Kako izmjeriti napon otvorenog kruga pretvarača za zavarivanje. Domaći strojevi za zavarivanje Najbolji napon za sekundarni namot transformatora za zavarivanje

Transformatori za zavarivanje izuzetno su relevantni za industrijski rad. Ovo je posebna oprema koja je dizajnirana za pretvaranje mrežnog napona u onaj koji je najpotrebniji za uređaj za zavarivanje. Krug transformatora za zavarivanje je jednostavan i sasvim je moguće napraviti ga sami.

Uređaj učinkovito smanjuje napon u praznom hodu. Zahvaljujući ovom svojstvu, transformator za zavarivanje radi bez prekida. Najčešće korišteni transformatori su štapni. Odlikuju se višim tehničkim karakteristikama i svojstvima: uređaj koristi znatno manju količinu maziva, ima prilično jednostavan dizajn, karakteriziraju ga vrlo široka ograničenja kontroliranih parametara, te ima visoku zavarivačku i energetsku učinkovitost.

Koji je princip rada?

Transformator polako smanjuje napon na 60-80V. A trenutna snaga, naprotiv, počinje se povećavati na 40-500A. Neki modeli transformatora povećavaju jačinu struje na veće brojke. Transformator mora podržavati konstantnu struju.

Osnova svih tekućih procesa je princip elektromagnetske indukcije. Broj zavoja u namotima 1 i 2 je od velike važnosti.

Oni utječu na faktor konverzije. Uređaj ima funkciju za kontrolu disperzije magnetskih polja. Struja teče kroz magnetski krug. Proizvodi izmjenični napon u svim zavojima zavojnice. Na izlazu se napon zbraja do optimalnog.

Svaki transformator za zavarivanje mora ispunjavati zahtjeve:

1. Napon na sekundarnom namotu mora u početku i više puta pobuditi luk i održavati njegovo izgaranje pri zavarivanju metalnih dijelova.
2. Vanjska karakteristika mora padati. Ovo je važno za ručno, automatsko, poluautomatsko zavarivanje. Padajuća karakteristika može se postići umjetnim povećanjem induktivne reaktancije.
3. Svaki uređaj mora imati sustav za podešavanje načina zavarivanja. Najučinkovitije je ako sustav radi u širokom rasponu.

Rad uređaja za zavarivanje pokriva 3 načina rada:

• prazan hod;
• rad s opterećenjem;
• kratki spoj.

Značajke dizajnerskog rješenja

Nije teško stvoriti transformator za zavarivanje kod kuće. Neki ljudi ga ne kupuju, već ga jednostavno sakupljaju u "zanatskim" uvjetima. Dijagram transformatora za zavarivanje dostupan je na internetu. Stoga, stvaranje neće biti teško. Dakle, faze stvaranja uređaja kod kuće:

1. Glavni dio je magnetski krug. Naziva se i jezgrom. Sadrži čelične ploče. Ploče moraju biti izolirane jedna od druge. Najbolje ploče su one koje se sastoje od elektro čelika. Možete ih uzeti iz druge opreme.
2. Namoti žice (jedan ili više) moraju biti postavljeni na magnetsku jezgru. Primarni namot uvijek treba biti jednostruk. Struja će se dovoditi u primarni namot transformatora. Svi preostali namoti su sekundarni. U slučajevima kada majstor vjeruje da će zavarivati ​​malo, polako (nema žurbe), a nema izvrsnih materijala za montažu, primarni namot može biti izrađen od žica. Ali pouzdanost uređaja bit će manja. Prilikom odabira žica morate uzeti u obzir njihov presjek i izolaciju. Izolaciju možete lako napraviti sami. Žice su lakirane i namotane u dva navoja. Vrsta izolacije uvelike utječe na pouzdanost cijelog namota, temperaturu pregrijavanja, otpornost na vlagu i izolaciju.
3. Potrebno je podesiti izlazni napon. Regulacija ovisi o samom dizajnu. Ovdje su bitni elementi: kretanje vodećeg vijka (prolazi kroz jezgru) i kretanje pokretnih namota. Treba imati na umu da mnogi dizajni sadrže fiksni mrežni namot.
4. Kućište je izuzetno važno za transformator. Štitit će uređaj od oštećenja.
5. Da biste poboljšali uređaj, možete mu dodati ručke i kotače. Ovo je iznimno potrebno ako je transformator za zavarivanje težak.

Namot za transformator može biti izrađen od posebne namotane bakrene žice. Za proizvodnju sekundarnog namota potreban je višežilni kabel s presjekom od 25 do 35 mm. Namot se može spojiti na bakrene stezaljke. Naravno, transformator koji kupite ima kvalitetnije sklopke.

Najlakši transformator, napravljen kod kuće, teži više od 3 kg. Na tržištu se mogu kupiti modeli teži od 10 kg.

Krug izravno ovisi o tome kakvu jezgru uređaj ima - šipku, toroidalnu. I također od onih detalja koji su prisutni u kreatoru. Internetski svijet ima više dijagrama uređaja (npr. slika 1). Sastavlja se od svih mogućih raspoloživih elemenata.

Uređaj može imati istosmjernu i izmjeničnu struju. DC transformator je relevantan za zavarivanje tankih limova. To su automobilski limovi i krovni čelik. Prilikom zavarivanja na DC Luk zavarivanja je stabilan. Može se zavarivati ​​izravnim ili obrnutim polaritetom. Bez posebnog značaja. Ako je struja izmjenična, tada se može lako ispraviti. Dovoljno je koristiti mostne ispravljače smještene na snažnim diodama.

Klasifikacija opreme i njezine sorte

Postoje mnoge vrste transformatora za zavarivanje. Prema dizajnu, transformatori se dijele na:

Slika 1. Dijagram aparata za zavarivanje.

1. Višestruki uređaj. Njegova moć je ogromna. Zahvaljujući njemu možete osigurati nekoliko radnih mjesta.
2. Pojedinačni post. Najtipičnije za kućnu upotrebu. Dostupne su i sheme za njegovu montažu.

Prema faznoj regulaciji transformatori se dijele:

1. Jednofazni model. Radi na naponu od 220 V.
2. Model transformatora sa 3 faze. Radi na naponu od 380 V. Uređaj može zavariti prilično debeli sloj metala. Razvijeni su transformatori koji su također dizajnirani za rad na 220 V.

Prema dizajnu uređaja dijele se na:

1. Model s magnetskom disperzijom. Uređaj se sastoji od samog transformatora i induktora. Prigušnica vam omogućuje regulaciju napona.
2. Model s povećanom magnetskom disperzijom. Dizajn uređaja je složeniji. Sadrži pokretne namote, kondenzator i stabilizator impulsa.
3. Tiristorski model. Ovo je novi proizvod među ostalim transformatorima. Model ima energetski transformator, fazni regulator i relativno malu težinu.

Osim toga, vrijedi naglasiti da oprema o kojoj je riječ može raditi ili na kontinuirano opskrbljenu struju ili na isprekidanu napajanu struju. Oni modeli koji rade na povremenoj struji odlikuju se prisutnošću upravljačkog sustava tiristorskog tipa i dodatnom upotrebom stabilizacije impulsa.

DIY veza

Dijagram spajanja transformatora prikazan je u uputama. Treba napomenuti da se za ispravno funkcioniranje uređaja u budućnosti preporuča unaprijed proučiti. Prije nego što ga povežete, morate uzeti u obzir sljedeće vrlo važne točke:

1. Prvo provjerite dosljednost njegovog napona i napona u mreži napajanja.
2. Krug zavarivanja mora biti otvoren prije spajanja.
3. Transformator za zavarivanje je spojen pomoću zasebnih sklopki.
4. Razmak između uređaja i mreže je minimalan.
5. Pad napona u mreži ne smije pasti više od 5%. U slučajevima kada ovaj kriterij nije zadovoljen, preporuča se povećati poprečni presjek žica.

Savjeti za pravilan rad su sljedeći. Briga o transformatorima je vrlo jednostavna. Potrebno je osigurati visokokvalitetno uzemljenje, održavati kontakte u redu i čistima, provjeriti otpor izolacije (ovo je važno pri radu na otvorenom) i pridržavati se radnih zahtjeva navedenih u uputama.

Kupljen transformator za varenje

Pri kupnji transformatora za žice za zavarivanje morate poći od sljedećih osnovnih karakteristika:

1. Kompaktna oprema.
2. Uređaj je jeftin.
3. Nazivni napon uređaja je 9-40 V. Uređaj je izuzetno jednostavan. Ako imate veliku želju, možete ga sami sastaviti, a ne kupiti.
4. Broj faza. Ovo je izuzetno važna točka pri kupnji tranzistora za zavarivanje.
5. Nazivna struja zavarivanja. Profesionalni uređaji koji se koriste u proizvodnji moraju imati struju do 1000 A, a kućni modeli samo 100 A.
6. Kontrolne granice struje zavarivanja. Za kućni model najprikladnija vrijednost je od 50 do 200 A.
7. Radni napon 30-70 V (prilično visoke vrijednosti).
8. Nazivni način rada. Pomoću ovog pokazatelja možete odrediti količinu vremena tijekom kojeg transformator radi neprekidno.
9. Napon otvorenog kruga. Vrijednost napona ne smije prelaziti 80 V.
10. Potrošnja energije. Poznavajući ovaj pokazatelj, možete izračunati učinkovitost. Rezultat izračuna je da što je veća učinkovitost, transformator bolje radi.

