Caratteristiche del trasformatore di saldatura
Alla ricerca di un trasformatore di saldatura adatto, molti abbandonano i modelli di fabbrica a favore di quelli fatti in casa. Le ragioni di questa decisione possono essere molto diverse, che vanno da prezzi inaccettabili e terminano con il desiderio di realizzare da soli un trasformatore di saldatura. In effetti, non ci sono particolari difficoltà su come realizzare un trasformatore di saldatura, inoltre, un trasformatore di saldatura fatto in casa può essere giustamente considerato l’orgoglio di qualsiasi proprietario. Ma quando lo si crea, è impossibile fare a meno della conoscenza del dispositivo e del circuito del trasformatore, delle sue caratteristiche e dei calcoli per loro..
Prestazioni del trasformatore di saldatura
Qualsiasi utensile elettrico ha determinate caratteristiche prestazionali e il trasformatore di saldatura non fa eccezione. Ma oltre a quelli usuali, come la potenza, il numero di fasi e la tensione necessaria per il funzionamento in rete, il trasformatore di saldatura ha tutta una serie di caratteristiche uniche, ognuna delle quali ti consentirà di selezionare con precisione il dispositivo in il negozio per un certo tipo di lavoro. Per coloro che realizzeranno un trasformatore di saldatura con le proprie mani, sarà necessaria la conoscenza di queste caratteristiche per eseguire i calcoli.
Ma prima di procedere a una descrizione dettagliata di ciascuna caratteristica, è necessario capire qual è il principio di base del trasformatore di saldatura. È abbastanza semplice e consiste nel convertire la tensione di ingresso, ovvero abbassarla. La caratteristica di abbassamento del volt-ampere del trasformatore di saldatura ha la seguente dipendenza: quando la tensione (Volt) diminuisce, la corrente di saldatura (Ampere) aumenta, il che consente di fondere e saldare il metallo. Sulla base di questo principio, viene costruito tutto il lavoro del trasformatore di saldatura, nonché altre caratteristiche prestazionali correlate..
Tensione di rete e numero di fasi
Con questa caratteristica, tutto è abbastanza semplice. Indica la tensione necessaria per azionare il trasformatore di saldatura. Può essere 220 V o 380 V. In pratica, la tensione nella rete può fluttuare leggermente entro +/- 10 V, il che può influire sul funzionamento stabile del trasformatore. Quando si calcola per un trasformatore di saldatura, la tensione di rete è la caratteristica fondamentale per i calcoli. Inoltre, il numero di fasi dipende dalla tensione nella rete. Per 220 V, queste sono due fasi, per 380 V, tre. Questo non viene preso in considerazione nei calcoli, ma questo è un punto importante per il collegamento della saldatrice e il suo funzionamento. Esiste anche una categoria separata di trasformatori che possono funzionare sia da 220 V che da 380 V.
Corrente nominale di saldatura del trasformatore
Questa è la caratteristica prestazionale di base di qualsiasi trasformatore di saldatura. La capacità di tagliare e saldare il metallo dipende dall’entità della corrente di saldatura. In tutti i trasformatori di saldatura, questo valore è indicato come massimo, poiché questo è esattamente quanto può dare il trasformatore al limite delle possibilità. Naturalmente, la corrente di saldatura nominale può essere regolata per lavorare con elettrodi di diverso diametro, e per questo è previsto un apposito regolatore nei trasformatori. Va notato che per i trasformatori di saldatura domestici, creati a mano, la corrente di saldatura non supera i 160 – 200 A. Ciò è dovuto principalmente al peso del trasformatore stesso. Dopotutto, maggiore è la forza della corrente di saldatura, più spire di filo di rame sono necessarie e questi sono chilogrammi extra pesanti. Oltre al trasformatore di saldatura, il prezzo dipende dal metallo per i fili degli avvolgimenti e più filo è stato speso, più costosa sarà la macchina stessa..
Diametro dell’elettrodo
Quando si lavora con un trasformatore di saldatura per la saldatura di metalli, vengono utilizzati elettrodi saldabili di vari diametri. In questo caso, la possibilità di utilizzare un elettrodo di un certo diametro dipende da due fattori. Il primo è la corrente di saldatura nominale del trasformatore. Il secondo è lo spessore del metallo. Nella tabella sottostante sono riportati i diametri degli elettrodi in funzione dello spessore del metallo e della corrente di saldatura del trasformatore stesso.
Come puoi vedere da questa tabella, l’uso di un elettrodo da 2 mm sarà semplicemente privo di significato con una corrente di 200 A. Oppure, al contrario, un elettrodo da 4 mm è inutile con una corrente di 100 A. questi trasformatori di saldatura sono dotati di amperaggio regolatori.
