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無線電子工学および電気工学の百科事典 自分で溶接変圧器を作ります。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
溶接機はどの家庭にとっても歓迎すべき購入品です。 手動電気溶接の利点は明白かつ議論の余地のないものです。使いやすさ、幅広い用途、高性能と接続の信頼性、そしてこれらすべてが電気ネットワークがあるほぼどこでも作業できる機能を備えています。 今日、溶接機の選択と入手に関する問題は存在していないようです。 家庭用からプロ用の産業用溶接機が多数登場しています。 Vieinglyでは自社製品やあらゆる種類の手工芸品のワークショップや職人を提供しています。 はい、しかし、工場で製造されたデバイスの価格は、原則として数倍「高額」で、現在の平均月収を超えています。 基本的に、自分自身の富と価格との間のこの悲しい不一致が、常に多くの人に自分の手で溶接を始めさせます。 現代の文献では、溶接に関する資料がたくさん見つかります。 近年、溶接変圧器 (ST) の要素の改善と計算に特化した多くの記事が Radioamator に掲載されており、このトピックに対する読者の関心を示していることは間違いありません。 私は最も重要なことを提案します。それは、家庭で溶接変圧器を何からどのように作るかです。 以下に説明するすべての溶接変圧器回路は実際にテストされており、手動電気溶接に非常に適しています。 計画の中には、何十年にもわたって「人々の間で」練り上げられ、独立した「変電所建設」の一種の「古典」となっているものもあります。 他の変圧器と同様に、ST は変圧器鉄で作られた大きな磁気コアに巻かれた一次巻線と二次巻線 (場合によってはタップ付き) で構成されます。 動作モードは、CT を従来の変圧器と区別します。つまり、アーク モードで動作します。 ほぼ最大パワーで。 そのため、強い振動、激しい加熱が発生し、断面の大きなワイヤーを使用する必要があります。 ST は 220 ～ 240 V の単相ネットワークから電力を供給されます。自作 ST のアイドル モード (x.x.) (出力に負荷が接続されていないとき) における二次巻線の出力電圧は、原則として次のとおりです。一般に、工業用溶接機の出力電圧は制限されています (45 VAC、50 VDC)。 したがって、大型の据え置き機の出力は70〜80Vになります。 ST の主な電力特性は、アーク モード (溶接モード) での 0,5 次巻線の出力電流と考えられます。 この場合、電気アークは電極の端と溶接される金属の間の隙間で燃えます。 ギャップは 1,1 ～ 40 d (d は電極の直径) で、手動で維持されます。 ポータブル構造物の場合、動作電流は 200 ～ XNUMX A です。溶接電流は ST の電力によって決まります。 使用する電極の直径と溶接金属の最適な厚さの選択は、ST の出力電流によって異なります。 最も一般的なのは D3 mm の鋼棒 (「トロイカ」) を備えた電極で、90 ～ 150 A (通常は 100 ～ 130 A) の電流が必要です。 熟練した手であれば、「トロイカ」は75 Aでも燃えます。150 Aを超える電流では、そのような電極は金属の切断に使用できます（低い電流でも1〜2 mmの薄い鉄板を切断できます）。 電極 D3 mm を使用する場合、ST の一次巻線には 20 ～ 30 A の電流が流れます (通常は約 25 A)。 出力電流が必要な電流よりも低い場合、電極が「固着」または「固着」し始め、その先端が溶接対象の金属に溶接されます。たとえば、ST は短絡モードで危険な過負荷で動作し始めます。 許容電流を超えると、電極が材料を切断し始めます。これにより、製品全体が破損する可能性があります。 D2 mm の鉄棒を備えた電極の場合、40 ～ 80 A の電流が必要です (通常は 50 ～ 70 A)。 厚さ1～2mmの薄鋼を正確に溶接できます。 D4 mm の電極は、150 ～ 200 A の電流で適切に機能します。あまり一般的ではない (D5 ～ 6 mm) 電極や金属の切断には、より高い電流が使用されます。 パワーに加えて、ST の重要な特性はそのダイナミックな応答です。 変圧器の動的特性は、アークの安定性、ひいては溶接継手の品質を大きく左右します。 動的特性から、急な傾斜と緩やかな傾斜を区別できます。 手動溶接中、電極の端に避けられない振動が発生し、それに応じてアーク燃焼の長さが変化します（アークの点火の瞬間、アークの長さを調整するとき、凹凸がある場合、手の震えにより） ）。 ST の動的特性が急峻に低下している場合、アークの長さの変動に伴い、変圧器の二次巻線で動作電流にわずかな変化が発生します。アークは安定して燃焼し、溶接は平らになります。 STの緩やかなディップまたはリジッド特性により、アーク長が変化すると動作電流も急激に変化し、溶接モードが変化します。その結果、アークが不安定に燃焼し、シームの品質が低下します。このような ST を手動で操作するのは困難、または不可能です。 手動アーク溶接では、ST の急峻な立下り動特性が必要です。 傾斜は自動溶接に使用されます。 ただし、一般に、実際の状況では、ST の他の多くのパラメータと同様に、電流電圧特性のパラメータを何らかの方法で測定または定量化することはほとんど不可能です。 したがって、実際には、ST は溶接が良好な ST と溶接の不良な ST に分類できます。 CT がうまく機能すると、溶接工は「調理が柔らかくなった」と言います。 これは、高品質の溶接、金属の飛散がないこと、アークが常に安定して燃焼し、金属が均一に堆積していることとして理解されるべきです。 以下に説明する CT 設計はすべて、実際には手動アーク溶接に適しています。 ST の動作モードは、短期間の反復として特徴付けることができます。 実際には、溶接後、原則として設置、組立等の作業が続きます。 したがって、アークモードで動作した後の ST はコールドモードで冷却する時間がかかります。 アークモードではSTが集中的に加熱され、コールドモードではSTが加熱されます。 冷えますが、かなりゆっくりと冷えます。 非常に一般的な金属の切断に ST が使用される場合、状況はさらに悪化します。 太い棒、板、パイプなどをアークで切断するには、自作トランスのあまり大きな電流ではなく、STを過度に過熱する必要があります。 工業的に製造された装置はどれも、% で測定される動作時間係数 (PR) などの重要なパラメータによって特徴付けられます。 重量が 40 ～ 50 kg の国内工場製ポータブル デバイスの場合、PR は通常 20% を超えません。 これは、ST がアーク モードで動作できるのは合計時間の 20% だけであり、残りの 80% はコールド モードでなければならないことを意味します。ほとんどの自作設計では、PR はさらに少なくする必要があります。 アーク燃焼時間がブレーク時間と同じ程度である場合、ST の集中動作モードを考慮します。 自家製の CT は、P 型、PU 型、W 型の磁気コア、つまりトロイダル、巻線配置のさまざまな組み合わせなど、さまざまなスキームに従って実行されます。 SM の製造スキームと将来の巻線の巻き数は、主に利用可能なコア、つまり磁気回路によって決まります。 将来的には、この記事では、自家製STの実際のスキームとその材料について検討します。 ここで、将来の ST に必要な巻線材料と絶縁材料を決定してみましょう。 高出力を考慮して、ST 巻線には比較的太いワイヤが使用されます。 動作中に大量の電流が発生すると、ST は徐々に発熱します。 加熱速度は多くの要因によって決まりますが、最も重要なのは巻線の直径または断面積です。 ワイヤーが太ければ太いほど、電流がより良く流れ、発熱が少なくなり、最終的には熱の放散が良くなります。 主な特性は電流密度 (A / mm2) です。ワイヤ内の電流密度が高いほど、ST の加熱はより激しくなります。 巻線には銅またはアルミニウムを使用できます。 銅を使用すると、電流密度が 1,5 倍になり、発熱が少なくなります。一次巻線を銅線で巻く方が良いでしょう。 産業用デバイスでは、銅線の電流密度は 5 A/mm2 を超えません。 ST の自作バージョンの場合、銅の 10 A/mm2 も満足のいく結果と考えられます。 電流密度が増加すると、トランスの発熱が急激に加速します。 原則として、一次巻線にはワイヤを使用でき、最大20 A / mm2の密度の電流が流れますが、60 x 2の電極を使用するとSTは最大3℃の温度まで加熱します。 。 すぐにではなく少しだけ溶接する必要があり、それでも最適な材料が見つからない場合は、一次巻線をワイヤーで強い過負荷で巻くこともできます。 もちろん、これによりデバイスの信頼性が必然的に低下しますが。 断面に加えて、ワイヤのもう 1 つの重要な特徴は絶縁方法です。 ワイヤーにワニスを塗ったり、糸や生地を XNUMX 層または XNUMX 層に巻き付けたりして、ワニスを含浸させることもできます。 巻線の信頼性、最大過熱温度、耐湿性、および絶縁品質は、絶縁体の種類に大きく依存します (表 XNUMX を参照)。 表1
