Как изготовить и намотать трансформатор своими руками?

Устройство и принцип работы

ИИП, в отличие от громоздких и менее эффективных блоков на основе линейных ферромагнитных преобразователей напряжения питания, значительно опережает их по своим техническим характеристикам.

Преимущества ИИП: компактность, стабильное выходное напряжение, длительный срок службы в составе сложных бытовых или промышленных электронных устройств.

Вступая в двадцать первый век, электронные импульсные устройства уверенно идут по пути поступательного развития. Сегодня ИИП устанавливают в зданиях бытовой техники и промышленных машин. Они питают компьютеры, телевизоры, многие кухонные принадлежности, которые имеют программируемый модуль и функции. Ресурсы заводов и возможности заводов сегодня невозможно представить без станков, роботизированных сборочных конвейерных систем с электронно-компьютерным управлением.

Однако все высокоточные электронные системы могут превратиться в обычную бесполезную железку, пластмассу, собранную в различных корпусах, если на них не подается стабильное напряжение в компактном устройстве в оптимальных размерах. С этой функцией отлично справляется текущий SMPS, важным компонентом которого является импульсный трансформатор напряжения.

Чтобы произвести правильный расчет для дальнейшей сборки, стоит сначала погрузиться в основы устройства импульсной аппаратуры преобразования напряжения, разобраться в его основном принципе работы.

Предназначение

Система электронных элементов в импульсном источнике питания представляет собой структуру высокоточного инвертора с входом, выпрямителем, синусоидальным фильтром переменного тока, модулями управления в виде транзисторов, автогенераторами, транзисторными комбинациями оптопары трансформаторов напряжения и импульсами при наличии гальванической развязки в ББЗ.

Импульсный трансформатор или ИТ предназначен для преобразования одного значения напряжения в другое, выполнения функций защиты от токов короткого замыкания для всего ИИТ, прерывания чрезмерно высоких значений напряжения на выходе, уменьшения нагрева корпуса источника питания модуль.

Но основная задача импульсного трансформатора в системе SMPS – стабилизировать значение выходного напряжения, что обеспечивает бесперебойную, надежную и длительную работу любой домашней или производственной электроники без помех и поломок.

Особенности

Существенным отличием конструкции трансформатора IT от обычного является разница в намотке обмоток. Трансформатор импульсного типа имеет обмотку из двух катушек первичной и вторичной обмоток, соединенных между собой магнитной цепью. Выходная мощность импульсного трансформатора зависит от количества витков, намотанных на эти обмотки.

Взаимодействуя с другими электронными элементами, получая от них высокочастотные значения напряжения, его эффективность как части источника питания увеличивается, кроме того, в этом случае можно реализовать трансформатор гораздо меньшего размера, чем линейные типы источников питания.

Из-за высокой частоты сердечники IT изготовлены из ферромагнитных материалов, которые более эффективны в преобразовании значений энергии, чем сердечники из обычной электротехнической стали.

Виды сердечников

Как уже отмечалось в части обзора об устройстве и принципе работы импульсного трансформатора, сердечники у них разные по форме. На каждую из них стоит взглянуть шире. Опишите особенности, плюсы и минусы приложения. Это упростит вам просмотр ИТ-расчетов в целом.

Стержневой

ОН в такой конструкции с обмотками как бы закрывает магнитопровод. Такая форма позволяет легко изолировать продукт. Простота эксплуатации и обслуживания обмоток, конструктивно хороший естественный процесс охлаждения обмоток и сердечника. Но при всех положительных свойствах такая конструкция магнитопровода только усложняет конструкцию самого импульсного трансформатора. По этой причине он не имеет широкого применения на практике, но применим для трансформаторов большей или средней мощности.

Броневой

Магнитопровод покрыт обмотками, образующими так называемое «арматурное» подобие. Модель конструктивно популярна для установки в маломощные устройства и устройства с минимумом силовых характеристик и при этом обеспечивает небольшое количество проводников в обмотке обмоток трансформатора. Трансформаторы с «бронированными» магнитопроводами применяются чаще всего по структуре сердечника. Но если необходим элемент преобразования напряжения с малошумящим выходом, такая магнитная цепь не сможет удовлетворить необходимые требования в этом процессе.

Тороидальный

Из первых строк покажется, что действительно выгодная и приоритетная конструкция магнитопровода импульсного преобразователя за счет невысокой стоимости материала, обеспечивающая высокие выходные параметры по току и напряжению, степень их стабильности и уровень фильтрации отсутствие потерь мощности, небольшая доля рассеивания за счет индукции, но все это перевешивает объем трудозатрат и сложность намотки обмоток такой конструкции магнитопровода, необходимость изолировать обмотки. Они не могли распространяться в наше время. Сердечники в большинстве случаев изготавливаются из феррита.

Бронестержневой

Среднее образование в области проектирования магнитных цепей среди вышеперечисленных типов. Свойства и характеристики такой двухформатной конструкции сердечника ИТ также учитываются в форме армированного стержня. С точки зрения гибридной конструкции, включающей полный набор функций и возможностей двух основных форм, формат броневой штанги достаточно эффективен и востребован при производстве преобразователей.

Воспроизведены основной сегмент теории импульсных источников питания в целом и детали импульсных трансформаторов в их составе. Теперь стоит перейти к различным ответам на вопросы при выполнении расчетов, проектировании ИТ на практике.

Определение основных параметров

Перед тем, как приступить к расчетам, необходимо определить основные параметры трансформатора. В первую очередь это касается типа проводов и количества витков, от которых зависит общая длина жилы. Далее нужно сделать правильный выбор сечения, от которого зависит выходной ток и мощность устройства.

Также следует учитывать, что при малом количестве витков первичная обмотка перегревается. Точно такая же ситуация возникает, когда мощность потребителей, включенных во вторичную обмотку, превышает мощность, отдаваемую трансформатором. Из-за перегрева снижается надежность устройства и иногда может произойти возгорание трансформатора.

Читайте также: Диод в переключателе

В качестве примера представлена ​​таблица, с помощью которой можно рассчитать тороидальный трансформатор, работающий при частоте сети 50 Гц.

Сердечники устройств могут быть изготовлены из холоднокатаной стали марок Э310-330 толщиной от 0,35 до 0,5 мм. Также возможно применение обыкновенной стали марок Э340-360, у которой толщина полосы будет от 0,05 до 0,1 мм.

Легенда в таблице соответствует:

• Pg – полная мощность трансформатора;
• ω1 – количество витков на 1 вольт для стали Э310, Э320, Э330;
• ω2 – количество витков на 1 вольт для стали Э340, Э350, Э360;
• S – разрез ядра;
• – значение допустимой плотности тока в обмотках;
• – КПД трансформатора.

При намотке тороидальной катушки используется только внешняя и межобмоточная изоляция. Несмотря на равномерную прокладку проводов обмотки, толщина обмотки по внутреннему диаметру обязательно увеличивается из-за разницы между внешним и внутренним диаметром сердечника. Поэтому рекомендуется использовать жилы, изоляция которых имеет повышенное механическое и электрическое сопротивление, например марки ПЕЛШО и ПЕШО и, в некоторых случаях, ПЭВ-2. Для внешней и плетеной изоляции часто используют изоленту, крашенную ткань LSHSS толщиной 0,06–0,12 мм, а также триацетатную или фторопластовую пленку толщиной 0,01–0,02 мм.