Problemi: kako riješiti problem

Svaki uređaj može prestati raditi, bez obzira na to je li kupljen ili sam sastavljen. Transformator možete popraviti sami. Naravno, ako se izuzmu problemi industrijskog kompleksa.

Najčešći problemi javljaju se u krugu uređaja. U njemu može doći do kratkog spoja, što dovodi do gašenja. Da biste uklonili kratki spoj, transformator se mora rastaviti. Neispravni elementi se mijenjaju. Najčešći uzrok je terminalni blok, namot koji se nalazi pored njega.

Možda postoji još jedan razlog - pregrijavanje uređaja. To je obično uzrokovano trenutnom postavkom. To jest, struja je postavljena na višu vrijednost od dopuštene u uputama. Ako se ovaj faktor usklađenosti ne uzme u obzir, tada će pregrijavanje redovito pratiti rad uređaja. To će neizbježno dovesti do kvara ključnog elementa. Kao rezultat toga, morat ćete potpuno promijeniti premotavanje unatrag.

Ako je rad transformatora popraćen jakim zujanjem, to može značiti da su vijci unutar strukture olabavljeni. Da biste ispravili ovu nijansu, morate ukloniti kućište transformatora i zategnuti sve vijke i matice.

Čim se popravak obavi, uređaj se mora ponovno provjeriti. Ako uređaj počne dobro raditi, možete nastaviti s radom.

Transformator je jednostavan i pouzdan uređaj.

Dostupan je širokom sloju stanovništva.

Uređaj se aktivno koristi za elektrolučno zavarivanje, spajanje limova i popravak metalnih elemenata.

Prednosti transformatora za zavarivanje

Uređaj ima mnoge pozitivne kvalitete:

Metode namotavanja namota stroja za zavarivanje na toroidalnu jezgru: 1 - ravnomjerno, 2 - sekcijsko, a - mrežno namotavanje, b - namotavanje snage.

1. To je dobra cijena. Uređaj je jeftin i pouzdan.
2. Uređaj ima visoku učinkovitost. Obično je učinkovitost 70-90%.
3. Uređaj troši minimalnu energiju.
4. Možete sami izvršiti popravke ako se pokvari.
5. Uređaj je jednostavan za korištenje i ne zahtijeva vještine ili znanje.

Ako uređaj dobro radi, možete vidjeti izvrsnu kvalitetu šavova, metal ne prska tijekom zavarivanja, luk gori stabilno, a limovi se ravnomjerno talože. U takvim slučajevima majstori naglašavaju: "kuha se tiho".

Nedostaci opreme

Pored velikog broja prednosti, postoje i negativne kvalitete uređaja. Tako:

1. Za najkvalitetnije zavarivanje trebat će vam posebne elektrode. Stvoreni su za naizmjenična struja i imaju stabilizirajuća svojstva.
2. Smanjena stabilnost luka. Ovaj minus je svojstven samo onim transformatorima koji nemaju ugrađeni stabilizator izgaranja.
3. Ovisnost o fluktuacijama napona u mreži. Ovaj je nedostatak svojstven običnim, jednostavnim uređajima.

Stoga se prije kupnje određenog modela opreme preporučuje odvagnuti sve prednosti i nedostatke.

Proračun domaćih transformatora za zavarivanje ima izražene specifičnosti, jer u većini slučajeva ne odgovaraju standardnim krugovima i, uglavnom, standardne metode proračuna razvijene za industrijske transformatore ne mogu se primijeniti na njih. Specifičnost je u tome što se kod izrade kućnih proizvoda parametri njihovih sastavnih dijelova prilagođavaju već dostupnim materijalima - uglavnom magnetskom krugu. Transformatori često nisu sastavljeni od najboljeg transformatorskog željeza, omotani su neodgovarajućom žicom, te se jako zagrijavaju i vibriraju.

Prilikom proizvodnje transformatora sličnog dizajna industrijskom dizajnu, možete koristiti standardne metode izračuna. Takve tehnike uspostavljaju najoptimalnije vrijednosti namota i geometrijskih parametara transformatora. Međutim, s druge strane, ta ista optimalnost je nedostatak standardnih metoda. Budući da se ispostavljaju potpuno nemoćni kada bilo koji parametar prijeđe standardne vrijednosti.

Štapni transformatori, u usporedbi s pancirnim, imaju veću učinkovitost i dopuštaju veću gustoću struje u namotima. Stoga se transformatori za zavarivanje obično, uz rijetke iznimke, izrađuju od šipkaste tikovine.

Na temelju prirode namota razlikuju se transformatori s cilindričnim i tanjurastim namotima.

Vrste namota transformatora: a - cilindrični namot, b - disk namot. 1 - primarni namot, 2 - sekundarni namot.

Kod transformatora s cilindričnim namotima jedan je namot namotan na drugi. Pošto su namoti uključeni minimalna udaljenost jedan od drugog, tada je gotovo cijeli magnetski tok primarnog namota spregnut sa zavojima sekundarnog namota. Samo dio magnetskog toka primarnog namota, koji se naziva tok curenja, teče u rasporu između namota i stoga nije povezan sa sekundarnim namotom. Takav transformator ima krutu karakteristiku (pročitajte o strujno-naponskoj karakteristici stroja za zavarivanje). Transformator s ovom karakteristikom nije prikladan za ručno zavarivanje. Da bi se dobila padajuća vanjska karakteristika stroja za zavarivanje, u ovom slučaju koristi se balastni reostat ili prigušnica. Prisutnost ovih elemenata komplicira dizajn stroja za zavarivanje.

U transformatorima s diskastim namotima primarni i sekundarni namoti su razmaknuti. Stoga značajan dio magnetskog toka primarnog namota nije povezan sa sekundarnim namotom. Također kažu da su ti transformatori razvili elektromagnetsko rasipanje. Takav transformator ima potrebnu padajuću vanjsku karakteristiku. Induktivitet rasipanja transformatora ovisi o relativnom položaju namota, njihovoj konfiguraciji, materijalu magnetske jezgre, pa čak i o metalnim predmetima koji se nalaze u blizini transformatora. Stoga je točan proračun induktiviteta rasipanja praktički nemoguć. Obično se u praksi proračuni provode metodom uzastopnih aproksimacija s naknadnim usavršavanjem namota i konstrukcijskih podataka na praktičnom uzorku.

Podešavanje struje zavarivanja obično se postiže promjenom razmaka između namota koji su pomični. U domaćim uvjetima teško je napraviti transformator s pokretnim namotima. Rješenje može biti izrada transformatora za nekoliko fiksnih vrijednosti struje zavarivanja (za nekoliko vrijednosti napona otvorenog kruga). Finije podešavanje struje zavarivanja, prema smanjenju, može se izvršiti polaganjem kabela za zavarivanje u prstenovima (kabel će se jako zagrijati).

Osobito jaka disipacija i, prema tome, strmo padajuća karakteristika karakteristični su za transformatore u obliku slova U u kojima su namoti razmaknuti na različitim krakovima, budući da je razmak između namota posebno velik.

Ali oni troše puno energije i možda neće proizvesti očekivanu struju.

Omjer broja zavoja primarnog namota N 1 prema broju zavoja sekundarnog namota N 2 naziva se omjerom transformacije transformatora n, a ako se ne uzmu u obzir različiti gubici, tada vrijedi sljedeći izraz:

n = N 1 /N 2 = U 1 /U 2 = I 2 /I 1

gdje U 1, U 2 - napon primarnog i sekundarnog namota, V; I 1, I 2 - struja primarnog i sekundarnog namota, A.

Odabir snage transformatora za zavarivanje

Kada počnete sastavljati transformator, bilo bi razumno postaviti ograničenje izlazne struje za sebe i namotati namote na odabranu snagu. Iako se ovdje možete usredotočiti na najveću moguću snagu za određeni uzorak, uzimajući u obzir da iz jednofazna mreža bilo koji transformator vjerojatno neće razviti struju veću od 200A. Istodobno, potrebno je jasno razumjeti da se s povećanjem snage povećava stupanj zagrijavanja i trošenja transformatora, potrebne su deblje i skuplje žice, težina se povećava, a svaka električna mreža ne može izdržati apetite snažnog zavarivanja strojevi. Zlatna sredina ovdje može biti snaga transformatora, dovoljna za rad najpopularnije elektrode od tri milimetra, s izlaznom strujom od 120-130A.

