Нужен ли вентиляционный зазор пароизоляции. Зачем нужен вентиляционный зазор в каркасном доме, вентзазор на фасадах. Использование пароизоляции при утеплении снаружи

В прошлой статье мы рассказывали про из полимерной пленки на различные поверхности. Сегодня мы более подробно рассмотрим, как укладывать пароизоляцию на потолок и какие материалы можно использовать. Все по привычке пароизоляцией называют полимерные пленки, но суть таится в функциональном назначении слоя не пропускать пар, а под этот критерий попадает достаточно широкий спектр материалов. Естественно, что методы монтажа также разняться.

Материалы с пароизоляционными качествами

Битумную мастику можно наносить кисточкой или валиком.

Прежде чем рассказать, как укладывать пароизоляцию на потолок нужно определиться с материалами. Способностью задерживать пар обладают:

• битумные материалы;
• жидкая резина;
• полимерные пленки;

Пароизоляционная пленка для потолка крепится на предварительно возведенную обрешетку, также как и фольгированные материалы. Жидкая резина, битумные мастики и рулонная изоляция укладывается прямо поверх перекрытия, обычно сделанного из бетона. Поэтому чтобы определиться какая пароизоляция лучше для потолка конкретно в вашем случае, нужно отталкиваться от наличия или отсутствия обрешетки.

Многие считают, что пароизоляционная пленка для потолка абсолютно не пропускает влагу, хотя на самом деле это не так.

Во-первых, провести монтаж так, чтобы слой был полностью герметичным практически невозможно, а во-вторых, даже сама пленка пропускает незначительное количество пара. Важные характеристики:

• продольная и поперечная разрывная нагрузка;
• сопротивление паропроницанию;
• водоупорность;
• устойчивость к ультрафиолету.

Укладка пароизоляции на потолок только сокращает до минимума проникновение влаги в теплоизоляцию или само перекрытие. Технической возможности полностью исключить этот процесс, с сегодняшним уровнем технологий, просто нет.

Методы монтажа пароизоляции

Полимерная пленка крепится строительным степлером.

Монтаж пароизоляции потолка нужно рассматривать для каждого материала отдельно, чтобы получить полное представление о методиках укладки. Начнем издалека, а именно с битумных материалов. В принципе, они позиционируются как , при этом обладают и пароизоляционными свойствами. Такие материалы применяются для изоляции цокольного перекрытия (потолка подвала). Битумные пароизоляционные материалы для потолка есть двух видов:

• мастика;
• рулоны.

Рулоны бывают обыкновенные и самоклеящиеся, что влияет на методику монтажа. Они либо наклеиваются, либо наплавляются на рабочую поверхность. В качестве клея применяется мастика. Даже при укладке битумных самоклеящихся рулонов методом наплавления не помешает предварительно обработать рабочую поверхность мастикой, хотя можно обойтись и без нее. В обоих случаях изоляция наносится в два слоя, если это рулоны, то стыки должны быть вразнобой.

Появление все новых современных материалов усложняет вопрос: «Какую пароизоляцию выбрать для потолка».

Одна из прогрессивных гидроизоляций, которая не пропускает пар – это жидкая резина.

Она состоит из двух компонентов, которые при смешивании образуют материал, похожий на резину. Он очень эластичный и имеет хорошую адгезию с любой поверхностью. Наносится при помощи компрессора через двухфакельный распылитель. Смешивание компонентов происходит на пересечении факелов за долю секунды перед контактом жидкой резины и рабочей поверхности. Полимеризация происходит практически мгновенно.

Методику как положить пароизоляцию на потолок для пленочных и фольгированных материалов будем рассматривать совместно, так как в обоих случаях монтаж осуществляется поверх обрешетки. Значит, первое что нужно – это сделать обрешетку. Между направляющими закладывается утеплитель. Поверх обрешетки натягивается пароизоляция, она не должна провисать. Крепится материал к деревянным брускам строительным степлером. Каждая следующая лента укладывается с нахлестом, стыки проклеиваются скотчем:

• для фольгированных материалов – скотч с алюминиевым напылением;
• для пленок – специальный двухсторонний скотч.

Есть разница между тем как стелить пленочную пароизоляцию на потолок и фольгированные материалы, а именно какой стороной. Пленки кладутся любой стороной, так как они не пропускают пар в обоих направлениях. Фольгированные материалы кладутся блестящей стороной внутрь помещения. Поверх пароизоляции монтируется финишная отделка.

Нужен ли зазор при укладке пароизоляции

При укладке париозоляции на обрешетку нужно оставлять зазор.

Один из самых распространенных вопросов – это как класть пароизоляцию на потолок: с зазором или без. Речь идет про зазор между пленкой и утеплителем, а также между пленкой и финишной отделкой. Пар движется из теплой среды в холодную, из отапливаемого помещения в неотапливаемое или на улицу. Соответственно, пленка укладывается между теплой средой и утеплителем. Пар наталкивается на изоляционный слой и, не находя себе выход, часть его возвращается обратно в помещение, а часть конденсируется на пленке.

