Сварочный трансформатор: расчет, устройство и схема

Сделать самостоятельно несложный сварочный аппарат вполне по силам любому, знакомому с правилами электромонтажа. Но прежде чем приступать к делу, необходимо выполнить расчёт всех компонентов устройства. От этого будет зависеть эффективность устройства при работе от обычной бытовой однофазной сети.

Конструкция и принцип работы простейших сварочных аппаратов

Для получения устойчивой сварочной дуги, которая позволит сваривать металл разной толщины, требуются токи в пределах 70 – 150 А.

Если использовать устройства, рассчитанные на напряжение 220 В, то они должны потреблять высокую мощность, в пределах 15 – 30 кВт. Поэтому такие установки будут громоздкими, да и работать с ними нормально не выйдет.

А в домашних условиях их просто будет невозможно подключить, стандартные сети не рассчитаны на подобную нагрузку.

Поэтому основной задачей при проектировании и сборке сварочных аппаратов становится обеспечение необходимой силы тока при снижении потребляемой мощности. Это возможно только при выполнении сварочных работ с пониженным напряжением на электродах.

Простейший сварочный аппарат представляет собой следующую конструкцию:

  • Понижающий трансформатор, обеспечивающий снижение напряжения до пределов 55 – 70 В и повышающий при этом силу тока до требуемых параметров. Благодаря этому и удаётся снизить энергопотребление до разумных пределов.
  • От трансформатора к электроду и обрабатываемой детали ток подаётся при помощи специальных сварочных кабелей. Они отличаются увеличенным сечением и усиленной изоляцией, позволяющей работать с большими токами.
  • Для сварки потребуются электроды, устанавливаемые в держатель. Благодаря применяемой обмазке они упрощают зажигание и поддерживание электрической дуги, которая и становится источником тепловой энергии, необходимой для плавления металла.

Сварочный трансформатор: расчет, устройство и схемаСварочный трансформатор

Сложных устройств в конструкции таких сварочных аппаратов нет. Но при проектировании необходимо выполнить расчёт основных параметров, иначе подключение несоответствующего оборудования к сети приведёт к выходу его из строя, к коротким замыканиям на линии или им просто будет невозможно варить.

Виды сварочных аппаратов

Существует несколько основных видов:

Сварочный трансформатор. Для преобразователя применяется понижающий трансформатор.

Сварочный трансформатор: расчет, устройство и схемаСварочный трансформатор

Сварочный инвертор. В качестве преобразователя здесь служит инверторный болк питания с ШИМ.

Сварочный выпрямитель. Это тоже самое что и сварочный трансформатор, только он имеет диодный или тиристорный выпрямитель во вторичной цепи.

Сварочный трансформатор: расчет, устройство и схемаСварочный выпрямитель

Полуавтомат. Сварка производится в инертной среде, для этого используется газовый баллон.

Также читайте:  Как сделать фазоуказатель своими руками

Упрощённая схема расчётов сварочника

На практике расчёты ведут, основываясь на типе и диаметре используемых электродов. Да, существуют более сложные и точные расчётные формулы, но любителями они применяются редко. Для получения устойчивой и производительной дуги необходимо получить ток со следующими показателями:

  • Для электродов диаметром 2 мм достаточно 30 – 80 А.
  • При увеличении диаметра до 3 мм сила тока должна возрасти до 70 – 130 А.
  • Для электродов 4 мм устанавливают показатель 110 – 170 А.
  • 5-мм электродами варят при силе тока 150 – 200 А.

Разница значений силы тока обусловлена работой с металлами различной толщины, физическими свойствами.

При самостоятельном изготовлении сварочного аппарата чаще всего приходится довольствоваться магнитопроводом от других устройств, который имеется в наличии. Поэтому простейший расчёт и будет выполняться исходя из этих двух известных характеристик — сечение магнитопровода и требуемая сила тока на вторичной обмотке.

Обратите внимание — для сборки трансформатора предпочтительно применять сердечники стержневого типа. По сравнению с броневыми они обеспечивают большую плотность тока в обмотках, обладают повышенным КПД.

Сварочный трансформатор: расчет, устройство и схемаВиды магнитопроводов

Кроме того, имеет значение и расположение обмоток на плечах сердечника. Если разнести первичную и вторичные обмотки по разным стержням, это приведёт к увеличению магнитного рассеивания из-за возросшего воздушного зазора. Поэтому предпочтительной считается схема размещения части обеих обмоток и на одном, и на другом стержне.

  • В этом случае для определения необходимого количества витков первичной обмотки применяют следующую формулу:
  • N1 = 7440 × U1/(Sиз × I2)
  • где
  • N1 — расчётное количество витков;
  • U1 — напряжение сети (200-240В);
  • Sиз — сечение имеющегося магнитопровода;
  • I2 — необходимый сварочный ток.
  • Обратите внимание, что для устройств с разнесёнными обмотками применяют другую формулу:
  • N1 = 4960 × U1/(Sиз × I2)

Если предстоит выполнять работы в условиях нестабильного напряжения в сети, есть смысл рассчитать количество витков для основных значений — 180, 190, 200, 220 и 240 В. При намотке провода просто делают отводы на этих значениях, что позволит подобрать стабильный режим работы трансформатора в любых условиях.

  1. Необходимое количество витков вторичной обмотки рассчитывают по следующей упрощённой формуле:
  2. N2 = 0,95 × N1 × U2/U1
  3. где
  4. N1 — расчётное количество витков;
  5. U1 — напряжение сети (200-240В);
  6. U2 — требуемое напряжение холостого хода на вторичной обмотке (50 – 70 В).

Также читайте:  Как сделать фазоуказатель своими руками

Для первичной обмотки выбирают медный изолированный провод сечением в пределах 5 – 7 кв. мм, его хватит для работы с бытовой однофазной электросетью. При выборе обращают внимание на жаропрочные показатели изоляции, она должна выдерживать значительный нагрев, которого избежать не выйдет.

