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:

Дети, растущие рядом с природой, обретают крепкие кости 02.03.2026

Влияние окружающей среды на здоровье человека становится все более очевидным, особенно в детском возрасте. Новое исследование, опубликованное в журнале JAMA Network Open, показывает, что близость к природе напрямую связана с крепостью костей у детей. Ученые установили, что у детей, чьи дома окружены природными территориями в радиусе 1000 метров на 25% больше обычного, риск развития крайне низкой плотности костей снижается на 65%. Для проведения исследования были проанализированы данные более 300 детей, проживающих в городских, пригородных и сельских районах Фландрии в Бельгии. Плотность костной ткани у детей в возрасте от четырех до шести лет оценивалась с помощью ультразвуковых методов. Такой подход позволил безопасно и точно измерить состояние костей на ранних этапах формирования скелета. При анализе учитывались ключевые факторы, влияющие на рост и развитие детей: возраст, вес, рост, этническая принадлежность и уровень образования матери. На основании этих параметров исследоват ...>>

Самовосстанавливающаяся инфраструктура будущего 02.03.2026

Современные мосты и бетонные конструкции по всему миру сталкиваются с проблемой устаревания и износа. Многие сооружения, построенные до 1980-х годов, постепенно теряют свою несущую способность, что требует дорогого ремонта или полной замены. Недавние разработки ученых из Швейцарских федеральных лабораторий материаловедения и технологий (Empa) предлагают инновационное решение - систему укрепления бетонных конструкций с помощью "умной стали", способной самостоятельно устранять трещины и повреждения. В основе новой технологии лежит арматура из сплава на основе железа с эффектом памяти формы (Fe-SMA). Этот материал обладает уникальным свойством: при нагревании до 190-200 °C стержни стремятся вернуться к своей первоначальной конфигурации. В бетонной конструкции это создает внутреннее напряжение, которое затягивает трещины и выравнивает деформированные элементы, существенно повышая прочность и долговечность сооружений. Актуальность разработки объясняется критическим состоянием инфрастр ...>>

Поцелуи полезны для здоровья 01.03.2026

Вопрос о том, как социальные связи и близость с партнером отражаются на здоровье человека, привлекает внимание не только психологов, но и специалистов в области микробиологии. Новое исследование показывает, что совместное проживание с любимым человеком может оказывать значительное влияние на микробиом кишечника и общее самочувствие. Доктор Наоми Миддлтон, клинический психологи и эксперт по здоровью кишечника, объяснила, что все аспекты совместной жизни - поцелуи, совместное питание, физическая близость и даже просто пребывание рядом - тесно связаны с поддержанием сбалансированной кишечной микрофлоры. Она подчеркивает, что здоровье экосистемы кишечника во многом определяется социальными взаимодействиями и повседневной близостью с другими людьми. По словам Миддлтон, длительное совместное пребывание с партнером может способствовать увеличению микробного разнообразия в кишечнике, а также снижать воспалительные процессы, связанные со стрессом. Такой эффект обусловлен тем, что микробио ...>>

Случайная новость из Архива Компьютеры для слепых 02.11.2001 Израильская фирма "Виртач" начала выпуск компьютерной мыши, позволяющей слепому пользоваться компьютером. На "спине" мыши имеются три панели с выступающими подвижными стерженьками, которые переводят в выпуклый шрифт Брайля текст с экрана монитора. Кроме того, мышь может синтезированным голосом сообщать, в какой точке экрана находится курсор, на какой объект он наведен. Система позволяет слепым не только читать с экрана, но и заниматься компьютерной графикой и даже играть в компьютерные игры. А в Японском космическом агентстве разработан монитор с 3072 выдвижными штырьками, позволяющий воспринимать изображения на ощупь. Правда, четкость изображений снижена по сравнению с обычным монитором в сто раз.

Другие интересные новости:

▪ Сенсорная мышь Microsoft Multitouch

▪ Новые 3,5- и 4,5-разрядные аналого-цифровые преобразователи

▪ Чип DDR4 на базе технологии 10-нм класса третьего поколения

▪ Робот своими руками

▪ Причина опозданий - личные особенности

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Гирлянды. Подборка статей

▪ статья Зайти на огонек. Крылатое выражение

▪ статья Какой металл является наилучшим проводником? Подробный ответ

▪ статья Менеджер (управляющий) по связям с общественностью. Должностная инструкция

▪ статья Измеритель КБВ с автокалибровкой. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Английские пословицы и поговорки. Большая подборка

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026