Конструкция

Трансформатор работает по принципу электромагнитной индукции. Может иметь различную конструкцию магнитного привода. Однако одной из самых распространенных является тороидальная катушка. Его конструкция была изобретена Фарадеем. Чтобы понять, как намотать тороидальный трансформатор или устройство любой другой конструкции, необходимо сначала продумать конструкцию его катушки.

Тороидальные устройства преобразуют переменное напряжение из одного источника в другой. Есть однофазные и трехфазные модели. Они состоят из нескольких элементов. В состав конструкции входит сердечник из ферромагнитной стали. Между ними находится резиновое уплотнение, первичная, вторичная обмотка и изоляция.

Обмотка имеет экран. Сердечник также облицован изоляционным материалом. Также используется предохранитель, крепеж. Для соединения обмоток в одну систему используется магнитный блок.

Приспособление для намотки

Тороидальные трансформаторы бывают разных типов. Это необходимо учитывать в процессе создания контура. Намотать трансформатор 220/220, 12/220 или других разновидностей можно с помощью специального приспособления.

Чтобы упростить процесс, можно сделать специальный аппарат. Он состоит из деревянных стоек, которые скреплены между собой металлической планкой. Имеет форму ручки. Эта шпажка поможет вам быстро закончить гарниры. Прутик не должен быть толще 1 см и полностью проникает в раму. Использование дрели облегчит этот процесс.

Сверло устанавливается на столешницу. Будет параллельно. Ручка должна свободно вращаться. Штанга вставляется в сверлильный патрон. Перед этим нужно надеть на металлическую шпильку туфлю с каркасом будущего трансформатора. Стержень может иметь резьбу. Этот вариант считается предпочтительным. Блок можно зафиксировать с двух сторон гайкой, текстолитовыми пластинами или деревянными досками.

Другие инструменты

Для намотки трансформатора 12/220, импульсного, ферритового или других типов конструкций нужно подготовить еще несколько инструментов. Вместо указанной выше конструкции можно использовать телефонный индуктор, перемотчик пленки, катушку для проволоки. Есть много вариантов. Они должны обеспечивать плавный и равномерный процесс.

Также вам нужно будет подготовить устройство к удержанию. В принципе, такое оборудование аналогично устройствам, представленным выше. Однако в обратном процессе можно вращать без ручки.

Чтобы самостоятельно не считать количество витков, следует приобрести специальный прибор. Будет учтено количество витков на катушке. Для этих целей может подойти обычный водомер или велосипедный спидометр. С помощью гибкого ролика выбранный счетчик подключается к намоточному оборудованию. Количество витков катушки можно посчитать устно.

Разновидности

В зависимости от конструктивных особенностей различают следующие типы импульсных трансформаторов:

• аукцион;
• бронированный;
• тороидальный, с проволокой, намотанной на изолированный сердечник, не требующий использования катушек;
• бронированный ствол.

Сечение жилы в большинстве устройств выполнено в виде круга или прямоугольника по аналогии с силовыми приборами.

Основные характеристики устройств нанесены на корпус, поэтому по символу можно получить информацию об основных параметрах оборудования.

Расчеты

Чтобы понять, как намотать импульсный трансформатор, нужно произвести расчеты. Если вы перематываете имеющуюся катушку, вы можете просто запомнить начальное количество ее витков и приобрести проволоку такого же сечения. В этом случае можно обойтись без расчетов.

Но если вы хотите сделать новый трансформатор, вам необходимо определиться с количеством и типом материалов. Например, для устройства с рабочей нагрузкой от 12 до 220 В требуется устройство мощностью от 90 до 150 Вт. Можно взять магнитный привод, например, от старого телевизора. Сечение проводника определяется исходя из мощности агрегата.

Количество витков катушек определено на 1В. Это значение соответствует частоте 50 Гц. Первичная (P) и вторичная (B) обмотки рассчитываются следующим образом:

• Р = 12 х 50/10 = 60 витков.
• B = 220 х 50/10 = 1100 оборотов.

Для определения токов в них применяется следующая формула:

• TP = 150: 12 = 12,5 А.
• TV = 150: 220 = 0,7 А.

Полученный результат необходимо учитывать при выборе материалов для создания нового устройства.

Изоляция слоев

Чтобы намотать ферритовый трансформатор или другой тип устройства, необходимо изучить еще один нюанс. Между определенными слоями жил следует укладывать изоляционные материалы. Чаще всего для этого используют кабельную или конденсатную бумагу. Все необходимые материалы можно приобрести в специализированных магазинах. Бумага должна быть достаточно толстой и ровной, без пробелов и дырок.

Между отдельными катушками изолирующие слои сделаны из более прочных материалов. Чаще всего используется окрашенная ткань. Он покрыт бумагой с двух сторон. Также необходимо перед намоткой выровнять поверхность. Если вы не можете найти краску, вы можете использовать бумагу, сложенную в несколько слоев.

Бумага нарезается на полоски, ширина которых должна быть шире контура. Они должны выходить за края намотки на 3-4 мм. Лишний материал будет скатываться. Это хорошо защитит края катушки.

Каркас

Чтобы понять, как правильно намотать трансформатор, нужно обратить внимание на каждую деталь этого процесса. После подготовки изоляции, провода и инструмента нужно сделать каркас. Для этого можно взять картон. Внутренняя часть рамы должна быть больше центральной планки.

Для О-образного магнитного привода необходимо подготовить 2 катушки. Для W-образного сердечника нужна схема. В первом варианте круглую жилу необходимо покрыть изоляционным слоем. Только после этого они начинают заворачиваться.

Если магнитный привод W-образный, рама вырезается из рукава. Кисти вырезаны из картона. В этом случае катушку нужно будет намотать в компактной коробке. На рукава надеваются кисти. После подготовки каркаса можно приступать к обмотке проводника.

Пошаговая инструкция намотки

Намотать трансформатор своими руками будет довольно просто. Для этого катушку с проволокой необходимо установить в разматывающее оборудование. Старая нить будет удалена из него. Каркас будущего трансформатора необходимо вставить в обмоточное оборудование. Затем можно выполнять вращательные движения. Их следует мерять, не разрывая.

Во время этой процедуры нить со старой шпульки переместится на новые пяльцы. Расстояние между проводом и поверхностью стола должно быть не менее 20 см, это позволит положить руку и зафиксировать кабель.

Все необходимые инструменты и оборудование необходимо заранее разложить на столе. Под рукой должна быть изоляционная бумага, ножницы, наждачная бумага, паяльник (вставленный в розетку), ручка или карандаш. Нужно одной рукой крутить ручку намоточного устройства, а другой фиксировать проводник. Необходимо, чтобы кривые ложились плавно, равномерно.

Формулы для расчета тороидального трансформатора

Основными параметрами для расчета тороидального трансформатора являются напряжение питания (Uc), равное 220 В, значение выходного напряжения (Un) – 24 В, токовая нагрузка (In) – 1,8 А. Для определения мощности вторичная обмотка, существует формула: P = Un xIn = 24 x 1,8 = 43,2 Вт.

Кроме того, общая мощность трансформаторного устройства определяется по формуле:

Значение КПД и другие данные, необходимые для расчетов, выбираются из таблицы, столбца и строки, подходящие для конкретной общей мощности.