Вторичную обмотку мотают более толстым проводом, что связано со значительной силой тока, который будет протекать по ней. Оптимальным вариантом станет медная шина сечением не менее 30 кв. мм.

Сварочный трансформатор — простейших тип оборудования

Для выполнения большинства сварочных работ в домашних условиях хватит понижающего сварочного трансформатора без дополнительных схем или устройств. Последовательность сборки такого агрегата следующая:

  1. Делят общее количество витков каждой обмотки на две равные половины, чтобы разместить их на обоих стержнях сердечника.
  2. Если собираете сердечник из отдельных пластин, потребуется их фиксация стяжками или в простейшей обойме. Изолировать пластины друг от друга не следует.
  3. Для катушек делают каркас из толстого электротехнического картона. Внутренний размер должен соответствовать сечению сердечника и должен позволять смещать катушку вверх или вниз.
  4. Обмотки наматывают, укладывая витки вплотную друг к другу. При необходимости делают несколько рядов из уложенного провода.
  5. Если первичная обмотка рассчитана с отводами, то на необходимом количестве витков делают петлю и выводят её, не разрезая.
  6. На нижнюю часть сердечника надевают первичную обмотку, вторичная крепится сверху.
  7. Чтобы менять силу тока для сваривания металлов или при работе с деталями, отличающимися по толщине, предусматривают обустройство простейшего регулятора. Он будет перемещать катушки со вторичной обмоткой вверх-вниз.
  8. Принцип действия такого регулятора основан на изменении воздушного зазора между обмотками. В результате меняются параметры магнитного поля, что и приводит к увеличению или уменьшению силы тока во вторичной обмотке.
  9. Регулятор представляет собой винт с резьбой, при закручивании которого и происходит подъём катушек. Для этого эти элементы соединяют между собой.

Практически во всех случаях самодельные сварочные аппаратуры делают без корпуса. Это делают с целью предотвращения перегрева катушек, который может стать причиной выхода устройства из строя.

Если сделать схему с принудительным охлаждением при помощи вентилятора, то сварочный трансформатор можно установить и в корпус.

Для его изготовления выбирают устойчивые к температуре пожаробезопасные материалы, например, текстолит толщиной 1,5 – 2 см.

На поверхность корпуса выводят шпильки для подключения сварочных кабелей и сетевого провода. Возможность подключения к отводам первичной обмотки обеспечивают обустройством отдельных контактов или установкой мощного пакетного переключателя на требуемое число положений.

Также читайте:  Как сделать фазоуказатель своими руками

Сварочный выпрямитель — особенности работы и сборки

Для выполнения отдельных видов сварочных работ, например, с нержавейкой, применение переменного тока, выдаваемого трансформатором, не применяется. Для работы с такими металлами необходима подача постоянного напряжения. Кроме того, резка постоянным током уменьшает расход электродов, а при сварке предотвращается разбрызгивание металла.

Для выполнения работ в таких условиях применяют сварочные выпрямители, которые позволяют варить током прямой и обратной полярности. Если есть опыт по монтажу электронных схем, то такое устройство также можно собрать самостоятельно.

Основой сварочного выпрямителя станет тот же понижающий трансформатор. Отличие заключается в наличии выпрямляющей электронной схемы. При желании можно переделать уже описанный сварочный трансформатор или собрать универсальное устройство, которое позволит варить и переменным, и постоянным током.

Простейшая схема электронной части сварочного выпрямителя выглядит так:

Сварочный трансформатор: расчет, устройство и схемаПринципиальная схема сварочного выпрямителя

При сборке таких устройств следует учитывать такие особенности конструкции:

  • Основная часть устройства — выпрямительный мост из силовых мощных диодов. Они подключаются согласно схеме с обязательным учётом полярности.
  • Сглаживание пульсации тока выполняется за счёт фильтра, выполненного на конденсаторе и дроссельной катушке. Обращаем внимание — компоненты должны иметь 2,5 – 3 запас по допустимому напряжению.
  • При работе с высокими токами происходит нагревание элементов. Чувствительны к перегреву полупроводниковые диоды. Поэтому их устанавливают на радиаторы, которые позволят увеличить интенсивность отвода тепла.
  • При заключении аппарата в корпус становится обязательным применение вентилятора, позволяющего повысить эффективность охлаждения.

Обращаем внимание на соединение отдельных элементов схемы. Учитывая то, что они будут испытывать воздействие большой силы тока, необходимо обеспечить надёжность контакта. Если этого не сделать, то на этих участках будут греться и отгорать провода. Предпочтителен вариант с креплением при помощи площадок с болтом и гайкой.

Дроссель в подобных конструкциях выполняют в виде отдельной выносной катушки индуктивности, которая подключается по мере необходимости. Отметим, что установка выпрямителя не препятствует изменению силы сварочного тока при помощи регулятора положения катушек вторичной обмотки.

Как видите, сложностей в самостоятельной сборке сварочного аппарата нет. Но заниматься такими устройствами стоит только в том случае, если есть опыт в конструировании простых аппаратов, работающих с меньшими токами. В противном случае доверьте сборку специалисту или купите заводской сварочный аппарат.

  • Сварочный аппарат из микроволновки:

Пример сборки на переменном токе

Нажмите на первую фотографию и смотрите последовательность сборки:

Читайте также:  Торцовочные станки по дереву: видео, фото, виды

Сварочный трансформатор: расчет, устройство и схема Сварочный трансформатор: расчет, устройство и схема Сварочный трансформатор: расчет, устройство и схема Сварочный трансформатор: расчет, устройство и схема Сварочный трансформатор: расчет, устройство и схема

Источник: https://OFaze.ru/svoimi-rukami/svarochnyj-apparat

Схема сварочного трансформатора и его виды – с чем мы работаем? + видео

Схема сварочного трансформатора должна быть знакома тем, кто планирует воспользоваться электрической сваркой. Благодаря этому аппарату, можно производить ручную дуговую падающую сварку. Обсудим его устройство.