Potrošnja energije transformatora za zavarivanje i stroja u cjelini bit će jednaka:

P = U x.x. × I sv. × cos(φ) / η

gdje je U x.x. - napon otvorenog kruga, I St. - struja zavarivanja, φ - fazni kut između struje i napona. Budući da je sam transformator induktivno opterećenje, fazni kut uvijek postoji. U slučaju izračuna potrošnje energije, cos(φ) se može uzeti jednakim 0,8. η - učinkovitost. Za transformator za zavarivanje, učinkovitost se može uzeti jednaka 0,7.

Standardna metoda za proračun transformatora

Na primjer, uzmimo ovu metodu za izračun podataka za transformator za zavarivanje dizajniran za radnu struju sekundarne zavojnice I 2 = 160 A, s izlaznim naponom otvorenog kruga U 2 = 50 V, mrežnim naponom U 1 = 220 V, vrijednost PR-a (trajanje operacije) bit će, recimo, 20% (o PR-u vidi dolje).

Uvedimo parametar snage koji uzima u obzir vrijeme rada transformatora:

P dl = U 2 × I 2 × (PR/100) 1/2 × 0,001
P dl = 50 × 160 (20/100) 1/2 × 0,001 = 3,58 kW

gdje je PR koeficijent trajanja rada, %. Koeficijent trajanja rada pokazuje koliko vremena (u postocima) transformator radi u lučnom načinu rada (zagrijava se), a ostatak vremena je u stanju mirovanja (hladi se). Za domaće transformatore, PR se može smatrati jednakim 20-30%. Sam PR, općenito, ne utječe na izlaznu struju transformatora, međutim, kao što ni omjer zavoja transformatora ne utječe značajno na PR parametar gotovog proizvoda. PR uvelike ovisi o drugim čimbenicima: presjeku žice i gustoći struje, izolaciji i načinu polaganja žice, ventilaciji. Međutim, sa stajališta gore navedene metodologije, vjeruje se da će za različite PR-ove malo drugačiji omjeri između broja zavoja zavojnice i površine poprečnog presjeka magnetskog kruga biti optimalniji, iako, u bilo kojem slučaju, izlazna snaga ostaje nepromijenjena, izračunata za danu struju I 2 . Ništa vas ne sprječava da prihvatite PR, recimo, 60% ili 100%, a transformator radite na nižoj vrijednosti, kao što se obično događa u praksi. Ipak, najbolja kombinacija podataka namota i geometrije transformatora osigurava izbor niže PR vrijednosti.

Za odabir broja zavoja namota transformatora preporuča se koristiti empirijsku ovisnost elektromotorne sile jednog zavoja E (u voltima po zavoju):

E = 0,55 + 0,095 × P dl (P dl u kW)
E = 0,55 + 0,095 × 3,58 = 0,89 V/okret

Ova ovisnost vrijedi za širok raspon snaga, ali je najveća konvergencija rezultata u rasponu od 5-30 kW.

Broj zavoja (zbroj obiju polovica) primarnog i sekundarnog namota određuje se prema tome:

N1 = U1/E; N2 = U2/E
Nl = 220/0,89 = 247; N2 = 50/0,89 = 56

Nazivna primarna struja u amperima:

I 1 = I 2 × k m /n

gdje je k m =1,05-1,1 koeficijent koji uzima u obzir struju magnetiziranja transformatora; n = N 1 / N 2 - omjer transformacije.

n = 247/56 = 4,4
I 1 = 160 × 1,1/4,4 = 40 A

Poprečni presjek čelika jezgre transformatora (cm 2) određen je formulom:

S = U 2 × 10000/(4,44 × f × N 2 × B m)
S = 50 × 10000/(4,44 × 50 × 56 × 1,5) = 27 cm 2

gdje je f=50 Hz industrijska frekvencija struje; B m - indukcija magnetskog polja u jezgri, T. Za transformatorski čelik, indukcija se može uzeti kao B m = 1,5-1,7 T, preporuča se uzeti bliže nižoj vrijednosti.

Projektne dimenzije transformatora dane su u odnosu na strukturu jezgre magnetske jezgre. Geometrijski parametri magnetskog kruga u milimetrima:

• Širina čelične ploče od pakiranja magnetske jezgre
  a=(S×100/(p 1 ×k c)) 1/2 =(27×100/(2×0,95)) 1/2 =37,7 mm.
• Debljina paketa ploča kraka magnetskog kruga
  b=a×p 1 =37,7×2=75,4 mm.
• Širina prozora magnetske jezgre
  c=b/p 2 =75,4×1,2=90 mm.

gdje je p1 =1,8-2,2; p 2 = 1,0-1,2. Površina poprečnog presjeka magnetskog kruga, mjerena linearnim dimenzijama stranica sastavljenog transformatora, bit će nešto veća od izračunate vrijednosti; potrebno je uzeti u obzir neizbježne praznine između ploča u željezu skup, a jednak je:

S izlaz = S/k c
S van = 27/0,95 = 28,4 cm 2

gdje je k c =0,95-0,97 faktor punjenja čelika.

Odabire se vrijednost (a) koja je najbliža rasponu transformatorskog čelika, konačna vrijednost (b) se prilagođava uzimajući u obzir prethodno odabranu (a), usredotočujući se na dobivene vrijednosti S i S iz.

Visina magnetskog kruga nije strogo utvrđena metodom i odabire se na temelju dimenzija zavojnica s žicom, montažnih dimenzija, a također uzima u obzir udaljenost između zavojnica, koja se postavlja prilikom podešavanja struje transformatora. Dimenzije zavojnica određene su presjekom žice, brojem zavoja i načinom namotavanja.

Struja zavarivanja može se podesiti pomicanjem dijelova primarnog i sekundarnog namota jedan u odnosu na drugi. Kako dulja udaljenost između primarnog i sekundarnog namota, manja će biti izlazna snaga transformatora za zavarivanje.

Tako su za transformator zavarivanja sa strujom zavarivanja od 160A dobivene vrijednosti glavnih parametara: ukupni broj zavoja primarnih zavojnica N 1 = 247 zavoja i izmjerena površina poprečnog presjeka magnetskog krug S od = 28,4 cm 2. Izračun s istim početnim podacima, osim PR = 100%, dat će malo drugačije omjere S iz i N 1: 41,6 cm 2 odnosno 168 za istu struju od 160 A.

Na što treba obratiti pozornost pri analizi rezultata? Prije svega, u ovom slučaju odnosi između S i N za određenu struju vrijede samo za transformator za zavarivanje proizveden prema krugu s povećanim magnetskim rasipanjem. Ako primijenimo vrijednosti S i N dobivene za ovu vrstu transformatora na drugi transformator - izgrađen prema krugu energetskog transformatora (vidi sliku ispod), tada bi izlazna struja za iste vrijednosti S i N 1 značajno povećati, vjerojatno za 1,4-1,5 puta, ili bi bilo potrebno povećati broj zavoja primarne zavojnice N 1 za približno isti iznos da bi se održala zadana vrijednost struje.

Transformatori za zavarivanje, u kojima su dijelovi sekundarne zavojnice namotani na vrh primara, postali su rašireni u samoproizvodnja aparati za zavarivanje. Njihov magnetski tok je koncentriraniji i energija se prenosi učinkovitije, iako to dovodi do pogoršanja karakteristika zavarivanja, što se, međutim, može ispraviti prigušnicom ili otporom balasta.

Pojednostavljeni proračun transformatora za zavarivanje

Najvažniji dio transformatora za zavarivanje je magnetska jezgra. U mnogim slučajevima za domaće proizvode koriste se magnetske jezgre iz stare električne opreme, koja prije nije imala nikakve veze sa zavarivanjem: sve vrste velikih transformatora, autotransformatora (LATR), elektromotora. Često ove magnetske jezgre imaju vrlo egzotičnu konfiguraciju, a njihovi geometrijski parametri se ne mogu mijenjati. I transformator za zavarivanje mora se izračunati prema onome što je dostupno - nestandardni magnetski krug, koristeći nestandardnu ​​metodu proračuna.

Najvažniji parametri u proračunu o kojima ovisi snaga su površina poprečnog presjeka magnetske jezgre, broj zavoja primarnog namota i položaj primarnog i sekundarnog namota transformatora na magnetskoj jezgri. Poprečni presjek magnetskog kruga u ovom slučaju mjeri se vanjskim dimenzijama komprimiranog paketa ploča, ne uzimajući u obzir gubitke zbog razmaka između ploča, a izražava se u cm 2. S mrežnim naponom napajanja od 220-240V, s malim otporom u liniji, možemo preporučiti sljedeće formule za približan izračun zavoja primarnog namota, koje daju pozitivne rezultate za struje od 120-180A za mnoge vrste transformatora za zavarivanje . Ispod su formule za dvije ekstremne mogućnosti rasporeda namota.

Za transformatore s namotima na jednoj ruci (slika dolje, a):
N 1 = 7440 × U 1 /(S od × I 2)
Za transformatore s odvojenim namotima (slika ispod, b):
N 1 = 4960 × U 1 /(S od × I 2)

gdje je N 1 približan broj zavoja primarnog namota, S je izmjereni poprečni presjek magnetske jezgre (cm 2), I 2 je specificirana struja zavarivanja sekundarnog namota (A), U 1 je mreža napon.

