Изготовка тороидального трансформатора своими руками

Почти все домашние мастера думают о изготовлении тороидального трансформатора своими руками. Разъясняется это тем, что его эксплуатационные свойства существенно лучше, чем у трансформаторов с сердечниками иной формы. К примеру, при тех же электронных свойствах, его вес быть может до полутора раз меньше. К тому же и КПД такового трансформатора приметно выше.

Устройство тороидального сварочного трансформатора.

Главных обстоятельств, по которым изготовка тороида не постоянно удается, две:

1. Тяжело отыскать пригодный сердечник.
2. Трудозатратность производства, в особенности сложна намотка трансформатора.

Читайте также:

Что такое плазморез и как он устроен.

Метод производства споттера своими руками.

О аргонно-дуговой сварке читайте тут.

Расчет тороидального трансформатора

Схема сварочного полуавтомата.

Для облегченного расчета трансформатора на тороидальном магнитопроводе нужно знать последующие начальные данные:

1. Подаваемое на первичную обмотку входное напряжение U₁.
2. Внешний поперечник D сердечника.
3. Его внутренний поперечник – d.
4. Толщина магнитопровода – H.

Площадь поперечного сечения магнитопровода S_c описывает мощность трансформатора и, соответственно, надежность работы грядущего сварочного аппарата. Хорошими числятся значения 45-55 см 2 . Высчитать ее значение можно по формуле:

Принципиальной чертой сердечника является площадь его окна S₀, так как этот параметр описывает не только лишь удобство намотки обмоточных проводов и интенсивность отвода избытков тепла, да и оказывает воздействие на нрав магнитного рассеяния. Рациональные значения этого параметра 80-110 см 2 . Вычислить его значение дозволяет формула:

Броневой тип трёхфазных трансформаторов.

Зная эти значения, можно высчитать приблизительную мощность трансформатора:

P = 1,9 * S_c * S₀, где S_c и S₀ берутся в квадратных сантиметрах, а P выходит в ваттах.

Дальше можно отыскать число витков на вольт:

Зная значение k, можно высчитать количество витков во вторичной обмотке:

Количество витков в первичной обмотке лучше высчитать, используя в качестве начального данного напряжение на вторичной обмотке:

W₁ = (U₁ * w₂) / U₂, где U₁ – напряжение, подводимое к первичной обмотке, а U₂ – снимаемое со вторичной.

Дело в том, что регулировать сварочный ток лучше конфигурацией числа витков первичной обмотки, так как величина тока в ней меньше, чем во вторичной. Пусть, к примеру, необходимо получить три значения выходного тока 60 А, 80 А и 100 А при мощности трансформатора 5000 Вт.

Сиим значениям сварочного тока будут соответствовать последующие значения напряжений на вторичной обмотке:

U₂₁ = P / I₂₁ = 5000 Вт / 60 А = 83,3 В;

U₂₂ = P / I₂₂ = 5000 Вт / 80 А = 62,5 В;

Классификационная схема трансформаторов.

U₂₃ = P / I₂₃ = 5000 Вт / 100 А = 50 В.

Пусть вторичная обмотка содержит w₂ = 70 витков. Сейчас можно высчитать число витков в соответственных ступенях первичной обмотки для напряжения в сети U₁ = 220 В:

W₁₁ = (U₁ * w₂) / U₂₁ = 220 В * 70 / 83,3 В ≈ 185 витков;

W₁₂ = (U₁ * w₂) / U₂₂ = 220 В * 70 / 62,5 В ≈ 246 витков;

W₁₃ = (U₁ * w₂) / U₂₃ = 220 В * 70 / 50 В = 308 витков.

Крайнее значение следует прирастить на 5%:

W₁₃ = 308 * 1,05 ≈ 323 витка – это и будет их нужное число в первичной обмотке, а отводы следует создать от 185-го и 246-го витка.

Для самодельных трансформаторов для сварки допустимая плотность тока в обмотках j = 3 А/мм 2 . Зная ее, можно отыскать площадь поперечного сечения проводов обмоток. В приведенном ранее примере наибольший ток в первичной обмотке:

Сечение этого провода обязано составлять:

S₁ = I_1m / j = 23 А / 3 А/мм 2 ≈ 8 мм 2 .