Следующим шагом будет вычисление площади поперечного сечения сердечника по формуле:

Выбор размера жилы производится следующим образом:

Ближайшим типом жилы со стандартными параметрами будет OL50 / 80-40 с площадью поперечного сечения S = 60 мм 2, которая не должна быть меньше расчетной. Внутренний диаметр сердечника определяется из условия, что dc имеет значение больше или равно dc’:

Если взять в качестве примера стальной сердечник E320, то в этом случае количество витков на вольт будет определяться по формуле:

Теперь необходимо определить количество витков в первичной и вторичной обмотках:

Поскольку рассеяние магнитного потока в любом тороиде очень незначительно, падение напряжения на обмотках можно определить только по их активному сопротивлению. В результате величина относительной величины падения напряжения в обмотках тороидального трансформатора будет намного ниже, чем у обычных трансформаторов. В связи с этим потери в сопротивлении вторичной обмотки компенсируются увеличением количества витков примерно на 3%. Расчет будет выглядеть так: W1-2 = 133 x 1,03 = 137 витков.

Диаметры обмоточных проводов можно определить по формуле:

Здесь I1 – первичный ток, определяемый по собственной формуле: I1 = 1,1 (P2 / Uc) = 1,1 (48/220) = 0,24A

Диаметр проволоки подбирается к ближайшему значению в сторону увеличения, которое составит 0,31 мм.

Трансформаторы, изготовленные согласно расчетам, приведенным в таблице, успешно прошли испытания при постоянной максимальной нагрузке в течение нескольких часов. Таким образом, расчет тороидального трансформатора позволяет получить точные результаты, подтвержденные на практике. Используя эту методику, вы можете определить необходимые параметры для любого устройства.

В настоящее время наиболее распространены магнитопроводы следующих типов:

Кое-где еще можно найти сердечники из W-образных пластин, расчет таких трансформаторов аналогичен расчету сердечника W-образной ленты.

Тороидальный трансформатор может использоваться от 30 до 1000 Вт, когда требуется минимальная утечка магнитного потока или когда критичны требования к минимальному объему. Имея некоторые преимущества по объему и весу по сравнению с другими типами трансформаторов, тороидальные трансформаторы в то же время являются наименее технологически продвинутыми (экономически эффективными) в производстве.

Исходными исходными данными для упрощенного расчета являются:

• напряжение первичной обмотки U1;
• вторичное напряжение U2;
• ток вторичной обмотки I2;

1. Расчет трансформатора

Расчет полной мощности трансформатора

Выбирая железо для трансформатора, необходимо учитывать, что общая мощность трансформатора строго больше расчетной электрической мощности вторичных обмоток.

Мощность вторичной обмотки P2 = I2 * U2 = Pout

Если обмоток много, мощность, передаваемая трансформатором, определяется суммой всех мощностей вторичных обмоток (Pout).

Другими словами, общая мощность трансформатора – это мощность, которую утюг может «нести». Прежде чем перейти к формуле, сделаем несколько предупреждений:

• Главный показатель качества силового трансформатора для радиоаппаратуры – его надежность. Следствием надежности является минимальный нагрев трансформатора при работе (то есть он всегда должен быть холодным!) И минимальное падение выходных напряжений под нагрузкой (то есть трансформатор должен быть «жестким»).
• В расчетах принимаем КПД трансформатора 0,95
• Поскольку в статье речь пойдет о обычном сетевом трансформаторе, то рабочую частоту примем равной 50 Гц.
• Учитывая, что нам нужен надежный трансформатор, а так как напряжение в сети может иметь отклонения от 220 вольт до 10%, берем V = 1,2 Тл
• Плотность тока принята равной 3,5 А / мм2
• Коэффициент заполнения сердечника сталью 0,95
• Коэффициент заполнения окна принят равным 0,45

Исходя из сделанных предположений, формула расчета полной мощности примет вид:

P = 1.9 * Sc * Итак

Где:
Ns
а также
Нравится
– поперечные сечения сердечника и окна соответственно м2 см</a>;

2. Определение количества витков в обмотках.

В первую очередь рассчитаем количество витков первичной обмотки.

упрощенная формула будет выглядеть так:

Р = 40 * Ед / сбн

Где:
Ns
– площадь поперечного сечения активной зоны соответственно см2</a>;
Ты
– напряжение первичной обмотки В</a>;

Количество витков вторичной обмотки можно рассчитать по той же формуле, увеличив количество витков примерно на 5% (КПД трансформатора), но вы можете сделать это проще: после намотки первичной обмотки мы наматываем 10 витков его и измерить напряжение. Зная, какое напряжение необходимо получить на выходе трансформатора и зная, какое напряжение падает на 10 витков, определяем необходимое количество витков.

3. Расчет диаметра проволоки.

Рассчитываем диаметры проводов обмоток исходя из протекающих в них токов по следующим формулам (для меди, серебра или алюминия):

Трансформатор тока

В дополнение к стандартному типу трансформатора напряжения существует специальный тип, называемый трансформатором тока. Его основная цель – изменить текущее значение относительно его ввода. Другое название этого типа устройств – текущее.

Трансформатор тока – это измерительный прибор, предназначенный для измерения силы переменного тока. Токовые устройства используются, когда необходимо измерить высокий ток или защитить полупроводниковые устройства от аномальных значений, которые произошли на линии.

Токовый прибор внешне не отличается от трансформатора напряжения, его отличия заключаются в подключении и количестве витков в обмотке. Праймериз проводится в один или несколько раундов. Эти витки проходят через тороидальную магнитную цепь, и именно через них измеряется ток. Текущие устройства изготавливаются не только тороидального типа, но также могут быть выполнены на других типах сердечников. Главное условие – чтобы измеряемая проволока совершила полный оборот.

В такой конструкции вторичная обмотка отклоняется резистором с низким сопротивлением. При этом величина напряжения на этой обмотке не должна быть большой, так как при прохождении наибольших токов сердечник будет находиться в режиме насыщения.

В некоторых случаях измерения проводятся на нескольких проводниках, проходящих через тор. Следовательно, величина тока будет пропорциональна силе суммы токов.

Особенности намотки тора

Первичная обмотка сделана из стекловолоконной медной проволоки или ватной изоляции. Ни при каких обстоятельствах нельзя использовать кабели с резиновой изоляцией. Для силы тока в первичной обмотке 25 А провод обмотки должен иметь сечение 5-7 мм. На вторичке необходимо использовать провод гораздо большего сечения – 30-40 мм. Это необходимо ввиду того, что по вторичной обмотке будет протекать гораздо больший ток – 120-150 А. В обоих случаях изоляция провода должна быть термостойкой.

Чтобы правильно перемотать и собрать самодельный трансформатор, необходимо разбираться в некоторых тонкостях его работы. Необходимо как следует намотать нити. Первичная обмотка сделана из провода меньшего сечения и количество витков здесь намного больше, это приводит к тому, что первичная обмотка испытывает очень большие нагрузки и, как следствие, может сильно нагреваться во время работы. Поэтому прокладку первичной обмотки нужно проводить с особой тщательностью.

В процессе обертывания каждый обернутый слой необходимо утеплить. Для этого используйте специальную крашеную ткань или скотч. Предварительно изоляционный материал разрезается на полосы шириной 1-2 см, утеплитель укладывается таким образом, чтобы внутренняя часть обмотки была покрыта двойным слоем, а внешняя, соответственно, одним слоем. Впоследствии весь слой утеплителя покрывается толстым слоем винилового клея. В этом случае клей выполняет двойную функцию. Он укрепляет изоляцию, превращая ее в единый монолит и значительно снижает гудение трансформатора во время работы.

