Расчет нестандартного трансформатора

Неприемлемость во многих случаях стандартных методик расчета заключается в том, что они устанавливают для конкретной мощности трансформатора только единые значения таких основных параметров, как измеренная площадь сечения магнитопровода (S_из)и количество витков первичной обмотки (N1), хотя последние и считаются оптимальными. Выше нами было получено сечение магнитопровода для тока 160 А, равное 28 см². На самом деле сечение магнитопровода для той же мощности может варьироваться в значительных преде­лах - 25...60 см² и даже выше, без особой потери в качестве работы сварочного трансформатора. При этом под каждое произвольно взя­тое сечение необходимо рассчитать количество витков, прежде всего первичной обмотки, таким образом, чтобы получить на выходе за­данную мощность. Зависимость между соотношением S и N₁ близка к обратно пропорциональной: чем больше площадь сечения магнитопро­вода (S_из), тем меньше понадобиться витков обеих катушек.

Самой важной частью сварочного трансформатора является магнитопровод. Во многих случаях для самоделок используются магнитопроводы от старых электроприборов, которые до того ничего об­щего со сваркой не имели: всевозможные крупные трансформаторы, автотрансформаторы (ЛАТРы), электродвигатели. Часто эти магнитопроводы обладают весьма экзотической конфигурацией, а их гео­метрические параметры невозможно изменить. И сварочный транс­форматор приходится рассчитывать под то, что есть, - нестандарт­ный магнитопровод, используя нестандартную методику расчета.

Наиболее важными при расчете параметрами, от которых зависит мощность, являются площадь сечения магнитопровода, количество витков первичной обмотки и расположение на магнитопроводе пер­вичной и вторичной обмоток трансформатора. Сечение магнитопро­вода в данном случае измеряется по наружным размерам сжатого па­кета пластин, без учета потерь на зазоры между пластинами, и выра­жается в см². По расположению обмоток трансформаторы можно разделить на два типа: такие, у которых первичная и вторичная об­мотки (или их части) находятся на одном плече (рис. 1.23, а); второй тип - у которых обмотки разнесены на разные плечи (рис. 1.23, б). При напряжении питания сети 220...240В с незначительным сопро­тивлением в линии, можно рекомендовать использовать следующие формулы при­ближенного расчета витков первичной обмотки, которые дают поло­жительные результаты для токов 120... 180 А для многих типов сва­рочных трансформаторов.

Для первого типа (с обмотками на одном плече (рис. 1.23, а)):

Для второго типа (с разнесенными обмотками (рис. 1.23, б)):

где N₁ - примерное количество витков первичной обмотки, Sиз - из­меренное сечение магнитопровода (см²), I₂ - заданный сварочный ток вторичной обмотки (А), U₁ - сетевое напряжение.

При этом надо учитывать, что для трансформатора с разнесенны­ми по разным плечам первичной и вторичной обмотками вряд ли уда­стся получить ток более 140 А - сказывается сильное рассеивание магнитного поля. Нельзя также ориентироваться на ток выше 200 А для остальных типов трансформаторов. Формулы носят весьма при­ближенный характер. Некоторые трансформаторы с особенно несо­вершенными магнитопроводами дают значительно более низкие по­казатели выходного тока. Кроме того, существует много таких пара­метров, которые нельзя определить и учесть в полной мере. Обычно неизвестно, из какого сорта железа изготовлен тот или иной, снятый со старого оборудования магнитопровод. Напряжение в электросети может сильно изменяться (190...250 В). Еще хуже, если линия элек­тропередачи обладает значительным собственным сопротивлением, составляя всего единицы Ома, оно практически не влияет на показа­ния вольтметра, обладающего большим внутренним сопротивлением, но может сильно гасить мощность сварки. Учитывая все вышеизложенное, рекомендуется первичную обмотку трансформатора выпол­нять с несколькими отводами через 20.. .40 витков (рис. 1.24). В этом случае всегда более точно можно будет подобрать мощность транс­форматора или подрегулировать ее под напряжение конкретной сети.

Количество витков вторичной обмотки определяется из соотно­шения (кроме «ушастика», см. ниже):

где U₂ - желаемое напряжение холостого хода на выходе вторичной обмотки (45...70 В), U₁ - напряжение сети.

• Расчетные формулы для цепей трехфазного тока
• Расчетные формулы для цепей переменного однофазного тока
• Формулы для расчета цепей постоянного тока
• Основные законы и формулы для магнитных цепей
• Характеристики автомобильных генераторов