注意。 PEV、PEM - 高強度ワニスでエナメル加工されたワイヤ (それぞれ viniflex と metalvin) は、薄い絶縁層 (PEV-1、PEM-1) と強化された絶縁層 (PEV-2、PEM-2) で製造されます。 PEL - 油性ワニスでエナメル加工されたワイヤー。 PELR-1、PELR-2 - それぞれ、薄く強化された絶縁層を備えた高強度ポリアミドワニスでエナメル加工されたワイヤ。 PELBO、PEVLO - それぞれ天然シルク、綿糸、またはラフサンの 1 層を備えた PEL および PEV ワイヤーをベースにしたワイヤー。 PEVTL-2、PEVTL-XNUMX - 高強度ポリウレタン エナメルでエナメル加工されたワイヤ。耐熱性があり、薄く強化された絶縁層が付いています。 PLD - XNUMX層のラブサンで絶縁されたワイヤ。 PETV - 耐熱性高強度ポリエステルワニスでエナメル加工されたワイヤー。 PSD タイプのワイヤ - 無アルカリガラス繊維で作られた絶縁体を、耐熱ワニスを接着および含浸させて XNUMX 層に重ね合わせたもの (ブランド名: T - 薄化絶縁体、L - 表面ワニス層あり、K - 接着および含浸あり)シリコンワニス付き）; PETKSOT - 耐熱エナメルとグラスファイバーで絶縁されたワイヤー。 PNET-イミドは、高強度ポリアミドベースのエナメルで絶縁されたワイヤです。 表の絶縁厚さの下に、最大ワイヤ直径と公称銅線直径の差が取られます。 最も良いのは、耐熱ワニスを含浸させたグラスファイバー断熱材ですが、そのようなワイヤーを入手するのは難しく、購入すると高額になります。 最も望ましくないが、自家製製品にとって最も手頃な材料は、通常の PEL ワイヤ、PEV Dtsii です。 このようなワイヤは最も一般的であり、チョークのコイルや時代遅れの機器の変圧器から取り除くことができます。 古いワイヤーをコイルフレームから慎重に取り外し、コーティングの状態を監視し、さらにわずかに損傷した領域を隔離する必要があります。 ワイヤーを備えたコイルにさらにワニスを含浸させた場合、コイルの巻き線がくっついてしまい、切り離そうとすると硬化した含浸によってワイヤー自体のワニスのコーティングが剥がれて金属が露出してしまうことがよくあります。 まれに、他のオプションがない場合、塩化ビニル絶縁の取り付けワイヤを使用して一次巻線を「自家製」で巻くこともあります。 欠点は、余分な断熱材と放熱性の悪さです。 CT の一次巻線の敷設の品質には常に最大の注意を払う必要があります。 一次巻線は二次巻線よりも巻数が多く、巻線密度が高く、より発熱します。 一次巻線は高電圧下にあり、その巻線間回路や絶縁破壊により、たとえば湿気の侵入によってコイル全体がすぐに「焼き切れ」ます。 原則として、構造全体を分解しない限り復元することは不可能です。 ST の二次巻線は単線またはより線で巻かれており、その断面が必要な電流密度を提供します。 この問題を解決するにはいくつかの方法があります。 まず、断面積が 10 ～ 24 mm2 の銅またはアルミニウム製のモノリシック ワイヤを使用できます。 産業用MTにはこのような平角線（通称バスバー）が使用されています。 しかし、ほとんどの自作設計では、磁気回路の狭い窓を通して巻線を何度も引っ張る必要があります。 これを 60mm16 の単線銅線で約 2 回行うことを想像してみてください。 この場合、アルミニウムワイヤーを優先することをお勧めします。アルミニウムワイヤーははるかに柔らかく、安価です。 2 番目の方法は、通常の塩化ビニル絶縁で適切な断面のより線を二次巻線に巻くことです。 柔らかくてフィットしやすく、しっかりと断熱されています。 確かに、合成層は窓の余分な体積を占め、冷却を妨げます。 場合によっては、これらの目的のために、強力な三相ケーブルで使用される厚いゴム絶縁体に包まれた古い撚り線が使用されます。 ゴムは簡単に取り外すことができ、代わりにワイヤーを薄い絶縁材の層で包みます。 5番目の方法 - 一次巻線とほぼ同じ数本の単芯ワイヤから二次巻線を作成できます。 これを行うには、1,62,5 ～ XNUMX 本のワイヤ DXNUMX mm を粘着テープで慎重にまとめて XNUMX 本のより線として使用します。 このような数本のワイヤからなるバスはスペースをほとんどとらず、十分な柔軟性があるため、設置が簡単です。 適切なワイヤを入手するのが難しい場合は、0,5次巻線を細い最も一般的なワイヤPEV、PEL D0,8〜2030 mmで作成できますが、これにはXNUMX〜XNUMX時間かかります。 まず、平らな面を選択し、そこにXNUMX次巻線の長さXNUMX mに等しい間隔でXNUMXつのペグまたはフックをしっかりと取り付け、それらの間に細いワイヤのストランドを数十本、たわみなく引き伸ばします。細長い束がXNUMXつ得られます。 次に、ビームの端の一方をサポートから外し、電動ドリルまたは手動ドリルのチャックにクランプします。 低速では、束全体がわずかに緊張した状態でねじれて XNUMX 本のワイヤになります。 ねじった後、ワイヤーの長さはわずかに減少します。 得られた撚り線の端では、ワニスを注意深く焼き、各ワイヤの端を個別にきれいにしてから、すべてをしっかりとはんだ付けする必要があります。 結局のところ、ワイヤをその全長に沿って層、例えば粘着テープで包み、ワイヤを絶縁することが望ましい。 巻線の敷設、ワイヤの固定、列間の絶縁、磁気回路の絶縁と固定には、薄くて強力で耐熱性のある絶縁材料が必要です。 将来的には、多くの SM 設計では、太いワイヤを使用したいくつかの巻線を配置する必要がある磁気回路窓の体積が非常に制限されることがわかります。 したがって、磁気回路のこの「重要な」空間では、1,6ミリメートルも貴重です。 コアのサイズが小さい場合、絶縁材料が占める体積はできるだけ小さくする必要があります。 できるだけ薄くて柔軟であること。 シンプルなワニス絶縁テープで普及している PVC iso2,4 ～ XNUMX mm は、ST の加熱部分での使用から直ちに除外できます。 わずかな過熱でも柔らかくなり、徐々に広がったり、ワイヤーに押し込まれたりし、著しく過熱すると溶けて発泡します。 断熱材と包帯には、フッ素樹脂、ガラス、ラッカー仕上げの布製キーパーテープ、および列の間には通常の粘着テープを使用できます。 粘着テープは最も便利な絶縁材料であると考えられます。 結局のところ、表面がベタベタしていて、厚さが薄く、弾力性があり、非常に耐熱性があり、強度があります。 さらに、現在、粘着テープはさまざまな幅や直径のリールでほとんどどこでも販売されています。 小さな直径のコイルは、コンパクトな磁気コアの狭いウィンドウを通過させるのに最適です。 ワイヤーの列の間に粘着テープを XNUMX 層または XNUMX 層重ねても、実際にはコイルの体積は増加しません。 そして最後に、ST の最も重要な要素は磁気回路です。 原則として、自家製製品には、大型変圧器、単巻変圧器（LATR）、電気モーターなど、それまではSTとは何の関係もなかった古い電気製品の磁気回路が使用されます。 磁気回路の最も重要なパラメータは、磁場の流れが循環する断面積 (S) です。 STの製造には、25〜60 cm2（通常は30〜50 cm2）の断面積を持つ磁気コアが適しています。 断面積が大きいほど、磁気回路がより多くの磁束を伝達でき、変圧器の出力が大きくなり、巻線の巻き数が減ります。 中出力CTが最も優れた特性を有する場合の磁心の最適な断面積は30cm2です。 産業用 MT 回路の磁気回路と巻線のパラメータを計算するための標準的な方法があります。 ただし、自家製製品の場合、これらの技術は実際には適していません。 実際のところ、標準的な方法による計算は、ST の特定の出力に対して、単一のバリアントでのみ実行されます。 それには磁気回路の断面積と巻数の最適値を別途計算します。 実際、同じ電力に対する磁気回路の断面積は非常に広範囲に及ぶ可能性があります。 標準公式では、任意のセクションとターンの間には関連性がありません。 自作の CT の場合、通常は任意の磁気回路が使用され、標準的な方法の「理想的な」パラメータを備えたコアを見つけるのがほぼ不可能であることは明らかです。 実際には、既存の磁気回路の巻線のターンを選択し、それによって必要な電力を設定する必要があります。 ST パワーは多くのパラメータに依存しますが、通常の状態ではそれらを完全に考慮することはできません。 しかし、その中で最も重要なのは一次巻線の巻数と磁気回路の断面積です。 面積と巻数の比率によって ST の動作パワーが決まります。 D3 ～ 4 mm の電極用に設計され、電圧 220 ～ 230 V の単相ネットワークで動作する ST を計算するには、実際のデータに基づいて取得した次の近似式を使用することを提案します。 巻き数 N=9500/S (cm2)。 同時に、磁気回路の面積が大きく（50 cm2以上）、効率が比較的高いPTの場合、式で計算される巻数を10〜20％増やすことをお勧めします。 小さな面積（30 cm 未満）のコアで製造された ST の場合は、逆に、計算された巻数を 1020% 減らす必要がある場合があります。 