Как рассчитать трансформатор для точечной сварки - MEBEL-MOSKWA.RU

Как рассчитать трансформатор для точечной сварки

РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРА ДЛЯ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ

Исходными данными для такого расчета являются: Рном — номиналь­ная кратковременная мощность трансформатора, ПВном — номинальная продолжительность включения, U1 — напряжение в сети, питающей ма­шину, Е2 — э. д. с. вторичной обмотки, а также пределы и число сту­пеней регулирования. Рном и Е2 обычно задаются для случая включения трансформатора на предпоследней ступени, что при включении на послед­ней, самой высокой ступени (Е2 имеет максимальное значение) обеспе­чивает некоторый резерв мощности.

Расчет сварочного трансформатора начинается с определения разме­ров сердечника. Сечение сердечника (в см 2 ) определяется по формуле

где E2 — расчетная э. д. с. вторичной обмотки трансформатора в В

f—частота переменного тока (обычно 50 гц)

w2 — число витков вторичной обмотки (один, реже два);

В — максимальная допустимая индукция в гауссах (гс)

k — коэффициент, учитывающий наличие между тонкими стальными листами, из которых собирается сердечник, изоляции и воз­душных зазоров.

Допустимая индукция В зависит от марки стали. При использова­нии легированной трансформаторной стали в трансформаторах для кон­тактной сварки максимальная индукция обычно лежит в пределах 14000 — 16000 гс.

При хорошем стягивании сердечника из листов толщиной 0,5 мм изолированных лаком, k — 1,08; при бумажной изоляции k может повы­ситься до 1,12.

В броневом трансформаторе, имеющем разветвленную магнитную цепь, расчетное сечение, полученное по формуле, относится к центральному стержню, пропускающему полный магнитный поток. Сечение остальных участков магнитопровода, пропускающих поло­винный поток, уменьшается в 2 раза.

Сечение каждого стержня трансформатора обычно представляет собой прямоугольник с отношением сторон от 1:1 до 1:3.

Число витков первичной обмотки зависит от пределов регулирования вторичного напряжения трансформатора. Это регулирование в большин­стве случаев достигается изменением коэффициента трансформации путем включения большего или меньшего числа витков первичной обмотки. Например, при первичном напряжении 220 в и максималь­ном значении Е2 = 5 в коэффициент трансформации равен 44 и при одном витке вторичной обмотки первичная обмотка должна иметь 44 витка; при необходимости в понижении Е2 (в процессе регулирования мощности трансформатора) до 4 в коэффициент трансформации растет до 55, для чего требуется 55 витков первичной обмотки. Обычно пределы регули­рования контактных машин (отношение E2 max / E2 min) изменяются от 1,5 до 2 (в отдельных случаях эти пределы еще шире). Чем шире пределы регу­лирования трансформатора (чем меньше E2 min при неизменном значе­нии Е2 max), тем больше витков должна иметь его первичная обмотка и тем соответственно больше расход меди для изготовления трансформа­тора. В связи с этим более широкие пределы регулирования применяются в машинах универсального типа (это расширяет возможность их исполь­зования на производстве) и более узкие — в специализированных маши­нах, предназначенных для выполнения какой-либо определенной свароч­ной операции.

Зная величину Е2 для номинальной ступени и пределы регулирования, легко подсчитать полное число витков первичной обмотки по формуле

При двух витках вторичной обмотки полученное значение wl удваи­вается.

Число ступеней регулирования мощности трансформатора для кон­тактной сварки обычно лежит в пределах 6—8 (иногда оно увеличи­вается до 16 и даже 64). Число витков, включаемых на каждой ступени регулирования, подбирается таким образом, чтобы отношение между э. д. с. для любых двух смежных ступеней было примерно одинаковым.

Сечение провода первичной обмотки рассчитывается по продолжи­тельному току на номинальной ступени Ilпр. Предварительно опреде­ляется кратковременный номинальный ток по формуле

Продолжительный ток вычисляют по номинальному значению ПВ%, пользуясь формулой или графиком на фиг, 128. Сечение провода вычисляется по формуле

где jlnp — допустимая продолжительная плотность тока в первичной обмотке. Для медных проводов первичной обмотки с естественным (воз­душным) охлаждением jlnp = 1,4 — 1,8 а/мм 2 . При плотном прилегании первичной обмотки к элементам вторичного витка, имеющим интенсив­ное водяное охлаждение, плотность тока в первичной обмотке может быть существенно повышена (до 2,5 — 3,5 а/мм 2 ) за счет лучшего их охлаждения. Как указывалось выше, сечение витков первичной обмотки, включаемых только на низких ступенях регулирования (при относительно малом токе), может быть уменьшено по сравнению с сечением витков, пропускающих максимальный ток, при включении на последней ступени. Необходимое сечение вторичного витка определяется продолжительным током I2пр во вторичной цепи машины. Приближенно I2пр = n * I1пр,

где n — коэффициент трансформации на номинальной ступени включения трансформатора. Сечение вторичного витка равно

В зависимости от конструкции и способа охлаждения в медном вто­ричном витке могут быть допущены следующие плотности тока: в не­охлаждаемом гибком витке, набранном из медной фольги,— 2,2 а/мм 2 ; в витке с водяным охлаждением — 3,5 а/мм 2 ; в неохлаждаемом жестком витке— 1,4—1,8 а/мм 2 . С увеличением плотности тока уменьшается вес меди, но растут потери в ней и понижается к. п. д. трансформатора.