Если не будет зазора между пароизоляцией и внутренней отделкой стен, то последняя будет контактировать со сконденсировавшейся влагой. В результате чего со временем появится плесень, а материал отделки разрушится. При наличии зазора влага будет иметь возможность выпариться, поэтому буферная воздушная зона в этом случае нужна.

Зазор между пленкой и утеплителем совсем необязателен, так как та мизерная часть влаги, которая попала в теплоизоляцию, все равно двигается в направлении от пароизоляции. Если теплоизоляционный пирог сделан неправильно и пар не имеет возможности выхода из утеплителя, то зазор никак не повлияет на ситуацию. Проблему может решить только устранение ошибок монтажа.

Итоги

Из нашей сегодняшней статьи мы узнали, что пароизоляция – это функциональное назначение слоя, которое могут выполнять битумные мастики и рулонные материалы, жидкая резина, полимерные пленки и фольгированные материалы. Мы рассмотрели, как крепить пароизоляцию к потолку:

• битумные материалы и жидкую резину наносят прямо на перекрытие (обычно бетонное);
• полимерные пленки и фольгированные материалы крепятся на обрешетку поверх утеплителя, и защищают теплоизоляцию от попадания в нее влаги.

При монтаже пленочных и фольгированных материалов нужно оставлять зазор между пароизоляцией и внутренней отделкой, а между пароизоляцией и утеплителем зазор не нужен.

Дом из поризованных блоков нельзя оставлять без влагостойкой отделки - его требуется оштукатурить, обложить кирпичом (если не предусмотрено дополнительное утепление, то без зазора) или смонтировать навесной фасад. Фото: Wienerberger

В многослойных стенах с утеплением минеральной ватой вентиляционная прослойка необходима, так как точка росы обычно находится на стыке утеплителя с кладкой или в толще утеплителя, а его изолирующие свойства при увлажнении резко ухудшаются. Фото: ЮКАР

Сегодня рынок предлагает огромное разнообразие строительных технологий, и в связи с этим нередко возникает путаница. Скажем, широкое распространение получил тезис, согласно которому паропроницаемость слоёв в стене должна увеличиваться в сторону улицы: только таким образом удастся избежать переувлажнения стены водяным паром из помещений. Иногда он трактуется так: если наружный слой стены выполнен из более плотного материала, то между ним и кладкой из пористых блоков должна присутствовать вентилируемая воздушная прослойка.

Часто зазор оставляют в любых стенах с кирпичной облицовкой. Однако, например, кладка из лёгких полистиролбетонных блоков практически не пропускает пар, а значит, в вентиляционной прослойке нет необходимости. Фото: ДОК-52

При использовании для отделки клинкера вентзазор обычно необходим, так как этот материал обладает низким коэффициентом паропропускания. Фото: Klienkerhause

Между тем строительные нормы упоминают о вентилируемой прослойке только в связи с , в общем же случае защита от переувлажнения стен «должна обеспечиваться путем проектирования ограждающих конструкций с сопротивлением паропроницанию внутренних слоев не менее требуемого значения, определяемого расчетом…» (СП 50.13330.2012, П. 8.1). Нормальный влажностный режим трёхслойных стен высоток достигается за счёт того, что внутренний слой железобетона обладает высоким сопротивлением паропропусканию.

Типичная ошибка строителей: зазор есть, но он не вентилируемый. Фото: МСК

Проблема в том, что некоторые многослойные кладочные конструкции, применяемые в малоэтажном домостроении, по физическим свойствам ближе к . Классический пример - стена из (в один блок), облицованная клинкером. Её внутренний слой обладает сопротивлением паропроницанию (R п), равным примерно 2,7 м 2 · ч · Па/мг, а наружный - около 3,5 м 2 · ч · Па/мг (R п = δ/μ, где δ - толщина слоя, μ - коэффициент паропроницаемости материала). Соответственно, есть вероятность, что приращение влажности в пенобетоне будет превышать допуски (6% по массе за отопительный период). Это может сказаться на микроклимате в здании и сроке службы стен, поэтому стену подобной конструкции имеет смысл класть с вентилируемой прослойкой.

В подобной конструкции (с утеплением листами экструдированного пенополистирола) для вентзазора просто нет места. Однако ЭППС помешает газосиликатным блокам сохнуть, поэтому многие строители рекомендуют пароизолировать такую стену со стороны помещения. Фото: СК-159

В случае стены из блоков Porоtherm (и аналогов) и обычного щелевого облицовочного кирпича показатели паропроницаемости внутреннего и наружного слоёв кладки будут различаться несущественно, поэтому вентиляционный зазор окажется скорее вреден, так как снизит прочность стены и потребует увеличения ширины цокольной части фундамента.