さらに、ST の有効電力は、効率、二次巻線電圧、ネットワーク内の供給電圧など、他の多くの要因によって決まります (実際には、主電源電圧は場所と時間によって異なる可能性があることが示されています)。 190 ～ 250 V の間）。 同様に重要なのは、電力線の抵抗です。 オームの単位にすぎないため、高抵抗の電圧計の読み取り値には実質的に影響しませんが、ST の出力が大幅に減衰する可能性があります。 線路抵抗の影響は、変電所から離れた場所（たとえば、田舎のコテージ、ガレージ協同組合など、多数の接続を備えた細い電線で線路が敷設されている場所）で特に顕著になります。 したがって、最初は、さまざまな条件に対する ST の出力電流を正確に計算することはほとんど不可能です。これは近似的にのみ実行できます。 一次巻線を巻くとき、最後の部分は 2 ～ 3 回転した後に 20 ～ 40 タップするのが最適です。 したがって、自分にとって最適なオプションを選択して電力を調整したり、主電源電圧に合わせて調整したりできます。 ST からより高い電力を得るには、たとえば D4 mm 電極を 150 A を超える電流で動作させるには、一次巻線の巻数を 20 ～ 30% 減らす必要もあります。 ただし、電力が増加すると、ワイヤ内の電流密度も増加するため、巻線の加熱強度も増加することに注意してください。 ST の出力電流は、出力電圧 x.x が高くなるように二次巻線の巻数を増やすことによってもわずかに増やすことができます。 予想される 50 V からより高い値 (70-80 V) に増加しました。 ネットワークに一次巻線を含めると、電流 x.x. を測定する必要がありますが、それほど多くの知識 (0,1 ～ 2 A) は必要ありません。 (PT がネットワークに接続されている場合、短時間ではありますが強力な電流サージが発生します)。 一般に、現在の x.x. CT の出力電力を判断することは不可能です。同じタイプの変圧器であっても異なる可能性があります。 ただし、現在の x.x の依存曲線を調べたところ、 CT の電源電圧から、トランスの特性をより確実に判断できます。
これを行うには、ST の一次巻線を LATR を介して接続する必要があります。これにより、ST の電圧を 0 から 250 V までスムーズに変更できるようになります。 さまざまな巻数でのアイドル モードでの ST の電流-電圧特性一次巻線は図 1 に示されています。1 - 巻線にはほとんど巻数が含まれていません。 2 - ST は最大電力で動作します。 3、4 - 中パワーST。 最初は、電流曲線は緩やかに、ほぼ直線的に小さな値まで増加します。その後、増加率が増加します。曲線は滑らかに上向きに曲がり、その後、電流が急速に増加します。 電流が 240 V の動作電圧点まで無限大になる傾向がある場合 (曲線 1)、これは 30 次巻線の巻数がほとんどないことを意味し、巻き上げる必要があります (ST がオンになっていることに留意する必要があります)。 LATR なしで同じ電圧を使用した場合、消費電流は約 2% 増加します)。 動作電圧点が曲線の曲がり部分にある場合、ST は最大電力を生成します (曲線 200、3 A 程度の溶接電流)。 曲線 4 と 100 は、変圧器に電源があり、冷電流がわずかである場合に対応します。ほとんどの自家製製品はこのケースに焦点を当てています。 実際の電流 x.x. CT の種類によって異なります。ほとんどの場合、500 ～ 2 mA の範囲にあります。 現在の x.x を設定することはお勧めしません。 XNUMXA以上。 自家製溶接変圧器の製造に関する一般的な問題を理解した後、実際に存在するST設計、その製造の特徴、およびそれらの材料の詳細な検討に進むことができます。 それらのほとんどすべては私が自分の手で集めたか、製造に直接参加しました。 LATRからの磁気回路上の溶接変圧器 自家製溶接変圧器 (ST) を製造するための一般的な材料は、長い間、燃焼 LATR (実験室用単巻変圧器) でした。 彼らに対処したことのある人は、それが何であるかをよく知っています。 原則として、すべての LATR はほぼ同じ外観をしています。換気の良い丸いブリキのケースに、0 ～ 250 V の目盛が付いたブリキまたはエボナイトの前面カバーと回転ハンドルが付いています。 ケースの内部には、大きな断面積の磁気回路上に作られたトロイダル単巻変圧器があります。 LATR が新しい ST を製造するために必要とするのは、このコア磁気回路です。 通常、大型 LATR からの XNUMX つの同一の磁気コア リングが必要です。 LATR は、最大電流が 2 ～ 10 A のさまざまなタイプで製造されています。必要な巻数を敷設できる磁気回路の寸法を備えた CT のみが製造に適しています。 それらの中で最も一般的なのはおそらく LATR 1M タイプの単巻変圧器で、巻線に応じて 6,7 ～ 9 A の電流用に設計されていますが、単巻変圧器自体の寸法はこれから変わりません。 LATR 1M 磁気コアの寸法は次のとおりです。外径 D=127 mm。 内径d=70mm; リング高さ h = 95 mm; 断面S=27cm2、重量約6kg。 LATR 1M の XNUMX つのリングから良好な ST を作成できますが、ウィンドウの内部容積が小さいため、太すぎるワイヤーを使用することはできず、ウィンドウのスペースを XNUMX ミリメートル単位で節約する必要があります。 RNO-250-2 など、よりボリュームのある磁気コア リングを備えた LATR もあります。 これらは CT の作成に適していますが、あまり一般的ではありません。 LATR 1M とパラメータが似ている他の単巻変圧器 (AOSN-8-220 など) の場合、磁気回路のリングの外径は大きくなりますが、高さと窓の直径 d = 65 mm は小さくなります。 この場合、窓の直径を70 mmまで拡張する必要があります。 磁気コアのリングは、鉄テープを重ねて巻き、端をスポット溶接で固定したものです。 窓の内径を大きくするには、テープの端を内側から外し、必要な量だけ巻き戻します。 ただし、一度に巻き戻そうとしないでください。 余分な部分を切り落としながら、XNUMX回転ほど巻き戻すことをお勧めします。 場合によっては、より大きな LATR のウィンドウもこの方法で拡張されますが、これにより必然的に磁気回路の面積が減少します。 CT の製造開始時に両方のリングを絶縁する必要があります。 同時に、リングの端の角に特に注意してください。それらは鋭利で、重ねられた絶縁体を簡単に切断して、巻線を閉じることができます。 強力で弾力性のあるテープをコーナーに沿って貼り付けることをお勧めします。たとえば、高密度のキーパーやキャンブリックチューブに沿ってカットします。 上から、リング (それぞれ個別) が布製断熱材の薄い層で包まれます。 次に、孤立したリングを接続します (図 2)。 リングを強力なテープでしっかりと引っ張り、側面を木製のペグで固定し、さらに絶縁テープで結ぶと、ST用の磁気コアの準備が整います。
次のステップは最も重要です - 一次巻線を敷設します。 このSTの巻線は、スキーム（図3）に従って巻かれています（一次巻線が中央にあり、二次巻線のXNUMXつのセクション）がサイドアームにあります。 このタイプの変圧器に詳しい「専門家」は、二次巻線部分のさまざまな方向に突き出た丸い「チェブラーシキンの耳」があるため、一種の専門用語でこの変圧器を「耳付き」と呼ぶことがよくあります。
最初のワイヤは約 70 ～ 80 m のワイヤを必要とし、各回転ごとに磁気回路の両方の窓を通してワイヤを引っ張る必要があります。 この場合、単純なデバイスなしではできません（図4）。 まず、ワイヤーが木製のリールに巻き付けられ、この形でリングの窓から問題なく引っ張られます。 XNUMX 本だけを入手できた場合、巻き線は複数の部分 (それぞれ XNUMX メートルの場合もあります) で構成されます。 この場合、部分的に巻かれ、端が一緒に接続されます。 これを行うには、錫メッキの端を（ねじらずに）接続し、絶縁なしで薄い銅の芯を数回巻いて固定し、最後に半田付けして絶縁します。 このような接続はワイヤに亀裂を生じさせず、大きな体積を占有しません。
一次巻線の線径は1,6～2,2mmです。 窓の直径が 70 mm のリングで構成される磁気回路の場合、直径が 2 mm 以下のワイヤを使用できます。そうしないと、二次巻線用のスペースがほとんどなくなります。 通常、通常の主電源電圧で 180 ～ 200 ターンの一次巻線が含まれています。 したがって、組み立てられた磁気回路が目の前にあり、ワイヤが準備されてリールに巻かれているとします。 巻き始めましょう。 いつものように、ワイヤーの端にキャンブリックを置き、絶縁テープで最初の層の先頭まで引きます。 磁気回路の表面は丸い形状をしているため、表面を平らにするために、最初の層は後続の層よりも巻数が少なくなります（図5）。
