Бесплатная техническая библиотека

Электросварка. Как рассчитать сварочный трансформатор. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Сварочное оборудование

 Комментарии к статье

Трансформатор - это самое первое статическое устройство, позволяющее преобразовывать электрическую энергию переменного тока.

Трансформатор используется:

• для преобразования напряжения и силы переменного тока;
• для согласования и гальванического разделения нагрузок.

Цель данного раздела - не выходя за пределы знаний, полученных в объеме курса физики для средней школы, предоставить методику расчета трансформатора.

Рассмотрим вариант трансформатора, содержащего две обмотки - первичную и вторичную.

Отношения числа витков W₁ первичной обмотки к числу витков W₂ вторичной обмотки называется коэффициентом трансформации трансформатора K_T:

где U₁, U₂ - напряжение первичной и вторичной обмоток, В; I₁, I₂ - ток первичной и вторичной обмоток, А.

Электродвижущая сила (ЭДС) одного витка обмотки прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока Ф, пронизывающего этот виток:

Так как обмотка трансформатора намотана на ферромагнитном сердечнике, имеющем магнитную проницаемость в тысячи раз большую, чем окружающее пространство, то практически весь поток сосредоточен в сердечнике сечением S_c.

Если при этом индукция в сердечнике меняется от -В_m до +В_m с частотой В_m, то среднее значение напряжения витка равно:

где К_ф- коэффициент формы, учитывающий отношение действующего и среднего значения напряжения, для синусоидального напряжения К_ф = 1,11; В_m - максимальная индукция в сердечнике, Тл; F - частота переменного напряжения, Гц; S_c - площадь сечения сердечника, см2; К_c - коэффициент заполнения сердечника.

Несмотря на возможно различное количество витков, обмотки трансформатора имеют одинаковую мощность, равную его мощности, и делят поровну между собой площадь окна сердечника:

где S_o - площадь окна сердечника, см2; К_o - коэффициент заполнения окна; J - плотность тока в обмотках трансформатора, А/мм2.

Используя (18.3) и (18.4), определим габаритную мощность трансформатора:

Из формулы (18.5) найдем габариты сердечника трансформатора:

Для выбора значений B, J, K_c, K_o можно использовать рекомендации для трансформаторов (табл. 18.5).

Для алюминиевого провода плотность тока следует уменьшить в 1,6 раза.

Таблица 18.5. Параметры сердечников

Несмотря на то, что наиболее распространенным типом трансформатора является двухобмоточный трансформатор, случается, что самодеятельный разработчик сталкивается с проблемой конструктивного расчета многообмоточного трансформатора.

Возможны, как минимум, два случая многообмоточного трансформатора:

Случай 1. Трансформатор имеет две основные обмотки, занимающие более 95 % площади окна сердечника, а также одну или несколько дополнительных маломощных обмоток, занимающих остальную площадь окна. Выбрав меньшее значение Ко из табл. 18.5, можно рассчитать трансформатор, как двухобмоточный. Скорей всего это допущение не вызовет проблем с размещением дополнительных обмоток.

Случай 2. Трансформатор имеет несколько обмоток, каждая из которых занимает более 5 % площади окна сердечника. Трансформатор уже следует рассчитывать как многообмоточный, иначе могут возникнуть проблемы с размещением обмоток в окне сердечника.

Количество обмоток не оказывают какого-то влияния на законы электромагнитной индукции и поэтому при расчете многообмоточного трансформатора достаточно разрешить проблему конструктивного размещения многих обмоток в окне сердечника.

Как мы заметили ранее (18.4), обмотки трансформатора занимают площадь окна, пропорциональную их мощности. В этом не трудно убедиться.

Допустим, что все обмотки трансформатора выполнены из аналогичного обмоточного материала и для них выбрана одинаковая плотность тока J, взятая из табл. 18.5. Так как все обмотки намотаны на одном сердечнике, то, следовательно, один виток любой обмотки генерирует аналогичное напряжение Е_в, которое можно определить по формуле (18.3).

Чтобы на выводах N-ой обмотки получить требуемое напряжение U_N, необходимо, чтобы эта обмотка содержала W_N = U_N / Е_B витков. Если через N-ю обмотку протекает ток I_N, то ее необходимо мотать проводом, который имеет сечение S_ПР =I_N / J. Зная сечение провода обмотки и количество витков, можно определить площадь, которую данная обмотка будет занимать в окне сердечника:

где - мощность обмотки

- параметрический коэффициент, связывающий сечение обмотки с ее мощностью.

Из выражения видно, что сечение обмотки равно произведению мощности обмотки на коэффициент К_EJ. В свою очередь, коэффициент К_EJ определяется параметрами сердечника трансформатора и имеет аналогичное значение для всех обмоток трансформатора, независимо от их количества и мощности. Следовательно, в окне сердечника можно разместить произвольное количество обмоток, при условии, что их суммарная мощность не превысит значения:

Разумеется, полученное выражение справедливо и для двухобмоточного трансформатора, что дает возможность выбора габаритов сердечника многообмоточного трансформатора по методике, применяемой для трансформатора двухобмоточного. Для этого необходимо лишь определить габаритную мощность многообмоточного трансформатора:

Пример 1. Рассчитаем трансформатор Т2 220/27 В габаритной мощностью 200 Вт.

Подобный трансформатор используется для питания подающего механизма и цепей управления сварочного полуавтомата.

Трансформатор будет наматываться на стандартном сердечнике типа ШЛ. Из табл. 18.5 для трансформатора мощностью 200 Вт, намотанном на сердечнике ШЛ, выберем значения В = 1,5 Тл, J = 2,5 А/мм2 и К_o = 0,32. Для ленточного сердечника примем значение K_c = 0,95.

Теперь найдем габаритные размеры сердечника трансформатора:

Выберем сердечник ШЛ25x40, имеющий S_c = 10 см2 и S_o = 16 см2. Определившись с сечением сердечника, по формуле (18.3) определим ЭДС одного витка трансформатора:

Найдем количество витков первичной обмотки трансформатора:

Найдем количество витков вторичной обмотки трансформатора:

Чтобы найти диаметр провода первичной и вторичной обмоток, нужно предварительно определить токи, текущие в этих обмотках:

Теперь, зная плотность тока в обмотках J = 2,5 А/мм2, можно определить диаметр обмоточного провода для первичной обмотки:

и вторичной обмотки:

Выберем ближайшие стандартные диаметры обмоточного провода:

• D1 = 0,69 мм;
• D2 = 1,95 мм.

Следовательно, трансформатор Т2 наматывается на стандартном Ш-образном ленточном сердечнике типа ШЛ25х40, первичная обмотка содержит 696 витков медного провода диаметром 0,69 мм, вторичная обмотка содержит 85 витков медного провода диаметром 1,95 мм.

Пример 2. Рассчитаем трехобмоточный трансформатор, который используется в источнике бесперебойного питания.

На первую обмотку с выхода транзисторного DC-АС преобразователя поступает синусоидальное переменное напряжение амплитудой 10 В и частотой 50 Гц. Максимальный действующий ток, который способен обеспечить преобразователь, равен

Так как амплитудное значение синусоидального напряжения в 1,414 раза больше действующего, то к первой обмотке трансформатора будет прикладываться действующее напряжение:

Для повышения напряжения до U₂ = 220 В служит вторая обмотка, которая рассчитана на ток I₂ = 1,36 А.

Для зарядки аккумулятора служит третья обмотка, имеющая напряжение U₃ = 20 В и рассчитанная на ток I₃ = 6 А.

По формуле (18.9) определим габаритную мощность трансформатора:

Допустим, как и в предыдущем случае, трансформатор будет мотаться на стандартный сердечник типа ШЛ. Из табл. 18.5 для трансформатора мощностью 360 Вт, намотанном на сердечнике ШЛ, выберем значения В = 1,47 Тл, J=2А/мм2 и К_o = 0,33. Для ленточного сердечника примем значение К_с = 0,95.

Теперь найдем габаритные размеры сердечника трансформатора:

Выберем сердечник ШЛ32х50, имеющий S_c=16 см2 и S_o=26 см2. Определившись с сечением сердечника, по формуле (18.3) определим ЭДС одного витка трансформатора:

Найдем количество витков первой обмотки трансформатора:

Найдем количество витков второй обмотки трансформатора:

Найдем количество витков третьей обмотки трансформатора:

Определим диаметр обмоточного провода для первой обмотки:

Скорей всего у будет достаточно проблематично найти обмоточный провод такого большого диаметра.

Поэтому первую обмотку лучше намотать медной прямоугольной шиной сечением:

Определим диаметр обмоточного провода для второй обмотки:

Определим диаметр обмоточного провода для третьей обмотки:

Выберем стандартные диаметры обмоточного провода для второй и третьей обмоток:

Автор: Корякин-Черняк С.Л.

Смотрите другие статьи раздела Сварочное оборудование.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Атомный секрет вечного блеска золота 20.06.2026

Золото издавна считается символом вечности и благородства не только из-за своей редкости, но и благодаря удивительной химической стойкости. В отличие от большинства металлов, оно не окисляется на воздухе, не тускнеет и не покрывается ржавчиной даже спустя тысячелетия. Эта уникальная инертность позволила золотым артефактам сохранять первозданный блеск с древних времен. Однако точный механизм такой защиты долго оставался загадкой для ученых. Недавнее исследование американских химиков-вычислителей раскрыло, что дело не просто в слабом взаимодействии с кислородом, а в особой атомной структуре поверхности металла. Сотрудники Тулейнского университета Санту Бисвас и Мэтью М. Монтемор провели детальное компьютерное моделирование, чтобы понять, как молекулы кислорода взаимодействуют с поверхностью золота. Ученые сравнили два основных типа атомных структур: "реконструированные" и "нереконструированные" поверхности. Было доказано, что природная способность золота к перестройке атомов играет кл ...>>

Смарфон Realme 16T 5G 20.06.2026

В сегменте доступных смартфонов с акцентом на длительную работу без подзарядки компания Realme представила интересную новинку - модель Realme 16T 5G. Главным преимуществом устройства стала по-настоящему впечатляющая батарея емкостью 8000 мАч, которая способна обеспечить до трех дней автономной работы при умеренном использовании. При этом инженерам удалось сохранить относительно компактный корпус толщиной менее 9 мм и вес всего 224 грамма, что делает смартфон удобным для повседневного ношения несмотря на внушительный аккумулятор. Смартфон оснащен большим 6,8-дюймовым LCD-дисплеем с высокой частотой обновления 144 Гц и пиковой яркостью до 1200 нит. Такое сочетание обеспечивает плавную картинку в динамичных сценах и комфортное восприятие контента даже под прямыми солнечными лучами. За производительность отвечает энергоэффективный процессор MediaTek Dimensity 6300, дополненный оперативной памятью LPDDR4X и накопителем UFS 2.2. Для эффективного отвода тепла во время продолжительных нагру ...>>

Проблема набора веса после 40 19.06.2026

С возрастом многие люди замечают, что поддерживать привычный вес становится все сложнее, даже если рацион и уровень активности существенно не меняются. Ученые из Каролинского института в Швеции раскрыли одну из ключевых биологических причин этого явления. Они показали, что с годами в жировой ткани замедляется процесс обновления липидов, из-за чего организм постепенно накапливает жир. Это естественное возрастное изменение объясняет, почему после 40 лет тело начинает "работать" иначе, способствуя набору веса. В долгосрочном исследовании специалисты наблюдали за жировой тканью 54 мужчин и женщин на протяжении в среднем 13 лет. Независимо от того, набирали участники вес или, наоборот, худели, у всех без исключения скорость липидного обмена в жировых клетках заметно снижалась. Жир в клетках обновляется все медленнее, и этот процесс происходит автоматически с течением времени. Те, кто не компенсировал замедление уменьшением калорийности питания, в среднем набирали около 20% от исходного в ...>>

Случайная новость из Архива Искусственный зуб убивает бактерии 26.10.2015 Андреас Херманн из Гронингенского университета в Нидерландах вместе с коллегами разработали антимикробный пластик, с помощью которого можно печатать зубы, которые убивают бактерии. Ученые внедрили противомикробные соли аммония в уже существующие стоматологические полимеры. Такие соли позитивно заряжены и они разрушают отрицательно заряженные бактериальные мембраны, в результате чего последние лопаются и умирают. "Этот материал может убить бактерию при контакте, но с другой стороны совершенно безопасен для человеческих клеток", - говорит Херманн. Затем разработчики поместили эту смесь в 3D-принтер, придали ей твердость с помощью ультрафиолета и напечатали ряд стоматологических объектов, вроде зубных протезов и ортодонтных брекетов. Для проверки их противомикробных способностей исследователи нанесли на материал смесь из слюны и Streptococcus mutans, бактерии, которая вызывает гниение зуба. Выяснилось, что материал убил 99% бактерий, особенно, по сравнению с контрольным образцом без добавления солей аммония, где погибло меньше 1% микробов. Прежде чем применять разработку на пациентах, нужны дополнительные тесты, так как протезы держали в слюнной смеси лишь шесть дней. Для клинических исследований этот срок нужно значительно увеличить, а также проверить, как новые протезы будут взаимодействовать с зубной пастой.

Другие интересные новости:

▪ Цунами усмиряется математикой

▪ Успеху графена мешают частицы кремния

▪ Водородное топливо из морской воды

▪ Кровеносные сосуды из кожи

▪ Двухсторонний прозрачный телевизор Raelclear

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Альтернативные источники энергии. Подборка статей

▪ статья Хун Цзычен. Знаменитые афоризмы

▪ статья Что такое коэффициент интеллекта? Подробный ответ

▪ статья Охрана труда работников связи

▪ статья Двухдиапазонный УКВ ЧМ радиоприемник на микросхеме К174ХА34А. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Блок питания паяльника напряжением 36 В. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026