Важно:

1. Зазор в кладке теряет смысл, если не предусмотрены входы и выходы из него. В нижней части стены, сразу над цоколем, требуется встроить в лицевую кладку вентиляционные решётки, суммарная площадь которых должна быть не менее 1/5 площади горизонтального сечения зазора. Обычно устанавливают решётки 10×20 см с шагом 2–3 м (увы, решётки не всегда и требуют периодической замены). В верхней части зазор не закладывают и не заполняют раствором, а закрывают полимерной кладочной сеткой, ещё лучше – перфорированными панелями из оцинкованной стали с полимерным покрытием.
2. Вентиляционный зазор должен иметь ширину не менее 30 мм. Его не следует путать с технологическим (около 10 мм), который оставляют для выравнивания кирпичной облицовки и в процессе кладки, как правило, заполняют раствором.
3. В вентилируемой прослойке нет никакой необходимости, если стены затянуты изнутри пароизоляционной плёнкой с последующей отделкой

Один из последних этапов работы с ГКЛ – стыковка и заделка швов листов. Это довольно сложный и ответственный момент, ведь неправильный монтаж ставит под угрозу надежность и долговечность всего вашего нового, только что сделанного ремонта – в стене, на месте швов, могут появиться трещины. Это не только портит внешний вид, но и негативно сказывается на прочности стены. Поэтому у новичков возникает масса сомнений по поводу стыковки листов гипсокартона. Самый важный вопрос – зазор между листами гипсокартона. Но об этом позже, а сейчас разберемся, как вообще стыковать между собой листы.

Виды продольных кромок у гипсокартонного листа

У каждого листа гипсокартона есть два типа кромки: поперечная и продольная. Первая сейчас не представляет для нас особого интереса – она всегда прямая, без слоя картона и бумаги, причем у всех видов гипсокартона, включая водостойкие и огнестойкие. Продольная же бывает:

• Прямой (на листе можно увидеть маркировку ПК). Эта кромка не предусматривает заделку стыка и подходит больше для отделки «по-черному». Наиболее часто она присутствует не на гипсокартоне, а на листах из гипсоволокна
• Полукруглой, с лицевой стороны утонена (маркировка – ПЛУК). Встречается намного чаще других. Заделка швов – шпаклевка, при помощи серпянки
• Скошенной (ее маркировка – УК). Довольно трудоемкий процесс заделки швов в три этапа. Обязательное условие – обработка серпянкой. Вторая по популярности кромка у гипсокартона
• Закругленной (маркировка этого типа – ЗК). При монтаже не потребуется ленты для стыков
• Полукруглой (на листе маркировка – ПЛК). Потребуется работа в два этапа, но уже без серпянки, с условием, что шпатлевка будет обладать хорошим качеством
• Фальцевой (маркировка таких листов — ФК). Чаще встречается на гипсоволоконных листах, как и прямая кромка

Data-lazy-type="image" data-src="https://remontcap.ru/wp-content/uploads/2017/08/magma-kromka.png" alt="зазор между листами гипсокартона" width="450" height="484" srcset="" data-srcset="https://remontcap.ru/wp-content/uploads/2017/08/magma-kromka..png 279w" sizes="(max-width: 450px) 100vw, 450px">

Вот эти варианты можно встретить в магазинах. Самые распространенные – это листы с кромкой ПЛУК и УК. Их главное преимущество в том, что не требуется обрабатывать швы дополнительно перед шпаклевкой.

В ходе ремонта у вас возникнет необходимость в обрезке листов под заданный размер. В этом случае тоже надо сделать кромку – утончить в нужном месте лист. Делается это специально предназначенным для этого инструментом, снимающим ненужный гипс и создающим необходимый рельеф. Если данного инструмента нет под рукой, воспользуйтесь обойным ножом, он должен быть остро заточен. Снимите пару миллиметров, выдерживая угол в сорок пять градусов.

Самый главный вопрос новичков – нужно ли оставлять зазор между листами гипсокартона? Да, ведь гипсокартонные листы, как и любой другой материал, имеет свойство расширяться от тепла и разбухать от влаги. Зазор в этой ситуации поможет избежать того, что деформированный лист поведет остальные.

Как правильно стыковать гипсокартон

Как и в любой другой работе, здесь нужно знать определенную технологию. Первое, о чем не стоит забывать – это то, что ни в коем случае нельзя делать стыковку на весу. Место, где происходит соединение краев, обязательно должно быть там, где находится каркас. Это касается всех видов стыковки. Второе – расположение обрезанных и целых листов должно чередоваться, как в шахматах.

Jpg" alt="зазор между листами гипсокартона" width="499" height="371" srcset="" data-srcset="https://remontcap.ru/wp-content/uploads/2017/08/potolok_iz_gipsokartona_svoimi_rukami_6..jpg 300w, https://remontcap.ru/wp-content/uploads/2017/08/potolok_iz_gipsokartona_svoimi_rukami_6-70x53.jpg 70w" sizes="(max-width: 499px) 100vw, 499px">

При креплении в два слоя необходимо листы второго слоя сместить на 60 см по отношению к первому. Начинать стоит с половины, отрезанной по линии, проходящей вдоль листа.