Схема сварочного трансформатора: зачем ее рассчитывать?

Любой трансформатор для контактной точечной сварки характеризуется двумя главными параметрами – выходным напряжением и током.

А в основные функции этого аппарата входит регулирование сварочного тока и ограничение тока короткого замыкания.

Стоит знать, что для того чтобы получить падающую характеристику, а также ограничение тока короткого замыкания, необходимо во время сварки последовательно с дугой включить большое сопротивление.

Сварочный трансформатор: расчет, устройство и схема

Оптимальным вариантом является индуктивное сопротивление. Это самый экономичный способ в данном случае.

Именно такое сопротивление можно создать при помощи отдельной дроссельной катушки, если ее включить последовательно с дугой, или несколькими дроссельными катушками, если их объединить в одно целое с самим трансформатором, который необходимо также последовательно включить с дугой. Еще один вариант – увеличить внутреннее магнитное рассеяние самого трансформатора (здесь катушки не используют).

Сварочный трансформатор: расчет, устройство и схема

При планировании работы хорошим тоном считается производить расчет прибора. По входным значениям напряжения и силы тока вычисляют минимальную мощность, так можно узнать, чего ждать от вашего помощника.

Как рассчитать сварочный трансформатор, знают инженеры, а если вы не планируете самостоятельно изготавливать эти механизмы, то можно воспользоваться калькуляторами в интернете, или готовыми данными в инструкции к каждому прибору.

Принцип работы сварочного трансформатора – функции дросселя

Устройство сварочного трансформатора зависит от главной детали – дросселя.

Он позволяет регулировать сварочный ток и работает так: когда дуга при коротком замыкании возбуждается, ток, пройдя через обмотку из медного дросселя, создает мощнейший магнитный поток, который наводит в дросселе электродвижущую (ЭДС) силу самоиндукции. Именно эта сила направлена против напряжения сварочного трансформатора.

Сварочный трансформатор: расчет, устройство и схема

Стоит учитывать, что при вторичном напряжении трансформатора оно полностью поглощается падением напряжения в дросселе. Таким образом, этот процесс позволяет достигнуть почти нулевого значения в напряжении сварочной цепи.

Благодаря тому, что возникает дуга, величина сварочного тока становится меньше. Этот процесс позволяет уменьшить ЭДС дросселя, который направлен против напряжения трансформатора. Таким образом устанавливается рабочее напряжение.

Оно меньше, чем напряжение холостого хода, но его достаточно для постоянного горения дуги.

Сварочный трансформатор: расчет, устройство и схема

Принцип работы сварочного трансформатора позволяет увеличить силу сварочного тока: просто нужно увеличить зазор между подвижной и неподвижной частью магнитного провода дросселя.

Этот процесс происходит так: когда увеличивается зазор, то сопротивление магнитного провода также увеличивается.

Это ведет к уменьшению магнитного потока, соответственно, ЭДС самоиндукции катушки дросселя и индуктивное сопротивление уменьшаются. Все это приводит к тому, что сварочный ток увеличивается.

Виды сварочных трансформаторов – постараемся не запутаться

Разделяют виды сварочных трансформаторов по типам сварки, а также по фазовому регулированию. По первому признаку можно выделить трансформаторы для ручной дуговой сварки и для автоматической сварки под флюсом. По второму признаку классификация шире. Они разделяются на:

  • сварочные трансформаторы с нормальным магнитным рассеянием амплитудного регулирования (в нем есть либо дроссель с воздушным зазором, либо дроссель насыщения);
  • с увеличенным магнитным рассеянием амплитудного регулирования (в нем есть подвижные, разнесенные, реактивные обмотки, подвижные магнитные или подмагниченные при помощи шунта, конденсатор или импульсивный стабилизатор);
  • тиристорные сварочные трансформаторы (они могут быть с импульсивной стабилизацией или подпиткой).

Это общая классификация. Но стоит разобраться в видах сварочных трансформаторов, основным различием которых является фазовое регулирование. Сварочные трансформаторы переменного тока с амплитудным регулированием режима сварки делают это при помощи изменения сопротивления или перемены напряжения холостого хода. При этом синусоидальная форма переменного тока передается без искажения.

Сварочный трансформатор: расчет, устройство и схема

Трансформаторы с тиристорным регулированием состоят из двух частей: силового трансформатора и тиристорного регулятора фаз. Они размещены или в первичной, или во вторичной цепи вместе со встречными и параллельными тиристорами, а также с системой управления.

Основной принцип регулирования фаз заключается в преобразовании тока, из синусоидального в знакопеременные импульсы. Их длительность определяется при помощи того самого тиристора. При регулировании дуга начинает неустойчиво гореть.

Для того чтобы ее горение было устойчивым, используют импульсивную стабилизацию или дополнительную подпитку.

Также среди видов аппаратов можно выделить интересные модели, например, тороидальный сварочный трансформатор. Если большинство схем собирают в виде букв «Ш» или «П», то этот агрегат будет в виде бублика.

Считается, что возможность получить высокую мощность при относительно небольшом размере – основное достоинство такой модели.

А вот еще одну находку – сварочный трехфазный трансформатор, удобно использовать в тех случаях, когда требуется многоступенчатое понижение тремя однофазными приборами, только он намного компактнее и удобнее в управлении.

Сварочный трансформатор: расчет, устройство и схема

Мы много говорим о переменном токе, а вот сварочный трансформатор постоянного тока удобнее и стабильнее, хоть и требует некоторых знаний от сварщика в плане эксплуатации. Такие аппараты довольно дорогие, сложное устройство повышает массу агрегата.

Но принцип работы расширяет область применения, например, можно работать с нержавейкой или цветметом. Однако для этого приспособления нужны особые электроды.