Во вторичной обмотке следует применить провод с площадью поперечного сечения:

S₂ = I₂₃ / j = 100 А / 3 А/мм 2 ≈ 33 мм 2 .

Подбор и изготовка тороидального сердечника

Лучшим материалом для производства тороидального магнитопровода является ленточная трансформаторная сталь. Для производства сердечника эта лента сворачивается в рулон, имеющий форму тора прямоугольного сечения. Если имеется таковая лента либо сердечник из нее, то особенных заморочек при изготовлении магнитопровода для тороидального трансформатора не будет.

Свойства сварочных трансформаторов.

При малом значении внутреннего поперечника d можно часть ленты с внутренней стороны тора отмотать, а потом намотать ее на внешную поверхность сердечника. В итоге вырастут оба поперечника, а площадь внутренней части магнитопровода возрастет. Правда, несколько уменьшится площадь поперечного сечения сердечника S₀. По мере необходимости можно добавить ленту с другого магнитопровода.

Неплохой готовый тороидальный сердечник можно взять от рассчитанного на ток 9 А лабораторного автотрансформатора ЛАТР 1М. Необходимо лишь перемотать его обмотки. Бывает, что для производства тороидального сердечника для трансформатора употребляется магнитопровод статора пригодного электродвигателя.

Очередной метод производства тороидального сердечника – внедрение в качестве материала пластинок от неисправного массивного промышленного либо силового трансформатора, питавшего в свое время ламповый цветной телек. Поначалу из этих пластинок при помощи заклепок изготовляется обруч, имеющий поперечник около 26 см. Потом вовнутрь этого обруча начинают вставлять одну за иной пластинки встык, придерживая их рукою от разматывания.

Опосля набора подходящего сечения S₀ магнитопровод готов. Для роста S₀ можно сделать два тороида схожих размеров, а потом соединить их совместно. Края тороидов следует слегка закруглить при помощи ратфиля. Из электроизоляционного картона следует сделать два кольца, имеющих внутренний поперечник d и наружный D, также две полосы на внутреннюю и внешную сторону тора. Опосля наложения их на тороид, сердечник обматывается поверх картонных прокладок киперной либо тканой изоляционной лентой. Магнитопровод готов, и можно начинать наматывать обмотки.

Намотка трансформатора

Главные части обмотки трансформатора.

Как уже говорилось, мотать обмотки на хоть какой тороидальный трансформатор, в том числе и сварочный, тяжело. Самый обычной метод – это внедрение для данной для нас цели челнока, на который за ранее наматывается провод подходящей длины, а потом, пропуская челнок через внутреннее окно сердечника, виток за витком формируется соответственная обмотка.

Челнок обычно изготовляют из дерева либо выпиливают из оргстекла. Его толщина 5-6 мм, ширина сантиметра 3-4, а длина порядка 40 см. В его торцах делаются полукруглые вырезы для провода. Для оценки длины провода, который необходимо намотать на челнок, делается оценка средней длины 1-го витка наматываемой обмотки, ее значение множится на число витков, и на всякий вариант делается припас в 15-20%.

Удобнее создавать намотку при помощи так именуемого радиального челнока. В качестве заготовок для производства радиального челнока могут служить согнутые в кольцо пластмассовые трубы либо гимнастический обруч со спиленной внешной частью, обод от велосипедного колеса и т. д.

Обруч либо колесо распиливаются в одном месте, продеваются через внутреннее окно сердечника, а потом пространство распила фиксируется хоть каким комфортным методом. Намотанный на челнок провод можно в нескольких местах зафиксировать изолентой, но удобнее резиновая лента по длине челнока, натянутая поверх провода. Она не дает проводу рассыпаться, но не препятствует его вытаскиванию сбоку.

Из описания ясно, что хотя изготовка тороидального сварочного трансформатора не такое уж обычное дело, но оно полностью выполнимо.

Методы расчёта разных конфигураций трансформаторов

Вроде бы ни развивалась электроника, но всё же отрешиться от такового устройства, как трансформатор пока не удаётся. Любой надёжный блок питания и преобразователь напряжения содержит этот электромагнитный аппарат с гальванической развязкой обмоток. Они используются обширно и на производстве, и в быту, и представляют собой статическое электромагнитное устройство, работающее по принципу взаимоиндукции. Состоят такие устройства из 2-ух главных частей:

1. замкнутого магнитопровода;
2. 2-ух и наиболее обмоток.