Limiti di regolazione della corrente di saldatura
Per la saldatura di metalli di vari spessori, vengono utilizzati elettrodi di vari diametri. Ma se la forza della corrente di saldatura è troppo alta, il metallo si brucerà durante la saldatura e se è troppo piccolo, non sarà possibile fonderlo. Pertanto, per questi scopi è integrato uno speciale regolatore nei trasformatori di saldatura, che consente di ridurre la corrente di saldatura nominale a un certo valore. Di solito, nei trasformatori di saldatura autocostruiti, vengono creati diversi passaggi di regolazione, che vanno da 50 A a 200 A.
Tensione nominale di lavoro
Come notato, il trasformatore di saldatura converte la tensione di ingresso in un valore inferiore di 30-60 V. Questa è la tensione operativa nominale necessaria per mantenere un arco stabile. Inoltre, la capacità di saldare un metallo di un certo spessore dipende da questo parametro. Quindi, per la saldatura di lamiere sottili, è necessaria una bassa tensione e, per metalli più spessi, l’alta tensione. Nel calcolo, questo indicatore è molto importante..
Modalità operativa nominale
Una delle caratteristiche chiave delle prestazioni di un trasformatore di saldatura è il suo servizio nominale. Indica un periodo di lavoro continuo. Questa cifra per i trasformatori di saldatura di fabbrica è solitamente di circa il 40%, ma per i trasformatori fatti in casa non può essere superiore al 20 – 30%. Ciò significa che su 10 minuti di lavoro, puoi cuocere ininterrottamente per 3 minuti, e lasciar riposare 7 minuti..
Consumo energetico e potenza
Come qualsiasi altro utensile elettrico, un trasformatore di saldatura consuma elettricità. Durante il calcolo e la creazione di un trasformatore, l’indicatore del consumo energetico svolge un ruolo importante. Per quanto riguarda la potenza di uscita, dovrebbe anche essere presa in considerazione, poiché l’efficienza del trasformatore di saldatura dipende direttamente dalla differenza tra questi due indicatori. E più piccola è la differenza, meglio è.
Tensione a circuito aperto
Una delle caratteristiche prestazionali importanti è la tensione a circuito aperto del trasformatore di saldatura. Questa caratteristica è responsabile della facilità di insorgenza dell’arco di saldatura e maggiore è la tensione, più facile apparirà l’arco. Ma c’è un punto importante. Per garantire la sicurezza della persona che lavora con il dispositivo, la tensione è limitata a 80 V.
Schema del trasformatore di saldatura
Come già notato, il principio di funzionamento di un trasformatore di saldatura è abbassare la tensione e aumentare la corrente. Nella maggior parte dei casi, la costruzione di un trasformatore di saldatura è abbastanza semplice. È costituito da un nucleo metallico, due avvolgimenti: primario e secondario. La foto sotto mostra il dispositivo del trasformatore di saldatura.
Con lo sviluppo dell’ingegneria elettrica, il diagramma schematico del trasformatore di saldatura è stato migliorato e oggi vengono prodotte saldatrici, nel cui circuito vengono utilizzati induttanze, un ponte a diodi e regolatori di corrente. Lo schema mostra come il ponte a diodi è integrato nel trasformatore di saldatura (foto sotto).
Uno dei trasformatori di saldatura fatti in casa più popolari è il trasformatore a nucleo toroidale grazie alla sua leggerezza e alle prestazioni eccellenti. Lo schema di un tale trasformatore è presentato di seguito..
Oggi esistono molti diversi circuiti di trasformatori di saldatura, che vanno dai circuiti classici a quelli inverter e raddrizzatori. Ma per creare un trasformatore di saldatura con le tue mani, è meglio scegliere un circuito più semplice e affidabile che non richieda l’uso di dispositivi elettronici costosi. Ad esempio un trasformatore di saldatura toroidale o un trasformatore di induttanza e ponte di diodi. In ogni caso, per realizzare un trasformatore di saldatura, oltre al circuito, bisognerà eseguire alcuni calcoli al fine di ottenere le caratteristiche prestazionali richieste..
Calcolo del trasformatore di saldatura
Quando si crea un trasformatore di saldatura per scopi specifici, è necessario determinarne le prestazioni in anticipo. Inoltre, viene eseguito il calcolo del trasformatore di saldatura per determinare il numero di spire degli avvolgimenti primari e secondari, l’area della sezione trasversale del nucleo e della sua finestra, la potenza del trasformatore, la tensione dell’arco e altri ..
Per eseguire i calcoli, avrai bisogno di quanto segue dati iniziali:
- tensione di ingresso dell’avvolgimento primario (V) U1;
- tensione nominale dell’avvolgimento secondario (V) U2;
- corrente nominale dell’avvolgimento secondario (A) I;
- area centrale (cm2) Sñ;
- superficie della finestra (cm2) Così;
- densità di corrente dell’avvolgimento (A / mm2).
