre de spires des enroulements différera également environ deux fois: pour 30 cm 2, vous devrez enrouler deux fois plus de fil que pour 60 cm 2. Si le circuit magnétique a une petite fenêtre, vous courez le risque que tous les spires ne rentrent tout simplement pas dans son volume ou vous devrez utiliser un fil très fin - dans ce cas, il est nécessaire d'augmenter la section du circuit magnétique afin de réduire le nombre de tours de fil (pertinent pour de nombreux transformateurs faits maison). La deuxième raison est d'ordre économique. Si le fil d'enroulement est en pénurie, alors, étant donné son coût considérable, ce matériau devra être économisé au maximum, si possible, nous augmentons le circuit magnétique à une section plus grande. Mais, d'un autre côté, le circuit magnétique est la partie la plus lourde du transformateur. La section transversale supplémentaire du circuit magnétique est un poids supplémentaire et, de plus, un poids très tangible. Le problème du gain de poids est particulièrement vrai lorsque le transformateur est enroulé avec du fil d'aluminium dont le poids est bien inférieur à celui de l'acier, et encore plus du cuivre. Avec de grandes réserves de fil et des dimensions suffisantes de la fenêtre du circuit magnétique, il est judicieux de choisir cet élément structurel plus fin. Dans tous les cas, il n'est pas recommandé de descendre en dessous de 25 cm 2, les sections supérieures à 60 cm 2 ne sont pas non plus souhaitables.

Sélection empirique des tours du transformateur

Dans certains cas, la puissance de sortie du transformateur peut être jugée par le courant de l'enroulement primaire en mode veille. Au contraire, ici, nous ne pouvons pas parler d'une évaluation quantitative de la puissance en mode soudage, mais de la mise en puissance maximumqu'une conception particulière est capable de. Ou il s'agit de contrôler le nombre de spires de l'enroulement primaire afin d'éviter leur rupture lors du processus de fabrication. Pour cela, vous avez besoin de certains équipements: LATR (autotransformateur de laboratoire), ampèremètre, voltmètre.

Dans le cas général, il est impossible de juger la puissance par le courant à vide: le courant peut être différent même pour les mêmes types de transformateurs. Cependant, en examinant la dépendance du courant dans l'enroulement primaire en mode repos, on peut juger avec plus de confiance les propriétés du transformateur. Pour cela, l'enroulement primaire du transformateur doit être connecté via le LATR, ce qui permettra de faire passer en douceur la tension de 0 à 240V. Un ampèremètre doit également être inclus dans le circuit.

En augmentant progressivement la tension aux bornes de l'enroulement, vous pouvez obtenir la dépendance du courant sur la tension d'alimentation. Il ressemblera à ceci.

Au début, la courbe de courant est plate, augmente presque linéairement jusqu'à une petite valeur, puis le taux d'augmentation augmente - la courbe se plie vers le haut, suivie d'une augmentation rapide du courant. Dans le cas où la tendance de la courbe à l'infini se produit jusqu'à une tension de 240V (courbe 1), cela signifie que l'enroulement primaire contient peu de spires et doit être remonté. Il faut garder à l'esprit qu'un transformateur allumé à la même tension sans LATR prendra environ 30% de courant en plus. Si le point de la tension de service se trouve sur le coude de la courbe, le transformateur délivrera sa puissance maximale pendant le soudage (courbe 2). Dans le cas des courbes 3, 4, le transformateur aura une ressource électrique, qui peut être augmentée en réduisant les spires de l'enroulement primaire, et un petit courant à vide: la plupart des produits artisanaux sont orientés vers cette position. En réalité, les courants à vide sont différents pour différents types de transformateurs, dans la plupart des cas dans la plage de 100 à 500 mA. Il n'est pas recommandé de régler le courant à vide sur plus de 2A.

Lors de l'utilisation du contenu de ce site, vous devez mettre des liens actifs vers ce site, visibles par les utilisateurs et les robots de recherche.

Présentation du CALCULATEUR automatisé

"Calcul du coin soudures"

(SP 16.13330.2011 Structures en acier, Manuel pour le calcul et la conception des assemblages soudés SK au chapitre SNiP II-23-81)

Les matériaux sont destinés aux ingénieurs concepteurs

Brève revue vidéo:

POSSIBILITÉS DE CALCULATEUR

Calcul automatisé d'une large classe de soudures d'angle.