Если стык расположен в углу, один лист крепят к профилю, затем крепят второй к стоящему рядом. Уже потом на внешний угол надевают специально предназначенный для этой цели перфорированный уголок. Внутренний просто замазывают шпаклевкой. Зазор при этом не должен превышать 10 мм.

А какой зазор нужно оставлять между листами гипсокартона при обычном соединении? Специалисты утверждают, что он должен составлять около 7 мм, между потолком и ГКЛ – не более 5, а полом и гипсокартоном – промежуток в 1 см.

Как заделывать стыки

После стыковки осталась еще одна важная часть – заделать швы. В этом нам поможет шпаклевка. Соблюдая инструкцию, разводим гипсовую основу в воде. Чтобы ваш ремонт был долговечен и надежен, нужно раньше всего позаботиться о качестве швов, а значит, и самой шпаклевки. Помимо нее нам нужен шпатель, подойдет обычный строительный 15-сантиметровый.

Для начала опишу принцип работы правильно сделанной утепленной кровли , после чего будет проще понять причины появления конденсата на пароизоляции - поз.8.

Если смотреть на рисунок выше - "Утепленная крыша с шифером", то пароизоляция уклаывается под утеплителем для того, чтобы задерживать водяные пары изнутри помещения, и тем самым защищять утеплитель от намокания. Для полной герметичности, стыки пароизоляции проклеиваются пароизоляционной лентой. В итоге пары скапливаются под пароизоляцией. Для того чтобы они выветривались и не замачивали внутреннюю облицовку (например, ГКЛ), между пароизоляцией и внутренней облицовкой оставляется зазор 4 см. Зазор обеспечивается за счет укладки обрешетки.

Сверху утеплитель защищается от намокания гидроизоляционным материалом. Если пароизоляция под утеплителем уложена по всем правилам и идеально гермитична, то паров в самом утеплителе не будет и соответственно под гидроизоляцией тоже. Но на тот случай, если пароизоляция вдруг повредится при укладке или во время эксплуатации кровли, между гидроизоляцией и утеплителем делается вентиляционный зазор. Потому что даже малейшее, не заметное глазу, повреждение пароизоляции позволяет водяным парам проникнуть в утеплитель. Проходя через утеплитель, пары скапливаются на внутренней поверхности гидроизоляционной пленки. Поэтому, если утеплитель будет уложен вплотную к гидроизоляционной пленке, то он будет намокать от скопившихся под гидроизоляцией водяных паров. Для предотвращения этого намокания утеплителя, а также для того чтобы пары выветривались, между гидроизоляцией и утеплителем должен быть вентиляционный зазор 2-4 см.

Теперь разберем устройство Вашей кровли.

До того как Вы уложили утеплитель 9, а также пароизоляцию 11 и ГКЛ 12, водяные пары скапливались под пароизоляций 8, снизу был свободный доступ воздуха и они выветривались, поэтому Вы их не замечали. До этого момента у Вас по сути была правильная конструкция кровли. Как только вы уложили дополнительный утеплитель 9 вплотную к имеющейся пароизоляции 8, водяным парам стало некуда больше деваться, кроме как впитаываться в утеплитель. Поэтому эти пары (конденсат) стали Вам заметны. Спустя несколько дней Вы уложили под этот утеплитель пароизоляцию 11 и зашили ГКЛ 12. Если нижнюю пароизоляцию 11 Вы уложили по всем правилам, а именно с нахлестом полотен минимум 10 см и проклеели все стыки паронепроницаемой лентой, то водяные пары не проникнут в конструкцию кровли и не будут замачивать утеплитель. Но до момента укладки этой нижней пароизоляции 11, утеплитель 9 должен был подсохнуть. Если он не успел высохнуть, то высока вероятность образования в утеплителе 9 плесени. Это же грозит утеплителю 9 в случае малейшего повреждения нижней пароизоляции 11. Потому что пару некуда будет идти кроме как скапливаться под пароизоляцией 8, замачивать при этом у теплитель и способствовать образованию в нем грибка. Поэтому по-хорошему, Вам нужно вообще снимать пароизоляцию 8, а между пароизоляцией 11 и ГКЛ 12 делать вентиляционный зазор 4 см, иначе ГКЛ будет намокть и со временем цвести.

Теперь несколько слов о гидроизоляции . Первое, рубероид не предназначен для гидроизоляции скатных крыш, это битумосодержащий материал и в сильную жару битум просто стечет к свесу крыши. Простыми словами - рубероид не прослужит долго в скатной крыше, трудно даже сказать сколько, но не думаю что больше 2 - 5 лет. Второе, гидроизоляция (рубероид) уложен не правильно. Между ним и утеплителем должен быть вентиляционный зазор, как было описано выше. Учитывая что воздух в подкровельном пространстве движется от свеса к коньку, вентиляционный зазор обеспечивается либо за счет того, что стропила выше, чем уложенный между ними слой утеплителя (у Вас на рисунке стропила какраз выше), или за счет укладки вдоль стропил контробрешетки. У Вас же гидроизоляция уложена на обрешетку (которая в отличие от контробрешетки лежит поперек стропил), поэтому вся влага, которая будет скапливаться под гидроизоляцией будет замачивать обрешетку и она тоже долго не прослужит. Поэтому, по-хорошему, сверху крышу тоже нужно переделывать: заменить рубероид на гидроизоляционную пленку, и уложить ее при этом на стропила (если они выступают над утеплителем минимум на 2 см) или на контробрешетку, уложенную вдоль стропил.

Задавайте уточняющие вопросы.

О трансформаторе замолвим слово

Для новичка в силовой электронике трансформатор является одним из наиболее непонятных предметов.
- Непонятно, почему в китайском сварочном аппарате стоит маленький трансформатор на сердечнике Е55, выдаёт ток 160 А и прекрасно себя чувствует. А в других аппаратах стоит в два раза больше на тот же ток и безумно греется.
- Непонятно: надо ли делать зазор в сердечнике трансформатора? Одни говорят, что это полезно, другие считают, что зазор вреден.
А какое число витков считать оптимальным? Какую индукцию в сердечнике можно считать допустимой? И многое другое тоже не совсем понятно.

В этой статье я попытаюсь внести ясность в часто возникающие вопросы, причём целью статьи является не получение красивой и непонятной методики расчёта, а более полное ознакомление читателя с предметом обсуждения, чтобы после прочтения статьи он лучше представлял себе, чего можно ожидать от трансформатора, и на что обратить внимание при его выборе и расчёте. А как это получится, судить читателю.

С чего начать?

Обычно начинают с выбора сердечника для решения конкретной поставленной задачи.
Для этого необходимо что-нибудь знать о материале, из которого сердечник изготавливается, о характеристиках изготовленных из этого материала сердечников различных типов, и чем больше, тем лучше. Ну и, конечно, надо представлять себе требования к трансформатору: для чего он будет использоваться, на какой частоте, какую мощность должен отдать в нагрузку, условия охлаждения, и, возможно, что-нибудь специфическое.
Ещё лет десять тому назад, для получения приемлемых результатов надо было иметь много формул и проводить сложные расчёты. Не всем хотелось заниматься рутинной работой, и проектирование трансформатора чаще всего проводилось по упрощённой методике, иногда наугад, и, как правило, с некоторым запасом, которому даже придумали название, хорошо отражающее ситуацию - "коэффициент испуга". Ну и, конечно, этот коэффициент заложен во многих рекомендациях и упрощённых формулах расчёта.
Сегодня ситуация намного проще. Все рутинные расчёты заложены в программы с удобным интерфейсом, Производители ферритовых материалов и сердечников из них выкладывают подробные характеристики своих изделий и предлагают программные средства для выбора и расчёта трансформаторов. Это позволяет полностью использовать возможности трансформатора и применять сердечник именно такого габарита, который обеспечит необходимую мощность, без упомянутого выше коэффициента.
И начинать надо с моделирования схемы, в которой этот трансформатор используется. Из модели можно взять практически все исходные данные для расчёта трансформатора. Затем необходимо определиться с производителем сердечников для трансформатора и получить в полном объёме информацию о его продукции.
В статье в качестве примера будет использоваться моделирование в свободно доступной программе и её обновлении LTspice IV , а в качестве производителя сердечников - известная в России фирма EPCOS, предлагающая для выбора и расчёта своих сердечников программу "Ferrite Magnetic Design Tool "

Процесс выбора трансформатора

Выбор и расчёт трансформатора проведём на примере использования его в сварочном источнике тока для полуавтомата, рассчитанного на ток 150 А при напряжении 40 В, с питанием от трёхфазной сети.
Произведение выходного тока 150 А на выходное напряжение 40 В даёт выходную мощность устройства Рвых = 6000 Вт. Коэффициент полезного действия выходной части схемы (от транзисторов до выхода) можно принять равным КПДвых = 0,98. Тогда максимальная мощность, поступающая на трансформатор равна
Ртрмах = Рвых / КПДвых = 6000 Вт / 0,98 = 6122 Вт.
Частоту переключения транзисторов выберем равной 40 - 50 КГц. В данном конкретном случае она является оптимальной. Для уменьшения габаритов трансформатора частоту необходимо повышать. Но дальнейшее повышение частоты приводит к увеличению потерь в элементах схемы и при питании от трёхфазной сети может привести к электрическому пробою изоляции в непредсказуемом месте..
В России наиболее доступны ферриты типа Е из материала N87 фирмы EPCOS.
Воспользовавшись программой "Ferrite Magnetic Design Tool ", определим подходящий для нашего случая сердечник:

Сразу заметим, что определение получится оценочным, поскольку программа предполагает мостовую схему выпрямления с одной выходной обмоткой, а в нашем случае выпрямитель со средней точкой и две выходные обмотки. В результате следует ожидать некоторого повышения плотности тока по сравнения с заложенной нами в программу.
Наиболее подходит сердечник E70/33/32 из материала N87. Но для того, чтобы он передал мощность 6 КВт, необходимо увеличить плотность тока в обмотках до J = 4 А/мм 2 , допустив больший перегрев по меди dTCu[K] и поставить трансформатор в обдув, для снижения теплового сопротивления Rth[° C/W] до Rth = 4,5 ° C/W.
Для правильного использования сердечника, необходимо ознакомиться со свойствами материала N87.
Из графика зависимости проницаемости от температуры:

следует, что магнитная проницаемость сначала растёт до температуры 100 ° С, после чего до температуры 160 ° С не увеличивается. В диапазоне температур от 90 ° С до 160 ° С изменяется не более, чем на 3 %. То есть, параметры трансформатора, зависящие от магнитной проницаемости в этом диапазоне температур наиболее стабильны.

Из графиков гистерезиса при температурах 25 ° С и 100 ° С:

видно, что размах индукции при температуре 100 ° С меньше, чем при температуре 25 ° С. Его и следует принимать в расчёт, как наиболее неблагоприятный случай.

Из графика зависимости потерь от температуры:

следует, что при температуре 100 ° С потери в сердечнике минимальны. Сердечник адаптирован для работы при температуре 100 ° С. Это подтверждает необходимость использовать при моделировании свойства сердечника при температуре 100 ° С.

Свойства сердечника E70/33/32 и материала N87 при температуре 100 ° С приведены на вкладке:

Используем эти данные при создании модели силовой части источника сварочного тока.

Файл модели: HB150A40Bl1.asc

Рисунок;

На рисунке представлена модель силовой части Полумостовой схемы источника питания сварочного полуавтомата, рассчитанного на ток 150 А при напряжении 40 В с питанием от трёхфазной сети.
Нижняя часть рисунка представляет собой модель " ". ( описание работы схемы защиты в формате.doc). Резисторы R53 - R45 - модель переменного резистора RP2 установки тока поцикловой защиты, а резистор R56 соответствует резистору RP1 установки предельного тока намагничивания.
Элемент U5 с названием G_Loop - полезное дополнение к LTspice IV от Валентина Володина , позволяющее смотреть петлю гистерезиса трансформатора непосредственно в модели.
Исходные данные для расчёта трансформатора получим в самом тяжёлом для него режиме - при минимально допустимом напряжении питания и максимальном заполнении ШИМ.
На рисунке ниже представлены осциллограммы: Красным цветом- выходное напряжение, синим - выходной ток, зелёным - ток в первичной обмотке трансформатора.

Ещё необходимо знать среднеквадратичные (RMS) токи в первичной и вторичной обмотках. Для этого опять воспользуемся моделью. Выберем графики токов в первичной и вторичной обмотках в установившемся режиме:

Поочерёдно наводим курсор на надписи вверху I(L5) и I(L7) и при нажатой клавише "Ctrl" щёлкаем левой кнопкой мыши. В появившемся окне читаем: ток RMS в первичной обмотке равен (округлённо)
Irms1 = 34 А,
а во вторичной -
Irms2 = 102 А.
Просмотрим теперь петлю гистерезиса в установившемся режиме. Для этого Щёлкаем левой кнопкой мыши в области надписей на горизонтальной оси. Появляется вставка:

Вместо слова "time" в верхнем окне пишем V(h):

и кликаем "ОК" .
Теперь на схеме модели кликаем по выводу "B" элемента U5 и наблюдаем петлю гистерезиса:

На вертикальной оси одному вольту соответствует индукция в 1Т, на горизонтальной оси одному вольту соответствует напряжённость поля в 1 А/м.
Из этого графика нам надо взять размах индукции, который, как видим, равен
dB = 400 мТ = 0,4 Т (от - 200 мТ до +200 мТ).
Вернёмся к программе Ferrite Magnetic Design Tool , и на вкладке "Pv vs. f,B,T" посмотрим зависимость потерь в сердечнике от размаха индукции В:

Заметим, что при 100 Мт потери составляют 14 кВт/м 3 , при 150 мТ - 60 кВт/м 3 , при 200 мТ - 143 кВт/м 3 , при 300 мТ - 443 кВт/м 3 . То есть, имеем почти кубическую зависимость потерь в сердечнике от размаха индукции. Для величины 400 мТ потери даже не приводятся, но зная зависимость можно прикинуть, что они составят более 1000 кВт/.м 3 . Понятно, что такой трансформатор долго не проработает. Для снижения размаха индукции необходимо либо увеличивать число витков в обмотках трансформатора, либо повышать частоту преобразования. Существенное увеличение частоты преобразования в нашем случае нежелательно. Увеличение числа витков приведёт к повышению плотности тока и соответствующих потерь - по линейной зависимости от числа витков, размах индукции тоже снижается по линейной зависимости, но зато снижение потерь вследствие снижения размаха индукции - по кубической зависимости. То есть, в случае, когда потери в сердечнике существенно больше потерь в проводах, увеличение числа витков даёт большой эффект в снижении общих потерь.
Изменим количество витков в обмотках трансформатора в модели:

Файл модели: HB150A40Bl2.asc

Рисунок;

Петля гистерезиса в этом случае выглядит более обнадёживающе:

Размах индукции составляет 280 мТ Можно пойти ещё дальше. Увеличим частоту преобразования с 40 кГц до 50 кГц:

Файл модели: HB150A40Bl3.asc

Рисунок;

И петля гистерезиса:

Размах индукции составляет
dB = 220 мТ = 0,22 Т (от - 80 мТ до +140 мТ).
По графику на вкладке "Pv vs. f,B,T" определяем коэффициент магнитных потерь, который равен:
Pv = 180 кВт/м 3 .= 180 * 10 3 Вт/м 3 .
И, взяв значение объёма сердечника из вкладки свойств сердечника
Ve = 102000 мм 3 = 0,102 * 10 -3 м 3 , определяем величину магнитных потерь в сердечнике:
Pm = Pv * Ve = 180 * 10 3 Вт/м 3 * 0,102 * 10 -3 м 3 .= 18,4 Вт.

Задаём теперь в модели достаточно большое время симулирования, для приближения её состояния к установившемуся режиму, и опять определяем среднеквадратичные значения токов в первичной и вторичной обмотках трансформатора:
Irms1 = 34 А,
а во вторичной -
Irms2 = 100 А.
Берём из модели количества витков в первичной и вторичных обмотках трансформатора:
N1 = 12 витков,
N2 = 3 витка,
и определяем общее количество ампервитков в обмотках трансформатора:
NI = N1 * Irms1 + 2 * N2 * Irms2 = 12 вит * 34 А + 2 * 3 вит * 100 А = 1008 A*вит.
На самом верхнем рисунке, на вкладке Ptrans, в левом нижнем углу в прямоугольнике приведено рекомендуемое для данного сердечника значение коэффициента заполнения окна сердечника медью:
fCu = 0,4.
Это означает, что при таком коэффициенте заполнения обмотка должна разместиться в окне сердечника, с учётом каркаса. Примем это значение, как руководство к действию.
Взяв сечение окна из вкладки свойств сердечника An = 445 мм 2 , определим общее допустимое сечение всех проводников в окне каркаса:
SCu = fCu*An
и определим, какую плотность тока в проводниках для этого необходимо допустить:
J = NI / SCu = NI / fCu * An = 1008 A*вит / 0,4 * 445 мм 2 = 5,7 A*вит/мм 2 .
Размерность означает, что независимо от количества витков в обмотке, на каждый квадратный миллиметр меди должно приходиться 5,7 А тока.

Теперь можно переходить к конструкции трансформатора.
Вернёмся к самому первому рисунку - вкладке Ptrans, по которой мы прикидывали мощность будущего трансформатора. На ней есть параметр Rdc/Rac, который установлен в 1. Этот параметр учитывает способ намотки обмоток. Если обмотки намотаны неправильно, его величина возрастает, и мощность трансформатора падает. Исследования того, как правильно мотать трансформатор проводились многими авторами, я приведу только выводы из этих работ.
Первое - вместо одного толстого провода для намотки высокочастотного трансформатора необходимо использовать жгут из тонких проводов. Поскольку рабочая температура предполагается в районе 100 ° С, провод для жгута должен быть теплостойким, например, ПЭТ-155. Жгут должен быть немного скручен, а в идеале должна быть скрутка типа ЛИТЦЕНДРАТ. Практически достаточно скрутки 10 оборотов на метр длины.
Второе - рядом с каждым слоем первичной обмотки должен располагаться слой вторичной. При таком расположении обмоток токи в соседних слоях текут в противоположных направлениях и магнитные поля, создаваемые ими, вычитаются. Соответственно, ослабляется суммарное поле и вызываемые им вредные эффекты.
Опыт показывает, что если эти условия выполнены, на частотах до 50 КГц параметр Rdc/Rac можно считать равным 1.

Выберем для формирования жгутов провод ПЭТ-155 диаметром 0,56 мм. Он удобен тем, что имеет сечение 0,25 мм 2 . Если привести к виткам, каждый виток обмотки из него будет добавлять сечение Sпр = 0,25 мм 2 /вит. Исходя из полученной допустимой плотности тока J = 5,7 Aвит/мм 2 , можно рассчитать, какой ток должен приходиться на одну жилу из этого провода:
I 1ж = J * Sпр = 5,7 A*вит/мм 2 * 0,25 мм 2 /вит = 1,425 A.
Исходя из значений токов Irms1 = 34 А в первичной обмотке и Irms2 = 100 А во вторичных обмотках, определим количество жил в жгутах:
n1 = Irms1 / I 1ж = 34 А / 1,425 A = 24 [жилы],
n2 = Irms2 / I 1ж = 100 А / 1,425 A = 70 [жил]. ]
Рассчитаем общее количество жил в сечении окна сердечника:
Nж = 12 витков * 24 жилы + 2 * (3 витка * 70 жил) = 288 жил + 420 жил = 708 жил.
Общее сечение провода в окне сердечника:
Sм = 708 жил * 0,25 мм 2 = 177 мм 2
Коэффициент заполнения окна сердечника медью найдём, взяв сечение окна из вкладки свойств An = 445 мм 2 ;
fCu = Sм / An = 177 мм 2 / 445 мм 2 = 0,4 - величина, из которой мы исходили.
Приняв среднюю длину витка для каркаса Е70 равной lв = 0,16 м, определим общюю длину проводи в пересчёте на одну жилу:
lпр =lв * Nж,
и, зная удельную проводимость меди при температуре 100 ° С, р = 0,025 Ом*мм 2 / м, определим общее сопротивление одножильного провода:
Rпр = р * lпр / Sпр = р * lв * Nж/Sпр = 0,025 Ом*мм 2 /м * 0,16 м * 708 жил / 0,25 мм 2 = 11 Ом.
Исходя из того, что максимальный ток в одной жиле равен I 1ж = 1,425 A, определим максимальную мощность потерь в обмотке трансформатора:
Pобм = I 2 1ж * Rпр = (1,425 A) 2 * 11 Ом = 22 [Вт].
Добавив к этим потерям вычисленную ранее мощность магнитных потерь Pm = 18,4 Вт, получим суммарную мощность потерь в трансформаторе:
Pсум = Pm + Pобм = 18,4 Вт + 22 Вт = 40,4 Вт.
Сварочный аппарат не может работать непрерывно. В процессе сварки случаются паузы, во время которых аппарат "отдыхает". Этот момент учитывается параметром, называемым ПН - процент нагрузки - отношение общего времени сварки за некоторый промежуток времени к длительности этого промежутка. Обычно для промышленных сварочных аппаратов принимается Пн = 0,6. С учётом Пн, средняя мощность потерь в трансформаторе будет равна:
Ртр = Pсум * ПН = 40,4 Вт * 0,6 = 24 Вт.
Если трансформатор не обдувается, то, приняв тепловое сопротивление Rth = 5,6 ° C/W, как указано на вкладке Ptrans, получим перегрев трансформатора равным:
Tпер = Ртр * Rth = 24 Вт* 5,6 ° C/Вт = 134 ° C.
Это много, необходимо использовать принудительный обдув трансформатора. Обобщение данных из Интернета по охлаждению изделий из керамики и проводников показывает, что при обдуве их тепловое сопротивление, в зависимости от скорости потока воздуха, сначала резко падает и уже при скорости потока воздуха 2 м/сек составляет 0,4 - 0,5 от состояния покоя, затем скорость падения уменьшается, и скорость потока более 6 м/сек нецелесообразна. Примем коэффициент снижения равным Kобд = 0,5, что вполне достижимо при использовании компьютерного вентилятора, и тогда ожидаемый перегрев трансформатора составит:
Tперобд = Ртр * Rth * Kобд= 32 Вт * 5,6 ° C/Вт * 0,5 = 67 ° C.
Это означает, что при максимальной допустимой температуре окружающей среды Токрмакс = 40 ° C и при полной нагрузке сварочного аппарата температура нагрева трансформатора может достигнуть величины:
Ттрмакс = Токрмакс + Tпер = 40 ° C + 67 ° C = 107 ° C.
Такое сочетание условий маловероятно, но исключать его нельзя. Самым разумным будет установить на трансформаторе датчик температуры, который будет отключать аппарат при достижении трансформатором температуры 100 ° C и опять включать его при охлаждении трансформатора до температуры 90 ° C. Такой датчик защитит трансформатор и при нарушении системы обдува.
Следует обратить внимание на тот факт, что вышеизложенные расчёты сделаны из предположения, что в перерывах между сваркой трансформатор не нагревается, а только остывает. Но если не приняты специальные меры по снижению длительности импульса в режиме холостого хода, то и в отсутствие процесса сварки трансформатор будет разогреваться магнитными потерями в сердечнике. В рассматриваемом случае температура перегрева составит, при отсутствии обдува:
Tперхх = Pm * Rth = 18,4 Вт * 5,6 ° C/Вт * 0,5 = 103 ° C,
а при обдуве:
Tперххобд = Pm * Rth * Kобд = 18,4 Вт * 5,6 ° C/Вт * 0,5 = 57 ° C.
В этом случае расчёт следует проводить исходя из того, что магнитные потери происходят всё время, а к ним в процессе сварки добавляются потери в проводах обмотки:
Pсум1 = Pm + Pобм * ПН = 18,4 Вт + 22 Вт * 0,6 = 31,6 Вт.
Температура перегрева трансформатора без обдува будет равна
Tпер1 = Pсум1 * Rth = 31,6 Вт * 5,6 ° C/Вт = 177 ° C,
а при обдуве:
Tпер1обд = Pсум1 * Rth * Kобд = 31,6 Вт * 5,6 ° C/Вт = 88 ° C.