Treba uzeti u obzir da je za transformator s primarnim i sekundarnim namotima razmaknutim na različitim kracima malo vjerojatno da će biti moguće dobiti struju veću od 140A - na to utječe jaka disipacija magnetskog polja. Također se ne možete usredotočiti na struju veću od 200 A za druge vrste transformatora. Formule su vrlo približne. Neki transformatori s posebno lošim magnetskim krugovima proizvode znatno niže izlazne struje. Osim toga, postoje mnogi parametri koji se ne mogu u potpunosti odrediti i uzeti u obzir. Obično je nepoznato od koje je vrste željeza napravljen određeni magnetski krug uklonjen sa stare opreme. Napon u električnoj mreži može jako varirati (190-250V). Još gore, ako električni vod ima značajan unutarnji otpor, koji iznosi samo nekoliko ohma, on nema praktički nikakvog utjecaja na očitanja voltmetra, koji ima veliki unutarnji otpor, ali može znatno prigušiti snagu zavarivanja. S obzirom na sve navedeno, preporuča se da se primarni namot transformatora izvede s nekoliko odvojaka svakih 20-40 zavoja.

U tom će slučaju uvijek biti moguće točnije odabrati snagu transformatora ili ga prilagoditi naponu određene mreže. Broj zavoja sekundarnog namota određuje se iz omjera (osim za "uši", na primjer iz dva LATR-a):

N 2 = 0,95 × N 1 × U 2 /U 1

gdje je U 2 željeni napon praznog hoda na izlazu sekundarnog namota (45-60V), U 1 je mrežni napon.

Izbor presjeka magnetske jezgre

Optimalna vrijednost presjeka magnetske jezgre za tipični transformator za zavarivanje dobivena je u proračunskom primjeru standardnom metodom (160A, 26 cm2). Međutim, vrijednosti koje su optimalne sa stajališta energetskih pokazatelja nisu uvijek optimalne, niti su uopće moguće, sa stajališta dizajna i ekonomskih razmatranja.

Na primjer, transformator iste snage može imati presjeke magnetske jezgre s razlikom od dva puta: recimo 30-60 cm 2. U ovom slučaju, broj zavoja namota također će se razlikovati otprilike dva puta: za 30 cm 2 morat ćete namotati dvostruko više žice nego za 60 cm 2. Ako magnetski krug ima mali prozor, tada riskirate da svi zavoji jednostavno neće stati u njegov volumen ili ćete morati koristiti vrlo tanku žicu - u ovom slučaju potrebno je povećati presjek magneta krug kako bi se smanjio broj zavoja žice (relevantno za mnoge domaće transformatore). Drugi razlog je ekonomski. Ako je žica za namotavanje manjkava, tada će se, s obzirom na njenu znatnu cijenu, ovaj materijal morati uštedjeti što je više moguće; ako je moguće, povećavamo magnetsku jezgru na veći poprečni presjek. No, s druge strane, magnetska jezgra je najteži dio transformatora. Dodatna površina poprečnog presjeka magnetskog kruga znači dodatnu i, štoviše, vrlo primjetnu težinu. Problem debljanja je posebno uočljiv kada je transformator namotan aluminijskom žicom, čija je težina znatno manja od čelične, a još više od bakrene. Ako postoje velike rezerve žice i dovoljne veličine prozora magnetskog kruga, ima smisla odabrati tanji element dizajna. U svakom slučaju, ne preporuča se spuštanje ispod 25 cm 2, dijelovi iznad 60 cm 2 također nisu poželjni.

Izbor zavoja transformatora eksperimentalno

Općenito, snaga se ne može procijeniti prema struji praznog hoda: struja može biti različita čak i za iste vrste transformatora. Međutim, ispitivanjem ovisnosti o struji u primarnom namotu u načinu rada bez opterećenja, može se pouzdanije prosuditi o svojstvima transformatora. Da biste to učinili, primarni namot transformatora mora biti spojen preko LATR-a, što će vam omogućiti glatku promjenu napona na njemu od 0 do 240 V. U strujni krug mora biti uključen i ampermetar.

Postupnim povećanjem napona na namotu možete dobiti ovisnost struje o naponu napajanja. Izgledat će ovako:

U početku krivulja struje raste lagano, gotovo linearno, do male vrijednosti, zatim se brzina povećanja povećava - krivulja se savija prema gore, nakon čega slijedi brz porast struje. U slučaju kada krivulja teži beskonačnosti do napona od 240V (krivulja 1), to znači da primarni namot ima malo zavoja i treba ga namotati. Mora se uzeti u obzir da će transformator uključen na isti napon bez LATR-a povući približno 30% više struje. Ako se točka radnog napona nalazi na zavoju krivulje, tada će tijekom zavarivanja transformator proizvesti svoju maksimalnu snagu (krivulja 2). U slučaju krivulja 3, 4, transformator će imati resurs snage koji se može povećati smanjenjem zavoja primarnog namota i beznačajnom strujom praznog hoda: većina domaćih proizvoda usmjerena je na ovaj položaj. U stvarnosti, struje praznog hoda su različite za različiti tipovi transformatora, u većini slučajeva u rasponu od 100-500 mA. Ne preporučuje se postavljanje struje praznog hoda na više od 2A.

Kada koristite sadržaj ove stranice, morate staviti aktivne poveznice na ovu stranicu, vidljive korisnicima i pretraživačkim robotima.

U modernoj literaturi možete pronaći mnogo materijala o zavarivanju. Posljednjih je godina niz članaka posvećen poboljšanju i proračunu elemenata transformatora za zavarivanje. Nudim ono najvažnije: kako i od čega kod kuće izraditi transformatore za zavarivanje. Svi dolje opisani krugovi transformatora za zavarivanje praktično su ispitani i zapravo su prikladni za ručno električno zavarivanje. Neke od shema razvijene su "među ljudima" desetljećima i postale su svojevrsni "klasici" neovisne "konstrukcije transformatora".
Kao i svaki transformator, transformator za zavarivanje sastoji se od primarnog i sekundarnog (eventualno s odvojcima) namota namotanih na veliku magnetsku jezgru izrađenu od transformatorskog željeza. Transformator za zavarivanje razlikuje se od konvencionalnog transformatora po načinu rada: radi u lučnom načinu rada, tj. gotovo maksimalnom mogućom snagom. A otuda i jake vibracije, intenzivno zagrijavanje i potreba za korištenjem žice velikog presjeka. Takav se transformator napaja iz jednofazne mreže od 220-240 V. Izlazni napon sekundarnog namota u režimu praznog hoda (bez opterećenja) (kada nije opterećenje priključeno na izlaz) za domaće zavarivače je, kao pravilo, u rasponu od 45-50 V, rjeđe do 70 V. Općenito, izlazni naponi za industrijske jedinice za zavarivanje su ograničeni (80 V za izmjenični napon, 90 V za istosmjerni napon). Stoga velike stacionarne jedinice imaju izlaz od 60-80 V.

Glavna karakteristika snage transformatora za zavarivanje Uobičajeno je uzeti u obzir izlaznu struju sekundarnog namota u lučnom načinu (način zavarivanja). U tom slučaju, električni luk gori u razmaku između kraja elektrode i metala koji se zavaruje. Veličina razmaka je 0,5 ... 1,1 d (d je promjer elektrode), održava se ručno. Za prijenosne strukture, radne struje su 40-200 A. Struja zavarivanja određena je snagom transformatora. Odabir promjera korištenih elektroda i optimalna debljina metala koji se zavaruje ovisi o izlaznoj struji transformatora za zavarivanje.
Najčešće su elektrode s čeličnim šipkama od 3 mm ("trojka"), koje zahtijevaju struje od 90-150 A (obično 100-130 A). U vještim rukama, "trojka" će gorjeti na 75 A. Na strujama većim od 150 A, takve se elektrode mogu koristiti za rezanje metala (tanke ploče željeza 1-2 mm mogu se rezati na nižim strujama). Pri radu s elektrodom od 3 mm kroz primarni namot transformatora teče struja od 20-30 A (obično oko 25 A).
Ako je izlazna struja manja od potrebne, tada se elektrode počinju "zalijepiti" ili "lijepiti", zavarujući svoje vrhove na metal koji se zavaruje: tako, transformator za zavarivanje počinje raditi s opasnim preopterećenjem u načinu kratkog spoja. Pri struji većoj od dopuštene, elektrode počinju rezati materijal: to može uništiti cijeli proizvod.
Za elektrode sa željeznom šipkom od 2 mm potrebna je struja od 40-80 A (obično 50-70 A). Mogu precizno zavariti tanki čelik debljine 1-2 mm. Elektrode od 4 mm rade dobro pri struji od 150-200 A. Veće struje se koriste za manje uobičajene (05-6 mm) elektrode i rezanje metala.
Osim snage, važno svojstvo transformatora za zavarivanje je njegova dinamička karakteristika. Dinamičke karakteristike transformatora uvelike određuju stabilnost luka, a time i kvalitetu zavareni spojevi. Od dinamičkih karakteristika razlikujemo strmi pad i blagi pad. Na ručno zavarivanje dolazi do neizbježnih oscilacija kraja elektrode i sukladno tome do promjene duljine gorenja luka (u trenutku paljenja luka, pri podešavanju duljine luka, na neravnim površinama, od drhtanja ruku). Ako dinamička karakteristika transformatora strmo pada, tada kada duljina luka fluktuira, u sekundarnom namotu transformatora dolazi do manjih promjena u radnoj struji: luk gori stabilno, zavariti leži ravno. S ravnom kosom ili krutom karakteristikom transformatora: kada se promijeni duljina luka, radna struja se također naglo mijenja, što mijenja način zavarivanja - kao rezultat toga, luk gori nestabilno, šav je loše kvalitete, a teško je ili čak nemoguće raditi s takvim strojem za zavarivanje ručno. Za ručno elektrolučno zavarivanje potrebna je strmo padajuća dinamička karakteristika transformatora. Tip ravnog pada koristi se za automatsko zavarivanje.
Općenito, u stvarnim uvjetima, teško je moguće nekako izmjeriti ili kvantificirati parametre strujno-naponske karakteristike, međutim, kao i mnoge druge parametre transformatora za zavarivanje. Stoga se u praksi dijele na bolje i lošije zavarene. Kad transformator dobro radi, zavarivači kažu: "Meko zavari." To bi trebalo značiti visoku kvalitetu zavara, bez prskanja metala, luk stalno gori, metal se ravnomjerno taloži. Sve dolje opisane izvedbe transformatora zapravo su prikladne za ručno elektrolučno zavarivanje.