ワイヤーはコイルとコイルを重ねて配置する必要があり、いかなる場合でもワイヤーが重ならないようにしてください。 ワイヤ層は相互に絶縁する必要があります。 （動作中、MT は強く振動します。中間絶縁なしでワニス絶縁された電線が互いに重なると、振動と相互の摩擦の結果、ワニス層が崩れて短絡が発生する可能性があります。） スペースを節約するには、巻線をできるだけコンパクトに配置する必要があります。 中程度のサイズのリングの磁気コアでは、層間絶縁をより薄く使用する必要があります。 これらの目的には、小さなロールの粘着テープが適しており、満たされた窓を簡単に通過でき、テープ自体が余分な体積を占有しません。 一次巻線を素早く一度に巻こうと努めるべきではありません。 このプロセスは時間がかかり、硬いワイヤーを敷設した後は指が痛くなり始めます。 これを 2 ～ 3 つのアプローチで行うことをお勧めします。結局のところ、速度よりも品質が重要です。 一次巻線が完了すると、ほとんどの作業が完了します。 二次巻線を扱いましょう。 与えられた電圧に対する二次巻線の巻数を決定してみましょう。 まず、ネットワーク内のすでに完成した一次巻線をオンにします。 現在のx.x. このオプションの場合、ST は小さく、わずか 70 ～ 150 mA で、変圧器のハム音はかろうじて聞こえる程度です。 サイド アームの 10 つに任意のワイヤを XNUMX 回巻き付け、その出力電圧を測定します。 中央アームに発生する磁束の半分が各サイドアームで発生するため、二次巻線の各巻数に0,6～0,7Vがかかることになり、その結果を基に二次巻線の巻数を計算します。電圧50V（約75ターン）。 二次巻線の材料の選択は、磁気回路の窓の残りのスペースによって制限されます。 さらに、太いワイヤーを巻くごとに全長に沿って狭いウィンドウに引っ張る必要があり、残念なことに、ここでの「自動化」は役に立ちません。 LATR 1M リング上で作られた変圧器を見たことがあります。職人がハンマーを使い、忍耐強く、XNUMX の「正方形」の断面を持つ太いモノリシック銅線を押し込みました。 もう一つ、このビジネスに慣れていない場合は、運命を誘惑しないでください。純銅のバックを解くのは、巻くのと同じくらい難しいです。 断面積16～20mm2のアルミ線を巻くと巻きやすくなります。 最も簡単な方法は、通常のより線を 10 mm2 の合成絶縁体で巻くことです。これは柔らかく、柔軟性があり、絶縁性が優れていますが、動作中に発熱します。 上で説明したように、銅線のいくつかのより線から二次巻線を作成することができます。 半分を片方の肩に、半分をもう片方の肩に巻きます（図3）。 十分な長さのワイヤがない場合は、部分から接続しても問題ありません。 両方のアームに巻線を巻いたら、それぞれの電圧を測定する必要があります。電圧は2〜3 V異なる場合があります。異なるLATRの磁気回路のわずかに異なる特性が影響しますが、これは特にLATRの特性には影響しません。 ST. 次に、アームの巻線が直列に接続されますが、逆位相にならないように注意する必要があります。そうしないと、出力が 0 に近い電圧になります。主電源電圧が 220 ～ 230 V の場合、この設計の ST は次のようになります。アークモードで 100 ～ 130 A の電流が発生し、二次回路の短絡電流は最大 180 A になります。 二次巻線の計算されたすべての巻数をウィンドウに収めることができず、出力電圧が必要な電圧よりも低いことが判明する場合があります。 動作電流は若干減少します。 電圧を大幅に下げると、x.x になります。 点火プロセスに影響を与えます。 アークは 50 V に近い低温電圧以上で容易に点火されますが、より低い電圧でも問題なく点火できます。 私はたまたま ST で x.x を使用していました。 交流37Vでありながら、品質は非常に満足のいくものでした。 したがって、製造されたSTの出力電圧が40Vであれば、仕事に使用できます。 もう70つのことは、高電圧用に設計された電極を見つけた場合です。一部のブランドの電極は80〜XNUMX Vで動作します。 LATR のリング上では、トロイダル スキームに従って ST を作成することもできます (図 6)。 これには、できれば大きな LATR からの 1,8 つのリングも必要です。 リングは接続され、絶縁されています。つまり、大きな面積を持つ XNUMX つのリング磁気回路が得られます。 一次巻線の巻き数は同じですが、リング全体の長さに沿って、原則として XNUMX 層で巻かれます。 このようなCT方式の磁気回路窓の内部スペースの不足の問題は、以前の設計よりもさらに深刻です。 したがって、できるだけ薄い層と材料で絶縁する必要があります。 太い巻線は使用しないでください (一次巻線 DXNUMX mm を推奨)。 一部の設備では、特に大きなサイズの LATR が使用され、トロイダル ST はこのタイプの XNUMX つのリング上でのみ作成できます。
トロイダル回路 ST との有利な違いは、効率がかなり高いことです。 二次巻線の各巻には 1 V を超える電圧がかかるため、「二次」の巻数は少なくなり、出力電力は前の回路よりも高くなります。 ただし、トロイダル磁気回路のターンの長さは長くなり、ここで配線を節約することは可能ではありません。 この方式の欠点には、巻き付けの複雑さ、ウィンドウの体積の制限、大きな断面積のワイヤの使用の不可能さ、および加熱強度の高さが含まれます。 以前のバージョンではすべての巻線が分離されており、少なくとも部分的に空気と接触していましたが、現在は一次巻線が完全に二次巻線の下にあり、それらの加熱が相互に強化されます。 二次巻線に剛線を使用するのは困難です。 柔らかいより線や多芯線を使うと巻きやすいです。 すべてのワイヤを正しく選択し、慎重に配置すると、必要な二次巻線の巻数が磁気回路の窓のスペースに収まり、STの出力で必要な電圧が得られます。 トロイダル CT のアーク燃焼特性は従来の変圧器よりも優れていると考えられます。 トロイダル ST は LATR のいくつかのリングから作られることがありますが、それらは互いに重ね合わされるのではなく、テープの鉄ストリップが一方から他方に巻き戻されます。 これを行うには、まず、ストリップの内部ターンが XNUMX つのリングから選択され、ウィンドウが拡張されます。 他の LATR のリングは完全に広げられてテープのストリップになり、最初のリングの外径にできるだけしっかりと巻き付けられます。 その後、組み立てられた単一の磁心は絶縁テープで非常にしっかりと巻き付けられます。 したがって、これまでのものよりも大きな内部空間を備えたリング磁気回路が得られます。 これにかなりの断面のワイヤーを取り付けることができ、作業がはるかに簡単になります。 必要な巻き数は、組み立てられたリングの断面積から計算されます。 この設計の欠点には、磁気回路の製造が複雑であることが含まれます。 さらに、どんなに頑張っても、鉄片を手で重ねて以前のようにしっかりと巻き付けることはできません。 その結果、磁気回路が脆弱になってしまうのです。 STが動作すると、内部のアイロンが強く振動し、強力なハム音を発します。 LATR の「ネイティブ」巻線は、集電体の一方の端からのみ焼き切れたり、通常は損傷を受けずに残ったりすることがあります。 その場合、余分な労力を節約して、既製の完全に配置された 1 つのリングの一次巻線を使用したいという誘惑に駆られます。 実際にやってみると、原則としてこのアイデアは実現可能ですが、そのような取り組みによる利益は最小限であることがわかります。 巻線 LATR 265M には、直径 1 mm のワイヤが 2 回巻かれています。 二次側に直接巻くと、変圧器自体に膨大な電力が発生し、すぐに発熱して故障します。 結局のところ、実際には、LATR の「ネイティブ」巻線は低電力で動作できます。これは、50 ～ 60 A の電流を必要とする D15 mm 電極の場合に限られます。その場合、LATR の一次巻線には約 XNUMX A の電流が流れるはずです。変成器。 このような電力を得るには、400 つの LATR からの ST の一次巻線に約 50 巻を含める必要があります。 最初に導電パスをニスでコーティングし、ネイティブ LATR 巻線を絶縁することで巻き取ることができます。 別の方法で行うこともできます。ターンを巻かないで、一次巻線または二次巻線の回路に含まれるバラスト抵抗を使用して電源をオフにします。 アクティブ抵抗として、一次巻線回路に含まれる、合計抵抗が 100 ～ 10 オームの PEV12 ～ 100 など、並列接続された強力なワイヤ抵抗のバッテリーを使用できます。 動作中、抵抗器は非常に高温になります。これを避けるために、抵抗器をチョーク (リアクタンス) に置き換えることができます。 200 ～ 200 ワットの変圧器のフレームにインダクタを 100 ～ XNUMX 回巻き付けます。 ただし、二次巻線の出力にバラスト抵抗 (XNUMX 分の XNUMX オーム) が含まれている場合、CT の性能はさらに向上します。 これを行うには、実験的に選択された長さのスパイラル状に巻かれた太い高抵抗ワイヤを使用します。 一部のデバイスでは、特に大きなサイズの LATR が使用されていましたが、このリングの XNUMX つでのみ本格的な ST を巻くことができます。 上記の設計では、それぞれXNUMXつのリングを使用する必要がありました。これは、磁気回路の面積を増やす必要があるためではなく、巻き数を減らすために行われました。そうでない場合は、単純に行われます。