И понятно, что не стоит приобретать такие устройства как бытовые сварочные трансформаторы, уж очень денежно и замысловато.

Для постоянного тока устройство трансформатора намного сложнее, больше и дороже, но это компенсируется его удобством и функциональностью.

Трансформатор для контактной сварки – техника безопасности

Опасен может быть даже трансформатор для сварки проводов, который не отличается большими значениями токов. При работе необходимо соблюдать максимальную осторожность и не забывать о технике безопасности.

Сначала следует убедиться, что помех для сварки нет, то есть отсутствует оргтехника, телевизор, другие кабели, и даже наличие слуховых устройств может стать помехой для безопасной эксплуатации сварочного трансформатора.

Сварочный трансформатор: расчет, устройство и схема

Далее следует обезопасить себя и других людей, которые будут работать с трансформатором, от поражения током. Не редки случаи смертельного исхода от травм, полученных разрядом тока.

Соответственно, в работе необходимо использовать резиновые коврики, само изделие и прочие предметы, которые могут находиться под напряжением, брать в руки не стоит. Также нужно следить за тем, чтобы одежда всегда оставалась сухой.

Помимо этого, работать во влажном помещении или при влажной погоде запрещено!

Сварочный трансформатор: расчет, устройство и схема

Затем стоит позаботиться о том, чтобы помещение, где происходит сварка, хорошо проветривалось. Это необходимо для того, чтобы защитить органы дыхания. Ведь во время сварки образуется едкий дым и пыль.

Это основные правила, которые необходимо учитывать при работе со сварочным транзистором.

Помимо этого, специалист по сварочным работам должен хорошо ориентироваться в конструкции своих агрегатов, чтобы в случае неисправности можно было оперативно осуществить ремонт сварочных трансформаторов.

Ремонт сварочных трансформаторов – что мы сможем сами?

Основной проблемой, как правило, бывает самопроизвольное отключение аппарата, причиной которого может быть замыкание в цепи или между винтиками катушек. Починить довольно просто – отключить от сети, найти неисправность и заменить нужный элемент (конденсат, изоляцию или прочие детали).

Если трансформатор сильно гудит, то это может стать причиной перегрева в дальнейшем. Причиной такого громкого шума могут стать слабые болты, стянутые листовые элементы.

Исправить эту проблему довольно просто – необходимо подтянуть все виды болтов и гайки, посмотреть ситуацию с сердечником и при необходимости ее исправить.

Сварочный трансформатор: расчет, устройство и схема

Еще один недуг – чрезмерный нагрев. Причиной может быть неверная установка значений сварочного тока. Если вовремя не устранить эту проблему, то может сгореть вся изоляция, и аппарат придет в негодность, а также потребуется его достаточно продолжительный ремонт.

Лучше всего соблюдать оптимальные значения сварочного тока, тогда перегрев не страшен. Произошел обрыв сварочной дуги и не получается зажечь ее снова – эта проблема известна большинству тех, кто занимается сваркой. В этот момент дуга представляет собой лишь искорки.

Скорей всего, произошел пробой обмотки высокого напряжения.

Сварочный трансформатор: расчет, устройство и схема

Источник: https://remoskop.ru/shema-ustrojstvo-remont-svarochnogo-transformatora.html

Из чего состоит сварочный трансформатор и как работает?

Сварочные трансформаторы представляют собой оборудование для преобразования переменного тока для оптимального уровня сварки. Для обеспечения равномерной работы аппарат снижает входное напряжение до 60-75 Вольт.

Оборудование применяется в быту и промышленности, способно работать в тяжелых условиях.

Устройство и принцип работы электрооборудования, какие виды бывают, конструктивные особенности рассмотрим ниже.

В чем состоит принцип устройства?

Из чего состоит трансформатор для сварки и как он устроен? Однофазное устройство имеет простую структуру, состоящую из:

  • магнитного привода;
  • начальной и вторичной обмоток;
  • металлического корпуса;
  • рукоятки;
  • системы охлаждения;
  • зажима для проводов;
  • крышки корпуса;
  • ходовой гайки;
  • вертикального винта с ленточной резьбой.

Сварочный трансформатор: расчет, устройство и схема

Коэффициент преобразования определяет количество витков в обмотках. Проходящий переменный ток через сердечник из ферримагнитного сплава с замкнутым контуром, создает внутренне напряжение в каждом витке обмотки, оптимизируя выходное напряжение.

Начальная обмотка соединена с центральной сетью, вторичная – с массой и держателем электродов, который и осуществляет сварку. Контур теряет сопротивление, а связь электромагнитов повышается. Баланс переменного тока осуществляется с помощью регулятора.

Сварочный трансформатор: расчет, устройство и схема

Конструктивная особенность каждого вида сварочного трансформатора зависит от параметров:

  • формы и типа сердечника, обмоток;
  • типа и мощности преобразования тока;
  • характеристик охлаждения обмоток;
  • параметров изоляции;
  • места установки оборудования;
  • необходимых требований к массе и сопротивляемости обмоток.

Некоторые модели сварочных трансформаторов оснащены определенными узлами. Дополнительные элементы: конденсаторы, дополнительные обмотки, вентиляция, стабилизаторы, совершенствуют работу аппаратов.

Смотрите познавательно-обучающее видео про устройство сварочного трансформатора:

Какие виды сварочных трансформаторов существуют?

В зависимости от конструкции электрического устройства и метода его регулирования классифицируют на три основные группы.

  1. Аппараты амплитудного регулирования с номинальным магнитным рассеиванием. Конструкция состоит из корпуса трансформатора с дроссельным механизмом регулирования выходного напряжения, дополнительной катушки. Дроссель находится на магнитопроводе. В этих моделях обмотки медные или алюминиевые.
  2. Трансформаторы амплитудного регулирования с повышенным магнитным рассеиванием. Отличительные особенности данного вида заключаются в конструкции шунтов и обмоток. При небольшом весе оборудования рабочие характеристики заключаются в повышенном коэффициенте мощности.
  3. Тиристорные приборы. Оснащены фазорегулятором, расположенным на цепи, которая соединена с тиристорами и системой управления.
Читайте также:  Проволока стальная низкоуглеродистая общего назначения оцинкованная, гост

По количеству фаз сварочное оборудование бывает однофазным и трехфазным.

