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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
Soldadura eléctrica. Cómo calcular un transformador de soldadura. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / equipo de soldadura Transformador - este es el primer dispositivo estático que le permite convertir energía eléctrica en corriente alterna. Se utiliza transformador:
El propósito de esta sección es, sin ir más allá de los conocimientos adquiridos en el ámbito de un curso de física para secundaria, proporcionar un método para el cálculo de un transformador. Consideremos una versión de un transformador que contiene dos devanados: primario y secundario. La relación del número de vueltas W1 devanado primario al número de vueltas W2 el devanado secundario se llama relación de transformación del transformador KT:
donde tu1, ELLA ES2 - tensión de los devanados primario y secundario, V; I1, he2 - corriente de devanados primario y secundario, A. La fuerza electromotriz (EMF) de una vuelta del devanado es directamente proporcional a la tasa de cambio del flujo magnético F que penetra en esta vuelta:
Dado que el devanado del transformador está enrollado sobre un núcleo ferromagnético, que tiene una permeabilidad magnética miles de veces mayor que el espacio circundante, casi todo el flujo se concentra en el núcleo con sección transversal S.c. Si al mismo tiempo la inducción en el núcleo cambia de -Bm hasta +Vm con frecuencia Bmentonces voltaje de bobina promedio Igualmente:
donde Kф- factor de forma, teniendo en cuenta la relación entre los valores de tensión efectiva y media, para tensión sinusoidal Kф = 1,11; ENm - inducción máxima en el núcleo, T; F - frecuencia de tensión alterna, Hz; Sc - área de la sección transversal del núcleo, cm2; Ac - factor de relleno del núcleo. A pesar del posible número diferente de vueltas, los devanados del transformador tienen la misma potencia, igual a su potencia, y dividen el área de la ventana del núcleo en partes iguales entre sí:
donde so - área de la ventana central, cm2; Ao - factor de relleno de ventana; J es la densidad de corriente en los devanados del transformador, A/mm2. Usando (18.3) y (18.4), determinamos la potencia total del transformador:
De la fórmula (18.5) encontramos las dimensiones del núcleo del transformador:
Para seleccionar valores B, J, KcKo Se pueden usar recomendaciones para transformadores (Tabla 18.5). Para alambre de aluminio, la densidad de corriente debe reducirse por un factor de 1,6. Tabla 18.5. Parámetros básicos
Aunque el tipo más común de transformador es transformador de doble bobinado, sucede que un desarrollador aficionado se enfrenta al problema de los cálculos de diseño. transformador de múltiples devanados. posible al menos Dos casos transformador de devanados múltiples: caso 1. El transformador tiene dos devanados principales, que ocupan más del 95% del área de la ventana central, así como uno o más devanados adicionales de baja potencia, que ocupan el área restante de la ventana. Eligiendo el valor menor de Ko de la tabla. 18.5, el transformador se puede calcular como uno de dos devanados. Lo más probable es que esta suposición no cause problemas con la colocación de devanados adicionales. caso 2. El transformador tiene varios devanados, cada uno de los cuales ocupa más del 5% del área de la ventana central. El transformador ya debería estar diseñado como devanado múltiple, de lo contrario pueden surgir problemas con la colocación de los devanados en la ventana central. El número de devanados no tiene ningún efecto sobre las leyes de la inducción electromagnética y, por lo tanto, al calcular un transformador de devanados múltiples, es suficiente para resolver el problema de la ubicación constructiva de muchos devanados en la ventana central. Como señalamos anteriormente (18.4), los devanados del transformador ocupan un área de ventana proporcional a su potencia. Esto no es difícil de verificar. Supongamos que todos los devanados del transformador están hechos de material de devanado similar y para ellos se selecciona la misma densidad de corriente J, tomada de la tabla. 18.5. Dado que todos los devanados están enrollados en el mismo núcleo, una vuelta de cualquier devanado genera un voltaje similar Eв, que puede determinarse mediante la fórmula (18.3). Para obtener el voltaje requerido U en las terminales del N-ésimo devanadoN, es necesario que este devanado contenga WN = tuN / miB vueltas Si la corriente I fluye a través del N-ésimo devanadoN, entonces se debe enrollar con un alambre que tenga una sección transversal SPR =IN / J. Conociendo la sección transversal del hilo del devanado y el número de vueltas, se puede determinar el área que ocupará este devanado en la ventana del núcleo:
donde