狭い窓には入りません。 原則として、ST には断面積と XNUMX つのリングで十分です。磁束密度が最適に近づくため、さらに優れた特性が得られます。 しかし問題は、磁気コアの面積が小さくなると必然的により多くの巻数が必要となり、コイルの体積が増加し、より多くのウィンドウスペースが必要になることです。 電気モーターの固定子からの磁気回路上の溶接変圧器 LATR から、ST の良好な磁気回路を得る次の一般的な情報源に移りましょう。 トロイダル CT は、故障した大型の非同期三相電気モーターから採取された磁性導体の材料に巻かれていることが多く、これは業界で最も一般的です。 STの製造には4kV・A付近以上のモータが適しています。 電気モーターは、シャフト上で回転するローターとモーターの金属ハウジングに圧入された固定ステーターで構成されており、これらはピンで引っ張られた XNUMX つのサイド カバーによって接続されています。 ステータのみが対象となります。 ステーターは、巻線が取り付けられた円形の磁気回路である一連の鉄板で構成されています。 ステーター磁気回路の形状は完全な円形ではなく、内側にはモーター巻線が配置される縦方向の溝があります。 同じ出力であっても、エンジンのブランドが異なると、ステーターの幾何学的寸法が異なる場合があります。 ST の製造には、ケース直径が大きく、それに応じて長さが短いものが適しています。 ステータの最も重要な部品は磁気リングです。 磁気コアは鋳鉄またはアルミニウムのモーター ハウジングに圧入されます。 取り外す必要のあるワイヤーは磁気回路の溝にぎっしりと詰まっています。 ステータがまだハウジングに押し込まれているときにこれを行うことをお勧めします。 これを行うには、ステーターの片側で、すべての巻線出力の端を鋭利なノミで切断します。 反対側では、ワイヤーを切断しないでください。そこでは、巻線がループのようなものを形成しており、残りのワイヤーを引っ張ることができます。 てこ棒または強力なドライバーを使用して、ワイヤー ループの曲がり部分をこじ開け、一度に数本のワイヤーを引き抜きます。 この場合、エンジン ハウジングの端がストッパーとして機能し、レバーを作成します。 ワイヤーを先に燃やしておくと抜けやすくなります。 ブロートーチを使用して、ジェットを溝に沿って厳密に向けて燃やすことができます。 固定子鉄が過熱しないように注意する必要があります。加熱しないと、電気的品質が失われます。 金属製のケースは簡単に破壊できます。良いハンマーで数回叩くと割れます。重要なのは、無理をしないことです。 ハウジングを取り外すときは、磁気回路プレートのセットの固定方法にすぐに注意を払う必要があります。 プレートは、溶接などによって単一のパッケージにまとめて固定することも、単に本体に配置してロックワッシャーで端をクランプすることもできます。 後者の場合、巻線が取り外されてケースが破壊されると、緩んだ磁気回路が板状に崩れてしまいます。 これを防ぐには、本体が完全に破壊される前であっても、プレート パックを一緒に固定する必要があります。 溝を通してスタッドで一緒に引っ張ったり、縦方向の継ぎ目で溶接したりすることもできますが、片側のみ、つまり外側のみです。ただし、後者は寄生フーコー電流が増加するため、あまり望ましくありません。 モーターコアリングが接着され、巻線およびハウジングから分離されている場合、通常どおりしっかりと絶縁されています。 おそらく磁気回路の面積を増やすために、巻線の残りの溝を鉄で埋める必要があることを聞くことがあります。 いかなる場合でもこれは行わないでください。そうしないと、トランスの特性が急激に劣化し、法外に大電流を消費し始め、アイドルモードでも磁気回路が非常に熱くなります。 ステーターリングの寸法は内径約 150 mm と非常に大きく、スペースを気にせずに大きな断面積のワイヤを敷設できます。 磁気回路の断面積は、溝によりリングの長さに沿って周期的に変化します。溝の内側では、その値ははるかに小さくなります。 一次巻線の巻数を計算する際に参考にする必要があるのは、この小さな値です (図 7)。
たとえば、電気モーターの固定子から作られた実際の CT のパラメーターを示します。 磁気回路リング内径１５０ｍｍ、外径２４０ｍｍ、磁気回路リング高さ１２２ｍｍ、出力４．１８ｋＶ・Ａの非同期モータを使用した。 磁心の有効断面積は4,18cm150です。 磁気回路のプレートのセットは当初固定されていなかったため、リングの外側に沿って 240 つの縦方向の継ぎ目で溶接する必要がありました。 懸念されていたように、溶接はフーコー電流に関連する顕著な悪影響を引き起こしませんでした。 トロイダル ST の一次巻線には直径 122 mm の銅線が 29 回巻き付けられ、二次巻線は 2 V の電圧に対応するように設計されています。一次巻線は 315 層以上に巻かれ、二次巻線は 2,2/50 に配置されます。リングの長さのこと。 アークモードの ST は、3 V の電源電圧で 4 ～ 180 A の電流を発生します。 トロイダル MT の二次巻線を巻くときは、一次巻線の最後の部分と重ならないように巻くことが望ましく、そうすれば、一次巻線は MT の最終調整中にいつでも巻き上げたり巻き戻したりできます。 このような変圧器は、異なるアーム上に間隔をあけて巻線を巻くこともできます (図 8)。 この場合、それぞれに常にアクセスできます。
テレビ変圧器からの溶接変圧器 上で説明した溶接変圧器の設計にはすべて共通の欠点があります。窓からコイルを引っ張るたびにワイヤを巻く必要があること、および磁気回路材料が不足していることです。結局のところ、誰もが LATR または ASP からリングを入手できるわけではありません。電気モーターの適切なステーター。 そこで、希少な材料を必要としない独自設計のCTを設計・製作しました。 そういったデメリットがなく、家庭でも簡単に導入できます。 この設計の開始材料として、非常に一般的な材料、つまりテレビの変圧器の部品が使用されます。 昔の家庭用カラー テレビでは、TS-270、TS-310、ST270 などの大きくて重いネットワーク トランスが使用されていました。 これらのトランスは U 字型の磁気回路を備えており、タイロッドの 270 つのナットを緩めるだけで簡単に分解でき、磁気回路は 310 つの半分に分かれます。 古いトランス TS-2、TS-5 の場合、磁気回路の断面の寸法は 10x2 cm、S=270 cm11,25、新しいトランス TS-2 の場合、マグネトプロポッドの断面 S=2,5 cm4,5、寸法はXNUMXxXNUMX cm、古い変圧器の窓幅は数ミリメートル大きくなります。 古い変圧器には銅線が巻かれており、一次巻線からは直径 0,8 mm のワイヤが役に立ちます。 新しい変圧器にはアルミニウム線が巻かれています。 現在、この財は大量に埋め立て地に移動しているため、その取得に問題が生じる可能性は低いです。 いくつかの古い変圧器や焼き切れた変圧器は、通信修理店で安価に購入できます。 ここに示すのは、磁気回路 (独自のフレームとともに) ですが、わずかな変更を加えて ST の製造に使用できます。 STの場合、テレビからの30つの同一の変圧器が必要になりますが、それらを組み合わせた磁気回路の総面積は34〜2 cm9になります。 それらを接続する方法を図 1,2,3 に示します。ここで、XNUMX、XNUMX、XNUMX はテレビ変圧器のフレームを備えた磁気コアです。 XNUMX つの別個の U 字型コアが互いに端と端で接続され、同じフレーム クランプで一緒に引っ張られます。 この場合、端を越えて突き出ている金属フレームの部分を切断する必要があります。中央磁気回路では両側、側面では片側のみです。
その結果、単一の大きなセクションの磁気回路が完成し、組み立てと分解が簡単になります。 テレビ変圧器を分解するときは、組み立て中に異なるコアの半分が混同されないように、磁気回路の隣接する側面にすぐにマークを付ける必要があります。 工場で組み立てられたときとまったく同じ位置に収まる必要があります。 得られる磁気回路のウィンドウボリュームにより、一次巻線には直径 1,5 mm までのワイヤ、および 10 mm2 の長方形セクション、または直径 0,6 ～ 0,8 mm の細いワイヤの束から作られた撚線を使用できます。セカンダリバスの同じセクション。 もちろん、これは本格的な ST には十分ではありませんが、この設計の製造コストが低いことを考えると、作業が短い場合には十分です。 巻線は磁気コアとは別にボール紙フレームに巻かれます。 ボール紙フレームは、一対の「ネイティブ」変圧器フレームから作ることができ、一方の狭い側面から側面の頬を取り出し、代わりに追加の硬いボール紙のストリップを使用して広い頬を貼り合わせます。 段ボールのフレームを内側に巻き付けるときは、10枚だけではなく、数枚の木の板をしっかりと囲む必要があります。そうしないと、巻きがきつくなり、元に戻らなくなります。 巻線は、できるだけしっかりと順番に配置する必要があります。 外側から、ワイヤーの最初の層の後に、次にXNUMX層ごとに、巻線の隙間と通気性を確保するために木製のインサート（図XNUMX）を挿入する必要があります。
二次巻線は、占有体積が最小となるため、10 mm2 の長方形バスバーから作成するのが最適です。 バスがなく、上で説明したように、周囲にある細いワイヤの束から二次巻線を作成することにした場合は、その設置で起こり得る問題に備えてください。 二次巻線の撚り線の場合、フレームの所定の体積に「適合」しないことが判明する場合があります。主にバネ性のある巻線の歪みが原因ですが、それらを一緒に引っ張らない方が良いです。フレームが潰れてしまうので。 この場合、段ボールのフレームを完全に放棄する必要があります。 二次巻線は、一次巻線コイルが取り付けられた状態ですでに組み立てられた磁気回路上に巻かれ、窓を通して各巻線を引っ張る必要があります。 硬質磁気回路では、フレキシブル ワイヤをボール紙フレームよりもはるかに強く引っ張ることができ、より多くの巻数がウィンドウに入るようになります。 磁気回路を組み立てるときは、PU 型コアの各半分の締め付けの信頼性としっかりとした嵌合に特別な注意を払う必要があります。 すでに述べたように、磁気回路の嵌合部分は同じ変圧器からのものであり、工場出荷時と同じ側に取り付けられている必要があります。 タイダウンスタッドのナットの下に、大径のワッシャーとグローワーを配置することが不可欠です。 私の CT では、一次側には 250 mm のニスをかけられたワイヤが 1,5 回巻かれ、二次側には 65 mm10 のより線が 2 回巻かれ、主電源電圧 55 V で 230 V の出力が得られます。これらのデータを使用すると、無負荷電流は次のようになります。は450mAです。 二次回路のアークモードでの電流は60〜70 A。 アーク性能は良好です。 ST-270のパーツをベースに組み立てました。 溶接変圧器は直径2 mmの電極で作業するために使用され、「XNUMX」は着実に、しかし弱く燃焼します。 このタイプの ST の利点は、製造が容易であることと、その材料が普及していることです。 主な欠点は、磁気回路が不完全であり、14,5 つの半分の間に圧縮されたギャップが存在することです。 このタイプのトランスは工場生産時に磁気回路の隙間に特殊な充填剤が充填されます。 家庭では、それらは「乾燥」して引かれる必要がありますが、これは当然、変圧器の特性と効率を悪化させます。 小さな体積ウィンドウに太いワイヤを敷設することは不可能であり、MT の動作係数が大幅に低下します。 この ST の一次巻線は、たとえば、LATR 上の ST の同じワイヤを使用した巻線 (「耳付き」) よりも強く加熱されることに注意してください。 これは、まず、巻線の巻数が多いことと、おそらく変圧器の磁気システムの不完全性によって影響を受けます。 それにもかかわらず、ST は補助的な目的、特に自動車用の薄い金属の溶接にうまく使用できます。 特にコンパクトな寸法と XNUMX kg という軽量が特徴です。 他のタイプの溶接変圧器 STは特注品のほか、既製変圧器を各種用途に転用して製作可能です。 適切なタイプの強力な変圧器は、通常、火災の危険性、湿度が高い場所、その他のニーズに応じて、36、40 V の電圧のネットワークを構築するために使用されます。 これらの目的のために、単相または三相回路で 220 V、380 V などの異なる容量の異なるタイプの変圧器が使用されます。 ポータブルタイプの中で最も強力なものは、通常、最大2,5 kVAの電力を持ちます。 このような変圧器のワイヤと鉄は、連続動作（電流密度2〜4 A / mm2）に基づいて電力によって選択されるため、かなりの断面積を持ちます。 アーク溶接モードでは、変圧器は公称電力の数倍の電力を発生させることができ、そのワイヤは短期間の電流過負荷に恐れることなく耐えます。 220/380 V と 36 V 出力 (おそらく 12 V) をオンにするための端子を備えた強力な単相変圧器をお持ちの場合、その接続に問題はありません。 出力電圧を高めるには、二次巻線を数回巻く必要がある場合があります。 一次線径が約 2 mm、磁気回路面積が最大 60 cm2 の適切な変圧器。 三相 36 V ネットワークに接続するように設計された 380 V の変圧器があります。電力 2,5 kVA の変圧器は変換に適しており、電力 1,25 および 1,5 kVA は短時間でのみ使用できます。 -term モードでは、重大な過負荷がかかると巻線がすぐに過熱するためです。 単相 220 V ネットワークから三相変圧器を使用するには、それらの巻線を別の方法で相互に接続する必要があります。 次に、ネットワーク内の電圧が良好であれば、受信した ST の電力は D4 mm 電極で動作するのに十分になります。 三相変圧器は、25 つのアームの断面積が少なくとも 2 cm11 の W 字型磁気回路上に作成されました (図 XNUMX)。
各アームには 1 つの巻線が巻かれています - 一次巻線の内側に、その上に二次巻線が巻かれています。 したがって、変圧器には 2 つの巻線があります。 まず、前の回路から巻線を切断し、それぞれの始まりと終わりを見つける必要があります。 この場合、中間アームのコイルはまったく必要なく、末端アームの巻線のみが機能します。 極端な肩からの 1 つの一次巻線は、互いに並列に接続する必要があります。 磁束は磁気回路内を一方向に循環する必要があるため、反対側のアームのコイルは、たとえば中央アームの軸に対して反対方向、つまり一方は上、もう一方は下に流れを生成する必要があります。 コイルは同じように巻かれているため、コイルに流れる電流は逆方向に流れる必要があります。 これは、それらを異なる端で並列に接続する必要があることを意味します。つまり、2 番目の始まりと 12 番目の終わり、XNUMX 番目の終わりと XNUMX 番目の始まりを接続します (図 XNUMX)。
二次巻線は終端または始端によって互いに直列に接続されます (図 12)。 巻線が正しく接続されている場合、出力電圧は x.x になります。 50Vを超えないようにしてください。 このタイプの変圧器は、多くの場合、ハンドルとヒンジ付きの蓋を備えた便利な金属ケースに組み込まれています。 それらを溶接機に改造することは非常に一般的です。 ほとんどの工業用単相 MT は U 字型の方式に従って作られており、その磁気回路は適切な長さと幅の長方形のプレートのセットから組み立てられています。 U 字型磁気コアの巻線は 13 つの方法で配置できます。13 つ目 (図 13、a) 変圧器の効率が高く、XNUMX つ目 (図 XNUMX、b) ST の製造が容易です。次に、必要に応じて、すでに組み立てられた変圧器の巻数を追加または削除します。 この場合、XNUMX つの巻線だけが焼損し、通常、XNUMX 番目の巻線は無傷のままであるため、変圧器の修理が容易になります。 回路 (図 XNUMX、a) を使用すると、XNUMX つの巻線が点火すると、XNUMX 番目の巻線が常に焦げます。
トランス鉄製の適切なプレートがあれば、U 字型磁気回路上の ST を自作するのが簡単です。 巻線はフレームに個別に巻かれ、組み立てられた磁気回路に取り付けられます。 U 字型の磁気回路がどのように組み立てられているかは、同様の設計の小型トランスを分解すると最も簡単にわかります。 大型の変圧器では、プレートは3つではなく、4〜XNUMX個のパッケージで取り付けられるため、より高速です。 ST用の磁気回路は、十分な窓容積と磁気回路の断面積があれば、古い機器から取り外したU字トランスなどを使用できます。 ただし、一般に、ほとんどの計器用変圧器の寸法には制限があります。 5060 つの同一のトランスから 2 つの磁気回路を組み立てて、断面積を増やすことは理にかなっています。 磁気回路の断面積が増加すると、ターンのゲインが得られます。今度は、巻く必要が大幅に減ります。 また、巻数が少ないほど、設置できる巻線のウィンドウが小さくなります。 妥当な制限は XNUMX cmXNUMX です。 ST は、必要な巻数の太い巻線が窓に収まる場合に限り、W 型磁気コアで作成できます。 著者は、W 型プレートの外形寸法 122x182 mm、窓サイズ 31x90 mm の 60 つの同一の W 型変圧器の磁気コアから CT を作成しました。 2つの変圧器のプレートのセットから折り畳まれた磁気回路の断面積は176 cm1,68を超え、その巻線の巻き数を最小限に減らすことができました。 D2,5 mm ワイヤの 46 ターンの一次巻線と、出力電圧 235 V の 160 本の DXNUMX mm ワイヤの二次巻線が接続されており、主電源電圧 XNUMX V で ST は XNUMX のアーク電流を発生しました。 A、予想以上に熱くなってしまったけど…。 一般に、プレートから折り畳まれた産業用変圧器のコアは簡単に分解できます。古いワイヤを取り外して新しい巻線を巻くのは難しくありません。 場合によっては、最初に二次巻線 (低電圧) を W 字型の磁気回路に取り付け、その上に一次巻線 (高電圧) を取り付けることが合理的である場合があります。 これにより CT の特性が悪化することはありませんが、多くの問題が回避されます。 二次巻線の巻数は、40 ～ 60 V に焦点を合わせて、非常に近似することができます。一次巻線の巻数は、ST を必要な電力に調整して選択する必要があります。 