Le complexe développé dans son secteur surpasse le complexe logiciel SCAD Office (section "Crystal. Joints soudés") dans le spectre des modèles de soudures d'angle solubles, le nombre de charges externes agissant sur les joints (Qx, Qy, N, Mx, My, Mz), alors qu'il est également compréhensible et facile à utiliser.

Le calculateur est fourni avec 12 supports vidéo (plus de 4 heures) avec prise en compte des fondements théoriques pour le calcul des soudures d'angle et accompagnement pas à pas de nombreux exemples de calcul de soudures de différentes configurations.

Il suffit de saisir les données initiales pour obtenir instantanément le coefficient de portance des joints de conception.

Revues en direct et commentaires du compte Makeev S.A.
http://bit.ly/1A1IQWr http://bit.ly/129OcAT

Dans le cadre d'une connaissance plus détaillée des matériaux de la calculatrice pour le calcul des soudures d'angle, les vidéos suivantes sont actuellement disponibles pour consultation gratuite (YT) et téléchargement ( lien de playlist partagé):

1. Revue vidéo du calculateur "Calcul des soudures d'angle" https://youtu.be/BE40vVJNPN4

2. Introduction et brève théorie du calcul des soudures d'angle https://youtu.be/X7eRLGFt8X0

3. Calcul des soudures d'angle soudées du joint à recouvrement (1, 2, 3) https://youtu.be/8W1iZIWP4l8

4. Calcul des soudures d'angle rectangulaires en plan https://youtu.be/Yilrh6DmL0U

5. Calcul des soudures d'angle soudées de forme circulaire en plan https://youtu.be/R9AsQcdYz4s

6. Calcul des soudures d'angle en forme de I https://youtu.be/xhGO5Oxqi1g

7. Calcul des soudures d'angle rectangulaires verticales en plan https://youtu.be/zYkY76tiVHw

8. Calcul des soudures d'angle horizontales en H dans le plan https://youtu.be/Lt4k6PoxFDQ

9. Calcul des joints des éléments de la ferme à partir des coins appariés https://youtu.be/Z5dFXq-jLX0

10. Calcul des soudures d'angle circulaires verticales en plan https://youtu.be/z6TI7rEFugU

11. Calcul des coutures horizontales orientées radialement en plan https://youtu.be/22bUl_B5S3Y

12. Soudure des cordons lors de la torsion de la jambe de force à partir de la boîte de canal https://youtu.be/kXdxBXln__M

Lors de la commande d'une calculatrice, un lien sera envoyé à votre messagerie pour télécharger un dossier de tous les matériaux: 12 fichiers vidéo, le fichier Excel de la calculatrice elle-même et un ensemble de références et de documentation réglementaire à partir du cloud ou du disque Yandex.

La composition du dossier de téléchargement des matériaux de la calculatrice est présentée ci-dessous:

La composition du dossier de vidéos (12 vidéos d'une durée totale de plus de 4 heures) de la calculatrice est présentée ci-dessous:

Ce calcul du transformateur pour le soudage convient également pour calculer le transformateur pour le soudage par points.

Comme cela a été décrit plus d'une fois, le transformateur se compose d'un noyau et de deux enroulements. Ce sont ces éléments structurels qui sont responsables des principaux pour le soudage. Sachant à l'avance ce que devraient être le courant nominal, la tension sur les enroulements primaire et secondaire, ainsi que d'autres paramètres (), le calcul est effectué pour les enroulements, le noyau et la section des fils.

Nous effectuons un calcul précis du transformateur pour le soudage!

Lors du calcul d'un transformateur pour le soudage, les données suivantes sont prises comme base:

Tension primaire U1... En fait, il s'agit de la tension secteur à partir de laquelle le transformateur fonctionnera. Cela peut être 220V ou 380V; tension nominale de l'enroulement secondaire U2. Tension électrique, qui doit être après abaissement de l'entrée et ne pas dépasser 80 V. Nécessaire pour démarrer l'arc; courant nominal de l'enroulement secondaire I. Ce paramètre est sélectionné en fonction des électrodes à souder et de l'épaisseur maximale du métal pouvant être soudée; section transversale du noyau Sс. La fiabilité de l'appareil dépend de la surface du noyau. La section transversale optimale est de 45 à 55 cm2; zone de fenêtre So. La zone de la fenêtre centrale est sélectionnée en fonction d'une bonne dissipation magnétique, d'une dissipation thermique excessive et de la commodité de l'enroulement du fil. Les paramètres optimaux sont de 80 à 110 cm2;

Densité de courant d'enroulement (A / mm2)... C'est un paramètre assez important responsable des pertes électriques dans les enroulements du transformateur. Pour les transformateurs de soudage artisanaux, ce chiffre est de 2,5 à 3 A.

A titre d'exemple de calcul, nous prenons les paramètres suivants pour un transformateur de soudage: tension secteur U1 \u003d 220 V, tension secondaire U2 \u003d 60 V, courant nominal 180 A, surface de la section du noyau Sc \u003d 45 cm2, surface de la fenêtre So \u003d 100 cm2, densité de courant en enroulement 3 A.

P \u003d 1,5 * Sс * So \u003d 1,5 * 45 * 100 \u003d 6750 W ou 6,75 kW.

Important! Dans cette formule, le coefficient 1,5 est applicable pour les transformateurs avec un noyau de type P, W.Pour les transformateurs toroïdaux, ce coefficient est de 1,9, et pour noyaux de type PL, SHL 1.7.

Important! Comme dans la première formule, le coefficient 50 est utilisé pour les transformateurs à noyau de type P, Ш. Pour les transformateurs toroïdaux, il sera de 35, et pour les noyaux de type PL, ШЛ 40.

Nous calculons maintenant le courant maximum sur l'enroulement primaire en utilisant la formule: Imax \u003d P / U \u003d 6750/220 \u003d 30,7 A. Il reste à calculer les spires en fonction des données obtenues.

Pour calculer les tours, nous utilisons la formule Wx \u003d Ux * K. Pour l'enroulement secondaire, ce sera W2 \u003d U2 * K \u003d 60 * 1,11 \u003d 67 tours. Pour le calcul primaire, nous effectuerons un peu plus tard, car une formule différente y est utilisée. Très souvent, en particulier pour les transformateurs toroïdaux, les étapes de régulation du courant sont calculées. Ceci est fait pour faire sortir le fil à un tour spécifique. Le calcul est effectué selon la formule suivante: W1st \u003d (220 * W2) / Ust.

• Ust est la tension de sortie de l'enroulement secondaire.
• W2 - tours de l'enroulement secondaire.
• W1st - tours de l'enroulement primaire d'un certain étage.

Mais d'abord, il faut calculer la tension de chaque étage Ust. Pour ce faire, utilisez la formule U \u003d P / I. Par exemple, nous devons réaliser quatre étages avec régulation à 90 A, 100 A, 130 A et 160 A pour notre transformateur de 6750 W. En remplaçant les données dans la formule, nous obtenons U1st1 \u003d 75 V, U1st2 \u003d 67,5 V, U1st3 \u003d 52 V, U1st4 \u003d 42,2 V.

Nous substituons les valeurs obtenues dans le formulaire de calcul des tours pour les étapes de réglage et nous obtenons W1st1 \u003d 197 tours, W1st2 \u003d 219 tours, W1st3 \u003d 284 tours, W1st4 \u003d 350 tours. En ajoutant encore 5% à la valeur maximale des tours obtenus pour la 4ème étape, nous obtenons le nombre réel de tours - 385 tours.

Enfin, nous calculons la section transversale du fil sur les enroulements primaire et secondaire. Pour ce faire, nous divisons le courant maximal de chaque enroulement par la densité de courant. En conséquence, nous obtenons Sperv \u003d 11 mm2 et Svtor \u003d 60 mm2.

Important! Le calcul du transformateur de soudage par résistance est effectué de la même manière. Mais il existe un certain nombre de différences significatives. Le fait est que le courant nominal de l'enroulement secondaire pour de tels transformateurs est de l'ordre de 2000 à 5000 A pour les faibles puissances et jusqu'à 150 000 A pour les puissants. De plus, pour de tels transformateurs, la régulation se fait jusqu'à 8 étapes à l'aide de condensateurs et d'un pont de diodes.

Comment calculer un transformateur vidéo.