Хобби-Сварка

На этой ветке форума я предлагаю рассмотреть вопросы связанные с конструкцией силовых трансформаторов и их расчёт.

В сети все самоделкины бредят тороидальным трансформатором. Чем он хорош?

007 писал(а):

В сети все самоделкины бредят тороидальным трансформатором. Чем он хорош?

Преимущества тороидального трансформатора в том, что: 1) он имеет самый высокий коэффициент полезного действия; 2) т.к. обмотки трансформатора распределены по всему сечению, то его можно эффективно охлаждать и, следовательно, снизить сечение проводов обмоток; 3) для его намотки не требуется сложных приспособлений и специализированных станков, т.е. его можно намотать с помощью челнока.

Недостатки: 1) Сложность и очень большая трудоёмкость намотки обмоток трансформатора. 2) Много места занимает в корпусе полуавтомата. 3) Сложен в размещении и креплении в корпусе при условии эффективного охлаждения.

Раздобыл я недавно ТОР. Хочу обвязать его силовой электроникой (в лучшем случае, в худшем - классика), т.е. сделать из него чоппер.
А пока же поцепил на него нихром и варю электродами на выезде.

Кстати, давайте рассчитаем параметры и хар-ки тора для сварки проволокой диам 1 мм

Ali

Рассчитать не сложно. Для начала необходимо задаться следующими параметрами:
1. Напряжение питающей сети (220В).
2. Длительно потребляемый ток (характеристика сети).
3. Коммутация (включение и выключение во время сварки) по первичной стороне или по вторичной.
4. Напряжение х.х. трансформатора.
5. Сварка предполагаемых толщин.
6. Если есть конкретное сечение сердечника, то его размеры.
7. Схема выпрямления.
8. Охлаждение.

1 Напряжение сети - 220 + - 15 %
2 Длительно потребляемый ток - 100 А
3 Коммутация по первичке (мне кажется так легче), хотя не принципиально.
4 Uхх=45-50 В (думаю вполне достаточно)
5 Вот этот пункт бессмыслен, так как есть п 2.
6 Есть, завтра померяю (есть несколько колец, которые можно будет соединить вместе), хотя обычно считают 50 см2
7 Делаем без силовой электроники, поэтому тиристорное управление. (хотя возможно намотать ТОР со ступенчатой регулировкой)
8 Один вентиллятор на выдув (подлежит обсуждению)

Ali писал(а):

2 Длительно потребляемый ток - 100 А

Это наверно ошибка! 100А - длительный ток сварки, при ПВ=100%?

Точно точно. А потребляемый ток из сети будет результирующей после намотки транса и зависит от многих параметров (как первичной, так и вторичной сети и т.д.)

Вопрос для затравки:
сечение первички и вторички, кол-во витков перв. и втор., сечение железа????
Транс со ступенчатой регулировкой. 2-3 вывода по первичке, 2-3 вывода по вторичке.

Ali писал(а):

Вопрос для затравки:
сечение первички и вторички, кол-во витков перв. и втор., сечение железа????
Транс со ступенчатой регулировкой. 2-3 вывода по первичке, 2-3 вывода по вторичке.

Вопрос понятен. В настоящее время очень занят. На днях отвечу.

сечение железа 50 см2
кол-во витков вторички - 50 витков, сечением 20 мм2 - медь или 35 мм2 - алюминий

Вариант 1.

Исходные данные:

1. Силовой трансформатор источника постоянного тока сварочного полуавтомата.
2. Напряжение сети - 220 В/50 Гц.
3. Сечение сердечника - 50 см2 = 0,005 м2.
4. Коммутация по первичной стороне.
5. Сварочный ток при ПВ=100% - 100 А на максимальной ступени.
6. Конденсаторы, для компенсации индуктивного сопротивления сварочного контура, после выпрямителя, не используются.
7. Напряжение х.х. - 22...35 В.
8. Количество ступеней - 4.
9. Охлаждение - естественное


Расчёт:

1. Число витков в первичной обмотке на максимальной ступени:

W1 = U1/(4,44*f*Sc*B)=220 В/(4,44*50Гц*0,005 М2*1,8Т)= 110 вит.
где U1 - напряжение сети; f - частота сети; Sc-сечение сердечника; B - индукция стали.
2. Коэффициент трансформации на максимальной ступени

Ктр=U1/U2=220В/35В=6,29

3. Число витков во вторичной обмотке

W2=W1/Kтр=110/6,29=17,49=18вит.

4. Число витков в первичной обмотке на минимальной ступен

W1min=W2*Kтрmin=18вит*(220В/22В)= 180вит.

5. Длительный ток в первичной обмотке на максимальной ступени

i1=i2/Kтр=100А/6,29=16А.

6. Сечение провода в первичной обмотке

Sпр1=i/j=16А/(2А/мм2)=8мм2

7. Сечение провода во вторичной обмотке

Sпр2=i/j=100A/(2,5A/мм2)=40мм2.

Вариант 2.

Исходные данные:

1. Силовой трансформатор источника постоянного тока сварочного полуавтомата.
2. Напряжение сети - 220 В/50 Гц.
3. Сечение сердечника - 50 см2 = 0,005 м2.
4. Коммутация по вторичной стороне.
5. Сварочный ток при ПВ=100% - 100 А на максимальной ступени.
6. Конденсаторы, для компенсации индуктивного сопротивления сварочного контура, после выпрямителя, не используются.
7. Напряжение х.х. - 22...35 В.
8. Количество ступеней - 4.
9. Охлаждение - естественное


Расчёт:

1. Число витков в первичной обмотке на максимальной ступени:

W1 = U1/(4,44*f*Sc*B)=220 В/(4,44*50Гц*0,005 М2*1,0Т)= 198 вит.
где U1 - напряжение сети; f - частота сети; Sc-сечение сердечника; B - индукция стали.
2. Коэффициент трансформации на максимальной ступени

Ктр=U1/U2=220В/35В=6,29

3. Число витков во вторичной обмотке

W2=W1/Kтр=198/6,29=17,49=32вит.

4. Число витков в первичной обмотке на минимальной ступен

W1min=W2*Kтрmin=32вит*(220В/22В)= 320вит.

5. Длительный ток в первичной обмотке на максимальной ступени

i1=i2/Kтр=100А/6,29=16А.

6. Сечение провода в первичной обмотке

Sпр1=i/j=16А/(2А/мм2)=8мм2

7. Сечение провода во вторичной обмотке

Sпр2=i/j=100A/(2,5A/мм2)=40мм2.

Если использовать принудительное воздушное охлаждение, то, для тороидального трансформатора, сечение провода можно уменьшить в три раза, т.к. условия охлаждения его - наилучшие.

Если параллельно выпрямителю установить конденсаторы ёмкостью не менее 66 000 мкф, то напряжение х.х. трансформатора необходимо уменьшить в 1,41 раза.