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:

Биокаталитический способ получения хиральных оксазолидинонов 14.10.2026

Химия все чаще обращается к биологическим молекулам, чтобы сделать синтез сложных веществ более точным и эффективным. Особенно важны такие технологии при создании соединений, у которых одинаковый химический состав может сопровождаться разным пространственным расположением атомов и, следовательно, различными свойствами. Исследователи из Калифорнийского технологического института и Университета Питтсбурга предложили новый биокаталитический подход, позволяющий получать хиральные оксазолидиноны непосредственно из простых неактивированных алкенов. В основе предложенного метода лежит последовательность из двух реакций - азиридинирования и последующего расширения цикла. Этот каскад запускается с помощью гемопротеина, который выполняет функцию катализатора и позволяет направлять химическое превращение в нужную сторону. В результате из относительно простого исходного соединения формируется более сложная циклическая структура с заданной пространственной конфигурацией. Особенно существенным ...>>

Клавиатура Gboard kurukuru version с вращающимися лентами 14.10.2026

Обычная клавиатура предполагает, что движется человек: пальцы перемещаются от одной неподвижной клавиши к другой, а расположение символов остается неизменным. Google Japan решила перевернуть этот привычный принцип и проверить, что произойдет, если заставить двигаться сам интерфейс. Так появился экспериментальный проект Gboard, в котором клавиши постоянно перемещаются и сами оказываются в зоне нажатия. Необычная конструкция получила название Gboard "Курукуру-версия" (Gboard kurukuru version). Проект стал очередным ежегодным экспериментом японского подразделения Google, посвященным альтернативным способам взаимодействия человека с текстом. На этот раз идея не ограничилась компьютерной концепцией: специалисты создали полноценный физический прототип, способный работать в реальных условиях, а материалы для его самостоятельного изготовления сделали доступными для всех желающих. Основу устройства образуют четыре замкнутые подвижные ленты, вращающиеся вокруг конструкции. На каждой из них ...>>

Легкий бег влияет на мозг и самоконтроль 13.10.2026

Физическая активность не обязательно должна быть интенсивной, чтобы на короткое время изменить состояние мозга. Новое исследование японских специалистов показывает, что даже непродолжительный бег с очень небольшой нагрузкой способен повлиять на настроение, внимание и способность контролировать собственные действия. Причем для этого, по данным эксперимента, может быть достаточно всего 10 минут. Работу провели исследователи из Университета Цукубы с участием 24 здоровых молодых людей. Добровольцы выполняли два разных условия: в одном случае они спокойно сидели в течение 10 минут, а в другом такое же время проводили на беговой дорожке. Скорость во время пробежки составляла приблизительно от 3 до 6 км/ч, поэтому нагрузка оставалась сравнительно небольшой. Средняя частота сердечных сокращений участников при этом находилась в пределах 104-107 ударов в минуту. После завершения физической активности добровольцы сообщали о большей бодрости и более приятном эмоциональном состоянии по сравне ...>>

Случайная новость из Архива Самые большие динозавры 02.05.2000 Аргентинские палеонтологи нашли в Патагонии фрагменты скелета, который принадлежал самому крупному из известных до сих пор динозавров. Этот травоядный гигант жил 105 миллионов лет назад, весил вдвое больше крупного слона (девять тонн) и имел в длину 47-50 метров. Это на 5-8 метров больше аргентинозавра, считавшегося до сих пор самым большим из ящеров. Правда, аргентинозавр был в десять раз тяжелее. Гигантские кости - шейный позвонок длиной два метра и бедренную кость - нашли крестьяне в 1000 километрах на юго-запад от Буэнос-Айреса и вызвали ученых. Раскопки еще не окончены, и гигант пока не получил официального научного названия. Тем временем в Сахаре найдены останки водного динозавра, внешне похожего на жирафа. В высоту он имел 18 метров (из них шея составляла 12), а весил 60 тонн. Ящер назван завропосейдоном. Палеонтологи, нашедшие шейные позвонки гиганта, сначала приняли их за окаменелые стволы деревьев.

Другие интересные новости:

▪ Плазма идет на взлет

▪ Технология зарядки батареи Battery health management от Apple

▪ Космический коньяк

▪ Несимметричный сверхпроводник

▪ Мобильные телефоны портят осанку

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электричество для начинающих. Подборка статей

▪ статья Обеспечение безопасности технических средств и технологических процессов. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья Как изменяется температура с погружением в глубь Земли? Подробный ответ

▪ статья Шикша. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Термодатчики. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Электрооборудование лифтов. Электрооборудование машинного помещения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026