Обмотки трансформаторов не имеют меж собой никакой связи, не считая индуктивной. Предназначен он для преобразования лишь переменного напряжения, частота которого, опосля передачи по магнитопроводу, будет неизменна.

Расчет характеристик трансформатора нужен для того, чтоб на вход этого устройства было подано одно напряжение, а на выходе генерировалось пониженное либо завышенное напряжение иной данной величины. При всем этом необходимо учитывать токи, протекающие во всех обмотках, также мощность устройства, которая зависит от подключаемой перегрузки и от предназначения.

Хоть какой даже простой расчет трансформатора состоит из электронной и конструктивной составляющей. Электронная часть содержит в себе:

• Определение напряжений и токов, протекающих по обмоткам;
• Определение коэффициента трансформации.

К конструктивным относятся:

• Размеры сердечника и тип устройства;
• Выбор материала сердечника трансформатора;
• Вероятные варианты закрывающего корпуса и вентиляции.

Через один квадратный сантиметр сечения магнитопровода протекает магнитная индукция, единица измерения её — Тесла. Тесла, в свою очередь, выдающийся физик, в честь которого и она и названа. Это значение впрямую зависит от частоты тока. И так при частоте 50 Гц (единица частоты периодических процессов в Международной системе единиц СИ) и, допустим, 400 Гц (единица частоты периодических процессов в Международной системе единиц СИ) величины индукция (тесла) будет разной, а означает и габариты устройства с повышением частоты понижаются.

Опосля этого определяют падение напряжения и утраты в магнитопроводе, на шаге электронного расчёта все эти величины определяются только приблизительно. Расчет перегрузки в трансформаторе является главным в его выполнении. В сварочном, к примеру, нагрузочную изюминка выражают из режима недлинного замыкания. Огромное значение тока недлинного замыкания, соединено с малым значением сопротивления трансформатора в данных критериях работы.

Важным элементом всех формул данного расчёта является коэффициент трансформации, который определяется как соотношение числа намотанных витков в первичной обмотке, к количеству витков во вторичной обмотке. Если обмоток не две, а больше, означает и соответственно таковых коэффициентов тоже будет несколько. Если известны напряжения обмоток, то можно его высчитать как отношение напряжений первичной обмотки, ко вторичной.

Расчет силового трансформатора

Расчет силового трансформатора впрямую зависит от количества фаз в питающей сети, другими словами однофазной либо же трехфазной. До этого всего в силовом трансформаторе главную роль играет его мощность. Облегченный расчет трансформаторов малой мощности и большенный можно выполнить и в домашних критериях. Расчёт утрат неизбежен, как и для всех электромагнитных устройств, тут же он состоит из 2-ух главных магнитных составляющих:

1. вихревые токи;
2. намагничивание.

Расчет однофазного трансформатора

Рассчитывая понижающие трансформаторы однофазного тока, как самые всераспространенные в быту, для начала необходимо узнать его мощность. Естественно, снизить напряжение можно и иными методами, но этот самый действенный и даёт ещё вприбавок гальваническую развязку, а означает возможность подключения силовой перегрузки.

К примеру, если напряжение первичной обмотки 220 Вольт, что характерно для обычных сетей однофазного тока, то вторичное напряжение необходимо найти по перегрузке, которая будет подключаться к нему. Это быть может как низшее, так и высшее напряжение. К примеру, для зарядки авто аккумов нужно напряжение 12-14 Вольт. Другими словами вторичное напряжение и ток тоже обязано быть заблаговременно понятно.

Примерная мощность будет равна произведению тока на напряжение. Стоит учитывать также и КПД. Для силовых аппаратов он составляет приблизительно 0,8–0,85. Тогда с учётом этого коэффициента полезного деяния расчётная мощность будет составлять:

Конкретно эта мощность и ложится в базу расчёта поперечного сечения сердечника, на котором будут произведены намотки обмоток. К слову, видов этих сердечников магнитопровода быть может несколько, как показано на рисунке снизу.

Дальше, по данной для нас формуле определяем сечение

Коэффициент 1–1,3 зависит от свойства электротехнической стали. К электротехнической стали относится незапятнанное железо в виде листов либо ленты шириной 0,1–8 мм или в виде сортового проката (круг либо квадрат) разных размеров.