De la expresión se desprende claramente que la sección transversal del devanado es igual al producto de la potencia del devanado por el coeficiente KEJ. A su vez, el coeficiente KEJ está determinado por los parámetros del núcleo del transformador y tiene un valor similar para todos los devanados del transformador, independientemente de su número y potencia. En consecuencia, se puede colocar un número arbitrario de devanados en la ventana central, siempre que su potencia total no exceda el valor:
Por supuesto, la expresión resultante también es válida para un transformador de dos devanados, lo que permite seleccionar las dimensiones del núcleo de un transformador de múltiples devanados utilizando el método utilizado para un transformador de dos devanados. Para hacer esto, solo necesita determinar la potencia total del transformador de devanados múltiples:
Ejemplo 1. Calculemos el transformador T2 220/27 V con una potencia total de 200 W. Se utiliza un transformador similar para alimentar el mecanismo de alimentación y los circuitos de control de una máquina de soldar semiautomática. El transformador se enrollará en un núcleo tipo ShL estándar. De la mesa 18.5 para un transformador de 200 W enrollado en un núcleo SHL, seleccionamos los valores B = 1,5 T, J = 2,5 A/mm2 y Ko = 0,32. Para el núcleo en tira tomamos el valor Kc = 0,95. Ahora encontremos las dimensiones generales del núcleo del transformador:
Elegimos el núcleo ШЛ25x40, que tiene Sc = 10 cm2 y So = 16cm2. Habiendo decidido la sección transversal del núcleo, usando la fórmula (18.3) determinamos la FEM de una vuelta del transformador:
Encuentre el número de vueltas del devanado primario del transformador:
Encuentre el número de vueltas del devanado secundario del transformador:
Para encontrar el diámetro del cable de los devanados primario y secundario, primero debe determinar las corrientes que fluyen en estos devanados:
Ahora, conociendo la densidad de corriente en los devanados J = 2,5 A/mm2, podemos determinar el diámetro del alambre del devanado para devanado primario:
и devanado secundario:
Seleccionamos los diámetros estándar más cercanos del cable de bobinado:
En consecuencia, el transformador T2 está enrollado en un núcleo de tira estándar en forma de Sh tipo ShL25x40, el devanado primario contiene 696 vueltas de alambre de cobre con un diámetro de 0,69 mm, el devanado secundario contiene 85 vueltas de alambre de cobre con un diámetro de 1,95 mm. Ejemplo 2. Calculemos un transformador de tres devanados que se utiliza en un sistema de alimentación ininterrumpida. El primer devanado recibe un voltaje alterno sinusoidal con una amplitud de 10 V y una frecuencia de 50 Hz desde la salida del convertidor DC-AC del transistor. La corriente máxima efectiva que puede proporcionar el convertidor es igual a
Dado que el valor de amplitud de la tensión sinusoidal es 1,414 veces mayor que la tensión efectiva, la tensión efectiva se aplicará al primer devanado del transformador:
Para aumentar el voltaje a U2 = 220 V es el segundo devanado, que está diseñado para la corriente I2 = 1,36 A. Para cargar la batería se utiliza el tercer devanado, que tiene una tensión U3 = 20 V y clasificado para corriente I3 = 6 A. De acuerdo con la fórmula (18.9), determinamos la potencia total del transformador:
Supongamos, como en el caso anterior, que el transformador estará enrollado en un núcleo tipo SHL estándar. De la mesa 18.5 para un transformador de 360 W de potencia, enrollado en un núcleo SHL, seleccionamos los valores V = 1,47 T, J = 2A/mm2 y Ko = 0,33. Para el núcleo en tira tomamos el valor Kс = 0,95. Ahora encontremos las dimensiones generales del núcleo del transformador:
Elijamos el núcleo ШЛ32х50 que tiene Sc=16 cm2 y So=26cm2. Habiendo decidido la sección transversal del núcleo, usando la fórmula (18.3) determinamos la FEM de una vuelta del transformador:
Encuentre el número de vueltas del primer devanado del transformador:
Encuentre el número de vueltas del segundo devanado del transformador:
Encuentre el número de vueltas del tercer devanado del transformador:
Determine el diámetro del alambre de bobinado para el primer bobinado:
Lo más probable es que sea bastante problemático encontrar un cable para enrollar de un diámetro tan grande. Por lo tanto, es mejor enrollar el primer devanado con una barra colectora rectangular de cobre con una sección transversal:
Determine el diámetro del alambre del devanado para el segundo devanado:
Determine el diámetro del alambre del devanado para el tercer devanado:
Elijamos los diámetros estándar del alambre de bobinado para el segundo y tercer devanado:
Autor: Koryakin-Chernyak S.L.
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- potencia de bobinado
- coeficiente paramétrico que conecta la sección transversal del devanado con su potencia.
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