したがって、約50 Vに焦点を当てて最初に低電圧巻線を計算して配置した後、すでに完成したSTの上部一次巻線からいつでも特定の巻数を削除または追加できます。 「寿命」を終えたユニットや機器には、非常に強力で大きな変圧器が見つかります。 固定変圧器の場合、鉄線や巻線の制限機能は決して使用されず、すべてが余裕を持って行われます。 ワイヤは、ST で許容される電流密度の 3 ～ 4 倍低い電流密度向けに設計されているため、多くの場合、大きな断面積を持ちます。 多くの場合、大型の変圧器には、さまざまな電圧と電力向けに設計された多数の二次巻線があります。 変圧器の一次巻線は常に XNUMX つであり、そのワイヤはフルパワー用に設計されています。 この場合、一次巻線を完全または部分的に巻き戻したままにして、その場所に太いワイヤを XNUMX 本巻いてすべての二次巻線を取り外します。 一次巻線も不適切だが、磁気回路自体が ST の製造に適している場合は、すべての巻線を巻く必要があります。 機器では、低電圧がより頻繁に使用されます - 12; したがって、太い線で巻かれた強力なトランスは、27x2 V、12 V などの出力を持つ可能性があり、ST として使用するには明らかに不十分です。 このような変圧器が 27 つある場合は、やり直すことなく、それらを XNUMX つの溶接変圧器に組み合わせることができます。 これを行うには、一次巻線を並列に接続し、二次巻線を直列に接続し、それらの電圧を合計します。 このような組み合わせの MT は、ハードに近い特性が貧弱であることが判明する可能性があります。 特性を修正するには、二次巻線回路にアークと直列にバラスト抵抗、つまりニクロムまたはその他の高抵抗ワイヤを含める必要があります。 XNUMX 分の XNUMX オームのオーダーの抵抗を備えているため、ST の出力は多少低下しますが、手動モードでの作業が可能になります。 溶接トランスの電流調整 溶接機の重要な設計上の特徴は、動作電流を調整できることです。 CT電流を調整するにはさまざまな方法があります。 最も簡単な巻き方はタップで巻き、巻き数を変えることで電流を変える方法です。 ただし、この方法は電流を調整する場合にのみ使用でき、広範囲にわたって調整することはできません。 実際、電流を2～3倍に減らすためには一次巻線の巻数を多くする必要があり、二次回路での電圧降下が避けられません。 産業用デバイスでは、さまざまな電流調整方法が使用されます。さまざまなタイプのチョークを使用したシャント。 巻線の可動性や磁気分流などによる磁束の変化。 アクティブバラスト抵抗とレオスタットの貯蔵庫の使用。 サイリスタ、トライアック、その他の電子電力制御回路の使用。 ほとんどの産業用電力制御スキームは複雑すぎて、自家製 PT に完全に実装できません。 実際に自作演奏で使われる簡易的な方法を考えてみましょう。 最近、サイリスタおよびトライアックの電力制御回路がある程度普及してきました。 通常、トライアックは一次巻線回路に含まれており、サイリスタは出力でのみ使用できます。 電力調整は、電流の半サイクルごとに ST の一次巻線または二次巻線を一定期間定期的にシャットダウンする方法によって行われます。 電流の平均値は減少します。 当然、その後の電流と電圧は非正弦波状になります。 このようなスキームにより、広範囲にわたってパワーを調整できます。 無線電子工学に精通した人であれば、このような回路を自分で作ることができますが、これは非常に困難です。 さまざまな雑誌で、同じ動作原理を備えた、少数の部品だけで構成される非常に単純な回路が多数見つかります。 これらは主に電球や電気ヒーターの白熱を調整することを目的としています。 ST の電源レギュレータとしては、これらの回路はほとんど役に立ちません。 それらのほとんどは不安定です。スケールは線形ではなく、校正は主電源電圧によって変化します。サイリスタを流れる電流は動作中に回路素子の加熱により徐々に増加します。さらに、ST の出力電力は通常、レギュレーターの最大ロック解除位置でも強力に消火します。 トライアック回路を一次巻線に接続すると、ST が低温速度ですでに「ノッキング」し始めても驚かないでください。 さらに、このノックは言葉の文字通りの意味で、以前に x.x に取り組んでいた ST から聞こえます。 ほとんど沈黙している。 これは驚くべきことではありません。トライアックのロックが解除されるたびに電圧が瞬間的に増加し、自己誘導 EMF の強力な短期間のパルスと消費電流の急増が発生するからです。 産業用機器は、信頼性の高い絶縁体で太いワイヤが巻かれているため、この電力欠陥に何ら影響を与えることなく耐えられます。 「弱い」自作設計の場合、一次巻線にトライアックを使用することはお勧めしません。 自家製設計の場合は、二次巻線回路にトライアックまたはサイリスタ レギュレータを使用することをお勧めします。 これにより、ST への不要な負荷が軽減されます。 ほぼ同じ回路ですが、より強力なデバイスを備えたものがこれに適していますが、このタイプのレギュレータを使用するとアーク燃焼プロセスが多少悪化します。 結局のところ、電力が減少すると、アークは徐々に短期間のフラッシュを個別に発しながら燃え始めます。 この電流を調整する方法は、製造が複雑で信頼性が低いため、自作の ST には普及していません。 最も広く使用されているのは、二次巻線の出力に含まれるバラスト抵抗を使用して電流を調整する非常に簡単で信頼性の高い方法です。 その抵抗は XNUMX 分の XNUMX、XNUMX 分の XNUMX オームのオーダーであり、実験的に選択されます。 これらの目的には、クレーンやトロリーバスで使用される強力なワイヤー抵抗、または発熱体のスパイラル (熱電ヒーター) のセグメントである太い高抵抗ワイヤーの断片が長い間使用されてきました。 引き伸ばされた鋼製ドアスプリングを使用しても、電流を多少減らすことができます。 バラスト抵抗は固定状態でスイッチをオンにすることもできます (図 14)。これにより、後で必要な電流を選択することが比較的簡単になります。 ほとんどの高出力ワイヤ抵抗器はオープンスパイラルの形で作られ、最大XNUMXメートルの長さのセラミックフレームに取り付けられ、通常、発熱体からのワイヤもスパイラルに巻かれます。
このような抵抗の一端はSTの出力に接続され、「アース」ワイヤまたは電極ホルダーの端には取り外し可能なクランプが装備されており、抵抗スパイラルの長さに沿って簡単に移動でき、選択することができます。必要な電流を設定します (図 15)。 業界では、ST 用のスイッチと強力なレオスタットを備えた特殊な抵抗ボックスを製造しています。 この調整方法の欠点としては、抵抗が大きいこと、動作中の発熱が強いこと、切り替え時の不便さなどが挙げられます。
しかしその一方で、バラスト抵抗は、多くの場合、粗くて原始的な設計をしていますが、ST の動的特性を改善し、急峻な立ち下がり方向にシフトします。 バラスト抵抗がないと動作が非常に不十分な ST があります。 産業用デバイスでは、アクティブ抵抗をオンにすることによる電流制御は、かさばり発熱するため普及していません。 しかし、リアクティブシャントは非常に広く使用されており、インダクタの二次回路に組み込まれています。 インダクタにはさまざまな設計があり、CT 磁気回路全体と組み合わせて使用されることがよくありますが、インダクタンス (リアクタンスを意味します) が主に磁気回路の可動部分によって制御されるように作られています。 同時に、スロットルはアーク燃焼プロセスを改善します。 設計の複雑さのため、自作 ST の XNUMX 次回路にはチョークは使用されません。 ST の 200 次回路の電流の調整には、特定の問題が伴います。 したがって、かなりの電流が制御デバイスを通過し、そのことが制御デバイスの大型化につながります。 さらに、二次回路に、最大 XNUMX A の電流に耐えることができる強力な標準スイッチを選択することはほとんど不可能です。もう XNUMX つは、電流が XNUMX 分の XNUMX である一次巻線回路であり、そのスイッチは民生品です。 。 アクティブ抵抗とリアクティブ抵抗は、一次巻線と直列に接続できます。 この場合のみ、抵抗器の抵抗値とインダクタのインダクタンスは、二次巻線回路よりも大幅に大きくする必要があります。 したがって、合計抵抗が 50 ～ 100 オームになるように複数の PEV-6 ～ 8 個の抵抗を並列接続したバッテリーは、100 A の出力電流を半分に減らすことができます。 複数のバッテリーを集めてスイッチを取り付けることができます。 自由に使える強力なスイッチがない場合は、いくつかのスイッチで対処できます。 スキーム (図 16) に従って抵抗を設定すると、0 と 4 の組み合わせを実現できます。 6; 10; XNUMXオーム。 動作中に非常に高温になる抵抗の代わりに、リアクタンス チョークを取り付けることができます。
インダクタは、スイッチに接続されている200〜300ターンごとにタップを作成することで、テレビなどの40〜60 Wの変圧器からフレームに巻くことができます（図17）。 定格が約 200 V の二次巻線をチョークとして使用する変圧器 (300 ～ 40 W) の二次巻線をオンにすることで電源をオフにすることができます。チョークはオープン ストレート コアでも作成できます。
これは、適切なワイヤを 200 ～ 400 回巻いた既製のコイルがすでにある場合に便利です。 次に、その中に変圧器鉄のまっすぐなプレートのパッケージを充填する必要があります。 必要なリアクタンスは、溶接電流 ST に基づいて、パッケージの厚さに応じて選択されます。 たとえば、直径 400 mm のワイヤをおそらく約 1,4 回巻いたコイルで作られたチョークは、総断面積が 4,5 cm2、長さがコイルの長さ 14 cm に等しい鉄のパッケージで梱包されます。これにより、CT電流を120Aまで低減することができました。 2回くらい。 このタイプのチョークは、リアクタンスを連続的に調整できるようにすることもできます。 コイルのキャビティへのコアロッドの挿入深さを調整する構造を作る必要があります（図18、1はコア、2はリテーナ、3はコイル）。 コアのないコイルの抵抗は無視できますが、コアが完全に挿入されていると抵抗は最大になります。 適切なワイヤを巻いたインダクタは少し発熱しますが、そのコアは強く振動します。 一連の鉄板をスクリードして固定するときは、これを考慮する必要があります。
電流が小さい変圧器の場合、x.x. (0,1 ... 0,2 A)、一次巻線回路の上記の抵抗は、c.x の出力電圧に実質的に影響を与えません。 ST、これはアークの点火プロセスには影響しません。 現在の x.x の ST。 バラスト抵抗が一次回路に導入されると、出力電圧はすでに大幅に低下します。 私自身の経験から、一次巻線に直列に追加されたアクティブ抵抗とリアクティブ抵抗は、アークの点火と燃焼に目立った悪影響を及ぼさないと言えます。 二次巻線回路にクエンチング抵抗を含めた場合と比較すると、アークの品質は依然として低下します。 CT は、さまざまなタイプのレギュレータまたは電流リミッタを組み合わせることもできます。 たとえば、一次巻線のターンの切り替えを追加の抵抗の接続と組み合わせたり、別の方法で使用したりできます。 溶接トランスの信頼性 溶接機の信頼性は、設計要素とモードおよび動作条件の両方に依存します。 信頼性が高く、慎重に製造された変圧器は、短期間の過負荷や動作上の欠陥に対して問題なく、長年にわたって動作します。 ニスをかけたワイヤーを備えた軽量のポータブル構造物、さらにはそれ自体で法外な電力を開発したものでも、原則として長生きしません。 例えば衣服や靴が時間の経過とともにすり減ってしまうのと同じように、徐々にすり減っていきます。 ただし、実行される作業量と製造コストの低さを考慮すると、これはその存在を完全に正当化します。 CT の最大の敵は過熱と湿気の侵入です。 過熱に対する最も効果的な手段は、電流密度が5〜7 A / mm2以下の信頼できる巻線です。 ワイヤを素早く冷却するには、ワイヤが空気と十分に接触している必要があります。 これを行うために、巻線にスロットが作成されます（図19）。
まず、最初の層を巻き、厚さ 5 ～ 10 mm の木製または getinax のストリップを外側から挿入し、次にワイヤーの XNUMX 層ごとにストリップを挿入します。これにより、各層の片面が空気と接触します。 ST がエアフローなしで取り付けられている場合は、スロットを垂直に向ける必要があります。 すると、空気が絶えず循環し、暖かい空気が上昇し、冷たい空気が下から吸い込まれます。 CT に常にファンが送風されているとさらに良いです。 実際、強制空気流は変圧器の加熱速度にはほとんど影響しませんが、冷却速度は大幅に向上します。 トロイダルトランスは最も速く加熱し、最も悪く冷却します。 非常に高温の ST の場合、強力な空気流でもこの問題は解決されないため、適度な動作モードで巻線の温度を維持する必要があります。 巻線の巻き数も変圧器の冷却に影響します。巻き数が少ないほど、冷却効果は高くなります。 私の経験に基づいた、主に設計の不完全性に関連する溶接変圧器の故障の客観的かつ理解可能な理由に加えて、もう XNUMX つ、一見暗黙的だが非常に一般的な方法である、ST を台無しにする方法についても触れておきたいと思います。 。 この場合の理由は、奇妙なことに、主電源の電圧降下です。主電源電圧が急激に低下した場合、または電源ラインに数オームのオーダーの重大な固有抵抗がある場合、ST は正常に溶接できなくなります。 残念なことに、前者と後者は両方とも我が国に蔓延しています。 電圧が低下した場合、電圧計を使って電圧を測定することで少なくとも正確に原因を突き止めることができる場合、220番目のケースでは状況はより複雑になります。高抵抗の電圧計は数ラインの抵抗を感じません。オームであり、通常の電圧を示しますが、これらの数オームによって ST の電源が簡単にオフになる可能性があります。ST 自体のアーク モードでの抵抗は無視できます。 しかし、STの「燃焼」に対するパワーの低下はそれと何の関係があるのでしょうか？ そして、ここからが問題です。 「溶接」の所有者が、380 Vネットワークから動作しないデバイスにかなり苦しんでいて、何も変更できないことに気づきましたが、当然のことながら、収益が失われるか、建設が進行中です。 、解決策がフリーズしている、...そのような場合、非常に多くの場合、デバイスはXNUMX Vネットワークに接続されています。 実際のところ、すべての配線は通常、「ゼロ」と「三相」の三相線から行われます。 「ゼロ」と 220 つの「相」 - 相電圧に接続すると、これは通常の 380 V になります。「相」と「相」 - 線間電圧に接続すると、220 本のワイヤから XNUMX V が除去されます。 、定格XNUMX Vの単相機械を使用して過失のある溶接機を作ります。 同時に、ST は完全に機能し始めますが、それは非常に短時間であることがよくあります。 それらは、信頼性の高い産業用デバイスと同様に、弱い自作の設計として「発火」します。 そして、すべては非常に単純です。一般的な電気ネットワークの電圧がたとえば50 V低下し、デバイスが170 Vで動作したくない場合、「相」間には330 Vが残り、これはどのにとっても致命的です。 ST ... 多くの場合、溶接機の所有者は単に「溶接」に再び耐えるのに単に怠惰です。結局のところ、質量はかなり大きく、路上に残り、雨に濡れ、雪で覆われます...構造全体が崩壊します。 しかし、やはりSTの大敵はオーバーヒートです。 さて、大量かつ迅速に溶接する必要があり、ST にそれほど熱くないワイヤが巻かれており、壊滅的に急速に加熱する場合は、過熱に対処する XNUMX つの基本的な手段を提供できます。 変圧器全体が変圧器油に完全に浸されていれば過熱の心配はありません。 オイルは熱伝導率が高いため、巻線から熱を奪うだけでなく、追加の絶縁体としても機能します。 最も単純な形では、これはSTが埋め込まれた石油のバケツであり、そこからXNUMX本のワイヤーだけが出ています。このような「奇跡」は田舎の庭で時々見られます。 一部の変圧器オイルは、たとえば古い冷凍ユニットから排出される可能性があります。 緊急の場合には他の種類も適していると言われていますが、ひまわりまでは…ひまわりについては自分で調べていないので分かりません。 CT のもう XNUMX つの重要な設計要素は、外装ケースです。 CT をケースに取り付けるときは、その材質と冷却のための空気の流れの可能性に特別な注意を払う必要があり、変圧器を雨から保護するために上部を閉じる必要があります。 ケースまたはその少なくとも一部の部品は、非磁性材料 (真鍮、ジュラルミン、ゲティナック、プラスチック) で作るのが最適です。 CT は、鋼要素を引き寄せる強力な磁場を生成します。 ケースがブリキ製であるか、鋼パネルが一次巻線の軸の反対側にねじ止めされている場合、動作中にこの構造全体が内側に引っ張られて振動します。 同時に、その音は、強力な「円形」の鋸の仕事としか比較できないようなものもあります。 したがって、ST を振動の影響を受けにくいしっかりと湾曲した剛性鋼ケースに設置するか、少なくとも一次巻線に対向するパネルを非磁性材料で作成することが可能です。 ケース内にファンを取り付けるか、密閉して変圧器油を充填することができます。 そして最後に最後のオススメです。 それでもSTを作成したものの、溶接の初心者である場合は、専門家を招待してテストすることをお勧めします。 溶接は非常に難しい作業であり、経験のない人がすぐに成功することはほとんどありません。 必ずガラス番号C-4またはE2のマスクを購入または作成してください。 電気アークは強力な紫外線を放出し、皮膚、そして何よりも目に悪影響を及ぼします。 目が傷つくと、視界に黄色い斑点が現れ、徐々に消えていき、「うさぎを捕まえろ」と言われます。 そのような「バニー」を一度にXNUMX匹続けて「捕まえる」ことができた場合は、電気アークを使ったすべての実験を直ちに中止してください。 数匹の「ウサギ」が目の前に現れると、原則として消えて人は落ち着きますが、数時間後、この現象は自分で経験しない方がよいほどの結果を伴います。 著者: I.ズバル
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