Опосля что определяется количество витков, на один вольт напряжения.

Берем среднюю величину коэффициента 60.

Сейчас зная количество витков на один вольт есть возможность подсчитать количество витков в каждой обмотке. Осталось всего только отыскать сечение провода, которым выполнится намотка обмоток. Медь, для этого наилучший материал, потому что владеет высочайшей токопроводимостью и стремительно остывает в случае нагрева. Тип провода ПЭЛ либо ПЭВ. К слову, нагрев даже самого безупречного электромагнитного устройства неизбежен, потому при изготовлении сетевого трансформатора животрепещущ и вопросец вентиляции. Для этого хотя бы предугадать на корпусе естественную вентилируемую систему путём вырезания отверстий.

Ток в обмотке равен

Поперечник сечения проводника для обмотки определяется по формуле:

где 0,7-0,9 это коэффициент плотности тока в проводнике. Чем больше его значение, тем меньше будет нагреваться провод при работе.

Существует огромное количество способов расчёта черт и характеристик, тот же самый обычной, да и примерный (неточный). Наиболее четкий расчет обмоток трансформатора применяется для производственных и промышленных нужд.

Расчёт трехфазного трансформатора

Изготовка трехфазного трансформатора и его четкий расчёт процесс наиболее непростой, потому что тут первичная и вторичная обмотка состоят уже из трёх катушек. Это разновидность силового трансформатора, магнитопровод которого выполнен почаще всего стержневым методом. Тут уже возникают такие понятие, как фазные и линейные напряжения. Линейные измеряются меж 2-мя фазами, а фазные меж фазой и землёй. Если трансформатор трехфазный рассчитан на 0,4 кВ, то линейное напряжение будет 380В, а фазное 220 В. Обмотки могут быть соединены в звезду либо треугольник, что даёт различные величины токов и напряжений.

Обмотки трехфазного трансформатора размещены на стержнях так же, как и в однофазном, т. е. обмотки низшего напряжения НН располагаются поближе к стержню, а обмотки высшего напряжения ВН — на обмотках низшего напряжения.

Высоковольтные трансформаторы трёхфазного тока рассчитываются и делаются только в промышленных критериях. К слову, хоть какой понижающий трансформатор при оборотном включении, делает роль повышающего напряжение устройства.

Расчет тороидального трансформатора

Таковая система трансформаторов употребляется в радиоэлектронной аппаратуре, они владеют наименьшими габаритами, весом, также завышенным значением КПД. За счёт внедрения ферритового стержня помехи фактически отсутствует, это даёт возможность не экранировать данные устройства.

Обычной расчет тороидального трансформатора состоит из 5 пт:

• Определение мощность вторичной обмотки P=Uн*Iн;
• Определение габаритной мощности трансформатора Рг=Р/КПД. Величина его КПД приблизительно 90-95%;
• Площадь сечения сердечника и его размеры

• Определение количества витков на вольт и соответственно количества витков для нужной величины напряжения.

• Расчёт тока в каждой обмотке и выбор поперечника проводника делается аналогично, как и в силовых однофазных трансформаторах, обрисованных выше.

Расчет трансформатора для сварочного полуавтомата

Сварочный полуавтомат предназначен для сварки с механической подачей специальной сварочной проволоки заместо электрода. Источник питания такового устройства также имеет в собственной базе мощнейший трансформатор. Расчёт основан на принципе его работы, на выходе которого обязано быть 60 Вольт при холостом ходу. Работает он в короткозамкнутом режиме потому и нагрев его обмоток явление обычное. Расчёт в принципе тоже аналогичен, лишь в этом случае ещё стоит учитывать мощность при длительной сварке

Pдл = U2I2 (ПР/100)0.5 *0.001.

Напряжение и силу 1-го витка определяют в вольтах и оно будет равно E=Pдл0.095+0.55. Зная эти величины можно приступить и к полному расчёту.

Расчет импульсного трансформатора двухтактного преобразователя

Преимуществом двухтактных преобразователей является их простота и возможность наращивания мощности. В верно сконструированном двухтактном преобразователе через обмотку проходит постоянный ток, потому мощное подмагничивание сердечника отсутствует. Это дозволяет применять полный цикл перемагничивания и получить наивысшую мощность. Потому что он производится на ферритовом сердечнике то и расчет выходного напряжения трансформатора аналогичен обыкновенному тороидальному.

