где ƒ = 50 Гц – промышленная частота тока; В_m– индукция магнитного поля в сердечнике, Тл. Для трансформаторной стали индукция может быть принята В_m = 1,5–1,7 Тл (рекомендуются меньшие значения).

Конструктивные размеры трансформатора приведены применительно к стержневой конструкции магнитопровода. Линейные размеры даны в миллиметрах:

– ширина пластины стали из пакета магнитопровода;

– толщина пакета пластин плеча магнитопровода b = a·p₁;

– ширина окна магнитопровода c = b·p₁,

где p₁ = 1,8–2,2; p₂ = 1,0–1,2; k_c = 0,95—0,97 – коэффициент заполнения стали. Измеряемая по линейным размерам сторон собранного трансформатора площадь сечения магнитопровода будет несколько больше рассчитанного значения из-за неизбежных зазоров между пластинами в наборе железа:

Высота магнитопровода методикой строго не устанавливается. Его выбирают исходя из размеров катушек с проводом, крепежных размеров, а также расстояния между катушками, которое выставляют при подстройке тока трансформатора. Размеры катушек определяют сечением провода, количеством витков и способом намотки.

Пример расчета

Для примера рассчитаем с помощью вышеприведенной методики данные для СТ с рабочим током вторичной обмотки I₂ = 160 А, выходным напряжением холостого хода U₂ = 50 В, сетевым напряжением U₁ = 220 В, ПР = 20 %.

Параметр мощности

Определяем значение вольт на виток:

Е = 0,55 + 0,095 · 3,58 = 0,89.

Числа витков:

Коэффициент трансформации:

Ток первичной обмотки:

Cечение магнитопровода:

Реальное сечение сердечника:

Геометрические параметры магнитопровода:

– ширина пластин плеч

– толщина пакета пластин b = 37,7·2 = 75,4 мм;

– ширина окна с = 75,4·1/2 = 90 мм.

При этом значение а подбирается ближайшее из сортамента трансформаторной стали, конечное значение b корректируется с учетом ранее выбранного а, ориентируясь на полученные значения S и S_из.

Альтернативный стандартному (и упрощенный) расчет обмоток СТ будет следующим.

Определяем сварочный ток, т. е. ток во вторичной обмотке, по максимальному диаметру применяемого электрода I₂ = 30 d_э, где I₂ – ток во вторичной обмотке W₂, А; 30 – плотность тока, А/мм²; d_э – диаметр электрода.

Сечение провода (мм²) вторичной обмотки c = 75,4 · 1,2 = 90, где I_пл – плотность тока, А/мм² (для алюминия 2,5 А/мм², для меди 5 А/мм²).

Мощность СТ (Вт), где U₂ – напряжение вторичной обмотки W₂, B. Для однофазного СТ оптимальное U₂ = 50 B.

Поперечное сечение магнитопровода,

Количество витков на

Ток в первичной обмотке

Сечение провода первичной обмотки

Количество витков первичной обмотки W₁: N₁ = E·U₁.

.

Количество витков вторичной обмотки W₂: N₂ = 1,05 E·U₁, где 1,05 – поправочный коэффициент для учета потерь 5 %.

Неприемлемость во многих случаях стандартных методик расчета заключается в том, что они устанавливают для конкретной мощности трансформатора пусть даже и оптимальные, но единственные значения таких основных параметров, как измеренная площадь сечения магнитопровода (S_из) и количество витков первичной обмотки (N₁). Выше было получено сечение магнитопровода для тока 160 А, равное 28 см. На самом деле сечение магнитопровода для той же мощности может варьироваться в значительных пределах – от 25 до 60 см² и даже выше, без особых потерь в качестве работы СТ. При этом под каждое произвольно взятое сечение необходимо рассчитать количество витков, прежде всего первичной обмотки, таким образом, чтобы получить на выходе заданную мощность. Зависимость между соотношением S и N1 близка к обратно пропорциональной: чем больше площадь сечения магнитопровода, тем меньше понадобится витков обеих катушек.

Магнитопровод является самой важной частью СТ. Часто для самоделок используют сердечники от старых электроприборов, которые до того ничего общего со сваркой не имели. Часто такие магнитопроводы обладают весьма экзотической конфигурацией, а их геометрические параметры невозможно изменить. Тогда приходится использовать нестандартную методику расчета.

Наиболее важными при расчете параметрами, от которых зависит мощность, являются площадь сечения магнитопровода, количество витков первичной обмотки и расположение на магнитопроводе первичной и вторичной обмоток трансформатора. Сечение магнитопровода в данном случае измеряется по наружным размерам сжатого пакета пластин без учета потерь на зазоры между пластинами и выражается в см². Как говорилось выше, по расположению обмоток трансформаторы можно разделить на два типа: такие, у которых первичная и вторичная обмотки (или их части) находятся на одном плече (рис. 37, а, в), и такие, у которых обмотки разнесены на разные плечи (рис. 37, б). При напряжении питания сети 220–240 В с незначительным сопротивлением в линии рекомендуются следующие формулы приближенного расчета витков первичной обмотки, которые при токах 120–180 А дают положительные результаты для многих типов сварочных трансформаторов.

Для первого типа (с обмотками на одном плече):

Для второго типа (с разнесенными обмотками):

где N₁ – примерное количество витков первичной обмотки, S_из – измеренное сечение магнитопровода (см²), I₂ – заданный сварочный ток вторичной обмотки (A), U₁ – сетевое напряжение.

При этом надо учитывать, что для трансформатора с разнесенными по разным плечам первичной и вторичной обмотками вряд ли удастся получить ток более 140 А – сказывается сильное рассеивание магнитного поля. Нельзя также ориентироваться на ток выше 200 А для остальных типов трансформаторов.