Si consideri, utilizzando un esempio di calcolo per un trasformatore toroidale con i seguenti parametri: tensione di ingresso U1 = 220 V, tensione nominale del secondario U2 = 70 V, corrente nominale del secondario 200 A, area del nucleo Sc = 45 cm2, area della finestra So = 80 cm2, la corrente di densità nell’avvolgimento è 3 A / mm2.
Innanzitutto, calcoliamo la potenza del trasformatore toroidale utilizzando la formula:
Dimensione P = 1,9 * Sc * So. Di conseguenza, otteniamo 6840 W o 6,8 kW . semplificati.
Importante! Questa formula si applica solo ai trasformatori toroidali. Per i trasformatori con un nucleo del tipo PL, SHL, viene utilizzato un fattore di 1,7. Per trasformatori con un tipo di nucleo П, Ш – 1,5.
Il prossimo passo è calcolare il numero di spire per gli avvolgimenti primari e secondari. Per fare ciò, devi prima calcolare il numero richiesto di giri per 1 V. Per fare ciò, utilizziamo la seguente formula: K = 35 / S. Di conseguenza, otteniamo 0,77 giri per 1 V della tensione consumata.
Importante! Come nella prima formula, il fattore 35 è applicabile solo ai trasformatori toroidali. Per i trasformatori con un nucleo del tipo PL, SHL, viene utilizzato un fattore di 40. Per i trasformatori con un nucleo del tipo P, SH – 50.
Successivamente, calcoliamo la corrente massima dell’avvolgimento primario utilizzando la formula: Imax = P / U. Di conseguenza, otteniamo la corrente per l’avvolgimento primario 6480/220 = 31 A. Per l’avvolgimento secondario, prendiamo la corrente come una costante di 200 A, poiché potrebbe essere necessario saldare metalli di vario spessore con elettrodi con un diametro da 2 a 3 mm. Naturalmente, in pratica, 200 A è l’intensità di corrente limite, ma un margine di un paio di decine di ampere consentirà al dispositivo di funzionare in modo più affidabile..
Ora, sulla base dei dati ottenuti, calcoliamo il numero di spire per gli avvolgimenti primari e secondari in un trasformatore con regolazione a gradini nell’avvolgimento primario. Il calcolo per l’avvolgimento secondario viene eseguito secondo la seguente formula W2 = U2 * K, di conseguenza, otteniamo 54 turni. Successivamente, passiamo al calcolo dei passaggi dell’avvolgimento primario. Per questo usiamo la formula W1st = (220 * W2) / Ust.
In cui si:
Ust è la tensione di uscita richiesta dell’avvolgimento secondario.
W2 – il numero di giri dell’avvolgimento secondario.
W1st – il numero di giri dell’avvolgimento primario di un certo stadio.
Ma prima di procedere con il calcolo delle spire dei gradini dell’avvolgimento primario, è necessario determinare la tensione per ciascuno. Questo può essere fatto usando la formula U = P / I, dove:
P – potenza (W).
U – tensione (V).
io – corrente (A).
Ad esempio, dobbiamo realizzare quattro stadi con i seguenti indicatori della corrente nominale sull’avvolgimento secondario: 160 A, 130 A, 100 A e 90 A. Tale diffusione sarà necessaria per utilizzare elettrodi di diverso diametro e per saldare il metallo di diversi spessori. Di conseguenza, otteniamo Ust = 40,5 V per il primo stadio, 50 V per il secondo stadio, 65 V per il terzo stadio e 72 V per il quarto. Sostituendo i dati ottenuti nella formula W1st = (220 * W2) / Ust, calcoliamo il numero di giri per ogni tappa. W1st1 = 293 turni, W1st2 = 238 turni, W1st3 = 182 turni, W1st4 = 165 turni. Nel processo di avvolgimento del filo su ciascuna di queste spire, viene realizzato un rubinetto per il regolatore.
Resta da calcolare la sezione trasversale del filo per gli avvolgimenti primari e secondari. Per questo, utilizziamo l’indicatore della densità di corrente nel filo, che è 3 A / mm2. La formula è abbastanza semplice: è necessario dividere la corrente massima di ciascuno degli avvolgimenti per la densità di corrente nel cablaggio. Di conseguenza, si ottiene per l’avvolgimento primario la sezione del filo Sperv = 10 mm2. Per l’avvolgimento secondario, sezione del filo Svtor = 66 mm2.
Quando si crea un trasformatore di saldatura con le proprie mani, è necessario eseguire tutti i calcoli di cui sopra. Questo ti aiuterà a selezionare correttamente tutte le parti necessarie e quindi ad assemblare il dispositivo da esse. Per un principiante, eseguire calcoli può sembrare un compito molto confuso, ma se capisci l’essenza delle azioni eseguite, tutto non sarà così difficile..