Число витков первичной и вторичной обмоток трансформатора и их сечения (с учетом размещения изоляции) определяют размеры и форму окна в сердечнике трансформатора, в котором должны разме­ститься элементы обмоток. Это окно обычно проектируется с отноше­нием сторон от 1 :1,5 до 1:3. Вытянутая форма окна позволяет разместить обмотки, не прибегая к большой высоте катушек, ведущей к увеличению расхода меди в связи с заметным удлинением наружных витков обмотки. Размеры окна и ранее найденные сечения стержней сердечника полностью опре­деляют форму последнего.

Следующим этапом в расчете трансформатора является определение его тока холостого хода. Для этого предварительно подсчитывается вес сердечника и определяются активные потери энергии в нем Рж. Далее активная составляющая тока холостого хода вычисляется по формуле

, а его реактивная составляющая (намагничивающий ток) — по фор­муле . Суммарный ток холостого хода определяется как длина гипотенузы в прямоугольном треугольнике

Активное сопротивление первичной и вторичной обмоток трансфор­матора определяется по формуле

где ρм — удельное сопротивление материала обмотки при эксплуатацион­ной ее температуре (порядка 80° С);

F — площадь поперечного сечения элемента обмотки;

l — длина соответствующей обмотки (первичной или вторичной);

m — коэффициент поверхностного эффекта, который может прини­маться равным 1,5 (при частоте f=50 гц).

Активные потери мощности в обмотках трансформатора опреде­ляются по формуле

Сумма активных потерь в стали сердечника (Рж) и в меди (Рм,) опре­деляет нагрев сварочного трансформатора. Потери Рж и Рм исполь­зуются при расчете водяного охлаждения трансформатора. Они же опре­деляют к. п. д. трансформатора

где I2кр — номинальный кратковременный ток во вторичной цепи ма­шины ;

cos φ2 — коэффициент мощности вторичной цепи машины

U2 — напряжение на зажимах вторичного витка трансформатора (в связи с наличием потерь во вторичном витке U2

Дата добавления: 2016-05-11 ; просмотров: 7752 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Расчет трансформатора для сварки

Данный расчет трансформатора для сварки подойдет и для того что бы провести расчет трансформатора для точечной сварки.

Как уже не раз было описано, трансформатор состоит из сердечника и двух обмоток. Именно эти элементы конструкции отвечают за основные рабочие характеристики трансформатора для сварки. Зная заранее, какими должны быть номинальная сила тока, напряжение на первичной и вторичной обмотках, а также другие параметры (маркировки сварочных трансформаторов), выполняется расчет для обмоток, сердечника и сечения провода.

Проводим точный расчет трансформатора для сварки!

При выполнении расчетов трансформатора для сварки за основу берутся следующие данные:

— напряжение первичной обмотки U1 . По сути, это напряжение сети, от которой будет работать трансформатор. Может быть 220 В или 380 В; номинальное напряжение вторичной обмотки U2. Напряжение электричества, которое должно быть после понижения входящего и не превышающее 80 В. Требуется для возбуждения дуги; номинальная сила тока вторичной обмотки I. Этот параметр выбирается из расчета, какими электродами будет вестись сварка и какой максимальной толщины металл можно будет сварить; площадь сечения сердечника Sс. От площади сердечника зависит надежность работы аппарата. Оптимальной считается площадь сечения от 45 до 55 см2; площадь окна So. Площадь окна сердечника выбирается из расчета хорошего магнитного рассеяния, отвода избытка тепла и удобства намотки провода. Оптимальными считаются параметры от 80 до 110 см2;

— плотность тока в обмотке (A/мм2) . Это довольно важный параметр, отвечающий за электропотери в обмотках трансформатора. Для самодельных сварочных трансформаторов этот показатель составляет 2,5 – 3 А. umnyestroiteli.ru

В качестве примера расчетов возьмем следующие параметры для сварочного трансформатора: напряжение сети U1=220 В, напряжение вторичной обмотки U2=60 В, номинальная сила тока 180 А, площадь сечения сердечника Sс=45 см2, площадь окна So=100 см2, плотность тока в обмотке 3 А.

Первое, что необходимо рассчитать, это мощность самого трансформатора:

P = 1,5*Sс*So = 1,5*45*100 = 6750 Вт или 6,75 кВт.

Важно! В данной формуле коэффициент 1,5 применим для трансформаторов с сердечником типа П, Ш. Для тороидальных трансформаторов этот коэффициент равен 1,9, а для сердечников типа ПЛ, ШЛ 1,7.

Далее выполняем расчет количества витков для каждой из обмоток. Для этого вначале рассчитываем количество витков на 1 В по формуле K = 50/Sс = 50/45 = 1,11 витка на каждый потребляемый Вольт.

Важно! Также как и в первой формуле, коэффициент 50 использован для трансформаторов с сердечником типа П, Ш. Для тороидальных трансформаторов он будет равен 35, а для сердечников типа ПЛ, ШЛ 40.

Теперь выполняем расчет максимальной силы тока на первичной обмотке по формуле: Imax = P/U = 6750/220 = 30,7 А. Осталось на основании полученных данных выполнить расчет витков.

Для расчета витков используем формулу Wх =Uх*K. Для вторичной обмотки это будет W2 = U2*K = 60*1,11 = 67 витков. Для первичной расчет выполним чуть позже, так как там применяется другая формула. Довольно часто, особенно для тороидальных трансформаторов, выполняется расчет ступеней регулирования силы тока. Это делается для вывода провода на определенном витке. Выполняется расчет по следующей формуле: W1ст = (220*W2)/Uст.

  • Uст – выходное напряжение вторичной обмотки.
  • W2 – витки вторичной обмотки.
  • W1ст – витки первичной обмотки определенной ступени.

Но прежде необходимо рассчитать напряжение каждой ступени Uст. Для этого воспользуемся формулой U=P/I. К примеру нам необходимо сделать четыре ступени с регулировкой на 90 А, 100 А, 130 А и 160 А для нашего трансформатора мощностью 6750 Вт. Подставив данные в формулу, получим U1ст1=75 В, U1ст2=67,5 В, U1ст3=52 В, U1ст4=42,2 В.

Читайте также  Как сделать стол трансформер своими руками чертежи

Полученные значения подставляем в форму расчета витков для ступеней регулировки и получаем W1ст1=197 витков, W1ст2=219 витков, W1ст3=284 витка, W1ст4=350 витков. Добавив к максимальному значению полученных витков для 4-й ступени еще 5 %, получим реальное количество витков – 385 витков.

Напоследок рассчитываем сечение провода на первичной и вторичной обмотках. Для этого делим максимальный ток для каждой обмотки на плотность тока. В результате получим Sперв = 11 мм2 и Sвтор = 60 мм2.

Важно! Расчет трансформатора контактной сварки выполняется аналогичным образом. Но есть ряд существенных отличий. Дело в том, что номинальная сила тока вторичной обмотки для таких трансформаторов порядка 2000 – 5000 А для маломощных и до 150000 А для мощных. В дополнение для таких трансформаторов регулировка делается до 8 ступеней с использованием конденсаторов и диодного моста.

Как рассчитать трансформатор видео.

Расчет сварочного трансформатора для самостоятельной сборки

Соединение металлических деталей электрической дугой известно уже более 120 лет, но немногие знают все тонкости этого процесса, что очень важно для того, чтобы сделать расчет сварочного трансформатора для простейшего аппарата и полуавтомата.

1 На чем базируется расчет сварочного трансформатора?

Прежде, чем разбираться в формулах, давайте рассмотрим принцип действия простейшего аппарата для дуговой сварки. Основой такого агрегата является понижающий трансформатор, позволяющий изменить входящее напряжение, соответствующее в быту 220 В, на более низкое, до 60 В для так называемого холостого хода или, иначе, состояния покоя. То, какие виды электродов можно будет использовать с устройством, зависит от силы тока, которая должна быть в пределах 120-130 А для наиболее популярного трехмиллиметрового диаметра расходного материала.

И вот здесь как раз требуются расчеты, поскольку, если стержень электрода плавится при определенной силе тока, значит, она будет в той же степени нагревать и сердечник трансформатора, а также проволоку обмотки. Следовательно, для того, чтобы узнать оптимальную мощность трансформатора, нам нужно сначала вычислить рабочее напряжение, ориентируясь на рабочую силу тока. Для этого существует формула U2 = 20 + 0,04I2, где U2 – напряжение на вторичной обмотке, а I2 – выдаваемый аппаратом максимальный сварочный ток.

Теперь вернемся к сердечнику, который не зря так называется, поскольку является сердцем трансформатора, как самого простого, так и полуавтомата. Он составляется из металлических пластин, которые способны выдержать определенную нагрузку по мощности тока. Это допустимое значение зависит от размеров сердечника и называется габаритной мощностью, которую можно найти, зная значение напряжения холостого хода. Последнее высчитывается по формуле Uхх = U2S, где S – площадь сечения провода вторичной обмотки. Зависимость этой площади от диаметра проводника определяем по формуле S = πd 2 /4, или по следующим таблицам:

Допустимые токовые нагрузки на провода с медными жилами

Допустимые токовые нагрузки на провода с алюминиевыми жилами

2 Расчет для сварочного трансформатора по формулам и онлайн

Итак, у нас есть все необходимые параметры для того, чтобы вычислить габаритную мощность сердечника. Далее работаем по формуле Pгаб = UххI2cos(φ)/η, где φ – угол смещения фаз между напряжением и током (можно принять величину 0.8), а η – КПД (принимаем 0.7). Остается найти допустимую мощность, которую выдержит аппарат при длительной работе. При этом учитываем, что коэффициент продолжительности работы (обозначим его ПР) составляет около 20 % от времени подключения трансформатора к сети.

Поэтому считаем следующим образом: Pдл = U2I2(ПР/100) 0.5 0.001, или, иначе Pдл = U2I2(20/100) 0.5 0.001, что соответствует Pдл = U2I20.00045. В целом продолжительность работы и сила сварочного тока практически не связаны. В большей степени на время дугового режима влияет сечение проволоки обмотки и качество изоляции, а также то, насколько плотно и, главное, ровно, уложены витки. Следовательно, теперь мы можем узнать электродвижущую силу одного витка в вольтах, используя формулу E = Pдл0.095 + 0.55.

Далее, получив результат эмпирической зависимости по последней формуле, высчитываем оптимальное количество витков для обмотки, как первичной, так и вторичной. Для той и другой используем две формулы, соответственно N1 = U1/E, где U1 – входящее напряжение сети, а N2 = U2/E. Сила сварочного тока регулируется увеличением или уменьшением расстояния между первичной и вторичной обмотками: чем оно больше, тем ниже мощность на выходе. Тем, кто делает приведенный расчет с целью самостоятельной сборки трансформатора, а не для приобретения готового сварочного полуавтомата, понадобится еще и вычисление габаритов сердечника.

Площадь сечения металла определяется по формуле S = U210000/(4.44fN2Bm), где f – промышленная частота тока (принимаем за 50 Гц), Bm – индукция магнитного поля (принимаем за 1.5 Тл). Теперь можно узнать ширину стальной пластины в пакете трансформатора: a = (100S /(p1kc)) 0.5 , где за p1 принимаем диапазон значений 1.8-2.2 (рекомендуется среднее), kс – коэффициент заполнения стали (соответствует 0.95-0.97).

Исходя из значения ширины пластины, выясняем толщину пакета пластин плеча, для чего используем формулу b = ap1, а затем и ширину окна магнитопровода c = b/p2, где p2 имеет диапазон значений 1–1.2 (рекомендуется максимальное). К слову, если уж мы взялись измерять габариты, вспомним про коэффициент заполнения стали, который обозначает промежутки между пластинами. С учетом этого показателя площадь сечения сердечника будет несколько иной, поэтому назовем ее измеряемой величиной и определим заново. Формула для этого потребуется следующая: Sиз = S/kc. В большинстве случаев эти расчеты не нужны при наличии онлайн-калькулятора.

3 Как сделать расчет самодельного тороидального сварочного трансформатора?

По сути, тор – это объемное геометрическое тело, хотя в математике бытует понятие «поверхность». То есть это даже не фигура, а замкнутая поверхность, имеющая одну общую для любой размещенной на ней точки сторону. Но, если не вдаваться в дебри терминологии, тор – это бублик, или окружность, вращающаяся вокруг некой не пересекающей ее оси, с которой располагается в одной плоскости. Именно в форме такого бублика может быть выполнен трансформатор-тороид.

Основная его характеристика – высокий КПД при небольших, в сравнении с другими типами сердечников, размерах. Что и является основополагающим критерием для предпочтения данной формы самодельных трансформаторов. Основное отличие тороидального трансформатора от прочих – прокладка только межобмоточной изоляции наряду с внешней. Межслоевая не делается по той простой причине, что витки провода, проходя сквозь отверстие тора, создают дополнительную толщину внутреннего диаметра, что исключает использование лишних слоев изоляции.

Именно это значительно усложняет сборку тороида, и потому он редко устанавливается в корпусе полуавтомата, где чаще можно увидеть стержневые сердечники. Чтобы не возникали пробивания, применяются провода с повышенной прочностью изоляционного покрова. В качестве прокладки можно взять лавсан или ленту ФУМ (фторопластовую).

Для определения габаритной мощности сердечника, выполненного в виде тора, нам достаточно узнать две площади: окна и сечения.

Первую вычисляем по формуле Sокна = 3.14(d 2 /4), где d – внутренний диаметр тора. Вторая формула выглядит следующим образом: Sсеч = h((D-d)/2), здесь D – внешний диаметр «бублика». Далее остается только рассчитать габаритную мощность трансформатора, для чего используем простейший способ умножения двух получившихся ранее результатов. Иными словами, Pгаб[Вт] = Sокна[кв.см] * Sсеч[кв.см]. Дальнейшие вычисления ориентируем согласно таблице:

Pгаб ω1 ω2 (А/мм 2 ) η
До 10 41/S 38/S 4.5 0.8
10-30 36/S 32/S 4 0.9
30-50 33.3/S 29/S 3.5 0.92
50-120 32/S 28/S 3 0.95

Здесь Pгаб – габаритная мощность трансформатора, ω1 – число витков на вольт (для стали Э310, Э320, Э330), ω2 – число витков на вольт (для стали Э340, Э350, Э360), –допустимая плотность тока в обмотках, ŋ – КПД трансформатора.

Определив количество витков на каждый вольт для сердечника из той или иной стали, можем узнать, сколько витков всего нужно будет выполнить при изготовлении трансформатора. Для этого используются две формулы, для первичной и вторичной обмотки соответственно: N1 = ω1U1 и N2 = ω2U2. Далее следует учесть некоторое падение напряжения, возникающее из-за небольшого сопротивления в обмотках, которое, впрочем, в тороиде довольно незначительное.

Для этого увеличиваем количество витков вторичной обмотки на 3 % (в других типах сердечников понадобилось бы больше): N2_компенс = 1.03N2. Для того чтобы узнать диаметр проволоки, используем формулу для первой обмотки d1 = 1.13(I1/∆) 0.5 и для второй: d2 = 1.13(I2/∆) 0.5 . При этом результаты округляем в большую сторону и выбираем ближайшие доступные провода.

Мощная контактная сварка

Постройкой данного аппарата занялся очень давно, еще в начале 2000-х. Нашел подходящую статью в журнале Радиоаматор №11. 2001, все устроило. Собрал трансформатор…

Сверил со схемой и изготовил печатную плату и корпус для всей электроники. Стал проверять и настраивать электронную часть, оказалось, что она не работает. Не работает не из-за моих ошибок в разводке платы и не из-за неисправных деталей. Причиной были многочисленные ошибки в принципиальной схеме. Это я уже понял. После неудачных попыток исправить все, по нехватке знаний в цифровой технике, насколько смог, добился от устройства нескольких выдержек времени. Этого мне пока хватало, а переделывать все не было никакого желания. Да и острая необходимость в контактной сварке отпала сама собой. Аппарат был успешно взгромоздён на полку в подвале и забыт надолго.
Потом была пара подтоплений в подвале, уровень воды поднимался до пояса и все, что нажито непосильным трудом, разом пришло в негодность.
Теперь снова возникла потребность в этой сварке. Достал, начал проверять и после вскрытия обнаружил испорченные «кишки» всей электроники, кроме некоторых элементов и соответственно самого силового трансформатора.
Взялся за повторение проекта и с учетом прошлых ошибок начал проверять правильность схемы в первоисточнике. Было выявлено еще несколько ошибок в схеме. Потом здесь в сообществе просил помочь мне прогнать схему в Протеусе, т.к. я с ним совсем не работал и представления не имею как это делать. Некоторые просто давали советы, некоторые на словах (глядя на мою схему) описывали как должно все работать. Некоторые вообще были возмущены такой дерзкой просьбой и и моей попыткой отнять у них драгоценнейшее время. Посоветовали мне собрать все на макетной плате для Ардуино и в таком виде проверить работоспособность устройства. «Ведь 21 век на дворе» есть такая «чудо-плата», на ней и проверяй». А на мою просьбу проверить все в Протеусе так никто и не откликнулся.
Ну, это все лирика и вступление, хватит букв — к устройству…
Трансформатор на первой фотографии — «стёб» — это «диванным теоретикам».
Вот транс, который был намотан на шести сердечниках ТС-270, провод первичной обмотки диаметром 3,2 мм, вторичка намотана 4 витка кабелем от промышленной дуговой сварки (сечение я к сожалению не знаю). Напряжение холостого хода во вторичной обмотке 6 вольт:

Читайте также  Как вытащить посудомоечную машину из встроенной кухни

Еще раз проверил схему и сравнил каждую мелкосхему с даташитом, как оно должно работать (в теории). Вот первоначальная схема, кстати и она немного подправлена на предмет лишних соединений :

Все-таки нашел в своем городе человека, владеющего Протеусом и он проверил работоспособность схемы в программе. «Вылизал» все «косяки» и уже получилась нормальная, работоспособная схема.
Вот она:

Все вроде складывалось. Сделал «печатку», запаял детальки и принялся настраивать. И здесь не обошлось без мелких неприятностей. Генератор на микросхеме DD4.1-DD4.3 выдавал импульсы с частотой 100 Гц, но у сигнала была слишком большая амплитуда и установленная выдержка работала 1 раз из 20 — 30 попыток. Пришлось опытным путем (методом «научного тыка») подобрать задающие элементы на входе генератора (R9, C2). Причем установка простого резистора на 5 кОм вместо R1 не дала результата. Установил еще и конденсатор…
Да, чуть не забыл, в качестве управляющего элемента для силового трансформатора был использован сдвоенный оптосимистор МТОТО 80, специально раздобытый для данного устройства. Запас по току у него огромный, даже с избытком…

Самодельная точечная сварка из трансформатора

Время чтения: 8 минут

Что только не сделаешь из сварочного трансформатора… Ведь трансформатор — это буквально сердце любого сварочного аппарата. Именно он преобразовывает поступающее из розетки напряжение в ток, пригодный для сварки. Контактная сварка (или точечная сварка) не является исключением. При этом точечная сварка позволяет сформировать довольно прочное и эстетичное соединение даже в домашних условиях.

Из трансформатора можно сделать полноценный аппарат для точечной сварки, который будет простым и надежным. Его единственный недостаток — это отсутствие возможности регулировать ток. Но в домашних условиях вам будет достаточно и самодельного устройства. В этой статье мы очень подробно расскажем, какой трансформатор использовать и как вообще собрать точечную сварку своими руками из сварочного трансформатора.

Особенности сборки

Трансформатор

Тема нашей статьи — точечная сварка из трансформатора. Мы будем использовать трансформатор, снятый со старой микроволновки. Он отлично подходит для наших целей. Подбирая трансформатор обращайте внимание на его мощность. Для изготовления точечного аппарата нужен трансформатор мощностью от 1 кВт. Аппарат, построенный на базе этого трансформатора, сможет варить металл толщиной до 1 миллиметра. Если вам нужно больше мощности, можно использовать два трансформатора. Но об этом мы расскажем позже.

Возьмите трансформатор и отсоедините от него магнитопровод с первичной обмоткой. Зачастую на таких трансформаторах «первичка» состоит из нескольких витков толстого провода. Не обязательно снимать эти перечисленные детали с каркаса, достаточно убрать вторичную обмотку. Это можно сделать с помощью ножовки или стамески.

А если «вторичка» приклеена, то придется применить силу и в буквальном смысле вырвать обмотку. Иногда целесообразно высверлить «вторичку», если иные способы не помогают. Постарайтесь не повредить «первичку» и сам магнитопровод при снятии вторичной обмотки. Если у трансформатора есть шунты, то уберите их вместе со «вторичкой».

Далее вам нужно намотать новую «вторичку». Для этого возьмите медный провод с сечением от 100 мм2 (или 1 см в диаметре). Провода толстые, но необходимо именно это сечение. Всего нужно сделать около трех витков. Если вам удастся сделать больше витков, то аппарат получится мощнее. Но мы все-таки рекомендуем увеличивать мощность другим методом. Об этом мы расскажем далее.

Увеличение мощности

Как мы уже писали выше, вы можете использовать ни один трансформатор для точечной сварки, но и два. Это необходимо для того, чтобы получить большую мощность, а значит и больший сварочный ток. Такая связка из двух трансформаторов позволит собрать аппарат, способный сваривать толстые металлы.

Конечно, вы можете просто сделать больше витков при наматывании трансформатора, но зачастую окно сердечника не позволяет это сделать из-за толщины провода. В таком случае лучше соединить концы вторичных обмоток у двух трансформаторов. Соединение должно быть последовательным. Это значит, что один провод нужно протягивать через оба трансформатора. Количество витков должно быть одинаковым.

Обязательно следите за направлением витков. У вас не должно быть противофазы.Если вам нужно сделать еще более мощный аппарат, то можно соединить большее количество трансформаторов. Соединение производится тем же методом, что и для двух трансформаторов. Но учитывайте вашу электросеть и заранее подумайте, сможет ли она выдержать такой аппарат. Особенно, если вы собираетесь варить на даче. Применение таких мощных устройств часто приводит к скандалам с соседями и к выбитым пробкам.

Управление

Простота самодельного аппарата для точечной сварки выражается не только во внутреннем конструктиве, но и в органах управления. Все, что вам понадобится — это кнопка «вкл/выкл» и самодельный рычаг для сварочных клещей.

С выключателем все просто. Выберите тот, который вам больше нравится. Установите его в цепь с первичкой. Ни в коем случае не устанавливайте на вторичку, потому что там ток слишком большой и контакты у вашей кнопки могут расплавиться.

С рычагом все немного сложнее. Вы должны помнить, что при точечной сварке применяется не только местный нагрев металла, но и усилие прижима. Чем толще свариваемый металл, тем больше должно быть усилие. Если вы будете варить тонколистовые заготовки, то вам будет достаточно собственной илы, чтобы опустить рычаг и сжать металл между электродами. Но если вы планируете собрать более универсальный аппарат, то лучше прикрепить его к столу и сделать рычаг подлиннее и потяжелее.

Если есть желание, рычаг можно доработать, добавив к нему винтовую стяжку. Стяжка должна устанавливаться между основанием и самим рычагом. Тогда вам не придется применять собственное усилие для сжатия.

Если у вас будет рычаг с самым простым исполнением, то кнопку включения/выключения можно поставить прямо на него. Опускаете рычаг и одновременно включается ток. При этом вторая рука будет свободна, и вы сможете держать заготовки.

Электроды

Также не стоит забывать про электроды. В точечной сварке используются медные электроды. Чем толще электрод, тем лучше. Электроды можно купить или сделать самому на станке. Но купить проще и быстрее. Если собираете маленький маломощный аппарат, что в качестве электрода можете использовать жало от паяльника.

Электроды — материал расходные. Их нужно подтачивать, поскольку они теряют форму. При окончательной потере исходной формы электрод нужно выбросить и поставить новый.

Электроды подключаются к трансформатору с помощью проводов. Их длина должна быть по возможности минимальной. Соединений тоже должно быть немного, поскольку каждое соединение — это всегда потеря мощностей. Лучше всего, если вы наденете на провода специальные наконечники из меди, с помощью которых провод будет соединяться с электродами.

Наконечники из меди должны быть не просто надеты на провода, а спаяны с ними. Это необходимо, чтобы на месте соединения наконечника с проводом не происходило сопротивление и аппарат мог стабильно работать. На самом деле, это очень непростая работа и спаять наконечник с проводов довольно трудно. Но вы можете купить готовые луженые наконечники, предназначенные для пайки. Тогда задача облегчится.

Некоторые умельцы припаивают не наконечники, а сами электроды, чтобы упростить себе жизнь. Но на деле они только все усложняют, поскольку электроды нужно периодически заменять на новые, а значит отпаивать их. Лучше просто припаяйте один раз наконечники и не делайте больше лишнюю работу. Тем более, наконечник просто почистить от следов окислов.

Нюансы применения

Наш самодельный аппарат обладает очень простой конструкцией и неприхотлив, но все же необходимо знать некоторые особенности, чтобы устройство работало исправно на протяжении долгих лет.

Прежде всего, аппарат необходимо включать или выключать только в том случае, когда электроды сжаты. Иначе могут появиться искры и электроды просто подгорят. Также позаботьтесь о принудительном охлаждении устройства. Для этого можно использовать обычный вентилятор. Если не позаботиться об этом заранее, придется постоянно контролировать температуру нагрева аппарата, чтобы он не перегрелся. Из-за этого придется часто делать перерывы.

Качество получаемых сварных точек будет зависеть не только от того, насколько правильно вы собрали аппарат, но и от того, насколько вы опытный мастер и как долго сжимаете заготовку между электродами. Здесь нет однозначных рекомендаций, необходимо экспериментировать с заготовками различной толщины и проверять все на своем опыте.

Вместо заключения

Как видите, точечная сварка своими руками из подручных средств собирается не так уж сложно. У опытного мастера уйдет пара часов на сборку такого устройства. А новичку придется изучить теорию и потренироваться, прежде чем он получит работающий экземпляр. Тем не менее, у самодельной точечной сварки есть множество преимуществ перед покупным аппаратом. Ведь самоделка всегда стоит дешевле и при этом гораздо надежнее, поскольку вы сами выбираете, какое качество будет у деталей.

Чтобы собрать точечную сварку в домашних условиях, вам понадобится минимальный набор инструментов. Все детали можно купить в интернете или с рук. Себестоимость такого устройства будет очень маленькой. В теории также возможна микроточечная сварка, она же мини точечная сварка или даже микроимпульсная сварка, которую возможно собрать из подручных средств. Но собираются такие аппараты по совсем другому принципу. Это тема для отдельной. А пока делитесь своим опытом в комментариях ниже. Так вы поможете новичкам быстрее разобраться в вопросе. Желаем удачи в работе!

Делаем сварочный трансформатор самостоятельно — схема, инструкция по сбору, необходимые детали

Расчет сварочного трансформатора выполняется по специфическим формулам. Это происходит вследствие того, что типовые схемы трансформаторов, равно как и методы расчета, нельзя использовать для сварочного инструмента. При изготовлении сварки необходимо отталкиваться от того, что имеется в наличии. Самое главное – это железо. Какое есть, такое и ставят обычно, весь расчет идет именно для конкретного магнитопровода. Конечно же, не всегда он хороший, поэтому возникают нагрев и вибрации. Хорошо, если у вас в наличии имеется железо, параметры которого очень близки к промышленному. Тогда можно смело использовать методики для расчета типовых устройств. Чтобы изготовить сварочный аппарат, потребуется знать его основные параметры и устройство.

Читайте также  Что такое мдф в мебели расшифровка


Схема устройства сварочного трансформатора.

Мощность трансформатора для сварочного аппарата

Перед тем как начинать расчет, тем более изготовление, нужно выяснить для себя то, каким должен быть сварочный ток. Так как в быту чаще всего применяют электроды, диаметр которых 3-4 мм, стоит опираться в расчетах на них. Трехмиллиметровых вполне достаточно для работы по дому и хозяйству. Даже кузовные работы в автомобиле можно проводить, не опасаясь за некачественные швы, которые может сделать сварка. Значит, если пал выбор на тройку, нужно выбирать ток около 115 А. Именно при таком токе идеально работают эти электроды. Если же вы решили использовать двойку, ток на выходе аппарата должен быть около 70 А, а для четверки – вдвое больше.


Схема трансформатора с первичной и вторичной обмоткой.

Учтите, что у сварочного трансформатора мощность не должна быть очень большой. Ток потребления – максимум 200 А. Да и то в таком случае будет чрезмерный нагрев не только проводов обмотки, но и кабелей питания. Следовательно, нагрузка на сеть возрастает, и электрические предохранители могут не выдерживать. Так что, если решили использовать электроды толщиной в 3 мм, отталкивайтесь от тока не более 130 А. Для того чтобы вычислить у сварочного трансформатора мощность, вам потребуется произведение тока во вторичной обмотке при воспламенении дуги, угла сдвига фаз, напряжения в режиме покоя разделить на коэффициент полезного действия. В данном случае его можно считать величиной постоянной, она равна 0,7.

Основные критерии при выборе

Чтобы аппарат имел высокую надежность, хорошую ремонтопригодность и долговечную конструкцию, необходимо при выборе обращать внимание на диапазон регулирования тока, продолжительность включения, напряжение, фазность, потребляемую мощность, тип охлаждения и число постов

Важно также просмотреть отзывы на отсутствие крупных габаритов, веса, низкой стабильности дуги, невысокого ПВ, сильной зависимости качества шва от мастерства, высокого энергопотребления и невозможности применить аппарат, чтобы сварить цветные металлы, сплавы между собой

Советуем изучить Поперечное сечение проводника


Мощность — основной критерий при выборе

Обратите внимание! Выбирать аппарат нужно, учитывая силу тока. Бытовые агрегаты работают на 200 А, полупрофессиональные — до 300 А, а профессиональные — свыше 300 А

При выборе следует смотреть на толщину электродов. Оптимальный диаметр — это 2-5 мм для домашних работ.

Устройство трансформатора для сварки

Самое главное в сердечниках – это форма. Она может быть стержневого (П-образный) или броневого типа (Ш-образный). Если сравнивать их, то окажется, что КПД выше у первого типа устройств для сварки. Плотность намотки тоже может быть достаточно высокой. Конечно же, они чаще всего применяются для изготовления электрической сварки. У самодельного аппарата для сварки металла могут быть обмотки следующих типов:

  • цилиндрические (вторичная обмотка наматывается поверх сетевой);
  • дисковые (обе обмотки располагаются на некотором расстоянии друг от друга).


Цилиндрические обмотки: а – однослойная, б – двухслойная, в – многослойная из круглого провода, 1 – витки из прямоугольного провода, 2 – разрезные выравнивающие кольца, 3 – бумажно-бакелитовый цилиндр, 4 – конец первого слоя обмотки, 5 – вертикальные рейки, 6 – внутренние ответвления обмотки.

Стоит подробнее рассмотреть каждый тип обмоток. Что касается цилиндрической намотки, то она имеет очень жесткие вольт-амперные характеристики. Но он не будет пригоден для применения в ручных сварочных аппаратах. Можно выйти из положения, применив в конструкции аппарата дроссели и реостаты. Но они только усложняют всю схему, что нецелесообразно в большей части случаев.

При использовании дискового типа намотки сетевая отдалена на некоторое расстояние от вторичной. Большая часть возникающего в устройстве магнитного потока (а если точнее, то он возникает в сетевой обмотке) никак не может быть связана (даже индуктивно) с вторичной обмоткой. Такой тип намотки лучше всего использовать в тех случаях, когда имеется необходимость в частой регулировке тока сварки. Внешняя характеристика у таких устройств имеется в необходимом количестве. А от расположения сетевой обмотки относительно вторичной напрямую зависит индуктивность рассеяния сварочного трансформатора. Но она еще зависит и от типа магнитопровода, даже от того, есть ли рядом со сварочным аппаратом металлические предметы. Вычислить точное значение индуктивности не представляется возможным. При расчете применяются приблизительные вычисления.