Сварочный трансформатор: расчет, устройство и схема

Первые модели работают при входящем напряжении 220 Вольт. Такие аппараты используют в основном в домашних условиях.

Трехфазные приборы работают от сети с напряжением 380 Вольт, их применяют в промышленности. Увеличенная сила тока позволяет сваривать металлические изделия большей толщины.

  • Существуют аппараты, способные работать от сети напряжением 220 Вольт и 380 Вольт повсеместно.
  • В этом видео рассказывается, в чём разница между трёхфазным и однофазным сварочным:

Как работает сварочный трансформатор?

Основная задача устройства – преобразовать высокое входящее напряжение в низкое, оптимальное для работы. Это свойство дает возможность увеличить силу тока в обмотке, и как следствие происходит плавление металла.

Трансформаторная сварка производится поэтапно:

  • ток попадает на первичную обмотку высоковольтного напряжения, затем возникает магнитное поле переменного характера;
  • магнитный поток попадает в сердечник, который передает его на вторую обмотку, минимизируя индукционные потери;
  • магнитная индукция создает электродвижущую силу, вращая электроны металла, возникает постоянный электрический ток;
  • из-за большего количество витков во вторичной намотке, напряжение падает, а сила тока повышается;
  • во время замыкания металла с электродом создается равномерная электрическая дуга, которая переносит частички металла на свариваемые детали.

Сварочный трансформатор: расчет, устройство и схема

Во время работы сварочный агрегат находится под постоянной нагрузкой. Но его преимущество заключается в возможности работы в режиме холостого хода.

В процессе сваривания деталей под напряжением происходит замыкание между заготовкой и электродом, образуется сварочный шов. Металлические изделия соединяются, благодаря электричеству.

После образования шва цепь размыкается. Оборудование переходит в режим ожидания (холостой ход).

Сварочный трансформатор: расчет, устройство и схема

Электродвижущие силы замыкаются в воздушных зазорах между витками. Именно они создают напряжение холостого хода. Такая работа аппарата считается безопасной. Показатели холостого хода достигают 48-70 Вольт. Они не должны превышать допустимые нормы.

В таких случаях применяют ограничители, которые автоматически срабатывают по окончанию процесса сварки. Для безопасной работы оборудование должно быть оснащено заземлением.

Важно! Проводить работы с электрооборудованием нужно в защищенном от влаги месте. Попадание воды на технику может вывести ее из строя.

На этом видео показан принцип работы трансформатора:

По какому принципу рассчитать сварочный трансформатор?

Сварочные аппараты бывают разной мощности. Их выбор будет зависеть от того, для какого вида сварки они используются. Основной расчет производится, исходя из количества витков в намотке и диапазона выдаваемого тока.

По назначению электроприборы делятся на:

  • бытовые трансформаторы – для сварки металлических изделий, толщиной не более 6мм, применяются для бытовых нужд в доме, гараже;
  • профессиональные аппараты – применяются в промышленных сферах, обеспечивая бесперебойную работу нескольких точек;
  • полупрофессиональные приборы – сваривают изделия до 8 мм толщиной, используются как в быту, так и в промышленности.

Отличия трансформаторов от инверторов

Отличие в процессе сварки трансформатором заключается в нестабильности электрической дуги. Сварочный шов изменяется в параметрах при малейшем колебании тока.

Инвертор имеет сложную конструкцию, состоящую из несколько узлов, управляемых блоком. Это дает возможность обеспечивать плавную регулировку тока.

Сварочный трансформатор: расчет, устройство и схема

Трансформаторы имеют более простую конструкцию в отличие от инверторов. Поэтому их стоимость значительно ниже, чем у современных инверторов.

Простота конструкции сводит к минимуму возможность поломки. Если оборудование вышло из строя, ремонт не потребует больших затрат.

Правила выбора оборудования

Сварочные трансформаторы выбирают в зависимости от назначения и места эксплуатации.

  1. Напряжение сети. От требуемого напряжения зависит тип аппарата. Перед покупкой оборудования, нужно выяснить какое напряжение будет в месте работы 220 В или 380 В. Несоответствие этих параметров приведет к поломке техники.
  2. Напряжение холостого хода. Появление сварной дуги зависит от напряжения холостого хода. Чем выше его показатель, тем легче создать стабильность горения дуги.
  3. Количество рабочих мест. Если для работы потребуются несколько сварщиков, то бытовые модели для таких целей не подходят.
  4. Мощность. При выборе оборудования обращают внимание на два показателя мощности – входную и выходную. Между этими показателями должен быть минимальный порог.
  5. Продолжительность работы. От этого показателя зависит степень производительности аппарата. Чем выше показатель времени работы электрооборудования, тем выше производительность.
  6. Размеры и масса, мобильность. Габариты сварочного оборудования влияют на показатель производительности. Оснащение аппарата колесами делает его удобным в эксплуатации. Можно выбрать компактный или, наоборот, громоздкий вариант техники. Это будет зависеть от его предназначения.

Важно! Выбирая модель, нужно обратить внимание на защитные функции от перегрева. Это обезопасит сварщика от серьезных последствий во время работы.

Источник: https://plavitmetall.ru/oborudovanie/ustrojstvo-svarochnogo-transformatora.html

Формулы для расчета сварочного трансформатора — Сварка

20.09.2018

  • Сварочный трансформатор: расчет, устройство и схемаСварочный трансформатор: расчет, устройство и схема
  • Современные сварочные аппараты в рубрике сварочное оборудование.
  • Рассчитаем маломощный сварочный трансформатор, предназначенный для работы от сети переменного тока 220 В, 50 Гц и обеспечивающий максимальный сварочный ток Iм = 150 А. Расчет сварочного трансформатора
  • Максимальное напряжение дуги, соответствующее максимальному сварочному току, можно рассчитать по формуле:
  • Uдм = 20 + 0,04 × Iм = 20 + 0,04 × 150 = 26 В

Напряжение холостого хода Uхх (напряжение на вторичной обмотке ненагруженного трансформатора) должно быть в 1,8—2,5 больше максимального напряжения дуги, т.е.

Uхх = Uдм × (1,8…2,5) = 26 × (1,8…2,5) = 47…65 В.

При повышении Uхх улучшается устойчивость и начальное зажигание дуги. Однако ГОСТ95-77Е ограничивает максимальное действующее напряжение на уровне 80 В. Выберем напряжение холостого хода Uхх = 65 В, что обеспечит наилучшие условия горения дуги и не противоречит требованиям ГОСТ.

  1. Для дальнейших расчетов, допустим, что наш магнитный материал имеет максимальную индукцию Вm = 1,42 Тл. Найдем габаритную мощность сварочного трансформатора Рг:
  2. Рг = Iм × Uхх = 65 × 150 = 9750 ВА.
  3. По общеизвестной формуле определяем:
  4. SоSс = (100 × Рг)/(2,22 × Вm × J × F × Ко × Кс), см4,
  5. где J — плотность тока в обмотках (8 А/мм² для меди (Cu), 5 А/мм² для алюминия (Al) и 6,5 А/мм² для комбинированной медно-алюминиевой (CuAl) обмотки); F – частота сети, Гц;
  6. Ко — коэффициент заполнения окна (0,33—0,4);
  7. Кс — коэффициент заполнения стали (0,95).

Пусть первичная обмотка выполняется медным проводом, а вторичная — алюминиевым, тогда:

  • SоSс = (100 × 9750)/(2,22 × 1,42 × 6,5 × 50 × 0,33 × 0,95) = 3035 см4,
  • Для стержневых трансформаторов рекомендуются следующие соотношения размеров:
  • X = 1,6; Y = 2; Z = 2,5 – 5,
  • где X = c/a, Y = b/a, Z = h/a.Если Z = 4, то SоSс = a4 × 12,8
  • Отсюда можно найти размер a сердечника, см:
  1. Выбираем a = 4 см. Зная размер а, найдем размеры c, Ь, h:
  2. с = a × X = 4 × 1,6 = 6,4 см; b = a × Y = 4 × 2 = 8 см;
  3. h = a × Z = 4 × 4 = 16 см.
  4. Определим ЭДС одного витка трансформатора:
  5. Eв = 4,44 × 10-4 × Вm × F × Sс × Кс == 4,44 × 10-4 × 1,42 × 50 × 32 × 0,95 = 0,958 В / вит.
  6. Количество витков вторичной обмотки:
  7. W2 = Uхх / Eв = 65 / 0,958 = 68 витков.
  8. Сечение алюминиевого провода вторичной обмотки:
  9. S2 = Iм / JAl= 150 / 5 = 30 мм² (можно использовать алюминиевую шину сечением 5×6 мм²).
  10. Количество витков первичной обмотки:
  11. W1 = U1 / Eв = 220 / 0,958 = 230 витков.
  12. Найдем максимальный ток первичной обмотки:
  13. I1м = Iм × W2 / W1 = 150 × 68 / 230 = 44,35 А.
  14. Сечение медного провода первичной обмотки:
  15. S1 = I1м / JCu = 44,35 / 8 = 5,54 мм².
    Так как трансформатор стержневой, то первичная (и вторичная) обмотка находится на двух катушках:

  • если катушки включаются параллельно, то они должны содержать по 230 витков провода ПЭВ-2 Ø 1,9 мм (2,827 мм²);
  • если катушки включаются последовательно, то они должны содержать по 115 витков провода ПЭВ-2 Ø 2,7 мм (5,7 мм²).

Источник: С. Л. Корякин-Черняк и др. Электротехнический справочник

Источник:

Как осуществить расчет сварочного трансформатора по параметрам сердечника

Сварочный трансформатор: расчет, устройство и схема

  • Дата: 18-05-2015

Источник: https://svarkaman.ru/drugoe/formuly-dlya-rascheta-svarochnogo-transformatora.html

Сварочный трансформатор — устройство, принцип работы и виды

Из всевозможных видов промышленного оборудования самым распространенным является сварочный трансформатор. Такой аппарат состоит из нескольких ключевых узлов и способен создавать ток, дуга которого плавит сталь, и соединяет стороны изделия в единый шов.

Оборудование делится на несколько видов по сложности исполнения конструкции, а также способности выдавать необходимую величину напряжения.

В чем заключается принцип действия сварочного трансформатора и его устройство? Какие физические процессы происходят внутри аппарата? Чем одни изделия могут отличаться от других? Материал статьи и видео сполна осветят эти вопросы.

Сварочный трансформатор: расчет, устройство и схема

Устройство сварочного трансформатора

Чтобы осуществлять плавление металла электрической дугой, необходимо изменить параметры тока, потребляемого от сети. В аппарате он модернизируется так, что напряжение понижается (V), а сила тока возрастает (А). Сварка металла этим оборудованием возможна благодаря несложным комплектующим, входящим в его конструкцию. Большинство моделей включают в себя:

  • магнитопровод;
  • стационарную первичную обмотку из изолированного провода;
  • движущуюся вторичную обмотку, часто без изоляции, для улучшения теплоотдачи;
  • вертикальный винт с лентовидной резьбой;
  • ходовую гайку винта и крепление к обмотке;
  • рукоятку для вращения винта;
  • зажимы для вывода и крепления проводов;
  • корпус с жалюзи для охлаждения.

Некоторые сварочные трансформаторы переменного тока содержат дополнительное оборудование, совершенствующее их работу, о котором будет описано ниже в разделе схем.

Устройство сварочного трансформатора предусматривает магнитопровод. Сердечник не влияет на силу тока, а лишь способствует образованию магнитного поля. Для этого используется пакет пластин из специальной стали. Их поверхность покрывается оксидной изоляцией.

Некоторые модели лакируются. Если бы сердечник был из сплошного металла, то вихревые токи (токи Фуко), получаемые из-за действия магнитного потока, снижали бы индукцию поля.

Читайте также:  Закалка и отпуск стали 45: твердость, hrc, режимы, технология

За счет наборных составляющих сердечник не образует сплошной проводник, что снижает влияние токов Фуко.

Сварочный трансформатор: расчет, устройство и схема

Для более тихой работы пластины сердечника важно стягивать потуже. Слабое соединение ведет к вибрации составляющих благодаря прохождению переменного тока с частотой 50 Гц. Но даже плотное стягивание не устраняет всего шума, поэтому любой расчет сварочного трансформатора подразумевает гул, что слышно на видео по его работе.

Принцип работы сварочного трансформатора

Аппарат, состоящий из вышеописанных элементов, работает по следующему принципу:

  1. Напряжение из сети подается на первичную обмотку, в которой образуется магнитный поток, замыкающийся на сердечнике устройства.
  2. После этого напряжение передается на вторичную катушку.
  3. Магнитопровод, созданный из ферромагнитных материалов, размещая на себе обе обмотки, создает магнитное поле. Индуцирующий магнитный поток образовывает в обмотках переменные электродвижущие силы (ЭДС).
  4. Разница в количестве витков катушек позволяет изменять ток с необходимыми для сварки значениями V и А. По этим показателя происходит расчет сварочного трансформатора.

Существует прямая взаимосвязь между количеством витков вторичной обмотки и получаемым напряжением. При необходимости повысить исходящий ток, вторичную катушку наматывают в большем количестве. Трансформатор для сварки относится к понижающему типу, поэтому число витков вторичной обмотки у него значительно меньше, чем на первичной.

Устройство и принцип действия сварочного трансформатора призвано и регулировать силу исходящего тока, путем изменения расстояния между первичной и вторичной катушками. Именно для этого и предусмотрена движущаяся часть конструкции.

На некоторых видео хорошо заметно, что вращение рукоятки и сведение катушек друг к другу приводит к увеличению сварочного тока. Обратное вращение и разведение обмоток способствует понижению силы тока.

Это происходит за счет изменения магнитного сопротивления, вследствие чего и возможна быстрая регулировка напряжения, позволяющая подбирать сварочный ток в зависимости от толщины стали и положения шва.

Холостой ход

Сварочный трансформатор имеет два режима работы: под нагрузкой и холостой. Во время выполнения шва, вторичная обмотка замыкается между электродом и изделием. Мощный сварочный ток позволяет плавить металл и образовывать надежное соединение. Но когда сварка окончена, вторичная цепь размыкается. И аппарат переходит в режим холостого хода.

Электродвижущие силы в первичной катушке имеют двойное происхождение. Первые образуются из-за рабочего магнитного потока, а вторые путем рассеяния. Эти ЭДС создаются ответвляясь от основного потока в магнитопроводе, и замыкаясь между витками катушки по воздуху. Именно они и образуют величину холостого тока.

Холостой ход должен быть безопасным для жизни сварщика и ограничиваться 48 V. некоторые модели имею допустимое значение в 60-70 V. Если ЭДС от потока рассеивания превышают эти значения, то устанавливается автоматический ограничитель этого значения.

Он должен срабатывать менее чем через секунду после разрыва цепи и прекращения сварки.

Для дополнительной защиты сварщика корпус аппарата всегда заземляется, чтобы возникшее напряжение на кожухе, из-за повреждения изоляции первичной обмотки, миновало человеческое тело и уходило в землю.

Схема сварочного трансформатора и ее модификации

Кроме стандартных устройств для изменения тока, сварочный трансформатор может содержать некоторые совершенствующие узлы. Схемы данного оборудования могут быть дополнены:

  • несколькими вторичными обмотками;
  • конденсаторами;
  • импульсными стабилизаторами;
  • тиристорными фазорегуляторами.

Дополнительно, в схему трансформатора добавляется сопротивление, предназначенное для продолжения регулировки силы тока там, где разведение обмоток не дает нужного результата.

Это востребовано при работе с тонким металлом или очень мощными моделями оборудования.

Сопротивление может быть в виде отдельного корпуса с набором контакторов, задающих определенное значение Ом, через которое будет проходить ток от вторичной обмотки, либо обычной пружиной из высокоуглеродистой стали, прикрепляемой к кабелю массы.

Для разных видов сварки необходимы трансформаторы разной мощности. Основной расчет производится на основании разности витков обмотки между первичной и вторичной катушками.

Для понижающих устройств действует правило, что если исходящее напряжение необходимо понизить в 10 ил 100 раз, то и количество витков на вторичной катушке должно быть меньше в 10 или 100. Это значение имеет погрешность в 3%.

Это же правило действует и в обратную сторону.

Каждое устройство подобного типа имеет свой коэффициент трансформации. Это значение (n) показывает масштабирование силы тока при переходе от первичного (i1) во вторичный (i2). Расчет таков: n = i1/i2. Исходя из этого можно создать устройство подходящее под конкретные виды сварки.

Отличия и разновидности оборудования

Виды сварочных трансформаторов разделяются по рабочему предназначению. Они различаются по:

  • Весу и размеру. От компактных с ремнем для плеча, до больших, перемещаемых на колесиках или тельфером
  • Выдаваемому напряжению холостого хода от 48 V до 70 V.
  • Силе тока от 50 до 400 А. На крупных производственных предприятиях встречаются модели с показателем 1000А.
  • Потребляемого тока и количеству фаз — 220-380V. Одно и трехфазные версии.
  • Импульсной подаче тока или непрерывной.
  • Возможности работы с разными диаметрами электродов, от 2 до 6 мм.

Трансформаторная сварка — простой способ получить крепкое соединение. Она хорошо подойдет для монтажа заборов, сварки труб, создании стеллажей и каркасов беседок. Издаваемый гул от аппарата и треск сварочной дуги вносят некоторый дискомфорт от использования устройства.

Сварочные трансформаторы отличаются ценовой доступностью в магазинах и легкостью схемы сборки в домашних условиях. Их принцип действия несложен, а работа аппарата на видео помогает понять основы обращения с агрегатом. Качество шва сохраняется на высоком уровне, поэтому они широко применяются в быту и промышленной сфере.

  • Поделись с друзьями
  • 1
  • 0
  • 0
  • 0

Источник: https://svarkalegko.com/oborudovanie/vse-o-svarochnom-transformatore.html

Проведение расчета сварочного трансформатора

Расчет сварочного трансформатора в быту производится в том случае, когда требуется самостоятельно его изготовить. Такая необходимость возникает обычно тогда, когда стандартный сварочный аппарат не отвечает требованиям проведения сварочных работ или же когда нужно сэкономить денежные средства при его покупке.

Выбор мощности сварочного трансформатора

Мощность трансформатора — один из основных его показателей. Именно от этого показателя зависят характеристики устройства, условия эксплуатации и качество проводимых сварных работ. Перед тем, как приступать к расчету данного показателя, необходимо определится, при какой величине сварочного тока планируется эксплуатировать самодельный сварной аппарат.

Данный параметр можно получить, зная вид электродов для сварки. Так обычно в быту применяют электроды стандартным диаметром 2, 3 и 4 миллиметра.

Трехмиллиметровые электроды более всего распространены в быту. Именно на них и стоит ориентироваться при изготовлении сварочного аппарата самостоятельно.

Работают электроды-«тройки» на токе мощностью 110-120А. «Двойки» используют 70 ампер, а «четверки» 140-150А.

Используя данные значения, можно рассчитать мощность трансформатора для сварочного аппарата достаточно легко. Для этого может быть использована программа для упрощенного расчета. С ее помощью можно произвести расчет, даже не имея особых познаний в электротехники.

Если человек хорошо разбирается в электротехнике, то ему будет под силу произвести расчет самостоятельно. Для этого ему потребуется формула: P = Uх.х. × Iсв. × cos(φ) / η. В ней Uх.х. — напряжение холостого хода, Iсв. — ток сварки, φ — угол сдвига фаз между током и уровнем напряжения.

Производя подобные расчеты, нужно помнить о том, что КПД сварочного преобразователя тока в норме составляет 0,7. Таким образом, не стоит проектировать большую нагрузку на него и превышать названный показатель, так как в этом случае устройство начнет интенсивно греться и быстро выйдет из строя.

Применяемые методики расчета мощности оборудования

Стандартизированная методика расчета сварного трансформатора ориентирована на приборы, созданные с применением П-образного магнитопровода. У него первичная и вторичная обмотки, смонтированные из пары равновеликих частей, размещенных на противоположных сторонах магнитного провода. Данные половинки обмоток соединяются между собой последовательным способом.

Используя стандартную методику расчета, можно получить количество витков обмотки катушки, конструктивные габариты трансформатора, высоту магнитопровода. Кроме того, на основании данных расчетов подбирается вид провода по диаметру сечения, а также материалу, из которого он изготовлен.

Сама методика расчета трансформатора приведена в специальной литературе, однако в том случае, когда человек не является профессиональным электротехником, то ему следует использовать упрощенную схему расчета.

Проведение упрощенного расчета

Расчитать сварочный трансформатор по упрощенной схеме имеет смысл потому, что в подавляющем количестве случаев для определения конкретной мощности данного аппарата стандартные методики формируют единые и общие значения основных параметров, не учитывающие индивидуальные особенности того или иного аппарата.

К ним относят:

  • измеренную площадь сечения магнитопровода (Sиз);
  • количество витков первичной обмотки (N1).

Именно эти показания являются основными при расчете.

В самодельном же трансформаторе их весьма сложно предсказать по стандартной методике, так как используемые при сборе такого устройства материалы и запасные части зачастую бывают далеко не лучшего качества.

В результате расчет нельзя сделать стандартными методами и приходится его проводить исключительно под конкретные условия эксплуатации того или иного аппарата.

Расчет сварочного трансформатора должен учитывать параметры и характеристики такой важной детали этого устройства как магнитопровод.

Дело в том, что рассчитанное сечение магнитопровода для электротока равного 160А равно 28 кв. см, в реальности этот параметр может составлять 25-60 кв.см.

  • Если ваш трансформатор будет работать при напряжении электросети 220-240В, стоит воспользоваться формулами расчета, дающими положительные результаты для токов 120-180А.
  • 2 самых распространенных варианта расчета:
  • Для преобразователя электротока с обмотками на одном плече: N1 = 7440 × U1/(Sиз × I2).
  • Для электротрансформаторов с разнесенными обмотками: N1 = 4960 × U1/(Sиз × I2).

Здесь N1 — это примерная величина количества витков первичной обмотки, Sиз — определенное сечение магнитопровода (кв. см), I2 — заданный постоянный ток для вторичной обмотки (А), U1 — постоянное напряжение сети.

  1. Советую еще почитать:
  2. Как отремонтировать циркулярную пилу: полезные советы
  3. Чем лучше пилить ламинат в домашних условиях?
  4. Как сделать болгарку из бензопилы своими руками?

Источник: https://zen.yandex.ru/media/id/5a8b0f7f865165dfbdd604eb/5d9447e62fda8600b1e64b1b

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector