Сварочный трансформатор: сердечник и обмотки
По сварочному току, напряжению холостого хода и ПВ оценивает сечение магнитопровода, витки первичной и вторичной обмоток и сечение медного или алюминиевого провода.
Результат
- Сечение магнитопровода
- 85,2 см²
- Расчётная мощность
- 4 293 В·А
- Рабочее напряжение дуги
- 26,4 В
- Витков на вольт
- 0,4843
- Витков первичной обмотки
- 107
- Витков вторичной обмотки
- 29
- Ток первичной обмотки при сварке
- 43,4 А
- Эффективный ток питания I1eff — по нему кабель и автомат
- 19,4 А
- Автомат на линию питания
- 20 А, C
- Сечение провода первичной обмотки
- 6,46 мм²
- Сечение провода вторичной обмотки
- 23,9 мм²
- Плотность тока в расчёте
- 6,71 А/мм²
- Сечение 85,2 см² — оценка по формуле S = 1,3·√P с запасом: готовые аппараты делают меньше, но с индукцией 1,5–1,7 Тл. Подберите железо и пересчитайте с его настоящим сечением.
- Для сред с повышенной опасностью поражения током холостой ход на переменном токе — не более 48 В (ГОСТ Р МЭК 60974-1-2023, п. 11.1.1), иначе нужно устройство снижения напряжения.
- Рабочее напряжение 26,4 В — стандартная нагрузка для испытаний, а не напряжение живой дуги и не напряжение вторичной обмотки под током.
- Падающую внешнюю характеристику даёт рассеяние: разнесённые обмотки, магнитный шунт или зазор. Расчёт его не задаёт — витки вторичной обмотки подгоняют опытом до нужного напряжения холостого хода.
- Кабель и автомат питания выбирают по эффективному току I1eff = I1·√ПВ = 19,4 А, а не по току сварки 43,4 А: нагрев зависит от среднего за цикл квадрата тока (ГОСТ Р МЭК 60974-1-2023, п. 3.1.33 и 10.9). Ток холостого хода в I1eff не учтён.
- Автомат 20 А, характеристика C: при зажигании дуги ток питания на миг больше 43,4 А, и автомат B (мгновенное отключение от 3·Iн) может выбивать. Тепловой расцепитель греется быстрее кабеля: если длинный шов без перерыва всё же выбивает автомат, берут следующий номинал и кабель под него (ПУЭ п. 3.1.11).
- Падение напряжения в первичной обмотке и ток намагничивания не учтены. Проверьте, что обмотки помещаются в окно магнитопровода.
Формула
- Uд = 20 + 0,04 · I
- Pг = Uхх · I · √ПВ
- S ≈ 1,3√Pг
- e = 4,44 · f · B · S · kс
- w1 = U1/e
- w2 = Uхх/e
- Sпр = I/j
- I1eff = I1 · √ПВ, автомат Iн ≥ I1eff
Подробнее о расчёте
Как считается
- Рабочее напряжение дуги по ГОСТ Р МЭК 60974-1-2023, п. 11.2.1: Uд = 20 + 0,04·I. Напряжение холостого хода Uхх не больше 80 В (п. 11.1.2).
- Нагрев обмоток зависит от тока I·√ПВ. Расчётная мощность Pг = Uхх·I·√ПВ.
- Сечение магнитопровода S = 1,3√Pг — оценка, с запасом.
- ЭДС витка e = 4,44·f·B·S·kс; w1 = U1/e, w2 = Uхх/e.
- Ток первичной обмотки I1 = I·w2/w1; сечение провода — I/j. Плотность j — оценка: 3 А/мм² (медь) или 2 А/мм² (алюминий) при ПВ 100 %, при меньшем — в 1/√ПВ раз больше.
- Автомат питания — не меньше эффективного тока I1eff = I1·√ПВ (ГОСТ Р МЭК 60974-1-2023, п. 3.1.33, 10.9), характеристика C; кабель — под номинал (ПУЭ п. 3.1.11).
Пример
160 А, Uхх 60 В, сеть 220 В, ПВ 20 %, пластины, медь: Uд = 26,4 В, Pг ≈ 4,3 кВ·А, сердечник не меньше 85 см². При 1,2 Тл это 0,48 витка на вольт: 107 витков первичной и 29 вторичной обмоток. Ток первичной обмотки 43 А, при 6,7 А/мм² — провод 6,5 мм² и шина 24 мм². Эффективный ток 43·√0,2 = 19,4 А — автомат 20 А, C.
Что не учтено
- Падающая характеристика: её создаёт рассеяние, а не число витков. Вторичную обмотку подгоняют опытом.
- Падение напряжения в первичной обмотке и ток намагничивания, в том числе в I1eff.
- Размер окна: поместятся ли обмотки с изоляцией и каркасом.
- Длинный шов без перерыва может выбить автомат — тогда следующий номинал и кабель под него.
Источники
- ГОСТ Р МЭК 60974-1-2023 «Оборудование для дуговой сварки. Часть 1. Сварочные источники питания» (идентичен МЭК 60974-1:2021, действует с 01.09.2023), открыт полный текст: п. 11.1.2 и табл. 14 — напряжение холостого хода на переменном токе не более 80 В действующего значения (113 В амплитудного), для сред с повышенной опасностью поражения током — 48 В; п. 11.2.1 — стандартное нагрузочное напряжение при ММА U₂ = 20 + 0,04·I₂ при токе до 600 А; цикл нагрузки равен 10 мин (термин «коэффициент нагрузки», п. 3.1.37); п. 3.1.33 — максимальный эффективный ток питания I1eff = √(I1²·X + I0²·(1 − X)); п. 10.9 — сечение кабеля питания по I1eff; п. 10.10 — вилка не меньше I1eff; п. 9.3 — при коротком замыкании выхода защита сети не должна срабатывать 15 с (падающая характеристика).
- ПУЭ, 6-е изд. (1985, действует в составе 7-го), п. 3.1.11 — номинал автомата не больше допустимого тока кабеля; ГОСТ IEC 60898-1-2020 — ряд номиналов и характеристики B, C, D. Номинал не меньше I1eff — вывод из этих двух документов, а не норма для сварочных аппаратов.
- ГОСТ 95-77 «Трансформаторы однофазные однопостовые для ручной дуговой сварки. Общие технические условия» — табл. 1: номинальные токи 125–500 А, номинальные рабочие напряжения 25–40 В, ПН не менее 20 % у переносных и 40–60 % у передвижных; примечание: U = 20 + 0,04·I; напряжение холостого хода не более 80 В. Открыт текст на ohranatruda.ru (редакция с изменениями, 2008); в каталогах стандарт значится действующим, в Росстандарте статус не сверялся.
- Г. П. Вересов, «Электропитание бытовой радиоэлектронной аппаратуры», М.: Радио и связь, 1983 — ЭДС витка e = 4,44·f·B·S·kс и габаритная мощность. В. Г. Борисов, «Юный радиолюбитель», 7-е изд., М.: Радио и связь, 1985 — оценка сечения S = 1,3√P. Формулы перенесены из калькулятора сетевого трансформатора, при работе над этим калькулятором не открывались. Индукция по умолчанию — как у сетевого трансформатора: 1,2 Тл для пластин, 1,4 Тл для ленты (Ф. Д. Троян и др., «Вторичные источники питания РЭС», БГУИР, 2006, табл. 2.12).
- Расчётная мощность с множителем √ПВ и плотность тока 5–8 А/мм² (медь) и около 5 А/мм² (алюминий) при ПВ 20 % — по радиолюбительским статьям «Расчёт сварочного трансформатора» на texnic.ru и moyasvarka.ru, открыты 08.11.2026; авторы и год публикации в них не указаны, методика там не выведена — это инженерная оценка, а не норма.
Обновлено 09.11.2026.