Način rada transformatora za zavarivanje

Način rada transformatora za zavarivanje može se okarakterizirati kao kratkotrajno ponavljajući. U stvarnim uvjetima nakon zavarivanja u pravilu slijede montažni, montažni i drugi radovi. Stoga, nakon rada u lučnom načinu rada, transformator ima neko vrijeme da se ohladi u stanju mirovanja. U lučnom načinu rada, transformator za zavarivanje se intenzivno zagrijava, au stanju mirovanja se hladi, ali mnogo sporije. Situacija je gora kada se transformator koristi za rezanje metala, što je vrlo često. Da biste rezali debele šipke, limove, cijevi itd. s lukom, kada struja domaćeg transformatora nije prevelika, morate previše pregrijati uređaj. Svaki industrijski uređaj karakterizira tako važan parametar kao koeficijent trajanja rada (OL), mjeren u%. Za domaće tvorničke prijenosne uređaje težine 40-50 kg, PR obično ne prelazi 20%. To znači da transformator za zavarivanje može raditi u lučnom načinu rada ne više od 20% ukupnog vremena, preostalih 80% mora biti u stanju mirovanja. Za većinu kućnih dizajna, PR treba uzeti još manje. Intenzivnim režimom rada transformatora smatrat ćemo onaj kada je vrijeme gorenja luka istog reda kao i vrijeme prekida.
Domaći transformatori za zavarivanje izrađeni su prema različitim shemama: na magnetskim žicama u obliku slova U i W ili toroidalnim, s različitim kombinacijama rasporeda namota. Shema proizvodnje transformatora i broj zavoja budućih namota uglavnom su određeni raspoloživom magnetskom jezgrom. U budućnosti će se u članku razmotriti stvarni krugovi domaćih transformatora i materijala za njih. Sada odredimo koji će nam materijali za namotavanje i izolaciju trebati.

S obzirom na velike snage, za namotavanje transformatora koristi se relativno debela žica. Razvijanje značajnih struja tijekom rada, bilo koji zavarivač postupno se zagrijava. Brzina zagrijavanja ovisi o nizu čimbenika, od kojih je najvažniji promjer ili površina poprečnog presjeka žica za namatanje. Što je žica deblja, to bolje propušta struju, manje se zagrijava i, konačno, bolje odvodi toplinu. Glavna karakteristika je gustoća struje (A/mm2): što je veća gustoća struje u žicama, to je intenzivnije zagrijavanje transformatora. Žice za namatanje mogu biti bakrene ili aluminijske. Bakar vam omogućuje korištenje 1,5 puta veće gustoće struje i manje se zagrijava: bolje je namotati primarni namot bakrenom žicom. U industrijskim uređajima gustoća struje ne prelazi 5 A/mm2 za bakrenu žicu. Za opcije domaće izrade, 10 A/mm2 za bakar može se smatrati zadovoljavajućim rezultatom. Kako se gustoća struje povećava, zagrijavanje transformatora se naglo ubrzava. U principu, za primarni namot možete koristiti žicu kroz koju će teći struja gustoće do 20 A/mm2, ali tada će se transformator zagrijati na temperaturu od 60 ° C nakon upotrebe 2-3 elektrode. Ako mislite da ćete morati variti malo, polako, a još uvijek nemate bolje materijale, onda možete namotati primarni namot žicom i uz jako preopterećenje. Iako će to, naravno, neizbježno smanjiti pouzdanost uređaja.

Osim presjeka, druga važna karakteristika žice je način izolacije. Žica može biti lakirana, namotana u jedan ili dva sloja niti ili tkanine, koji su zauzvrat impregnirani lakom. Pouzdanost namota, njegova maksimalna temperatura pregrijavanja, otpornost na vlagu i izolacijska svojstva uvelike ovise o vrsti izolacije (vidi tablicu). Najbolja izolacija je od stakloplastike impregnirane lakom otpornim na toplinu, ali takvu je žicu teško nabaviti, a ako je kupite, neće biti jeftina. Najmanje poželjan, ali najpristupačniji materijal za domaće proizvode su obične PEL, PEV žice 1,6-2,4 mm u jednostavnoj izolaciji od laka. Takve žice su najčešće, mogu se ukloniti iz zavojnica prigušnica i transformatora rabljene opreme. Prilikom pažljivog uklanjanja starih žica iz okvira svitaka, potrebno je pratiti stanje njihove prevlake i dodatno izolirati malo oštećena mjesta. Ako su namotaji žice bili dodatno impregnirani lakom, njihovi su zavoji zalijepljeni, a kada ih pokušate razdvojiti, stvrdnuta impregnacija često otkine sloj vlastitog laka žice, izlažući metal. U rijetkim slučajevima, u nedostatku drugih opcija, "domaći radnici" navijaju primarne namotaje čak i s montažnom žicom u izolaciji od vinil klorida. Njegovi nedostaci: višak izolacije i slaba disipacija topline.

Uvijek treba dati kvalitetu polaganja primarnog namota transformatora najveću pažnju. Primarni namot ima veći broj zavoja od sekundara, veća mu je gustoća namota i više se zagrijava. Primarni namot je ispod visoki napon, ako dođe do kratkog spoja između zavoja ili kvara izolacije, na primjer, kroz vlagu, cijela zavojnica brzo "izgori". U pravilu ga je nemoguće obnoviti bez rastavljanja cijele strukture.
Sekundarni namot je namotan jednožilnom ili višežilnom žicom, čiji presjek osigurava potrebnu gustoću struje. Postoji nekoliko načina za rješavanje ovog problema. Može se koristiti prvi monolitna žica presjeka 10-24 mm2 od bakra ili aluminija. Ove pravokutne žice (obično zvane sabirnice) koriste se za industrijske transformatore za zavarivanje. Međutim, u većini kućnih dizajna, žica za namatanje mora se mnogo puta povući kroz uske prozore magnetskog kruga. Pokušajte zamisliti da ovo radite oko 60 puta s punom bakrenom žicom od 16 mm2. U ovom slučaju, bolje je dati prednost aluminijskim žicama: one su mnogo mekše i jeftinije. Druga metoda je namotavanje sekundarnog namota užetom žicom odgovarajućeg presjeka u običnoj izolaciji od vinil klorida. Mekan je, lako se postavlja i pouzdano je izoliran. Istina, sintetički sloj zauzima višak prostora u prozorima i ometa hlađenje. Ponekad u te svrhe koriste stare nasukane žice u debeloj gumenoj izolaciji, koje se koriste u snažnim trofaznim kabelima. Guma se lako skida, a umjesto nje žicu omotajte slojem nekog tankog izolacijskog materijala. Treći način je izrada sekundarnog namota od nekoliko jednožilnih žica, približno istih kao one s kojima je namotan primarni namot. Da biste to učinili, 2-5 žica od 1,6-2,5 mm pažljivo su povezane trakom i korištene kao jedna žica. Ova sabirnica od nekoliko žica zauzima mali volumen i dovoljno je fleksibilna, što olakšava instalaciju. Ako je potrebnu žicu teško nabaviti, onda se sekundarni namot može napraviti od tankih, najčešćih PEV, PEL žica 0,5-0,8 mm, iako će to trajati sat ili dva. Najprije trebate odabrati ravnu površinu na koju ćete čvrsto postaviti dva klina ili kuke s razmakom između njih jednakim duljini žice sekundarnog namota od 20-30 m. Zatim rastegnite nekoliko desetaka niti tanke žice između njih bez savijanja, dobiti jedan duguljasti svežanj. Zatim odvojite jedan od krajeva grede od nosača i stegnite ga u uložak s električnim ili ručna bušilica. Pri malim brzinama cijeli je snop lagano zategnut i uvija se u jednu žicu. Nakon uvijanja, duljina žice će se malo smanjiti. Na krajevima dobivene višežilne žice morate pažljivo zapaliti lak i očistiti krajeve svake žice posebno, a zatim sve čvrsto zalemiti. Uostalom, preporučljivo je žicu izolirati tako da je cijelom dužinom omotate slojem npr. ljepljive trake.
Za polaganje namota, pričvršćivanje žice, međurednu izolaciju, izolaciju i pričvršćivanje magnetskog kruga trebat će vam tanak, čvrst i toplinski otporan izolacijski materijal. U budućnosti će se vidjeti da je u mnogim izvedbama transformatora za zavarivanje volumen prozora magnetskog kruga, u koji je potrebno položiti nekoliko namota s debelim žicama, uvelike ograničen. Stoga je u ovom "vitalnom" prostoru magnetskog kruga svaki milimetar vrijedan. S malim veličinama jezgre, izolacijski materijali trebaju zauzimati što manji volumen, tj. biti što tanji i elastičniji. Uobičajena PVC izolacijska traka može se odmah isključiti iz upotrebe na grijaćim područjima transformatora. Već pri malom pregrijavanju postaje mekan i postupno se širi ili protiskuje žicama, a kod znatnog pregrijavanja se topi i pjeni. Za izolaciju i zavoje možete koristiti trake od fluoroplastike, stakla i lakirane tkanine, kao i običnu traku između redova. Škotska traka može se smatrati jednim od najprikladnijih izolacijskih materijala. Uostalom, imajući ljepljivu površinu, malu debljinu, elastičnost, prilično je otporan na toplinu i jak. Štoviše, sada se ljepljiva traka prodaje gotovo posvuda na kolutima različitih širina i promjera. Zavojnice malog promjera idealne su za provlačenje kompaktnih magnetskih jezgri kroz uske prozore. Dva ili tri sloja trake između redova žice praktički ne povećavaju volumen zavojnica.