Упростить варианты расчета трансформатора можно применяя особые калькуляторы расчета, которые дают некие интернет-ресурсы. Стоит лишь внести желаемые данные, и автомат выдаст нужные характеристики планируемого электромагнитного устройства.

Трансформаторы для сварочных аппаратов

Сварочные трансформаторы неподменны для ручной дуговой и неких видов промышленной сварки.

Это устройства, предназначенные для преобразования напряжения из общегородской сети в наилучшее для сварочного аппарата.

Трансформатор для сварки понижает напряжение до напряжения холостого хода и обеспечивает бесперебойную работу такового аппарата.

Система сварочного трансформатора

Механизм работы сварочного трансформатора заключается в постепенном снижении напряжения до 60-80В, повышении силы тока до 40-500А (либо огромных значений в проф моделях) и подержании переменного тока.

В базе этого процесса лежит простой принцип электромагнитной индукции: разница меж количеством витков в первичной и вторичной обмотке описывает коэффициент преобразования, а возможность управления рассеиванием магнитного поля методом перемещения подвижных частей устройства дозволяет регулировать выходное напряжение.

Проходящий по магнитопроводу ток делает переменное напряжение в любом витке катушки, которое на выходе суммируется в наилучшее напряжение.

Для резвого проведения сложных сварочных работ мастера употребляют плазменную технологию сварки. Сварка плазмой довольно непростой процесс, требующий соответственных способностей и умений.

Для высококачественного проведения сварочных работ принципиально верно подобрать расходные материалы. Читайте тут о том, как избрать проволоку сварочную нержавеющую.

Система сварочного трансформатора достаточно ординарна, потому почти все любители предпочитают не брать, а создать сварочный аппарат для дома:

1. Центральная часть – сердечник (магнитопровод), состоящий нескольких железных пластинок, изолированных друг от друга. Для самодельных сварочных аппаратов его рекомендуют набирать из пластинок электротехнической стали, взятых из «донорской» техники.
2. На сердечнике располагают одну либо несколько обмоток изолированным проводом. Первичная обмотка постоянно одна, на нее подается ток из сети, другие обмотки – вторичные.
3. Регулировка выходного напряжения в различных системах получается из-за движения ходового винта, проходящего через магнитопровод и обмотку, и движения подвижных обмоток (в большинстве конструкций недвижной является сетевая обмотка).
4. Корпус защищает устройство от повреждений.
5. Доп элементы (вентиляция, ручки, колеса для комфортного перемещения томных моделей).

Самодельные конструкции

В самодельных системах первичную (сетевую) обмотку обычно делают из специального обмоточного медного провода, требования к вторичной обмотке ниже, для нее нередко берется многожильный сварочный кабель (с сечением 25-35 мм).

На любительских аппаратах выводы обмоток делаются просто на медные клеммы, фабричные варианты снабжены наиболее надежными переключателями.

Подробная схема сварочного трансформатора зависит от типа сердечника (стержневой либо тороидальный) и имеющихся в распоряжении мастера материалов.

Наиболее сложное устройство имеет трансформатор для сварочного инвертора, отличие – в наличие нескольких преобразователей, на которых переменный ток преобразуется на первом шаге в неизменный, а потом – в переменный, но данного напряжения. Не считая того, система усложнена добавлением электроники, позволяющей наиболее буквально надзирать процесс.

Виды и свойства сварочного трансформатора

Предназначение сварочного трансформатора почти во всем описывает его систему:

1. Мощность сварочного трансформатора промышленных моделей достаточна для обеспечения нескольких рабочих мест, это многопостные приборы со сложным устройством.
2. В быту употребляются однопостные модели.

Разделение по фазовому регулированию:

1. Однофазные модели работают лишь при напряжении 220В. Силы тока на выходе схожих устройств довольно для бытовых нужд.
2. Трехфазные сварочные трансформаторы работают при напряжении в сети 380В, они дают на выходе огромную силу тока, позволяющую сваривать сплав большей толщины. Есть модели, которые рассчитаны на работу как при напряжении 220В, так и при напряжении 380В.

Во время сварки мягеньких металлов есть опасность прожечь их насквозь. Сварка алюминия инвертором обязана проводиться весьма осторожно и с внедрением соответственных расходных материалов.