Ток, необходимый для работы сварки, регулируется путем изменения зазора между первичной и вторичной обмотками. Их, конечно же, следует делать так, чтобы можно было без труда перемещать по магнитопроводу. Вот только в условиях домашнего изготовления такое сделать довольно сложно, но можно сделать определенное число фиксированных значений тока сварки. При использовании сварки в дальнейшем, если потребуется немного уменьшить ток, нужно укладывать кольцами кабель. Учтите только, что он от этого будет греться.

Обмотки трансформатора разнесенные на разные плечи: 1 – первичная, 2 – вторичная.

Очень сильное рассеивание будет у сварочных аппаратов, которые оборудованы сердечниками П-образной формы. Причем у них сетевая обмотка обязательно должна располагаться на одном плече, а вторичная – на втором. Это вследствие того, что расстояние от одной обмотки до другой достаточно большое. Основной показатель сварочного трансформатора – это коэффициент трансформации. Он может быть вычислен путем деления числа витков вторичной обмотки на число витков первичной. Такое же значение вы получите, разделив выходной ток или напряжение на соответствующую входную характеристику (ток или напряжение).

Трансформатор постоянного тока

Из трансформатора можно собрать не только аппарат переменного тока, но и сварочник на постоянном токе. Соответственно, для этих целей нужно изготовить трансформатор постоянного тока. Такой трансформатор будет полезен для полуавтомата или инвертора. Он позволяет получить стабильную, легко поджигающуюся дугу. Подобному аппарату под силу сварка любых металлов, в том числе нержавеющей стали или чугуна.

Для сборки трансформатора постоянного тока вам понадобится всего 10-15 минут. Поскольку мы будем просто модернизировать трансформатор переменного тока, сделанный ранее. Вам необходимо подключить выпрямитель к вторичной обмотке. Выпрямитель должен быть собран на диодах.

У диодов должно быть нормальное охлаждение и они должны быть рассчитаны на ток с силой около 200 Ампер. Мы рекомендуем использовать диоды типа Д161. Также нам необходимо выровнять ток. Для этого нужно взять два конденсатора С1 и С2. Их основные характеристики должны быть такими: 15000 мкФ, напряжение 50В. Все компоненты собираются по схеме, которую вы можете видеть ниже. L1 — это дроссель, он нужен для регулировки тока. Х4 — это контакты, предназначенные для подключения держака электрода. А х5 — это контакты для подключения массы.

Данная схема сварочного трансформатора проверена временем и отлично себя зарекомендовала. Вполне рабочая схема, при этом очень удобная.

Стандартный расчет сварочного трансформатора

Следующая методика применяется исключительно при проведении расчетов преобразующих устройств с использованием магнитопроводов только лишь П-образной формы. Обе обмотки намотаны на одинаковых каркасах, располагаются на разных плечах. Следует учитывать, что необходимо половины обеих обмоток соединять последовательно между собой. Например, производится расчет преобразователя для работы с электродами 4 мм. Для этого необходим ток во вторичной обмотке примерно 160 А. Напряжение на выходе должно составить 50 В. В это же время сетевое (питающее) напряжение принимать следует 220 или 240 В. Пусть продолжительность работы будет 20%.

Для расчета необходимо вводить параметр мощности, учитывающий продолжительность работы. Эта мощность будет равна: Рдл = I2 x U2 x (ПР/100)1/2 х 0,001.

Для параметров сварочного аппарата, которые были взяты за отправную точку, значение мощности равно 3,58 кВт. Теперь необходимо вычислить число витков обмоток. Для этого: E = 0,55 + 0,095 × Pдл.


Расположение обмоток на стержнях в трансформаторах: 1 — стержень, 2 — обмотка ВН, 3 – обмотка НН, 4,5- группы катушек.

В этой формуле Е – это электродвижущая сила одного витка. Для рассчитываемого устройства это значение будет равно 0,89 Вольт/виток. То есть с каждого витка преобразователя можно снять 0,89 В. Следовательно, отношение 220/0,89 – это число витков первичной обмотки. А отношение 50/0,89 – это число витков вторичной обмотки сварочного трансформатора.

В первичной обмотке будет ток, равный отношению произведения тока вторичной обмотки и коэффициента k=1,1 к коэффициенту трансформации. В примере получится ток, равный 40 А. Для определения сечения сердечника сварочного трансформатора нужно использовать формулу: S = U2 × 10000/(4.44×f×N2×Bm).

Для расчета в примере площадь будет равна 27 см². При этом f принимается равным 50 Герц, а Bm – это индукция поля (магнитного) в сердечнике устройства. Ее значение принимается равным 1,5 Тесла.

Для сварочного трансформатора, который будет работать с электродами толщиной в 4 мм, получены такие характеристики, как:


Типы магнитных сердечников: а – броневой, б – стержневой.

  • ток сварки – 160 А;
  • площадь сечения сердечника – 28,5 см²;
  • первичная обмотка содержит 250 витков.

Но данные характеристики справедливы для сварочного трансформатора. Только при изготовлении его использовалась схема, в которой применено увеличенное значение магнитного рассеивания. Воспроизвести в домашних условиях такое устройство вряд ли получится, поэтому окажется проще изготовить трансформатор с намоткой вторичной обмотки непосредственно поверх сетевой. Даже если принять во внимание условие того, что неизбежны применение дросселей, ухудшение характеристик, то магнитный поток такого нехитрого устройства будет сконцентрирован в определенной точке и вокруг нее. А вся энергия в ней способна передаваться рационально.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: