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Soudure électrique. Comment calculer un transformateur de soudage. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique

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Transformateur - c'est le tout premier appareil statique qui permet de convertir l'énergie électrique alternative.

transformateur utilisé:

• pour convertir la tension et le courant alternatif ;
• pour la coordination et la séparation galvanique des charges.

Le but de cette section est de fournir une méthodologie pour calculer le transformateur sans dépasser les connaissances acquises dans le volume du cours de physique au lycée.

Considérons une variante d'un transformateur contenant deux enroulements - primaire et secondaire.

Le rapport du nombre de tours W₁ enroulement primaire au nombre de tours W₂ l'enroulement secondaire est appelé rapport de transformation du transformateur K_T:

où es-tu₁, ELLE EST₂ - tension des enroulements primaire et secondaire, V ; je₁, Je₂ - courant des enroulements primaire et secondaire, A.

La force électromotrice (FEM) d'un tour du bobinage est directement proportionnelle au taux de variation du flux magnétique F pénétrant ce tour :

Étant donné que l'enroulement du transformateur est enroulé sur un noyau ferromagnétique, qui a une perméabilité magnétique des milliers de fois supérieure à celle de l'espace environnant, la quasi-totalité du flux est concentrée dans le noyau de section transversale S._c.

Si en même temps l'induction dans le noyau passe de -B_m jusqu'à +V_m avec fréquence B_mpuis tension moyenne de la bobine équivaut à:

où K_ф- facteur de forme, prenant en compte le rapport des valeurs de tension efficace et moyenne, pour une tension sinusoïdale K_ф = 1,11 ; DANS_m - induction maximale dans le noyau, T ; F - Fréquence de la tension alternative, Hz ; S_c - surface de la section transversale du noyau, cm2; À_c - facteur de remplissage du noyau.

Malgré le nombre de tours éventuellement différent, les enroulements du transformateur ont la même puissance, égale à sa puissance, et partagent à parts égales la surface de la fenêtre du noyau :

où s_o - zone centrale de la fenêtre, cm2 ; À_o - facteur de remplissage des fenêtres ; J est la densité de courant dans les enroulements du transformateur, A/mm2.

A l'aide de (18.3) et (18.4), on détermine la puissance globale du transformateur :

A partir de la formule (18.5) on trouve les dimensions du noyau du transformateur :

Pour sélectionner les valeurs B, J, K_cK_o recommandations pour les transformateurs peuvent être utilisées (tableau 18.5).

Pour le fil d'aluminium, la densité de courant doit être réduite d'un facteur 1,6.

Tableau 18.5. Paramètres de base

Bien que le type de transformateur le plus courant soit transformateur à double enroulement, il arrive qu'un développeur amateur soit confronté au problème du calcul constructif transformateur multi-enroulements.

possible au moins deux cas transformateur multi-enroulements :

cas 1. Le transformateur comporte deux enroulements principaux, occupant plus de 95 % de la surface centrale de la fenêtre, ainsi qu'un ou plusieurs enroulements supplémentaires de faible puissance, occupant la surface restante de la fenêtre. En choisissant la plus petite valeur de Ko dans le tableau. 18.5, le transformateur peut être calculé comme un transformateur à deux enroulements. Très probablement, cette hypothèse ne posera pas de problèmes lors du placement d'enroulements supplémentaires.

cas 2. Le transformateur comporte plusieurs enroulements dont chacun occupe plus de 5 % de la surface de la fenêtre centrale. Le transformateur doit déjà être conçu comme un transformateur à plusieurs enroulements, sinon des problèmes pourraient survenir lors du placement des enroulements dans la fenêtre du noyau.

Le nombre d'enroulements n'a aucun effet sur les lois de l'induction électromagnétique et, par conséquent, lors du calcul d'un transformateur à plusieurs enroulements, il suffit de résoudre le problème du placement constructif de nombreux enroulements dans la fenêtre centrale.

Comme nous l'avons noté précédemment (18.4), les enroulements d'un transformateur occupent une surface de fenêtre proportionnelle à leur puissance. Ce n’est pas difficile à vérifier.

Supposons que tous les enroulements du transformateur soient constitués d'un matériau d'enroulement similaire et que la même densité de courant J soit choisie pour eux, tirée du tableau. 18.5. Puisque tous les enroulements sont enroulés sur le même noyau, un tour de n'importe quel enroulement génère une tension similaire E._в, qui peut être déterminé par la formule (18.3).

Afin d'obtenir la tension requise U aux bornes du Nième enroulement_N, il faut que cet enroulement contienne W_N =U_N / E_B se tourne. Si le courant I traverse le Nième enroulement_N, alors il doit être enroulé avec un fil qui a une section S_PR =I_N / J. Connaissant la section du fil de bobinage et le nombre de tours, vous pouvez déterminer la surface que cet enroulement occupera dans la fenêtre du noyau :

où - puissance de bobinage

- coefficient paramétrique reliant la section du bobinage à sa puissance.

D'après l'expression, il ressort clairement que la section transversale de l'enroulement est égale au produit de la puissance de l'enroulement et du coefficient K._EJ. À son tour, le coefficient K_EJ est déterminé par les paramètres du noyau du transformateur et a une valeur similaire pour tous les enroulements du transformateur, quels que soient leur nombre et leur puissance. Par conséquent, un nombre arbitraire d'enroulements peut être placé dans la fenêtre du noyau, à condition que leur puissance totale ne dépasse pas la valeur :

Bien entendu, l'expression résultante est également valable pour un transformateur à deux enroulements, ce qui permet de sélectionner les dimensions du noyau d'un transformateur multi-enroulements selon la méthode utilisée pour un transformateur à deux enroulements. Pour ce faire, il suffit de déterminer la puissance globale du transformateur multi-enroulements :

Exemple 1. Calculons le transformateur T2 220/27 V avec une puissance globale de 200 W.

Un transformateur similaire est utilisé pour alimenter le mécanisme d'alimentation et les circuits de commande d'une machine à souder semi-automatique.

Le transformateur sera bobiné sur un noyau standard de type ShL. De la table 18.5 pour un transformateur de 200 W bobiné sur noyau SHL, on sélectionne les valeurs B = 1,5 T, J = 2,5 A/mm2 et K_o = 0,32. Pour une âme en bande, on prend la valeur K_c = 0,95.

Trouvons maintenant les dimensions globales du noyau du transformateur :

Nous choisissons le noyau ШЛ25x40, ayant S_c = 10 cm2 et S_o = 16 cm2. Après avoir décidé de la section transversale du noyau, selon la formule (18.3), nous déterminons la FEM d'un tour du transformateur :

Trouvez le nombre de tours de l'enroulement primaire du transformateur:

Trouvez le nombre de tours de l'enroulement secondaire du transformateur:

Pour connaître le diamètre des fils des enroulements primaire et secondaire, vous devez d'abord déterminer les courants circulant dans ces enroulements :

Maintenant, connaissant la densité de courant dans les enroulements J = 2,5 A/mm2, nous pouvons déterminer le diamètre du fil d'enroulement pour enroulement primaire:

и enroulement secondaire:

Nous sélectionnons les diamètres standard les plus proches du fil de bobinage:

• D1 = 0,69 mm ;
• D2 = 1,95 mm.

Par conséquent, le transformateur T2 est enroulé sur un noyau en bande standard en forme de Sh de type ShL25x40, l'enroulement primaire contient 696 tours de fil de cuivre d'un diamètre de 0,69 mm, l'enroulement secondaire contient 85 tours de fil de cuivre d'un diamètre de 1,95 mm.

Exemple 2. Calculons un transformateur à trois enroulements, utilisé dans une alimentation sans interruption.

Une tension alternative sinusoïdale d'une amplitude de 10 V et d'une fréquence de 50 Hz est fournie au premier enroulement à partir de la sortie d'un convertisseur DC-AC à transistor. Le courant efficace maximum que le convertisseur est capable de fournir est égal à

Étant donné que la valeur d'amplitude de la tension sinusoïdale est 1,414 fois supérieure à la tension efficace, alors la tension efficace sera appliquée au premier enroulement du transformateur :

Pour augmenter la tension à U₂ \u220d XNUMX V sert de deuxième enroulement, conçu pour le courant I₂ = 1,36 A

Pour charger la batterie, le troisième enroulement est utilisé, qui a une tension U₃ = 20 V et dimensionné pour le courant I₃ = 6 A

Selon la formule (18.9), nous déterminons la puissance globale du transformateur :

Supposons, comme dans le cas précédent, que le transformateur soit enroulé sur un noyau de type SHL standard. De la table 18.5 pour un transformateur d'une puissance de 360 ​​W, enroulé sur un noyau SHL, on sélectionne les valeurs V = 1,47 T, J = 2A/mm2 et K_o = 0,33. Pour une âme en bande, on prend la valeur K_с = 0,95.

Trouvons maintenant les dimensions globales du noyau du transformateur :

Choisissons le noyau ШЛ32х50 ayant S_c=16 cm2 et S_o=26 cm2. Après avoir décidé de la section transversale du noyau, selon la formule (18.3), nous déterminons la FEM d'un tour du transformateur :

Trouvez le nombre de tours du premier enroulement du transformateur:

Trouvez le nombre de tours du deuxième enroulement du transformateur:

Trouvez le nombre de tours du troisième enroulement du transformateur:

Déterminez le diamètre du fil de bobinage pour le premier enroulement :

Il sera très probablement assez problématique de trouver un fil de bobinage d'un si grand diamètre.

Par conséquent, il est préférable d'enrouler le premier enroulement avec un jeu de barres rectangulaire en cuivre de section :

Déterminez le diamètre du fil de bobinage pour le deuxième enroulement :

Déterminez le diamètre du fil de bobinage pour le troisième enroulement :

Nous choisissons les diamètres standards du fil de bobinage pour les deuxième et troisième enroulements :

Auteur : Koryakin-Chernyak S.L.

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