Сварочный трансформатор — расчет, устройство и схема
Схема сварочного трансформатора должна быть знакома тем, кто планирует воспользоваться электрической сваркой. Благодаря этому аппарату, можно производить ручную дуговую падающую сварку. Обсудим его устройство.
По форме сердечника различают трансформаторы броневого и стержневого типов.
Типы магнитных сердечников: а — броневой, б — стержневой.
-->
Как выполняется расчет сварочного трансформатора?
Как говорилось ранее, сварочные трансформаторы переменного тока включают две обмотки, сердечник, которые несут ответственность за ключевые технические характеристики инструмента. Заранее предполагая напряжение обмоток, силу тока, прочие дополнительные параметры, производятся расчеты сердечника, обмоток, сечения медной проволоки.
При произведении расчетов основанием являются такие параметры:
U1 – напряжение первичной обмотки, в качестве которого выступает сетевое напряжение, от какого сварка и будет работать (220В/380В).
U2 – напряжение вторичной обмотки (не более 80В). Напряжение электричества, создаваемое после понижения. Оно необходимо для возбуждения сварочной дуги;
I – сила тока вторичной обмотки (рассчитывается в зависимости от предполагаемых для выполнения работ электродов, толщины свариваемого металла).
Sc – площадь сечения сердечника (берется в пределах 45-55 см²). Этот параметр влияет на качество и надежность работы инструмента.
So – площадь окна сердечника (берется в пределах 80-110 см²). Параметр берется из расчета отвода избыточного тепла, качественного магнитного рассеяния, удобства намотки медной проволоки.
Рт – плотность тока обмотки (2,5-3A/мм2 – для самодельных трансформаторов). довольно значимый параметр, который отвечает за электрические потери на обмотках инструмента.
Теперь мы знаем, как можно рассчитать витки катушек сварочного трансформатора под определенное сечение магнитопровода. Но остается вопрос — каким именно выбрать это сечение, особенно если конструкция магнитопровода позволяет варьировать его значение?
Оптимальное значение сечения магнитопрвода для типичного сварочного трансформатора было получено в примере расчета по стандартной методике (160А, 26 см2). Однако далеко не всегда оптимальные с точки зрения энергетических показателей значения являются таковыми, а то и возможными вообще, с точки зрения конструктивных и экономических соображений.
Например, трансформатор одной и той же мощности может иметь сечения магнитопровода с разницей в два раза: скажем 30-60 см2. При этом количество витков обмоток будет различаться тоже примерно в два раза: для 30 см2 придется мотать в два раза больше провода, чем для 60 см2. Если у магнитопровода небольшое окно, то вы рискуете тем, что все витки попросту не влезут в его объем или придется использовать очень тонкий провод — в этом случае необходимо увеличить сечение магнитопровода с целью уменьшения количества витков провода (актуально для многих самодельных трансформаторов). Вторая причина — экономическая. Если обмоточный провод в дефиците, то, учитывая его немалую стоимость, этот материал придется экономить по максимуму, если есть возможность, наращиваем магнитопровод до большего сечения. Но, с другой стороны, магнитопровод — самая тяжелая часть трансформатора. Лишняя площадь сечения магнитопровода — лишний и притом, весьма ощутимый вес. Проблема прибавки веса особенно сказывается тогда, когда трансформатор намотан алюминиевым проводом, вес которого намного меньше стали, а тем более меди. При больших запасах провода и достаточных размерах окна магнитопровода этот элемент конструкции имеет смысл выбирать потоньше. В любом случае не рекомендуется опускаться ниже значения 25 см2, не желательны также сечения выше 60 см2.
Ремонт сварочных трансформаторов – что мы сможем сами?
Основной проблемой, как правило, бывает самопроизвольное отключение аппарата, причиной которого может быть замыкание в цепи или между винтиками катушек. Починить довольно просто – отключить от сети, найти неисправность и заменить нужный элемент (конденсат, изоляцию или прочие детали). Если трансформатор сильно гудит, то это может стать причиной перегрева в дальнейшем. Причиной такого громкого шума могут стать слабые болты, стянутые листовые элементы. Исправить эту проблему довольно просто – необходимо подтянуть все виды болтов и гайки, посмотреть ситуацию с сердечником и при необходимости ее исправить.
Еще один недуг – чрезмерный нагрев. Причиной может быть неверная установка значений сварочного тока. Если вовремя не устранить эту проблему, то может сгореть вся изоляция, и аппарат придет в негодность, а также потребуется его достаточно продолжительный ремонт. Лучше всего соблюдать оптимальные значения сварочного тока, тогда перегрев не страшен. Произошел обрыв сварочной дуги и не получается зажечь ее снова – эта проблема известна большинству тех, кто занимается сваркой. В этот момент дуга представляет собой лишь искорки. Скорей всего, произошел пробой обмотки высокого напряжения.
В некоторых случаях о выходной мощности трансформатора можно судить по току первичной обмотки в режиме холостого хода. Вернее, здесь можно говорить не о количественной оценке мощности в режиме сварки, а о настройке трансформатора на максимальную мощность, на которую способна конкретная конструкция. Или же речь идет о контроле количества витков первичной обмотки, чтобы не допустить их недостатка в процессе изготовления. Для этого понадобится некоторое оборудование: ЛАТР (лабораторный автотрансформатор), амперметр, вольтметр.
В общем случае по току холостого тока нельзя судить о мощности: ток может быть разным даже для одинаковых типов трансформаторов. Однако, исследовав зависимость тока в первичной обмотке в режиме холостого хода, можно более уверенно судить о свойствах трансформатора. Для этого первичную обмотку трансформатора надо подключить через ЛАТР, что позволит плавно менять напряжение на ней от 0 до 240В. В цепь также должен быть включен амперметр.
Схема для проверки сварочного трансформатора
Постепенно увеличивая напряжение на обмотке, можно получить зависимость тока от питающего напряжения. Она будет иметь следующий вид.
Зависимости тока в первичной обмотке трансформатора от питающего напряжения, в режиме холостого хода.
Сначала кривая тока полого, почти линейно возрастает до небольшого значения, далее скорость возрастания увеличивается — кривая загибается вверх, после чего следует стремительное увеличение тока. В случае, когда устремление кривой к бесконечности происходит до напряжения 240В (кривая 1), то это значит, что первичная обмотка содержит мало витков и ее необходимо домотать. Надо учитывать, что трансформатор, включенный на то же напряжение без ЛАТРа, будет брать ток примерно на 30% больше. Если же точка рабочего напряжения лежит на изгибе кривой, то при сварке трансформатор будет выдавать свою максимальную мощность (кривая 2). В случае кривых 3, 4 трансформатор будет иметь ресурс мощности, которую можно увеличить путем уменьшения витков первичной обмотки, и незначительный ток холостого хода: большинство самоделок ориентированы на это положение. Реально токи холостого хода различны для разных типов трансформаторов, в большинстве случаев находясь в интервале 100-500 мА. Не рекомендуется устанавливать ток холостого хода более 2А.
