Вихревой трансформатор со схемой в розетку

Сварочный трансформатор Особенности специализированных сварочных трансформаторов Основным элементом сварочного источника переменного тока является специализированный сварочный трансформатор. Познакомимся с конструктивными особенностями этих устройств. По форме сердечника различают трансформаторы броневого и стержневого типов рис. Для уменьшения потерь на вихревые токи, сердечник трансформатора набирается из вихревой трансформатор со схемой в розетку трансформаторной стали толщиной 0,27—0,5 мм. Трансформаторы стержневого типа, по сравнению с трансформаторами броневого типа, имеют вихревой трансформатор со схемой в розетку высокий КПД и допускают большие плотности токов в обмотках. Поэтому сварочные трансформаторы обычно, за редким исключением, бывают стержневого типа. По характеру устройства обмоток различают трансформаторы с цилиндрическими и дисковыми обмотками рис. Ранее подобная схема замещения уже использовалась нами для создания модели реального трансформатора рис. В данном случае все параметры трансформатора приведены к его вторичной обмотке. Поэтому в схеме замещения отсутствует идеальный трансформатор, необходимый для имитации коэффициента трансформации. Индуктивность рассеяния L s обмотки вызывается наличием собственного магнитного потока Ф 3, не сцепляемого с другой обмоткой. Чем дальше удалены друг от друга обмотки трансформатора, тем, соответственно, больше величины Ф 5 и L s. В трансформаторах с цилиндрическими обмотками одна обмотка намотана поверх другой. Так как обмотки находятся на минимальном расстоянии друг от друга, то практически весь магнитный поток первичной обмоткой сцепляется с витками вторичной обмотки. Только очень небольшая часть магнитного потока первичной обмотки, называемого потоком рассеяния, протекает в зазоре между обмотками и поэтому не связана со вторичной обмоткой. Ток ограничивается практически только активным омическим сопротивлением I, и г 2 обмоток, поэтому трансформатор имеет жесткую характеристику, и ток короткого замыкания на вторичной обмотке более чем в 10 раз превосходит рабочий ток трансформатора. Для получения крутопадающей внешней характеристики используют дроссель переменного тока, который в ранних сварочных источниках присутствовал как независимый конструктивный элемент, дополнительно увеличивающий массу и габариты сварочного источника. Позже в качестве дросселя стали использовать индуктивность рассеяния трансформатора. Для получения требуемой величины индуктивности рассеяния обмотки трансформатора стали выполнять в виде дисков рис. В трансформаторах с дисковыми обмотками одна обмотка разнесена от другой. Так как обмотки удалены друг от друга, то значительная часть магнитного потока первичной обмотки не связана со вторичной обмоткой. Еще говорят, что эти трансформаторы имеют развитое электромагнитное рассеяние. Используя трансформатор с дисковыми обмотками, можно легко получить необходимую нам падающую внешнюю характеристику, где рабочий ток составляет «80 % от тока короткого замыкания. Регулировка сварочного тока обычно достигается изменением расстояния между обмотками, которые выполняются подвижными. В бытовых условиях трудно изготовить трансформатор с подвижными обмотками. Решением проблемы в этом случае станет трансформатор на несколько фиксированных значений сварочного тока. Для более тонкой регулировки сварочного тока разумеется, в сторону уменьшения можно использовать индуктивность сварочного кабеля, укладывая его кольцами. Как рассчитать индуктивность рассеяния? К сожалению, точный расчет индуктивности рассеяния практически невозможен. Обычно на практике расчет ведется методом последовательных приближений с уточнением - обмоточных и конструктивных данных на практическом образце. Здесь схематически изображен общий магнитный поток Ф и потоки рассеяния обмоток — Ф 51 и 0 s 2. В окне сердечника ток первичной обмотки трансформатора направлен от зрителя, а ток вторичной обмотки наоборот. Благодаря этому, для потоков рассеяния первичная и вторичная обмотки представляют собой своеобразный соленоид с промежутком 5, называемым главным каналом рассеяния далее — канал. В этом канале проходят основные потоки рассеяния первичной и вторичной обмоток. Благодаря тому, что обмотки трансформатора не сосредоточены в точке, а определенным образом распределены в пространстве, часть потока рассеяния проходит внутри обмоток. При смещении к краю обмотки поток рассеяния ослабевает, так как создается меньшими ампервитками обмотки рис. Потоки рассеяния в канале между вихревой трансформатор со схемой в розетку, а также внутри катушек суммируются и создают общий поток рассеяния. Для определения этих составляющих примем ряд допущений. Так как сердечник трансформатора имеет очень маленькое магнитное сопротивление, то будем считать, что все ампервитки обмоток прикладываются к каналу рассеяния. Такое же допущение вихревой трансформатор со схемой в розетку для участков катушек, находящихся с наружной стороны сердечника, ибо вне канала между катушками магнитный поток замыкается через пространство, имеющее несравненно большее сечение и, следовательно, гораздо меньшее сопротивление. Данное допущение приведет к несколько завышенному расчетному значению потока рассеяния, что впоследствии может быть учтено введением поправочного коэффициента. Определим поток рассеяния, создаваемый вторичной обмоткой в канале рассеяния 8. Напряженность и магнитная индукция связаны между собой через абсолютную магнитную проницаемость вещества которая, в свою очередь, равна произведению Подставив полученные значения в формулу для магнитного сопротивления, получим Магнитный поток в канале для одной обмотки можно найти по формуле Потокосцепление одной вихревой трансформатор со схемой в розетку с потоком в канале можно найти по формуле Для вычисления потокосцепления с потоком, проходящим через толщу вторичной обмотки, выделим силовую трубку шириной dx рис. Ее магнитное сопротивление можно найти по формуле Выделен витками: Таким образом, поток трубки равен: А потокосцепление трубки составляет Общее потокосцепление подобных трубок по ширине вторичной обмотки 5 2 будет Общее потокосцепление обмотки можно найти, суммировав потокосцепление в канале и потокосцепление в толще обмотки: Разделив потокосцепление на ток, получим индуктивность рассеяния вторичной обмотки: Индуктивность рассеяния первичной обмотки, приведенная к вторичной: Общая индуктивность рассеяния, приведенная к вторичной обмотке: Для участков катушек, находящихся с наружной стороны сердечника, поток рассеивания замыкается через пространство? Специфика работы сварочного трансформатора заключается в том, что он нагружен не на все 100 % времени своего включения. Обычно считается, что ПН сварочного трансформатора не превышает 60 %. Данное обстоятельство позволяет за счет увеличения плотности тока в обмотках уменьшить общее сечение обмотки без значительного ухудшения ее теплового режима. Так как алюминий имеет более высокое по сравнению с медью удельное сопротивление, то для него нужно выбирать плотность тока в 1,6 раза меньше. Максимальное напряжение дуги, соответствующее вихревой трансформатор со схемой в розетку сварочному току, можно рассчитать по формуле Как уже говорилось ранее, напряжение холостого хода U xx напряжение на вторичной обмотке ненагруженного трансформатора должно быть в 1,8—2,5 больше максимального напряжения дуги. При повышении U xx улучшается устойчивость и начальное зажигание дуги. Однако ГОСТ95-77Е ограничивает максимальное действующее напряжения U xx на уровне 80 Найдем габаритную мощность сварочного трансформатора Р г: По общеизвестной формуле формула 9. Определим ЭДС одного витка трансформатора: Количество витков вторичной обмотки: Сечение алюминиевого провода вторичной обмотки: можно использовать алюминиевую шину сечением 5x6 мм 2. Уточнение конфигурации окна сердечника трансформатора Ранее в результате моделирования рис. Индуктивность рассеяния трансформатора, приведенную к его вторичной обмотке, можно найти по формуле Как видно из формулы, индуктивность рассеяния прямо пропорциональна высоте окна Qi и обратно пропорциональна ширине окна с сердечника. Воспользуемся данными, полученными из вихревой трансформатор со схемой в розетку трансформатора для определения периметра зазора. Если обмотки заполняют всю ширину окна сердечника, то периметр канала можно определить по формуле Рассчитаем индуктивность рассеяния, которая может быть получена при данной конфигурации сердечника: Вывод. Если полученное значение вихревой трансформатор со схемой в розетку рассеяния меньше требуемого, то окно следует сделать уже и выше. Если же индуктивность рассеяния больше чем требуется, то окно следует сделать ниже и шире. Конструкция сварочного источника переменного тока Ниже приведены обмоточные данные и описана конструкция сварочного источника, позволяющего вихревой трансформатор со схемой в розетку два фиксированных значения сварочного тока — 150 А и 120 Размеры и расположение обмоток сварочного трансформатора изображены на рис. Обмотки мотаются на двух каркасах, выполненных из листового стеклотекстолита толщиной 2 мм. На каркасе первичная и вторичная обмотки изолированы друг от друга стеклотекстолитовой щечкой толщиной 2 мм. Перед намоткой каркас следует усилить, насадив на деревянную оправку. Отверстие, предназначенное для насадки на сердечник, должно быть больше размеров сердечника на 1,5—2 мм, что позволит впоследствии без проблем собрать трансформатор. Первичная обмотка W x состоит из двух секций I и Грасположенных на различных каркасах и соединенных параллельно. Каждая из секций содержит по 230 витков провода ПЭВ-2 01,9 мм. После намотки слоя провода его следует уплотнить лег- 1 кими ударами деревянного молотка. Если трансформатор изготавливается в кустарных условиях, то после намотки каждого слоя его необходимо промазывать пропиточным лаком. В качестве межслойной изоляции используется прессшпан толщиной 0,5—1 мм. Для вторичной обмотки W 2 берется голая алюминиевая шина сечением 30 мм 2 5x6 мм. Перед намоткой шину еле- i дует плотно обмотать для изоляции киперной лентой или тон- : кой хлопчатобумажной тканью, предварительно порезанной : на полосы шириной 20 мм. После изоляции поперечные размеры шины должны уве-личиться не более, чем на 1,5 мм. Вторичная обмотка, как и : первичная, поровну распределена на обоих каркасах:! То, что меньшему сварочному току соответствует большее количество витков вторичной : обмотки, не опечатка. Шина укладывается на более широкую сторону и при пра- : вильной изоляции и укладке, в два слоя входит 21 виток. После намотки каждого слоя, его следует уплот- нить легкими ударами деревянного молотка и обильнопромазать пропиточным лаком. Для намотки можно использовать алюминиевую шину такого же сечения, но с другим соотношением сторон. В этом случае, возможно, следует несколько скорректировать высоту секции вторичной обмотки, чтобы в два слоя входило ровное количество витков. После намотки и пропитки трансформатор следует просушить. Температура и вихревой трансформатор со схемой в розетку сушки определяются маркой используемого пропиточного лака. Сердечник трансформатора набран из пластин холоднока- танной трансформаторной стали шириной 40 мм и толщиной 0,35 мм. Холоднокатанная вихревой трансформатор со схемой в розетку, в отличие от горя- чекатанной, имеющей почти черный цвет, имеет белый цвет. Можно использовать листовую сталь от списанного трансформатора трансформаторной подстанции. Имеющееся железо сначала рубят на полосы, потом режут на фрагменты длиной 108 и 186 мм. Заусенцы на краях рубленого железа необходимо удалить с помощью надфиля или мелкого напильника. Сердечник собирается «вперекрышку» с возможно меньшими зазорами в местах стыковки отдельных листов. Конструкция сердечника трансформатора изображена на рис. В кожухе необходимо предусмотреть вентиляционные отверстия. Для подключения первичной обмотки трансформатора к сети ~220 В необходимо использовать кабель с медной жилой сечением не менее 6 мм г и силовую розетку на ток 63 А, имеющую заземляющий нож, который необходимо соединить с сердечником трансформатора и с защитным кожухом. Соответственно, заземляющий контакт розетки должен быть надежно заземлен. Вихревой трансформатор со схемой в розетку вторичной обмотки необходимо подключить вихревой трансформатор со схемой в розетку латунным шпилькам диаметром 8—10 мм, установленным на диэлектрической термостойкой панели, которая крепится к защитному кожуху трансформатора. В качестве сварочных можно использовать мягкие медные провода сечением 16—25 мм 2.