Расчет нестандартного трансформатора

Дата: 2015-04-13 22:24
 

Неприемлемость во многих случаях стандартных методик расчета заключается в том, что они устанавливают для конкретной мощности трансформатора пусть даже и оптимальные, но единственные значения таких основных параметров, как измеренная площадь сечения магнитопровода (Sиз) и количество витков первичной обмотки (N1). Выше было получено сечение магнитопровода для тока 160 А, равное 28 см. На самом деле сечение магнитопровода для той же мощности может варьироваться в значительных пределах — от 25 до 60 см2 и даже выше, без особых потерь в качестве работы СТ. 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 N, близка к обратно пропорциональной: чем больше площадь сечения магнитопровода, тем меньше понадобится витков обеих катушек.

Магнитопровод является самой важной частью СТ. Часто для самоделок используют сердечники от старых электроприборов, которые до того ничего общего со сваркой не имели. Часто такие магнитопроводы обладают весьма экзотической конфигурацией, а их геометрические параметры невозможно изменить. Тогда приходится использовать нестандартную методику расчета.

Виды обмоток стержневых трансформаторов

Рис. 37. Виды обмоток стержневых трансформаторов:
а — цилиндрические; б — разнесенные; в — дисковые

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. Как говорилось выше, по расположению обмоток трансформаторы можно разделить на два типа: такие, у которых первичная и вторичная обмотки (или их части) находятся на одном плече (рис. 37, а, в), и такие, у которых обмотки разнесены на разные плечи (рис. 37, б). При напряжении питания сети 220—240 В с незначительным сопротивлением в линии рекомендуются следующие формулы приближенного расчета витков первичной обмотки, которые при токах 120—180 А дают положительные результаты для многих типов сварочных трансформаторов.

Для первого типа (с обмотками на одном плече):

Формула расчета трансформатора с обмотками на одном плече

Для второго типа (с разнесенными обмотками):

Формула расчета трансформатора с разнесенными обмотками

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.

Эти формулы имеют весьма приближенный вид. У трансформаторов с особо несовершенными магнитопроводами показатели выходного тока получаются значительно ниже. Кроме того, существует много параметров, которые нельзя определить и учесть в полной мере. Обычно неизвестно, из какого сорта железа изготовлен тот или иной магнитопровод. Напряжение в электросети может сильно изменяться (190—250 В). Еще хуже, если линия электропередачи обладает значительным собственным сопротивлением.

Составляя всего единицы Ом, оно практически не влияет на показания вольтметра, обладающего большим внутренним сопротивлением, но может сильно гасить мощность сварки. Учитывая всё вышеизложенное, рекомендуется первичную обмотку трансформатора выполнять с несколькими отводами через 20—40 витков (рис. 38). В этом случае всегда более точно можно будет подобрать мощность трансформатора или подрегулировать ее под напряжение конкретной сети.

Электрическая схема СТ со ступенчатой регулировкой тока

Рис. 38. Электрическая схема СТ со ступенчатой регулировкой тока

Количество витков вторичной обмотки определяется из соотношения:

Формула - Количество витков вторичной обмотки

где U2 — желаемое напряжение холостого хода на выходе вторичной обмотки (42—70 В), U1 — напряжение сети.