Як намотати зварювальний трансформатор – особливості операцій

Нерідко при роботі в квартирі, на дачній ділянці або в гаражі необхідна зварювання. Трапляється це нечасто, тому придбання дорогого і громіздкого промислового пристрою нераціонально.

Схема намотування зварювального трансформатора.

Багато домашні майстри роблять зварювальний апарат самостійно. Вирішити це завдання можна, якщо знати, як розрахувати і як намотати зварювальний трансформатор – основний елемент зварювального апарату. Широкий діапазон струмів і напруг в такому влаштуванні отримати досить складно, але забезпечити можливість вибору хоча б кількох значень дуже бажано.

Зрозуміло, що відтворити в домашніх умовах виготовлений промисловим способом апарат досить складно. Тому малопотужне саморобний зварювальне пристрій може бути виготовлено за спрощеною схемою. Для таких пристроїв можна намітити коло прийнятних для них параметрів:

  • відносно невеликі розміри і вага;
  • живлення від освітлювальної мережі 220 В;
  • тривалість безпечної безперервної роботи достатня для спалювання декількох електродів.

трохи теорії

Для стійкого і безперебійного функціонування зварювального трансформатора повинні бути виконані наступні умови:

Розміщення ізолюючих кіл з електрокартону.

  1. Щоб дуга надійно запалювалася, має забезпечуватися робоча напруга порядку 55-65 В.
  2. Робочий струм (залежить від перетину електрода) повинен підтримувати безперебійне існування дуги.
  3. Величина напруги на дузі при зварюванні повинна складати 18-25 В.
  4. При короткому замиканні величина споживаного струму повинна зростати не більше ніж на одну третину.

Для домашньої електрозварювання зазвичай застосовують електроди діаметром 2 (робочий струм порядку 70 А), 3 (110-120 А) або 4 мм (140-150 А). Усвідомлюючи, що з ростом потужності збільшуються нагрівання і знос трансформатора, його вага і вартість обмотувального дроту, найчастіше на практиці орієнтуються максимум на «трійку». Параметр потужності трансформатора, що враховує інтенсивність його роботи при зварюванні такими електродами, дорівнює:

P = U * I * (П / 100)1/2 = 65 В * 120 А * 0,4472 ≈ 3488 Вт ≈ 3,5 кВт,

де П – коефіцієнт інтенсивності, що показує, яку частину часового проміжку (%) трансформатор працює в режимі дуги і гріється. Частину часу він охолоджується в холостому режимі. У розрахунках П можна вважати рівним 20-25%.

Параметр потужності трансформатора визначає ЕРС індукції, що наводиться в одному витку обмоток:

E1 = 0,55 + 0,095 * P (кВт) = 0.55 + 0.095 * 3.5 ≈ 0.88 В / виток.

Схема трансформатора з первинної та вторинної обмоткою.

знаючи E1, можна легко обчислити кількість витків в кожній із обмоток трансформатора:

N = U / E1

Наприклад, якщо первинна обмотка розрахована на напругу 220 В, то кількість витків в ній N1 = 220 / 0.88 = 250.

Вторинна обмотка трансформатора з U2 = 60 В повинна містити N2 = 60 / 0.88 = 68 витків.

Площа поперечного перерізу сталевого муздрамтеатру трансформатора (див2) Може бути розрахована за емпіричною формулою:

S = U2 * 10000 / (4,44 * f * N2 * B) = 60 * 10000 / (4,44 * 50 * 68 * 1,5) = 26,5 см2,

де f = 50 Гц – частота струму, В = 1,5 Тл – значення магнітної індукції в осерді.

При інших перетинах сердечника потрібно перерахунок кількості витків. Залежність практично обернено пропорційна – якщо площа перерізу сердечника збільшити в k раз, кількість витків, навпаки, зменшується в k раз.

Залишається розрахувати перетин проводів. З огляду на перерви в роботі саморобного зварювального трансформатора, допустима щільність струму – 5 А / мм2. Оцінка величини робочого струму I2 вже була проведена. Зробимо оцінку струму, що протікає через первинну обмотку. Якщо враховувати втрати, середня потужність на первинній обмотці приблизно в 1,35 рази більше P. У нашому прикладі Р1 ≈ 1,35 * 3,5 кВт ≈ 4,7 кВт. Тоді струм, що протікає через первинну обмотку I1 = P1 / U1 = 4700 Вт / 220 В ≈ 21 А.

Способи намотування обмоток зварювального апарату на тороїдальним сердечнику: 1 – рівномірна, 2 – секційна, а – мережева обмотка, б – силова обмотка.

Розрахуємо площу поперечного перерізу проводів. Для цього ділимо величину струму, що протікає по обмотках, на допустиму щільність струму. Для первинної обмотки отримуємо:

S1 = I1 / J = 21 А / 5 А / мм2 ≈ 4 мм2

Для вторинної обмотки:

S2 = I2 / J = 120 А / 5 А / мм2 = 24 мм2

Обмотувальні дроти слід брати з міцної і термостійкої ізоляцією. Найкращою буде склотканина. Застосування ПХВ оболонок неприпустимо – розплавляться і витечуть. Вторинні обмотки зручно намотувати електроізольовані мідної шиною. У разі її відсутності можливе використання многожильного гнучкого проводу.

