So berechnen Sie einen Schweißtransformator. Schema, Beschreibung

ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK
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Elektroschweißen. So berechnen Sie einen Schweißtransformator. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Schweißgeräte

Transformator - Dies ist das allererste statische Gerät, mit dem Sie elektrische Energie in Wechselstrom umwandeln können.

Transformator wird verwendet:

um Spannung und Wechselstrom umzuwandeln;
zur Koordination und galvanischen Trennung von Verbrauchern.

Der Zweck dieses Abschnitts besteht darin, eine Methode zur Berechnung eines Transformators bereitzustellen, ohne über die im Rahmen eines Physikkurses für das Gymnasium erworbenen Kenntnisse hinauszugehen.

Betrachten wir eine Version eines Transformators mit zwei Wicklungen – Primär- und Sekundärwicklung.

Das Verhältnis der Windungszahl W₁ Primärwicklung auf die Windungszahl W₂ Sekundärwicklung heißt Übersetzungsverhältnis des Transformators K_T:

wo bist du₁, SIE IST₂ - Spannung der Primär- und Sekundärwicklung, V; ICH₁, I₂ - Strom der Primär- und Sekundärwicklung, A.

Die elektromotorische Kraft (EMF) einer Windung der Wicklung ist direkt proportional zur Änderungsrate des magnetischen Flusses F, der diese Windung durchdringt:

Da die Transformatorwicklung auf einen ferromagnetischen Kern gewickelt ist, dessen magnetische Permeabilität tausendfach größer ist als der umgebende Raum, konzentriert sich nahezu der gesamte Fluss im Kern mit dem Querschnitt S_c.

Ändert sich gleichzeitig die Induktion im Kern von -B_m bis +V_m mit Frequenz B_mdann mittlere Spulenspannung gleichermaßen:

wo K_ф- Formfaktor unter Berücksichtigung des Verhältnisses der effektiven und durchschnittlichen Spannungswerte für die Sinusspannung K_ф = 1,11; IN_m - maximale Induktion im Kern, T; F - Frequenz der Wechselspannung, Hz; S_c - Querschnittsfläche des Kerns, cm2; Zu_c - Kernfüllfaktor.

Trotz der möglichen unterschiedlichen Windungszahlen haben die Wicklungen des Transformators die gleiche, seiner Leistung entsprechende Leistung und teilen die Kernfensterfläche gleichmäßig unter sich auf:

wo s_o - Kernfensterfläche, cm2; Zu_o - Fensterfüllfaktor; J ist die Stromdichte in den Transformatorwicklungen, A/mm2.

Mit (18.3) und (18.4) bestimmen wir die Gesamtleistung des Transformators:

Aus Formel (18.5) finden wir die Abmessungen des Transformatorkerns:

Zum Auswählen von B-, J-, K-Werten_cK_o Empfehlungen für Transformatoren verwendet werden (Tabelle 18.5).

Bei Aluminiumdraht sollte die Stromdichte um den Faktor 1,6 reduziert werden.

Tabelle 18.5. Kernparameter

So berechnen Sie einen Schweißtransformator

Obwohl die häufigste Art von Transformator ist DoppelwicklungstransformatorEs kommt vor, dass ein Amateurentwickler mit dem Problem der Entwurfsberechnungen konfrontiert wird Mehrwicklungstransformator.

Zumindest möglich zwei Fälle Mehrwicklungstransformator:

Fall 1. Der Transformator verfügt über zwei Hauptwicklungen, die mehr als 95 % der Kernfensterfläche einnehmen, sowie eine oder mehrere zusätzliche Niederleistungswicklungen, die die verbleibende Fensterfläche einnehmen. Indem Sie den kleineren Wert von Ko aus der Tabelle wählen. 18.5 kann der Transformator als Zweiwicklungstransformator berechnet werden. Diese Annahme wird höchstwahrscheinlich keine Probleme bei der Platzierung zusätzlicher Wicklungen verursachen.

Fall 2. Der Transformator verfügt über mehrere Wicklungen, von denen jede mehr als 5 % der Kernfensterfläche einnimmt. Der Transformator sollte bereits als Mehrwicklungstransformator ausgelegt sein, da es sonst zu Problemen bei der Platzierung der Wicklungen im Kernfenster kommen kann.

Die Anzahl der Wicklungen hat keinen Einfluss auf die Gesetze der elektromagnetischen Induktion und daher reicht es bei der Berechnung eines Mehrwicklungstransformators aus, das Problem der konstruktiven Platzierung vieler Wicklungen im Kernfenster zu lösen.

Wie bereits erwähnt (18.4), nehmen die Transformatorwicklungen eine Fensterfläche ein, die proportional zu ihrer Leistung ist. Dies ist nicht schwer zu überprüfen.

Nehmen wir an, dass alle Wicklungen des Transformators aus ähnlichem Wicklungsmaterial bestehen und für sie die gleiche Stromdichte J aus der Tabelle gewählt wird. 18.5. Da alle Wicklungen auf den gleichen Kern gewickelt sind, erzeugt eine Windung einer beliebigen Wicklung eine ähnliche Spannung E_в, die durch Formel (18.3) bestimmt werden kann.

Um die erforderliche Spannung U an den Klemmen der N-ten Wicklung zu erhalten_N, ist es notwendig, dass diese Wicklung W enthält_N = U._N /E_B wendet sich. Wenn der Strom I durch die N-te Wicklung fließt_N, dann muss es mit einem Draht umwickelt werden, der einen Querschnitt S hat_PR =I_N / J. Wenn Sie den Querschnitt des Wicklungsdrahtes und die Anzahl der Windungen kennen, können Sie die Fläche bestimmen, die diese Wicklung im Kernfenster einnehmen wird:

wo - Wickelleistung

- Parameterkoeffizient, der den Wicklungsquerschnitt mit seiner Leistung verbindet.

Aus dem Ausdruck geht hervor, dass der Wicklungsquerschnitt gleich dem Produkt aus Wicklungsleistung und dem Koeffizienten K ist_EJ. Im Gegenzug ist der Koeffizient K_EJ wird durch die Parameter des Transformatorkerns bestimmt und hat für alle Wicklungen des Transformators unabhängig von deren Anzahl und Leistung einen ähnlichen Wert. Folglich können beliebig viele Wicklungen im Kernfenster platziert werden, sofern deren Gesamtleistung den Wert nicht überschreitet:

Der resultierende Ausdruck gilt selbstverständlich auch für einen Zweiwicklungstransformator, was es ermöglicht, die Kernabmessungen eines Mehrwicklungstransformators nach der Methode auszuwählen, die für einen Zweiwicklungstransformator verwendet wird. Dazu müssen Sie lediglich die Gesamtleistung des Mehrwicklungstransformators ermitteln:

Beispiel 1. Berechnen wir den Transformator T2 220/27 V mit einer Gesamtleistung von 200 W.

Ein ähnlicher Transformator wird verwendet, um den Vorschubmechanismus und die Steuerkreise einer halbautomatischen Schweißmaschine mit Strom zu versorgen.

Der Transformator wird auf einen Standardkern vom Typ ShL gewickelt. Vom Tisch 18.5 für einen 200-W-Transformator, der auf einen SHL-Kern gewickelt ist, wählen wir die Werte B = 1,5 T, J = 2,5 A/mm2 und K_o = 0,32. Für den Bandkern nehmen wir den Wert K_c = 0,95.

Lassen Sie uns nun die Gesamtabmessungen des Transformatorkerns finden:

Wir wählen den Kern ШЛ25x40 mit S_c = 10 cm2 und S_o = 16 cm2. Nachdem wir uns für den Querschnitt des Kerns entschieden haben, bestimmen wir mithilfe der Formel (18.3) die EMF einer Windung des Transformators:

Finden Sie die Anzahl der Windungen der Primärwicklung des Transformators:

Finden Sie die Anzahl der Windungen der Sekundärwicklung des Transformators:

Um den Drahtdurchmesser der Primär- und Sekundärwicklung zu ermitteln, müssen Sie zunächst die in diesen Wicklungen fließenden Ströme bestimmen:

Wenn wir nun die Stromdichte in den Wicklungen von J = 2,5 A/mm2 kennen, können wir den Durchmesser des Wicklungsdrahts bestimmen Primärwicklung:

и Sekundärwicklung:

Wir wählen die nächsten Standarddurchmesser des Wickeldrahtes aus:

D1 = 0,69 mm;
D2 = 1,95 mm.

Folglich ist der T2-Transformator auf einen standardmäßigen Sh-förmigen Streifenkern vom Typ ShL25x40 gewickelt, die Primärwicklung enthält 696 Windungen Kupferdraht mit einem Durchmesser von 0,69 mm, die Sekundärwicklung enthält 85 Windungen Kupferdraht mit einem Durchmesser von 1,95 mm.

Beispiel 2. Berechnen wir einen Dreiwicklungstransformator, der in einer unterbrechungsfreien Stromversorgung verwendet wird.

Die erste Wicklung erhält vom Ausgang des Transistor-DC-AC-Wandlers eine sinusförmige Wechselspannung mit einer Amplitude von 10 V und einer Frequenz von 50 Hz. Der maximale effektive Strom, den der Wandler liefern kann, ist gleich

Da der Amplitudenwert der Sinusspannung 1,414-mal größer ist als die Effektivspannung, wird die Effektivspannung an die erste Wicklung des Transformators angelegt:

Um die Spannung auf U zu erhöhen₂ = 220 V ist die zweite Wicklung, die für den Strom I ausgelegt ist₂ = 1,36A.

Zum Laden der Batterie wird die dritte Wicklung verwendet, die eine Spannung U hat₃ = 20 V und für Strom I ausgelegt₃ = 6A.

Nach Formel (18.9) ermitteln wir die Gesamtleistung des Transformators:

Angenommen, der Transformator wird wie im vorherigen Fall auf einen Standardkern vom Typ SHL gewickelt. Vom Tisch 18.5 für einen Transformator mit einer Leistung von 360 W, gewickelt auf einem SHL-Kern, wählen wir die Werte V = 1,47 T, J = 2A/mm2 und K_o = 0,33. Für den Bandkern nehmen wir den Wert K_с = 0,95.

Lassen Sie uns nun die Gesamtabmessungen des Transformatorkerns finden:

Wählen wir den Kern ШЛ32х50 mit S_c=16 cm2 und S_o=26 cm2. Nachdem wir uns für den Querschnitt des Kerns entschieden haben, bestimmen wir mithilfe der Formel (18.3) die EMF einer Windung des Transformators:

Finden Sie die Anzahl der Windungen der ersten Wicklung des Transformators:

Finden Sie die Anzahl der Windungen der zweiten Wicklung des Transformators:

Finden Sie die Anzahl der Windungen der dritten Wicklung des Transformators:

Bestimmen Sie den Durchmesser des Wickeldrahtes für die erste Wicklung:

Höchstwahrscheinlich wird es ziemlich problematisch sein, einen Wickeldraht mit einem so großen Durchmesser zu finden.

Daher ist es besser, die erste Wicklung mit einer rechteckigen Kupferschiene mit einem Querschnitt zu wickeln:

Bestimmen Sie den Durchmesser des Wickeldrahtes für die zweite Wicklung:

Bestimmen Sie den Durchmesser des Wickeldrahtes für die dritte Wicklung:

Wählen wir die Standarddurchmesser des Wickeldrahtes für die zweite und dritte Wicklung:

Autor: Koryakin-Chernyak S.L.

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