Como calcular um transformador de soldagem. Esquema, descrição

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Трансформатор - este é o primeiro dispositivo estático que permite converter energia elétrica CA.

transformador usado:

para converter tensão e energia CA;
para coordenação e separação galvânica de cargas.

O objetivo desta seção é fornecer uma metodologia de cálculo do transformador sem ir além dos conhecimentos adquiridos no volume do curso de física para o ensino médio.

Considere uma variante de um transformador contendo dois enrolamentos - primário e secundário.

A razão entre o número de voltas W₁ enrolamento primário para o número de voltas W₂ enrolamento secundário é chamado taxa de transformação do transformador K_T:

onde você₁, ELA É₂ - tensão dos enrolamentos primário e secundário, V; EU₁, I₂ - corrente dos enrolamentos primário e secundário, A.

A força eletromotriz (EMF) de uma volta do enrolamento é diretamente proporcional à taxa de variação do fluxo magnético Ф que penetra nessa volta:

Como o enrolamento do transformador é enrolado em um núcleo ferromagnético, que possui uma permeabilidade magnética milhares de vezes maior que o espaço circundante, quase todo o fluxo está concentrado no núcleo com seção transversal S_c.

Se ao mesmo tempo a indução no núcleo mudar de -B_m até +V_m com frequência B_mem seguida tensão média da bobina é igual a:

onde K_ф- fator de forma, levando em consideração a relação entre os valores de tensão efetiva e média, para uma tensão senoidal K_ф = 1,11; EM_m - indução máxima no núcleo, T; F - Frequência da tensão AC, Hz; S_c - área da seção transversal do núcleo, cm2; Para_c - fator de preenchimento do núcleo.

Apesar do número possivelmente diferente de voltas, os enrolamentos do transformador têm a mesma potência, igual à sua potência, e compartilham igualmente a área da janela do núcleo:

Onde está a_o - área da janela central, cm2; Para_o - fator de preenchimento da janela; J é a densidade de corrente nos enrolamentos do transformador, A/mm2.

Usando (18.3) e (18.4), determinamos a potência total do transformador:

Da fórmula (18.5) encontramos as dimensões do núcleo do transformador:

Para selecionar os valores B, J, K_cK_o recomendações para transformadores podem ser usadas (Tabela 18.5).

Para fio de alumínio, a densidade de corrente deve ser reduzida por um fator de 1,6.

Tabela 18.5. Parâmetros principais

Como calcular um transformador de soldagem

Embora o tipo mais comum de transformador seja transformador de enrolamento duplo, acontece que um desenvolvedor amador se depara com o problema do cálculo construtivo transformador multi-enrolamento.

Possível pelo menos dois casos transformador multi-enrolamento:

caso 1. O transformador tem dois enrolamentos principais ocupando mais de 95% da área da janela central, bem como um ou mais enrolamentos adicionais de baixa potência ocupando o restante da área da janela. Escolhendo um valor menor de Ko da tabela. 18.5, você pode calcular o transformador como um enrolamento duplo. Provavelmente, essa suposição não causará problemas com a colocação de enrolamentos adicionais.

caso 2. O transformador possui vários enrolamentos, cada um dos quais ocupa mais de 5% da área da janela do núcleo. O transformador já deve ser projetado como multi-enrolamento, caso contrário, pode haver problemas com a colocação dos enrolamentos na janela do núcleo.

O número de enrolamentos não afeta as leis da indução eletromagnética e, portanto, ao calcular um transformador de vários enrolamentos, basta resolver o problema da colocação construtiva de muitos enrolamentos na janela do núcleo.

Como observamos anteriormente (18.4), os enrolamentos de um transformador ocupam uma área de janela proporcional à sua potência. Isso não é difícil de verificar.

Vamos supor que todos os enrolamentos do transformador sejam feitos de um material de enrolamento semelhante e a mesma densidade de corrente J seja escolhida para eles, retirada da Tabela. 18.5. Como todos os enrolamentos são enrolados no mesmo núcleo, uma volta de qualquer enrolamento gera uma tensão E semelhante_в, que pode ser determinado pela fórmula (18.3).

Para obter a tensão necessária U nos terminais do enrolamento N_N, é necessário que este enrolamento contenha W_N =U_N /E_B voltas. Se a corrente I flui através do enrolamento N_N, então deve ser enrolado com um fio de seção transversal S_PR =I_N / J. Conhecendo a seção transversal do fio do enrolamento e o número de voltas, você pode determinar a área que esse enrolamento ocupará na janela do núcleo:

onde - poder de enrolamento

- coeficiente paramétrico que relaciona a seção transversal do enrolamento com sua potência.

Pode ser visto pela expressão que a seção transversal do enrolamento é igual ao produto da potência do enrolamento e o coeficiente K_EJ. Por sua vez, o coeficiente K_EJ é determinado pelos parâmetros do núcleo do transformador e tem um valor semelhante para todos os enrolamentos do transformador, independentemente de seu número e potência. Portanto, um número arbitrário de enrolamentos pode ser colocado na janela do núcleo, desde que sua potência total não exceda o valor:

Obviamente, a expressão resultante também é válida para um transformador de dois enrolamentos, o que permite selecionar as dimensões do núcleo de um transformador de vários enrolamentos de acordo com o método usado para um transformador de dois enrolamentos. Para fazer isso, é necessário apenas determinar a potência total do transformador de vários enrolamentos:

Exemplo 1. Vamos calcular o transformador T2 220/27 V com potência total de 200 W.

Um transformador semelhante é usado para alimentar os circuitos de alimentação e controle da máquina de solda semiautomática.

O transformador será enrolado em um tipo de núcleo padrão ShL. Da Tabela. 18.5 para um transformador com potência de 200 W enrolado em um núcleo SL, selecionamos os valores \u1,5b\u2,5bB \u2d XNUMX T, J \uXNUMXd XNUMX A / mmXNUMX e K_o = 0,32. Para um strip core, tomamos o valor K_c = 0,95.

Agora vamos encontrar as dimensões gerais do núcleo do transformador:

Escolhemos o núcleo ШЛ25x40, tendo S_c = 10 cm2 e S_o = 16 cm2. Tendo decidido a seção transversal do núcleo, de acordo com a fórmula (18.3), determinamos o EMF de uma volta do transformador:

Encontre o número de voltas do enrolamento primário do transformador:

Encontre o número de voltas do enrolamento secundário do transformador:

Para encontrar o diâmetro do fio dos enrolamentos primário e secundário, você deve primeiro determinar as correntes que fluem nesses enrolamentos:

Agora, conhecendo a densidade de corrente nos enrolamentos J = 2,5 A/mm2, podemos determinar o diâmetro do fio do enrolamento para Primeira frase:

и enrolamento secundário:

Selecionamos os diâmetros padrão mais próximos do fio de enrolamento:

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

Portanto, o transformador T2 é enrolado em um núcleo de fita em forma de W padrão do tipo SHL25x40, o enrolamento primário contém 696 voltas de fio de cobre com diâmetro de 0,69 mm, o enrolamento secundário contém 85 voltas de fio de cobre com diâmetro de 1,95 mm.

Exemplo 2. Vamos calcular um transformador de três enrolamentos, que é usado em uma fonte de alimentação ininterrupta.

Uma tensão alternada senoidal com amplitude de 10 V e frequência de 50 Hz é fornecida ao primeiro enrolamento da saída de um conversor DC-AC de transistor. A corrente efetiva máxima que o conversor é capaz de fornecer é igual a

Como o valor da amplitude da tensão senoidal é 1,414 vezes maior que a tensão efetiva, a tensão efetiva será aplicada ao primeiro enrolamento do transformador:

Para aumentar a tensão para U₂ \u220d XNUMX V serve como o segundo enrolamento, projetado para a corrente I₂ = 1,36A.

Para carregar a bateria, é utilizado o terceiro enrolamento, que possui tensão U₃ = 20 V e classificado para corrente I₃ = 6A.

De acordo com a fórmula (18.9), determinamos a potência total do transformador:

Suponha que, como no caso anterior, o transformador seja enrolado em um núcleo padrão do tipo SHL. Da Tabela. 18.5 para um transformador com potência de 360 W enrolado em um núcleo SL, selecionamos os valores \u1,47b\u2bB \u2d XNUMX T, J \uXNUMXd XNUMXA / mmXNUMX e K_o = 0,33. Para um strip core, tomamos o valor K_с = 0,95.

Agora vamos encontrar as dimensões gerais do núcleo do transformador:

Vamos escolher o núcleo ШЛ32х50 tendo S_c=16 cm2 e S_o= 26 cm2. Tendo decidido a seção transversal do núcleo, de acordo com a fórmula (18.3), determinamos o EMF de uma volta do transformador:

Encontre o número de voltas do primeiro enrolamento do transformador:

Encontre o número de voltas do segundo enrolamento do transformador:

Encontre o número de voltas do terceiro enrolamento do transformador:

Determine o diâmetro do fio do enrolamento para o primeiro enrolamento:

Provavelmente, será bastante problemático encontrar um fio de enrolamento de diâmetro tão grande.

Portanto, é melhor enrolar o primeiro enrolamento com um barramento retangular de cobre com seção transversal:

Determine o diâmetro do fio do enrolamento para o segundo enrolamento:

Determine o diâmetro do fio do enrolamento para o terceiro enrolamento:

Escolhemos os diâmetros padrão do fio do enrolamento para o segundo e terceiro enrolamentos:

Autor: Koryakin-Chernyak S.L.

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