Конструювання саморобного зварювального трансформатора

Різновиди магнитопроводов для трансформаторів

Найважливіша деталь зварювального трансформатора – муздрамтеатр. Буває так, що в зварювальний трансформатор з успіхом перетворюється досить потужний трансформатор, автотрансформатор і навіть електродвигун. Але тим не менше на практиці найчастіше застосовуються сердечники трьох типів:

  1. Броньові.
  2. Тороїдальні.
  3. Стрижневі.

Схема саморобного пристосування для обмотки трансформаторів.

У броньовий сердечнику котушки розташовують на центральному стрижні. Площа цього стрижня S = a * b і є площею перерізу осердя. Таке розташування обмоток забезпечує ефективне використання вікна сердечника (So = C * h), їх захист від зовнішніх впливів. Основним недоліком, важливим саме для трансформаторів великої потужності, є те, що вони швидко перегріваються, оскільки обмотки оточені сердечником, погано проводять тепло і ускладнює циркуляцію повітря.

Цей недолік в значній мірі ослаблений при стрижневий конструкції сердечника. Зменшується товщина обмоток, скорочується витрата обмоточного матеріалу, зростає площа поверхні охолодження. Внаслідок цього потужні зварювальні трансформатори найбільш часто виготовляються на основі таких сердечників. Площа перерізу магнітопроводу S = a * b, площа вікна So = C * h.

Тороїдальний муздрамтеатр є тор, тобто кільце прямокутного перерізу. У порівнянні з описаними вище, він має багато плюсів:

  • немає стиків і зазорів;
  • можливе застосування сплавів з більш високою магнітною проникністю, що дозволяє зменшити габарити і вага трансформатора, число витків в обмотках;
  • низьке значення індуктивності розсіювання і, як наслідок, зменшення втрат;
  • зручність і простота кріплення, кращі умови для охолодження обмоток;
  • більш високий ККД.

Схема пристрою зварювального трансформатора.

Виготовляються такі магнітопроводи з стрічкової трансформаторної сталі, яку згортають в рулон, надаючи їй форму тора. Якщо діаметр внутрішнього отвору муздрамтеатру d1 (див. Рис. 1б) малий і обмотки в ньому не поміщаються, можна відмотати частина стрічки з внутрішньої сторони сердечника намотати її на зовнішню. Діаметр внутрішнього отвору збільшиться до d2, а зовнішній діаметр зросте до D2.

Після перемотування площа перетину сердечника S2 = a2 * b трохи зменшиться в порівнянні з початковим S1 = a1 * b. Якщо це небажано, доведеться подмотать стрічку з іншого сердечника, поки не відновиться початкове значення S.

Особливості виготовлення обмоток для різних магнітопроводів

Обмотки при застосуванні сердечників броньового і стрижневого типу намотуються зазвичай на термостійкий, добре ізольований каркас. Термостійка ізоляція проводів буде, звичайно, дорожча за звичайну, проте гарантує від пробою обмоток в результаті перегріву. Кожен шар проводки ізолюється кількома прошарками ескапоновой лакоткани, а лише потім намотування триває.

Типи обмоток трансформаторів.

Розрізняють два різновиди пристрої обмоток:

  1. Циліндричні, в яких одні обмотки намотані поверх інших. Електромагнітна взаємодія між котушками жорстке, для нормальної зварювання необхідний дросель або баластний реостат, що ускладнює виготовляється пристрій.
  2. Дискові, намотані в окремих, ізольованих один від одного секціях. Характеризуються чітко вираженим електромагнітним розсіюванням. Особливо сильно воно у трансформаторів із стрижневим осердям і обмотками, рознесеними на протилежні плечі муздрамтеатру. Баластова навантаження не потрібна, але і втрати при такій конструкції зростають. Саморобні пристрої найчастіше виготовляються за такою схемою.

Готові котушки стягуються і ізолюються по всій зовнішній поверхні кіперною стрічкою, просочуються олійно-бітумних, ескапоновим або кремнийорганическим лаком і просушуються при температурі близько 100про С.

Виготовити трансформатор на тороїдальним сердечнику помітно важче. Пояснюється це тим, що розташувати обмотки на торі і намотати їх вельми непросто. Можна рекомендувати використання такої послідовності операцій:

  1. Обмотати сердечник бавовняної ізоляційною стрічкою.
  2. На саморобний човник намотати дріт для обмотки.
  3. Човником крізь отвір в торі намотується обмотка, акуратними рухами притискається кожен виток. Витки рівномірно розподіляються по поверхні муздрамтеатру.
  4. Після кожного заповненого шару намотується прошарок ізоляції (краще лакоткани).
  5. Намотується наступний шар обмотки.
  6. Після закінчення намотування первинної обмотки і її додаткової ізоляції поверх неї намотується вторинна обмотка, але без використання човника.
  7. Після закінчення намотування вторинної обмотки вона стягується кіперною стрічкою, просочується лаком і просушується.

Виготовлені відповідно до наведених рекомендацій трансформатори можуть служити основою недорогого, але досить ефективного пристрою для зварювання в домашніх умовах.

Вони не позбавлені недоліків, але прості і надійні в експлуатації, не виключена можливість їх подальшого вдосконалення.

Ссылка на основную публикацию