Обыкновенные гаражные сварочные работы можно проводить даже без помощи других. Узнайте по данной для нас ссылке, как работать автоматической сваркой.

А если у вас нет соответственного сварочного аппарата, можно пользоваться прохладной сваркой. К примеру, читайте здесь можно ли прохладной сваркой заварить глушитель.

По конструкции устройства выделяют:

1. Модели с номинальным магнитным рассеиванием. Они состоят из 2-ух частей: трансформатора и дросселя для регулировки напряжения.
2. Изделия с увеличенным магнитным рассеиванием имеют наиболее сложную систему из нескольких подвижных обмоток, конденсатора либо импульсного стабилизатора и остальных частей.
3. Тиристорные модели – сравнимо новейший тип схожих устройств. Они состоят из силового трансформатора и тиристорного фазорегулятора. Тиристорные модели имеют наименьший вес по сопоставлению с иными типами.

Принцип деяния

Принцип деяния сварочного трансформатора всепригоден, но сложность конструкции и требования к чертам устройства зависят от предназначения определенного устройства.

Трансформатор для точечной сварки должен выдавать на выходе ток силой в 5-10 кА у маломощных моделей и до 500 кА – у массивных моделей, потому вторичная обмотка производится в одним виток.

Трансформатор для контактной сварки должен владеть высочайшим коэффициентов преобразования, а прерывающие устройства – надежностью и достаточно сложным устройством, в неприятном случае свойство сварки будет мучиться.

При изготовлении и покупке такового устройства следует уделять свое внимание на базисные свойства:

• Напряжение сети – от него зависит количество фаз, в каких работает устройство.
• Номинальный сварочный ток – у бытовых моделей он находится около отметки 100А, проф изделия могут давать до 1000А.
• Широкие пределы регулирования сварочного тока разрешают применять электроды различного поперечника. Для бытовых моделей нравы значения около 50-200А.
• Номинальное рабочее напряжение – напряжение на выходе из устройства. Для дуговой сварки довольно 30-70В.
• Номинальный режим работы описывает, сколько устройство может проработать безпрерывно.
• Напряжение холостого хода – принципиальная черта для дуговой сварки. По правилам сохранности она не может превосходить 80В, но чем поближе напряжение холостого хода к данной для нас границе, тем проще вызвать дугу.
• Потребляемая мощность и мощность на выходе разрешают высчитать КПД устройства. Чем он выше, тем эффективнее работает устройство.

Подбираете всепригодный сварочный аппарат для работы с различными видами металлов? Воспользуйтесь сварочным полуавтоматом. Узнайте о том, как работать с горелкой для сварочного полуавтомата для проведения высококачественной сварки.

Для всякого вида сварочных работ выдуманы различные типы сварочных аппаратов, детальнее в данной для нас публикации.

Во время проведения сварочных работ не запамятовывайте о защите. Читайте по адресу, о преимуществах использования щитков сварщика хамелеон.

Вероятные проблемы в работе трансформатора для сварки

Как приобретенное, так и изготовленное без помощи других устройство может не работать по одной из огромного количества обстоятельств. Почти всегда ремонт изделия по силам выполнить даже любителю (исключая сложные промышленные модели).

Самая частая причина проблем – замыкание в цепи меж элементами устройства, что может вызывать отключение устройства.

Для устранения данной для нас неисправности сварочного трансформатора следует разобрать устройство и поменять неисправный элемент, если причина замыкания явна (нередко источником проблем является клеммная колодка и обмотка около нее).

Еще одна нередко встречающаяся неувязка – лишний нагрев. Его вызывает установка тока большего, чем рекомендовано, значения.

Мощное гудение гласит о том, что снутри корпуса разболтались болт либо гайка. Для исправления необходимо просто разобрать изделие и подтянуть все соединения.

Опосля ремонта необходимо провести испытание сварочного трансформатора, если устройство работает в обычном режиме, можно продолжать его применять.

Устройство сварочного трансформатора различается обычной, а сам устройство – надежностью и доступностью.

Сварочные трансформаторы обширно используются любителями для дуговой сварки, с помощью их можно соединить тонкие листы сплава и выполнить фактически хоть какой нужный непрофессионалу ремонт железных деталей.