I konačno, najvažniji element svakog transformatora je magnetski krug. U pravilu se za domaće proizvode koriste magnetske jezgre starih električnih uređaja, koji prethodno nisu imali ništa zajedničko s transformatorom za zavarivanje, na primjer, veliki transformatori, autotransformatori (LATR), elektromotori. Najvažniji parametar magnetskog kruga je površina njegovog presjeka (S), kroz koji cirkulira tok magnetskog polja. Za proizvodnju transformatora prikladne su magnetske jezgre s površinom poprečnog presjeka od 25-60 cm2 (obično 30-50 cm2). Što je veći poprečni presjek, to veći tok magnetski krug može prenijeti, transformator ima veću rezervu snage i manje zavoja sadrži njegovi namoti. Iako je optimalna površina presjeka magnetskog kruga, najbolje karakteristike pri prosječnoj snazi, 30 cm2.
Postoje standardne metode za izračunavanje parametara magnetskog kruga i namota za industrijske krugove zavarivanja. Međutim, ove metode praktički nisu prikladne za domaće proizvode. Činjenica je da se proračun prema standardnoj metodologiji provodi za zadanu snagu transformatora i samo u jednoj opciji. Za njega se posebno izračunava optimalna vrijednost presjeka magnetskog kruga i broj zavoja. Zapravo, površina poprečnog presjeka magnetskog kruga za istu snagu može biti unutar vrlo širokih granica. Ne postoji veza između proizvoljnog odsječka i okreta u standardnim formulama. Za domaće transformatore za zavarivanje obično se koriste bilo koje magnetske jezgre, a jasno je da je gotovo nemoguće pronaći jezgru s "idealnim" parametrima standardnih metoda. U praksi je potrebno odabrati zavoje namota koji odgovaraju postojećem magnetskom krugu, čime se postavlja potrebna snaga.
Snaga transformatora za zavarivanje ovisi o nizu parametara, koji se u normalnim uvjetima ne mogu u potpunosti uzeti u obzir. Međutim, najvažniji među njima su broj zavoja primarnog namota i površina poprečnog presjeka magnetskog kruga. Odnos između površine i broja zavoja odredit će radnu snagu. Za izračun transformatora namijenjenih zavarivanju s elektrodama od 3-4 mm i koji rade iz jednofazne mreže s naponom od 220-230 V, predlažem korištenje sljedeće približne formule koju sam dobio na temelju praktičnih podataka. Broj zavoja N=9500/S (cm2). Štoviše, za transformatore s velika površina magnetske jezgre (više od 50 cm2) i relativno visoke učinkovitosti, može se preporučiti povećanje broja zavoja izračunatih formulom za 10-20%. Za transformatore proizvedene na jezgrama s malom površinom (manje od 30 cm), naprotiv, može biti potrebno smanjiti broj projektiranih zavoja za 10-20%. Osim toga, korisnu snagu odredit će niz čimbenika: učinkovitost, napon sekundarnog namota, napon napajanja u mreži. (Praksa pokazuje da mrežni napon, ovisno o području i vremenu, može varirati između 190-250 V). Važan je i otpor dalekovoda. Sadrži samo nekoliko Ohma, praktički nema utjecaja na očitanja voltmetra, koji ima veliki otpor, ali može znatno prigušiti snagu transformatora. Utjecaj otpora vodova može biti posebno vidljiv na mjestima udaljenim od transformatorskih podstanica (na primjer, vikendice, garažne zadruge, u ruralnim područjima gdje su vodovi položeni tankim žicama s velikim brojem priključaka). Stoga je u početku jedva moguće točno izračunati izlaznu struju za različite uvjete - to se može učiniti samo približno. Kod namotavanja primarnog namota, bolje je napraviti njegov zadnji dio s 2-3 slavine svakih 20-40 okretaja. Dakle, možete prilagoditi snagu odabirom najbolje opcije za sebe ili se prilagoditi naponu mreže. Za dobivanje veće snage transformatora za zavarivanje, na primjer, za rad elektrode od 4 mm pri strujama većim od 150 A, potrebno je dodatno smanjiti broj zavoja primarnog namota za 20-30%. Ali treba imati na umu da se s povećanjem snage povećava i gustoća struje u žici, a time i intenzitet zagrijavanja namota. Izlazna struja se također može malo povećati povećanjem broja zavoja sekundarnog namota tako da se izlazni napon otvorenog kruga poveća s očekivanih 50 V na više vrijednosti (70-80 V).


Nakon što je primarni namot spojen na mrežu, potrebno je izmjeriti struju praznog hoda, ne bi trebalo imati veliko znanje (0,1-2 A). (Kada je transformator za zavarivanje spojen na mrežu, dolazi do kratkotrajnog, ali snažnog strujnog udara). Općenito, u smislu struje praznog hoda. nemoguće je procijeniti izlaznu snagu transformatora: ona može biti različita čak i za iste tipove transformatora. Međutim, ispitivanjem krivulje ovisnosti struje praznog hoda o naponu koji napaja zavarivač, može se pouzdanije prosuditi o svojstvima transformatora. Da biste to učinili, primarni namot mora biti spojen preko LATR-a, što će omogućiti glatku promjenu napona na njemu od 0 do 250 V. Naponsko-amperske karakteristike transformatora u načinu rada bez opterećenja s različitim brojem okretaja primarni namot prikazan je na slici, gdje 1 - namot sadrži nekoliko zavoja; 2 - transformator radi maksimalnom snagom; 3, 4 - umjerena snaga. U početku je strujna krivulja šuplja, povećava se gotovo linearno do male vrijednosti, zatim se brzina povećanja povećava - krivulja se glatko savija prema gore, nakon čega slijedi brz porast struje. Kada struja teži beskonačnosti do točke radnog napona 240 V (krivulja 1), to znači da primarni namot ima malo zavoja i mora se namotati (mora se uzeti u obzir da transformator za zavarivanje, uključen pri istom naponu bez LATR-a, potrošit će struju od približno 30% više). Ako se točka radnog napona nalazi na zavoju krivulje, tada će transformator proizvesti najveću snagu (krivulja 2, struja zavarivanja reda veličine 200 A). Krivulje 3 i 4 odgovaraju slučaju kada transformator ima izvor napajanja i beznačajnu struju praznog hoda: većina domaćih proizvoda usmjerena je na ovaj slučaj. U stvarnosti, struje praznog hoda različite su za različite vrste transformatora za zavarivanje: većina je u rasponu od 100-500 mA. Ne preporučujem postavljanje struje praznog hoda na više od 2 A.

Svih vrsta industrijska oprema Najčešći je transformator za zavarivanje. Takav uređaj sastoji se od nekoliko ključnih komponenti i sposoban je stvoriti struju, čiji luk topi čelik i povezuje strane proizvoda u jedan šav. Oprema je podijeljena u nekoliko tipova prema složenosti dizajna, kao i mogućnosti proizvodnje potrebnog napona. Koji je princip rada transformatora za zavarivanje i njegov dizajn? Koji se fizički procesi odvijaju unutar uređaja? Kako se neki proizvodi mogu razlikovati od drugih? Članak i video će u potpunosti pokriti ova pitanja.

Za taljenje metala električnim lukom potrebno je promijeniti parametre struje koja se troši iz mreže. U uređaju je nadograđen tako da se smanjuje napon (V), a povećava struja (A). Zavarivanje metala ovom opremom moguće je zahvaljujući jednostavnim komponentama uključenim u njen dizajn. Većina modela uključuje:

• magnetski krug;
• stacionarni primarni namot izrađen od izolirane žice;
• pomicanje sekundarnog namota, često bez izolacije, za poboljšanje prijenosa topline;
• okomiti vijak s navojem u obliku trake;
• matica za pričvršćivanje vijka i pričvršćivanje na namot;
• ručka za okretanje vijka;
• stezaljke za izlaz i pričvršćivanje žica;
• kućište s rešetkama za hlađenje.

Neki AC transformatori za zavarivanje sadrže dodatnu opremu koja poboljšava njihov rad, što će biti opisano u nastavku u odjeljku o strujnim krugovima.

Dizajn transformatora za zavarivanje uključuje magnetski krug. Jezgra ne utječe na snagu struje, već samo doprinosi stvaranju magnetskog polja. Za to se koristi paket posebnih čeličnih ploča. Njihova je površina prekrivena oksidnom izolacijom. Neki modeli su lakirani. Kada bi jezgra bila izrađena od čvrstog metala, tada bi vrtložne struje (Foucaultove struje) nastale djelovanjem magnetskog toka smanjile indukciju polja. Zbog naslaganih komponenti, jezgra ne tvori kontinuirani vodič, što smanjuje utjecaj Foucaultovih struja.

Za tiši rad važno je zategnuti ploče jezgre. Labav spoj uzrokuje vibriranje komponenti zbog prolaska izmjenične struje na frekvenciji od 50 Hz. Ali čak ni čvrsto zatezanje ne uklanja svu buku, tako da svaki izračun transformatora za zavarivanje podrazumijeva zujanje, što se može čuti u videu njegovog rada.

Princip rada transformatora za zavarivanje

Uređaj, koji se sastoji od gore opisanih elemenata, radi prema sljedećem principu:

1. Napon iz mreže dovodi se do primarnog namota, u kojem se formira magnetski tok, koji se zatvara na jezgri uređaja.
2. Nakon toga, napon se prenosi na sekundarnu zavojnicu.
3. Magnetska jezgra od feromagnetskih materijala, postavljajući oba namota na sebe, stvara magnetsko polje. Inducirajući magnetski tok stvara izmjenične elektromotorne sile (EMF) u namotima.
4. Razlika u broju zavoja zavojnica omogućuje vam promjenu struje s potrebnim za zavarivanje vrijednostima V i A. Na temelju ovih pokazatelja izračunava se transformator za zavarivanje.

Postoji izravan odnos između broja zavoja sekundarnog namota i rezultirajućeg napona. Ako je potrebno povećati izlaznu struju, sekundarna zavojnica se namotava u većim količinama. Transformator za zavarivanje je silaznog tipa, tako da je broj zavoja sekundarnog namota znatno manji od primarnog.

Dizajn i princip rada transformatora za zavarivanje dizajniran je za regulaciju snage odlazne struje promjenom udaljenosti između primarne i sekundarne zavojnice. To je upravo ono za što je dizajniran pokretni dio konstrukcije. U nekim videima jasno je vidljivo da rotiranje ručke i približavanje zavojnica jedna drugoj dovodi do povećanja struje zavarivanja. Obrnuta rotacija i odvajanje namota pomaže smanjiti snagu struje. To se događa zbog promjene magnetskog otpora, zbog čega je moguće brzo podešavanje napona, što vam omogućuje odabir struje zavarivanja ovisno o debljini čelika i položaju šava.

prazan hod

Transformator za zavarivanje ima dva načina rada: pod opterećenjem i u praznom hodu. Tijekom izrade šava, sekundarni namot je zatvoren između elektrode i proizvoda. Snažna struja zavarivanja omogućuje taljenje metala i stvaranje pouzdane veze. Ali kada je zavarivanje završeno, otvara se sekundarni krug. I uređaj prelazi u stanje mirovanja.

Elektromotorne sile u primarnom svitku imaju dvojako podrijetlo. Prvi nastaju uslijed radnog magnetskog toka, a drugi raspršenjem. Ovi EMF-ovi nastaju odvajanjem od glavnog toka u magnetskom krugu i zatvaranjem između zavoja zavojnice kroz zrak. Oni su ti koji tvore vrijednost struje praznog hoda.

Prazan hod mora biti siguran za vijek trajanja zavarivača i ograničen na 48 V. Neki modeli imaju prihvatljivu vrijednost od 60-70 V. Ako EMF iz protoka curenja premašuje ove vrijednosti, tada se instalira automatski limitator ove vrijednosti. Trebalo bi raditi za manje od jedne sekunde nakon prekida strujnog kruga i zaustavljanja zavarivanja. Radi dodatne zaštite zavarivača, tijelo uređaja je uvijek uzemljeno kako bi napon koji nastaje na kućištu, zbog oštećenja izolacije primarnog namota, zaobišao ljudsko tijelo i otišao u zemlju.

Dijagram transformatora za zavarivanje i njegove izmjene

Uz standardne uređaje za promjenu struje, transformator za zavarivanje može sadržavati neke komponente za poboljšanje. Dijagrami ove opreme mogu se dopuniti:

• nekoliko sekundarnih namota;
• kondenzatori;
• stabilizatori pulsa;
• tiristorski fazni regulatori.

Uz to, strujnom krugu transformatora dodaje se otpor za nastavak podešavanja struje tamo gdje usmjeravanje namota ne daje željeni rezultat. Ovo je traženo pri radu s tankim metalom ili vrlo moćnim modelima opreme. Otpor može biti u obliku zasebnog kućišta sa setom kontaktora koji postavljaju određenu ohmsku vrijednost kroz koju će prolaziti struja iz sekundarnog namota ili obične opruge od visokougljičnog čelika pričvršćene na uzemljeni kabel.

Proračun transformatora za zavarivanje

Za različiti tipovi zavarivanje zahtijeva transformatore različite snage. Glavni izračun se vrši na temelju razlike u zavojima namota između primarne i sekundarne zavojnice. Za uređaje za smanjivanje, pravilo je da ako se izlazni napon treba smanjiti za 10 ili 100 puta, broj zavoja na sekundarnom svitku treba biti manji za 10 ili 100. Ova vrijednost ima pogrešku od 3%. Isto pravilo vrijedi i u suprotnom smjeru.

Svaki uređaj ove vrste ima svoj omjer transformacije. Ova vrijednost (n) pokazuje trenutno skaliranje od primarnog (i1) do sekundarnog (i2). Izračun je: n = i1/i2. Na temelju toga možete izraditi uređaj prikladan za određene vrste zavarivanja.

Razlike i vrste opreme

Vrste transformatora za zavarivanje dijele se prema njihovoj radnoj namjeni. Razlikuju se u:

• Težina i veličina. Od kompaktnih s remenom za rame do velikih koji se pomiču na kotačima ili dizalicom
• Izlazni napon u stanju mirovanja je od 48 V do 70 V.
• Snaga struje je od 50 do 400 A. U velikim proizvodnim poduzećima postoje modeli s indikatorom od 1000 A.
• Potrošnja struje i broj faza - 220-380V. Jednofazne i trofazne izvedbe.
• Napajanje impulsnom strujom ili kontinuirano.
• Mogućnost rada s različitim promjerima elektroda od 2 do 6 mm.

Zavarivanje transformatora je jednostavan način za postizanje jake veze. Pogodan je za postavljanje ograda, zavarivanje cijevi, izradu polica i okvira sjenica. Buka koju emitira uređaj i pucketanje luka za zavarivanje stvaraju određenu nelagodu pri korištenju uređaja.

Transformatori za zavarivanje pristupačni su u trgovinama i lako se sastavljaju kod kuće. Njihov princip rada je jednostavan, a rad uređaja u videu pomaže u razumijevanju osnova rukovanja jedinicom. Kvaliteta šava se održava za visoka razina Stoga se naširoko koriste u svakodnevnom životu i industrijskim primjenama.

Transformatori su složena oprema koja je dizajnirana za promjenu parametara struje u krugu. Mogu povećati ili smanjiti snagu i napon električne energije u skladu sa zahtjevima potrošača.

Tijekom rada u opremi se otkrivaju neki gubici snage. Stoga sva električna energija koja ulazi u primarni namot ne dolazi do potrošača. Istodobno se transformator (magnetski pogon, namoti i drugi dijelovi) zagrijava. U raznih dizajna ova brojka nije ista.

Rad transformatora bez opterećenja omogućuje određivanje gubitaka struje. Ova tehnika se koristi u kombinaciji s određivanjem napona u kratkom spoju transformatora. Taj se proces naziva agregatnim iskustvom. Izvodi se prema određenoj shemi.

Opća struktura i vrste

Da bismo razumjeli kakvo je iskustvo bez opterećenja različitih transformatora, potrebno je razmotriti što je takva oprema.

Glavne vrste

Transformatori su stacionarni strojevi koji rade pomoću električne struje. Mijenjaju ulazni napon. Postoji nekoliko vrsta takvih uređaja:

1. Vlast.
2. Mjerenje.
3. Odvajajući se.
4. Koordinatori.

Najčešće je potreban energetski transformator za spajanje na energetski krug. Mogu imati dva ili više namota. Uređaj može biti jednofazni (kućna mreža) ili višefazni (industrijska mreža).

Značajke instalacija

Zasebno se ističu autotransformatori. Imaju samo jedan kombinirani namot. Tu je i aparat za varenje. Imaju specifičan opseg primjene.

Jednofazna i višefazna oprema mogu imati različite nazivne snage. Može se definirati u rasponu od 10 do 1000 kVA ili više. Jednofazni i višefazni uređaji male snage mogu biti u rasponu do 10 kVA. Srednje vrste će imati snagu od 20 kVA, 250 kVA, 400 kVA, 630 kVA, itd. Ako je ta brojka veća od 1000 kVA, ovo je jedinica velike snage.

Metodologija eksperimenta

Gubici transformatora u praznom hodu određuju se prilikom stvaranja određenog načina rada. Da biste to učinili, zaustavljena je strujna opskrba svih namota. Ostaju otvoreni. Nakon toga, krugovi se napajaju električnom energijom. Određuje se samo na prvom krugu. Oprema mora raditi pod naponom koji je postavio proizvođač tijekom proizvodnje.

Primarnim strujnim krugom energetske, zavarivačke ili druge instalacije teku struje koje se nazivaju XX. Njihova vrijednost nije veća od 3-9% pokazatelja koji je naveo proizvođač. U ovom slučaju nema struje na namotu sekundarnog kruga. U primarnom krugu struja proizvodi magnetski tok. Presijeca zavoje obaju namota. U tom slučaju dolazi do EMF samoindukcije na primarnom krugu i međusobne indukcije na sekundarnom namotu.

Na primjer, napon otvorenog kruga transformatora za zavarivanje male i srednje snage predstavlja EMF međusobne indukcije.

Mjerni pristup

Mjerenje gubitaka u praznom hodu može se provesti u dva aspekta. Zovu se gubici čelika i bakra. Drugi indikator označava rasipanje topline u namotima (počinju se zagrijavati). Tijekom eksperimenta ta je brojka vrlo mala. Stoga su zanemareni.

Podaci o gubicima struje praznog hoda transformatora prikazani su u obliku tablice. Izračunava parametre za čelik određenih klasa i debljina. Struja praznog hoda transformatora promatra se u smislu snage, koja se stvara u magnetskom toku i naziva se gubitak čelika. Troši se na grijaće ploče od posebne legure. Izolirani su jedan od drugog premazom laka. Pri izradi takvih magnetskih pogona ne koristi se metoda zavarivanja.

Bit mjerenja

Ako je iz nekog razloga izolacijski sloj između ploča magnetskog pogona prekinut, između njih se povećavaju vrtložne struje. Istodobno se sustav počinje zagrijavati. Sloj laka postupno se uništava. Gubici tijekom rada instalacije se povećavaju, njegove karakteristike performansi se pogoršavaju.

U tom se slučaju povećavaju gubici snage u čeliku. Pri proračunu ovih karakteristika u stanju mirovanja moguće je utvrditi sve smetnje u radu jedinice. Iz tog razloga se pravi odgovarajući izračun.

Omjer transformacije

Pri određivanju rada postrojenja koristi se koncept kao što je omjer transformacije. Njegova formula je prikazana u nastavku:

K = E1/E2 = W1/W2

Iz toga slijedi da će napon na sekundarnom krugu biti određen omjerom broja zavoja. Kako bi se mogla regulirati izlazna električna energija, poseban uređaj je ugrađen u dizajn instalacije. Prebacuje broj zavoja na primarnom krugu. Ovo je antsapf.

Za izvođenje eksperimenta u praznom hodu, regulator se postavlja u srednji položaj. U ovom slučaju mjeri se koeficijent.

Jednofazni uređaji

Za izvođenje prikazanog eksperimenta, kada se koristi kućanska jedinica s povećanjem ili smanjenjem, prikazani koeficijent se uzima u obzir. U ovom slučaju koriste se dva voltmetra. Prvi uređaj je spojen na primarni namot. Prema tome, drugi voltmetar je spojen na sekundarni krug.

Ulazna impedancija mjerni instrumenti mora odgovarati nazivnim karakteristikama instalacije. Može raditi u buck ili boost modu. Stoga, ako je potrebno izvršiti popravke, na njemu se mjeri ne samo opskrba niskim, već i visokim naponom.

Trofazni uređaji

Za trofazne jedinice, tijekom eksperimenta, ispituju se indikatori na svim krugovima. U ovom slučaju morat ćete koristiti 6 voltmetara odjednom. Možete koristiti jedan uređaj koji će se redom spajati na sve mjerne točke.

Ako vrijednost koju je postavio proizvođač na primarnom namotu prelazi 6 kV, na njega se dovodi struja od 380 V. Pri mjerenju u visokonaponskom načinu rada nemoguće je odrediti pokazatelje s potrebnom klasom točnosti. Stoga se mjerenja provode u niskonaponskom načinu rada. Sigurno je.

Primjenom koeficijenta

Tijekom procesa mjerenja, osovina se pomiče u sve položaje koje je odredio proizvođač. U ovom slučaju mjeri se koeficijent transformacije. To vam omogućuje određivanje prisutnosti kratkog spoja u zavojima.

Ako očitanja faze imaju raspršenje tijekom mjerenja za više od 2%, kao i njihovo smanjenje u usporedbi s prethodnim podacima, to ukazuje na odstupanja u radu jedinice. U prvom slučaju otkriva se kratki spoj u sustavu, au drugom se otkriva kršenje izolacije namota. Jedinica možda neće raditi ispravno.

Takve činjenice zahtijevaju potvrdu. Na primjer, to može biti mjerenje otpora. Na povećanje raspona pokazatelja koeficijenata može se utjecati povećanjem otpora između kontakata osovine. Ova situacija se događa kod čestih promjena.

Mjerenje struje

Prilikom eksperimentalnog mjerenja struje praznog hoda, majstor koristi ampermetre. Moraju biti spojeni na primarni namot u seriju. Napon u krugu mora biti jednak nazivnoj vrijednosti.

Ako se provodi studija o radu trofazne industrijske jedinice, mjerenja se provode za sve faze istovremeno ili uzastopno. U ovom slučaju, ispitivanja se provode samo za instalacije od 1000 kVA.

Mjerenje gubitaka

Gubici u magnetskom pogonu mjere se isključivo pri korištenju snažne instalacije. U ovom slučaju možete uzeti za izračune smanjeni napon, koji je povezan s primarnim krugom preko vatmetra. Ovo je izravna metoda mjerenja.

Uzimajući u obzir očitanja voltmetra ili ampermetra, morat ćete pomnožiti njihove snage jedna s drugom. Ovo je neizravna metoda. Međutim, rezultat ima određenu pogrešku. Do izobličenja dolazi zbog nemogućnosti uzimanja u obzir faktora snage u takvom proračunu. Ovo je kut konusa koji se formira u vektorskom krugu između napona i struje. U stanju mirovanja između njih se pojavljuje kut od 90º.

Primjena vatmetra

Wattmetar vam omogućuje mjerenje uzimajući u obzir faktor snage. To omogućuje dobivanje preciznijeg rezultata. Izračun se izvodi pomoću sljedeće formule:

Cos φ = P1/U1*L0

Zatim trebate izraditi vektorski dijagram na temelju dobivenog rezultata. Za svaku fazu uzimaju se u obzir utvrđeni gubici. U tu svrhu najčešće se gradi stol. U ovom slučaju koristi se shema koju je izvorno koristio proizvođač prilikom izrade opreme.

Dobiveni rezultat ne može se uspoređivati ​​sa standardima. Pokazatelji se uspoređuju samo s karakteristikama prethodnih inspekcija. Ako se gubici samo povećavaju tijekom vremena, to ukazuje na kršenje izolacije magnetskih pogonskih ploča ili pojavu drugih kršenja. Nemoguće je obrnuti ovaj proces.

Provođenje mjerenja brzine u praznom hodu omogućuje vam procjenu stanja opreme, kao i određivanje potrebe za planiranim ili hitne popravke. Stoga vam redoviti testovi omogućuju ispravno planiranje rada instalacije i sprječavaju njegovo neočekivano gašenje.

Zanimljiv video: Opis osnova transformatora.