Приспособления для намотки

Намотка тора – сложный и трудоемкий процесс. Чтобы несколько облегчить это, используются специальные намоточные устройства.

• Так называемый вилочный челнок. Предварительно на него наматывается необходимое количество проволоки, а затем челночными движениями провод последовательно наматывается на сердечник трансформатора. Этот метод подходит только в том случае, если наматываемая проволока достаточно тонкая и гибкая, а внутренний диаметр тора достаточно велик, чтобы можно было свободно тянуть челнок. При этом намотка происходит довольно медленно, поэтому при необходимости намотать большое количество витков придется потратить на это много времени.
• Второй способ более продвинутый и требует для его реализации специального оборудования. Но с другой стороны, с его помощью можно намотать трансформатор практически любого размера и с очень высокой скоростью. В этом случае качество намотки будет очень высоким. Устройство получило название «хрупкий круг». Суть процесса заключается в следующем: заводная кромка аппарата вставляется в отверстие тора. После этого край упаковки замыкается в единое кольцо. Затем на него наматывается необходимое количество обмоточного провода. И, наконец, обмоточный провод наматывается с края аппарата на тороидальную катушку. Такую машину можно сделать в домашних условиях. Его рисунки находятся в свободном доступе в Интернете.

Устал собирать на микросхемах басовые усилители, руки чешутся, захотелось припаять что-нибудь серьезное. Решил перепаять транзисторный усилитель с биполярным блоком питания. Источником питания будет линейный блок питания с тороидальным трансформатором, о котором я расскажу в этой статье про обмотку.

Для начала нужно определиться с мощностью усилителя, количеством каналов и сопротивлением нагрузки.

У меня будет два канала, выходная мощность будет около 100Вт на канал, сопротивление нагрузки будет 4Ω.

Вам не нужно беспокоиться и взять трансформатор на 300 Вт, но это лишний размер и вес. В конечном итоге, если усилитель класса AB имеет КПД около 50%, для получения выходной мощности 100 Вт необходимо потреблять 200 Вт. Если есть два канала по 100 Вт каждый, потребление будет 400 Вт. Это приблизительное значение и при условии что входной сигнал представляет собой синусоиду постоянной амплитуды. Не думаю, что среди разумных людей найдутся те, кто любит слышать жуткий скрип динамиков.

Музыка, которую мы слушаем, имеет форму синусоидальной волны, которая изменяется как по частоте, так и по амплитуде. Этот сигнал не всегда будет иметь максимальную амплитуду, в такие моменты электролитический конденсатор источника питания будет заряжаться, а при максимальных амплитудах разряжаться, тем самым экономя мощность трансформатора. Опять же, если вы не любитель слышать писк в вашей акустической системе.

Рассчитываем мощность и напряжение нашего будущего трансформатора. Загрузите и запустите программу PowerSup .

Заполняем все поля в верхней части программы, устанавливаем ток покоя на 10 мА, ток предусилителя на 0 мА, назначение и тип сигнала выбираются в зависимости от вкуса музыки, которую вы слушаете. Нажмите «Применить”.

Программа рассчитала напряжение холостого хода источника питания, а также емкость конденсаторов, эти номиналы носят рекомендательный характер и даны для одного плеча.

Затем заполните два нижних окна в соответствии с рекомендованными значениями и нажмите «Рассчитать». Получили выходное напряжение обмоток трансформатора, у меня на каждое плечо 34,5В, ток вторичных обмоток 1,7А, параметры диодов и схема подключения.

С параметрами трансформатора определились, теперь скачиваем и запускаем программу Trans50Hz (3700). Рассчитаем данные намотки.

У меня сердечник тороидальный и имеет размеры 130 * 80 * 25. Заполняем поля программы.

Устанавливаем амплитуду индукции 1,2 Тл, она может быть полуторной (как в моем случае), это для ленточных сердечников и для пластинчатых сердечников выставляем 1 Тл. Этот параметр зависит от железа.

Плотность тока для класса АВ составляет 3,5-4 А / мм2, для класса А – 2,5 А / мм2.

Выставляем токи и напряжение вторичных обмоток, нажимаем рассчитать.

Читайте также: Очистите стиральную машину лимонной кислотой

Таким образом, мы получили количество витков первичной и вторичной обмоток, а также диаметры проводов.

Можно обойтись без расчетов, намотать около 900 витков и периодически подключать обмотку к сети 220В последовательно через лампу накаливания, номинальным напряжением 220В.

Если лампа горит даже на раскаленном полу, то приступаем, периодически проверяя. Как только лампа перестанет гореть, необходимо измерить ток холостого хода (но без лампы подключаем обмотку напрямую в сеть), который должен составлять 10-100 мА.

Если ток холостого хода меньше 10 мА, это не очень хорошо. Из-за большого сопротивления трансформатор перегревается на нагрузке. Если ток превышает 100 мА, трансформатор нагревается до минимума. Хотя есть трансформаторы с током холостого хода и 300 мА, но на холостом ходу они жутко греются и жутко гудят.

Можно приступать к намотке самого трансформатора. Мне нужно намотать 1291 виток первичной обмотки проводом диаметром 0,6 мм. Обратите внимание на диаметр, а не на сечение! У меня провод 0,63 мм.

Обматываю изолентой. После того, как сердечник был обернут майларовой лентой, без изоленты (или картона), после намотки нескольких слоев произошел разрыв. Судя по всему, нижние слои проволоки прошли, и краска повредилась на острой кромке жилы. Теперь, еще пока наматываю тороидальные трансформаторы, скручиваю сердечник скотчем.

Далее идет слой майларовой ленты.

Ленту лавсана можно приобрести в магазине, в виде футляра для духовки, который с помощью лезвия бритвы и металлической линейки разрезают на ленты.

Берем деревянную линейку 40см, пропиливаем оба края, чтобы можно было намотать проволоку. Намотываем большое количество ниток (пришлось несколько раз наматывать 1300 витков).

Далее решаем направление намотки, можно выбрать любое, но при условии, что все обмотки (первичная и вторичная) намотаны в выбранном направлении.

Все обмотки накручиваю по часовой стрелке, как на фото.

Закрепляем скотчем, можно нитью, свободный конец нити, а катушку наматываем на катушку слоем намотки.

Паяем провода первичной обмотки. Изолируем места сварки и зачистки.

Дам вам небольшой совет. При пайке проводов выбирайте качественные и прочные провода на выводах первичной обмотки или не спаивайте их, а вставляйте в диэлектрические трубки (термоусадка, кембрик). Когда я наматывал вторичные обмотки, мои кабели порвались из-за множества изгибов. Я взял кабели от блока питания ПК.

Перекрываем 4-5 слоев извлеченной из варочной гильзы лавсановой ленты.

Не забудьте записать количество витков в каждом слое на листе бумаги, чтобы не забыть. Ведь обмотка трансформатора может прослужить не 1-2 дня, а месяц или несколько месяцев, когда некогда и можно все забыть.

Оборачиваем остальные слои проволоки в том же направлении, между которыми размещаем изоляционные слои майларовой ленты.

Читайте также: Изучаем токарную обработку 7-8 кл. Часть 3 Подготовка токарно-винторезного станка ТВ-6 к работе Заслуженный преподаватель технологии ГБОУ ССЩ323 Селиверстов Ю.И. – презентация

Стыки необходимо заварить и заизолировать термоусадочной трубкой.

При намотке необходимого количества витков первичной обмотки тороидального трансформатора необходимо подключить обмотку последовательно через лампу 220В к сети, как было сказано выше. Лампа должна быть выключена. Если он светится, у вас небольшое количество витков или короткое замыкание между слоями или витками (если провод неисправен).

Далее нужно измерить ток на холостом ходу, но без лампы (конечно, если она не загорелась у вас). Рекомендуемый ток холостого хода 10-100 мА.

У меня ток покоя 11мА.

Свариваем кривую. Первичную обмотку хорошо изолируем от вторичной, можно использовать 6-8 слоев лавсановой ленты.

Вторичную обмотку можно намотать согласно расчетам, сделанным выше, или следующим способом.

Берем тонкую нить и наматываем на «первичку» два-три десятка витков. Затем мы включаем первичную обмотку в сеть и измеряем напряжение на нашей экспериментальной обмотке. У меня 18 витков по 2,6В.

Разделив 2,6 В на 18 витков, я вычислил, что один виток составляет 0,144 В. Чем больше витков будет намотано на экспериментальной обмотке, тем точнее будет расчет. Затем я беру необходимое мне значение напряжения на одной из вторичных обмоток (у меня 35V) и делю на 0,144V, я получаю количество витков вторичной обмотки равное 243.

Обмотка «вторички» ничем не отличается. Качаем в том же направлении, тем же челноком, только диаметр проволоки взят из приведенных выше расчетов. Диаметр проволоки у меня 1,25мм (меньше у меня не было).

Как только набрано нужное нам количество витков, включаем наш трансформатор в сеть и замеряем значение выходного напряжения, если оно нас устраивает, то отводим и продолжаем наматывать вторую вторичную обмотку.

Вы можете нажать и начать наматывать новую вторичную обмотку, т.е у вас будет четыре «вторичных» кабеля, или вы можете скрутить конец первой «вторичной обмотки» с началом второй «вторичной обмотки», как у меня. Это зависит от того, какие характеристики вам нужны, и от того, будете ли вы использовать вторичные обмотки отдельно.

Намотав вторую «вторичку», устанавливаем такое же натяжение между плечами по отношению к общему проводу, увеличивая или наоборот уменьшая количество витков.

Кабели изолируем (термоусадкой или батистом), обмотку изолируем майларовой лентой. Вся обмотка тороидального трансформатора закончена. Еще я добавил обмотку на 12 В для питания различных устройств (пока не определился с какими), например предусилитель, тональный блок, вентилятор, индикаторы.

Основной элемент блока питания – трансформатор. Иногда его можно приобрести в специализированных магазинах, на радиорынке или через Интернет. Но очень часто не получается купить трансформатор с необходимыми параметрами. Чтобы сделать трансформер самостоятельно, необходимо сначала определиться с типом утюга. Чаще всего трансформаторы изготавливаются из пластин W. В то же время трансформаторы на основе тороидального железа (бублик из железной ленты) по сравнению с трансформаторами на армированных сердечниках из пластин W-образной формы имеют меньшие вес и габариты. Кроме того, быки отличаются лучшими условиями охлаждения обмоток и повышенным КПД. При равномерном распределении обмоток по периметру тороидального сердечника практически отсутствует паразитное поле и в большинстве случаев нет необходимости экранировать трансформатор. Однако при сборке качественного усилителя нельзя упускать из виду экран.

Более того, даже на самом лучшем железе с индукцией 15000 Гс в тороидальном трансформаторе ток намагничивания имеет форму импульсов с пиковым коэффициентом 5,50. Это источник мощных помех с довольно широким спектром. Более или менее синусоидальный ток hx становится при индукции менее 6000 G для стали 3410 и 8000 G. 9000 G для 3425. Уменьшение индукции значительно увеличивает стоимость и утяжеляет трансформатор, что крайне нежелательно для стали. Стандартное оборудование . Однако, чтобы уменьшить помехи в усилителе мощности звуковой частоты, имеет смысл уменьшить индукцию в силовом трансформаторе. В этом случае работает правило: «Чем меньше индукция, тем лучше».

для расчета параметров тороидального трансформатора очень удобно использовать калькулятор. Позволяет быстро рассчитать параметры трансформатора, имея в своем распоряжении готовый тор. Для Hi-End УМЗЧ рекомендуется выбирать индукцию в российском (советском) железном сердечнике не более 1,0 Тл. Для импортного железа (бык от старого ИБП) допускается 1,2 Тл. В случае получения низкого магнитного поглощения и минимальный акустический шум от трансформатора.

Перед обертыванием тороидального трансформатора нужно подготовить выбранный сердечник: сначала снять скос полукруглым напильником со всех острых краев бублика, затем обвести конец тора карандашом и вырезать щеки из плотной бумаги (открытки) , приклеиваем щеки к бокам бычка, внешнюю и внутреннюю стороны сердечника обклеиваем простой бумагой… Возможны другие варианты утепления жилы. Главное – не допустить возможного короткого замыкания первичной обмотки на сердечник трансформатора из-за возможного пробоя изоляции и повреждения окраски обмоточного провода на острых краях тора при намотке.

Чтобы обернуть тороидальный трансформатор, я использую деревянный или текстолитовый челнок, на концах которого делаю вырезы в форме ласточкина хвоста. Шаттл легко сделать из деревянной школьной линейки длиной 20-30 см, и чтобы она не порвалась при намотке на нее нити, «ласточкин хвост» армируют бумажной лентой (3-4 витка). При намотке вручную нужно использовать нити ПЕЛШО, ПЕШО. В крайнем случае можно использовать диффузную обмоточную проволоку ПЭВ-2 или ПЭВ-2. В качестве плетения и внешнего утеплителя подходят фторопластовая ПЭТ-пленка толщиной 0,01-0,02 мм, крашенная ткань ЛШСС толщиной 0,06-0,12 мм или батистовая лента, а я использовал пленку фторопласт.

После намотки расчетного количества витков первичной обмотки желательно измерить ток холостого хода трансформатора. Для этого подключаем тестер последовательно с первичной обмоткой в ​​режиме амперметра. Во избежание каких-либо аварийных ситуаций, можно последовательно с основным устройством включить лампочку 220В 40Вт.Лампочка загорается при малом количестве оборотов. Если транс намотан правильно, прядь должна иметь розовый оттенок. Тороидальный трансформатор имеет большие пусковые токи, в момент пуска перегрузка может достигать 160 раз. Поэтому запуск трансформатора нужно осуществлять не через тестер, а с помощью «перемычки», которая затем размыкается и через тестер начинает течь ток.

Я использую следующую схему для измерения тока холостого хода:

Последовательно с первичной обмоткой трансформатора я включаю резистор 10 Ом, подаю сетевое напряжение и измеряю падение напряжения на нем. Следовательно, ток холостого хода I = U / R. В моем случае 0,045 В / 10 Ом = 0,0045 А или 4,5 мА.

Норма тока холостого хода для каждого трансформатора индивидуальна и обычно не превышает 50 мА при напряжении 220 В. Здесь основное правило: «Чем меньше ток нагрева, тем лучше», чем больше форма вакуума, тем больше ток похожа на грудь.

Для тороида в БП УМЗЧ ток hx.:

• 20-30 мА – «удовлетворительно»,
• 10-20 – «хорошо»,
• менее 10 мА – «отлично».

Для расчета количества витков первичной обмотки при любом имеющемся проводе (в моем случае МГТФ) наматываю вторичную обмотку, прикладывая сетевое напряжение к первичной обмотке, измеряю напряжение на вторичной обмотке.

На 4 витках вторичной обмотки тестер показывает 0,581 В. Соответственно количество витков первичной обмотки будет: U сети x N вторичной / U вторичной. На момент измерений в сети было 230 В. В цифрах получаем: 230 В х 4 витка / 0,581 В = 1583 витка.

Еще несколько слов об обмотке трансформатора. Чтобы свести к минимуму шум, излучаемый тороидальным трансформатором, необходимо равномерно заполнить каждый слой обмотки проводом катушки. Если вы разместили первую половину обмотки справа, то вторую половину обмотки нужно разместить слева, не меняя направления наложения самих витков вокруг сердечника. Если необходимо намотать две одинаковые обмотки (типично для УМЗЧ), на катушку наматывается двойной провод, а затем от катушки одновременно прокладываются витки двух вторичных ячеек, как показано на фото.

В моем случае три слоя первичного слоя сложены в одном направлении и еще три слоя в другом. Выводы праймериз сделаны максимально приближенными друг к другу. Две перепродажи завернуты одинаково, два слоя уложены в одном направлении и еще 2 слоя в другом. В соответствии с этими правилами я сделал 120-ваттный тороидальный трансформатор для усилителя Василича с N-канальным выходным каскадом от Алексея Никитина, который обеспечивал минимальные помехи входным цепям УМЗЧ.

Самостоятельное изготовление агрегата

Прежде чем приступить к созданию такого агрегата, нужно подготовить все необходимые инструменты и материалы. Вам также могут понадобиться швейная машина, прочная игла и обычные спички, чтобы получился лучший узор, но такие детали можно найти практически в любом доме.

Основной расходный материал – это железо, из которого сделаны основные детали трансформатора. Для работы понадобится качественная сталь, которая должна иметь форму тора. Не забываем хороший провод в малярной изоляции. Для надежного крепления не обойтись без клея ПВА и скотча.

Отдельно стоит учесть, что качественная работа обмоток зависит от изоленты на тканевой основе. Также стоит купить качественный провод из резиновой или силиконовой изоляции. Этот элемент понадобится для надежного соединения всех концов обмотки. Ознакомиться с каталогом изделий из силикона можно по ссылке – http://zeplast.by/.

Подготовка трансформаторной стали

Начинающим мастерам может показаться, что получить базовый конструктивный элемент крайне сложно, но на практике все совершенно иначе. Дело в том, что даже обычные металлические пункты сбора часто имеют неработающие стабилизаторы напряжения. В советский период они были очень распространены, так как использовались в черно-белых телевизорах, что продлевало срок службы кинескопов.

Практичность такого устройства не имеет значения, поскольку особую ценность представляют только тороидальные трансформаторы, которые расположены во внутреннем отсеке стабилизатора. Именно эта деталь используется мастерами как основа всей конструкции.

На пути к снятию трансформаторов всегда есть обмотка из алюминиевого провода. Не забывайте, что сердцевина тоже нуждается в подготовительных работах. Мастер должен максимально скруглить острые края этой детали, так как в процессе намотки лакокрасочный утеплитель может быть поврежден. Поверх трансформаторной стали следует уложить изоленту на тканевой основе. В этом случае требуется только один изолирующий слой.

Правила обмотки

Перед тем, как приступить к данному виду работ, необходимо произвести расчет тороидального трансформатора по сечению сердечника. Конечно, мастер может воспользоваться специальными онлайн-калькуляторами, которых в Интернете немало. Но можно выбрать более простой вариант, где для всех расчетов нужно подготовить только линейку и калькулятор.

Конечно, могут быть некоторые погрешности, так как расчет не подразумевает соблюдение всех тех факторов, которые встречаются в природе. Главное, соблюдать правило, что конечная мощность вторичной обмотки не должна превышать мощность первой обмотки.

Когда мастер дошел до этой стадии и ему нужно обернуть тороидальный блок, ему следует быть предельно осторожным, так как этот процесс занимает много времени. Отличным вариантом считается, когда есть возможность самостоятельно разобрать магнитопровод и после намотки собрать его.

В противном случае можно прибегнуть к использованию обычной оправки, на которую нужно аккуратно намотать определенное количество заранее подготовленной проволоки. Только после этого можно пройти оправку необходимое количество раз через тор, равномерно расположив витки обмоток. Конечно, реализация такой идеи займет много времени, но оно того стоит.

Следует отметить, что в стандартных ситуациях мастера выполняют дополнительную изоляцию тороидального сердечника от обмоток (даже при использовании окрашенного провода). Особой популярностью пользуется качественный электрокартон, соответствующий всем нормам ГОСТ 2824. Толщина этого материала не превышает 0,8 мм.

В процессе работы мастера придерживаются следующей схемы:

• Картон аккуратно наматывается на сердцевину с небольшим захватом из предыдущего круга. Конец материала следует закрепить скотчем или виниловым клеем.
• Все концы сердечника следует защитить картонными шайбами ​​с небольшими насечками от 10 до 20 мм, длина шага – 35 мм. Как внешний, так и внутренний края необходимо закрыть небольшими полосками. Следует отметить, что технологические шайбы закрепляются на этапе чистовой обработки, а все прорезиненные зубы погнуты. Скотчем обматывают всю конструкцию.
• Если надрезы были сделаны на самих полосах, то должен быть небольшой запас для достижения большей высоты конца. Все петли нужно прикреплять строго по ширине, они накладываются на складки.
• В редких случаях кольца могут быть изготовлены из специальной электрофанеры, толстой печатной платы. Внутренние и внешние уязвимые края защищены картонными полосками с небольшими складками по краям. Между первыми витками обмотки и сердечником должен быть небольшой воздушный зазор. Такой подход особенно важен, когда края под пряжей перетираются. Следовательно, уязвимая часть, по которой проходит ток, никогда не коснется тороидального сердечника. На верхний слой необходимо намотать скотч. В некоторых случаях мастера предпочитают загладить внешний край колец, благодаря чему намотка уголков происходит плавно.

Если трансформатор имеет большую мощность, медный провод должен быть прямоугольным. Такой подход экономит место. Вена должна быть толстой, чтобы она не таяла при большом напряжении.

Расчеты параметров

На простом трансформаторе первичная обмотка имеет 440 витков на 220 вольт. Получается на каждые два витка 1 вольт. Формула для подсчета витков натяжения:

N = 40-60 / S, где S – площадь поперечного сечения жилы в см2. Постоянная 40-60 зависит от качества центрального металла. Делаем расчет на установку обмоток на магнитопровод. В нашем случае трансформатор имеет окно высотой 53 мм и шириной 19 мм. Рама будет текстолитовая. Две щеки нижняя и верхняя 53 – 1,5 х 2 = 50 мм, рама 19 – 1,5 = 17,5 мм, окно 50 х 17,5 мм.

• Обмотка простого высоковольтного трансформатора составляет 2,18 х 450 = 981 виток.
• Низкое напряжение на нагрев 2,18 х 5 = 11 витков.
• Нить накала 2,18 х 6,3 = 14 витков.

Рассчитываем необходимый диаметр проволоки. Мощность сердечника трансформатора своими руками 170 Вт. На сетевой обмотке ток 170/220 = 0,78 ампер. Плотность тока 2 ампера на мм2, стандартный диаметр провода по таблице 0,72 мм. Заводская обмотка из провода 0,5, на этом завод сэкономил.

Магнитопровод в сборе с узлами и соединительными элементами образует каркас трансформатора. Деталь, на которую намотаны обмотки, представляет собой стержень. Область системы, предназначенная для замыкания цепи, а не для проведения витков цепи, называется ярмом. Расположение стержней в пространстве позволяет разделить систему на следующие типы.

Количество витков первичной обмотки

Берем провод 0,35мм, 50 / 0,39 х 0,9 = 115 витков на слой. Количество слоев 981/115 = 8,5. Не рекомендуется делать выводы из центра уровня для обеспечения надежности. Рассчитываем высоту каркаса с обмотками.

Восьмислойная первичная обмотка с проводом 0,74 мм, изоляция 0,1 мм: 8 x (0,74 + 0,1) = 6,7 мм. Лучше экранировать обмотку высокого напряжения от других обмоток, чтобы избежать высокочастотных помех. Для намотки трансформатора делаем обмотку экрана из слоя провода 0,28 мм с изоляцией из двух слоев с каждой стороны: 0,1 х 2 + 0,28 = 0,1 х 2 = 0,32 мм.

Первичная обмотка займет места: 0,1 х 2 + 6,7 + 0,32 = 7,22 мм. 17-слойная повышающая обмотка, толщина 0,39, изоляция 0,1 мм: 17 x (0,39 + 0,1) = 6,8 мм. Над обмоткой делаем слои изоляции по 0,1 мм. Получается: 6,8 + 2 х 0,1 = 7 мм. Высота обмоток вместе: 7,22 + 7 = 14,22 мм. 3 мм осталось для намотки накала.

Есть возможность рассчитать внутренние сопротивления обмоток. Для этого рассчитывается длина витка, берется длина провода в обмотке, определяется сопротивление, зная удельное сопротивление по таблице для меди.

При расчете сопротивления участка первичной обмотки получается разница около 6 Ом. Этот резистор даст падение напряжения 0,84 В при номинальном токе 140 мА. Чтобы компенсировать это падение напряжения, мы добавляем два витка. Теперь при загрузке секции равны по натяжению.

Правильная намотка трансформатора своими руками

Намотка трансформатора своими руками – процедура несложная, но требует значительных подготовительных работ. Некоторым людям, занимающимся производством различного радиооборудования или электроинструментов, требуются трансформаторы для особых нужд.

Поскольку не всегда можно приобрести конкретный трансформатор для конкретных случаев, многие заряжают их самостоятельно. Те, кто делает трансформатор впервые своими руками, зачастую не могут решить проблемы, связанные с правильным расчетом, подбором всех деталей и технологии намотки.

важно понимать, что сборка и намотка повышающего трансформатора и понижающего трансформатора – это не одно и то же.

Основные части конструкции трансформатора.

Обмотка тороидального устройства также существенно отличается. Поскольку большинство радиолюбителей или мастеров, которым необходимо изготовить трансформаторное устройство для нужд своего электрооборудования, не всегда имеют соответствующие знания и навыки, как сделать трансформаторное устройство, поэтому данный материал ориентирован именно на эту категорию людей.

Схема обмотки сварочного трансформатора.

Первым делом необходимо произвести правильный расчет трансформатора. Рассчитайте нагрузку на трансформатор. Он рассчитывается путем сложения всех подключенных устройств (двигателей, передатчиков и т.д.), Которые будут получать питание от трансформатора.

Например, у радиостанции 3 канала мощностью 15, 10 и 15 Вт. Суммарная мощность составит 15 + 10 + 15 = 40 Вт. Затем они вносят поправку на КПД схемы.

Таким образом, большинство передатчиков имеют КПД около 70% (это будет более точным при описании конкретной схемы), поэтому такой объект должен питаться не 40 Вт, а 40 / 0,7 = 57, 15 Вт. Следует отметить, что трансформатор тоже имеет свой КПД.

Обычно КПД трансформатора составляет 95-97%, однако для самоделок следует принять поправку и принять КПД равным 85-90% (выбирается самостоятельно). Таким образом, необходимая мощность увеличивается: 57,15 / 0,9 = 63,5 Вт. Обычно трансформаторы такой мощности весят около 1,2-1,5 кг.

Кроме того, они определяются входным и выходным напряжениями. Для примера возьмем понижающий трансформатор с входом 220 В и выходом 12 В, частота стандартная (50 Гц). Определите количество оборотов. Так, на одной обмотке их количество составляет 220 * 0,73 = 161 виток (округляем до целого числа), а на нижней 12 * 0,73 = 9 витков.

Определив количество витков, начинают определять диаметр провода. Для этого вам необходимо знать текущий ток и плотность тока. Для установок до 1 кВт плотность тока выбирается в пределах 1,5 – 3 А / мм2, сам ток рассчитывается приблизительно исходя из мощности. Следовательно, максимальный ток для выбранного примера будет примерно 0,5-1,5 А.

Поскольку трансформатор будет работать с максимальной нагрузкой 100 Вт с естественным воздушным охлаждением, предполагается, что плотность тока составляет примерно 2 А / мм2. На основании этих данных определяем сечение провода 1/2 = 0,5 мм2. В принципе сечения достаточно для выбора проводника, но иногда требуется и диаметр.

Поскольку сечение определяется по формуле pd2 / 2, диаметр равен корню из 2 * 0,5 / 3,14 = 0,56 мм.

Аналогичным образом найдите сечение и диаметр второй обмотки (или, если их больше, всех остальных).

Материалы для намотки

Намотка трансформатора требует тщательного выбора используемых материалов. Следовательно, важны почти все детали. Тебе понадобится:

Цепь непрерывной обмотки трансформатора.

1. Каркас трансформатора. Необходимо изолировать сердечник от обмоток, а также удерживать катушки обмоток. Его изготовление осуществляется из прочного диэлектрического материала, который обязательно должен быть достаточно тонким, чтобы не занимать место в промежутках («окнах») сердечника. Часто для этих целей используются специальные картонные коробки, текстолит, волокна и т.д. Минимальная толщина должна составлять 0,5 м, а максимальная – 2 мм. Каркас необходимо приклеить; для этого используются обычные клеи для столярных работ (нитроклеи). Формы и размеры рамок определяются формой и размерами сердечника. При этом высота каркаса должна быть немного больше высоты пластин (высота намотки). Для определения их размеров необходимо произвести предварительные замеры пластин и оценить примерную высоту намотки.
2. Ядро. В качестве сердечника используется магнитопровод. Лучше всего для этого подходят пластины разобранного трансформатора, так как они изготовлены из специальных сплавов и уже рассчитаны на определенное количество витков. Самая распространенная форма магнитопровода напоминает букву «W». Однако его можно вырезать из множества доступных заготовок. Для определения размера необходимо предварительно намотать нити намотки. Для обмотки, имеющей наибольшее количество витков, определите длину и ширину центральных пластин. Для этого длина обмотки берется + 2-5 см, а ширина обмотки + 1-3 см, поэтому происходит приблизительное определение размера сердечника.
3. Кабель. Здесь рассматриваются обмоточные провода и жилы. Лучшим выбором для намотки катушек трансформаторного устройства считаются медные провода с эмалевой изоляцией (типа «ПЭЛ» / «ПЭ»), этих проводов достаточно для намотки не только трансформаторов для радиолюбительских нужд, но и силовых трансформаторов (например для сварки). У них большой выбор сечений, что позволяет приобретать провод нужного сечения. Выходящие из катушек провода должны иметь большее сечение и изоляцию из ПВХ или резины. Часто используются провода серии «ПВ» сечением 0,5 мм2. К розетке рекомендуется подвести кабели с изоляцией разного цвета (чтобы не было путаницы при подключении).
4. Изоляционные прокладки. Они нужны для увеличения изоляции обмоточного провода. Обычно в качестве разделителей используется толстая и тонкая бумага (хорошо работает калька), которую кладут между рядами. При этом карта должна быть полной, без разрывов и проколов. Также упаковку оборачивают такой бумагой после того, как все они будут готовы.

Способы ускорения процесса

Схема самодельного устройства намотки трансформаторов.

Многие радиолюбители часто имеют специальные примитивные обмоточные устройства.

Пример: примитивная намоточная машина – это стол (часто опора), на котором установлены стержни с вращающейся продольной осью.

Длина оси выбирается в 1,5-2 раза больше длины рамки катушек трансформирующего устройства (берется максимальная длина), в одном из выходов стержней ось должна иметь рукоятку для вращения.

На оси размещается рамка катушки, которая с двух сторон фиксируется ограничительными штифтами (они не позволяют рамке перемещаться по оси).

Далее к катушке с одного конца прикрепляется обмоточный провод, и намотка производится поворотом рукоятки вала. Такая примитивная конструкция значительно ускорит намотку и сделает ее более точной.

Процесс намотки обмоток

Обмотка трансформатора состоит из обмотки обмоток. Для этого провод, который следует использовать для обмоток, плотно наматывают на любую катушку (для упрощения процесса).

Кроме того, на указанном выше устройстве устанавливается сама катушка или наматывается «вручную» (это сложно и неудобно).

Далее на катушке обмотки закрепляется конец обмоточного провода, к которому припаивается выводной провод (это можно делать как в начале, так и в конце операции). Затем катушка начинает вращаться.

При этом катушка никуда не должна двигаться, а нить должна иметь сильное натяжение для плотной набивки.

Намотка витков провода по длине должна производиться так, чтобы витки прилегали друг к другу как можно плотнее. После наматывания первого ряда витков по длине его обматывают специальной изоляционной бумагой в несколько слоев, после чего оборачивают следующий ряд витков. В этом случае ряды должны плотно прилегать друг к другу.

В процессе намотки проверьте количество витков и остановитесь после намотки необходимого количества. Важно, чтобы полные витки подсчитывались без учета расхода провода (т.е для второго ряда витков требуется больше провода, но количество витков намотано).

Дополнительные формулы параметров

Иногда требуется расчет импульсного трансформатора, и основные значения и величины для него недоступны по многим причинам, большинство из которых не могут быть сброшены. В этом случае IT можно рассчитать, если в текущем расчете используются дополнительные значения параметров привода. Я хотел бы рассмотреть два наиболее популярных дополнительных параметра с формулами расчета:

Габаритная мощность

Идея состоит в том, чтобы определить значение электрической мощности импульсного трансформатора из общих значений параметров. Узнать мощность ИТ достаточно просто, исходя из размеров сечения магнитопровода. Хотя все основные параметры получить невозможно из-за невозможности проведения измерений, отсутствия технической документации и других проблем, но при этом необходимо знать величину мощности трансформатора – они обращаются к значениям и размер основного раздела ИТ. Неправильная погрешность определения данных по электрической мощности достигает 55%.

Процент несомненно очень высокий, но в критических случаях такие данные также могут дать действенный результат для продолжения расчета и проектирования, сборки импульсного блока управления. Погрешность велика еще и потому, что мощность преобразователя зависит от огромного количества электрических, магнитных, размерных и других величин и параметров: сечения обмоточного провода, окна сердечника, индуктивности магнитопровода, номинальных токов, номинальных значений тока токи нагрузки, сетевое напряжение и вторичные обмотки, конструктивное различие различных типов сердечников, материалы магнитопроводов, помехи, вихревые токи. Перебор всех параметров займет много времени, чего не стоит.

Уменьшение габаритов общей мощности происходит при уменьшении стоимости самого трансформатора. Таким образом, основная формула для определения величины мощности от минимальных параметров магнитопровода строится как соотношение:

Pgab = Bx * S2 / 1,69

Где:

Pgab – размер общей мощности оборудования;

Bx – индукция, в Tesla – справочное значение;

S2 – сечение магнитопровода в см2;

1,69 – это расчетное значение коэффициента.

Величину индукции всегда можно найти в справочной литературе, зная материал магнитопровода или несколько других параметров, сечение измеряется реальным трансформатором под рукой. Используя эту формулу, вы можете искать значения и параметры в обратном порядке. Например, если мощность, наоборот, известна и нет полного представления о магнитопроводе, его частях и других точках, по школьной программе вычисляют размер сечения магнитопровода.

Эффективный ток

В электроэнергетике это называется энергоэффективным током – установленным эффективным значением переменного тока.

Преобразователь напряжения импульсного типа включает первичную и вторичную обмотки. Говоря о величине эффективного тока этих обмоток, стоит начать с понимания формул для номинального тока каждой из них:

I1 = P2 / U1

I2 = P2 / U2

Где:

• I1 – значение тока первичной обмотки ИТ, А
• I2 – значение тока вторичной обмотки ИТ, А
• P2 – значение мощности вторичной обмотки в момент прохождения импульса, Вт
• U2 – значение напряжения вторичной обмотки в момент прохождения импульса, В
• U1 – значение напряжения вторичной обмотки в момент прохождения импульса, В

Получается, что значения тока определяются из условия, что потери в проводниках этих обмоток при прохождении коротких импульсов тока обусловлены не только величиной сопротивления обмотки, но и подвержены влиянию эффект плавления стреляющих в них токов. Такие значения токов в обмотках IT называются действующими значениями тока или фактическими номинальными значениями в них. Токи первичной и вторичной обмоток в момент импульса равны друг другу.

Для первичной и вторичной обмотки

Принимая во внимание вышеизложенное, а также после оценки, рассмотрев многие процессы импульсного источника питания, фактические токи первичной и вторичной обмоток ИТ могут быть представлены в расчете по следующей формуле:

IEF1 = I1 * √ (F1 * ty * KH * KP1)

IEF2 = I2 * √ (F1 * ty * KH * KP2)

Где:

• IEF1, IEF2 – значения действующего тока первичной и вторичной обмоток трансформатора;
• I1, I2 – значения тока первичной, вторичной обмоток, А;
• F1 – частота, с которой движется импульс, Гц;
• ty – время прохождения импульса, с;
• KH – коэффициент потребления тока в проводниках обмоток для прямоугольных импульсов. Для ИТ он равен = 2,8;
• КП1 и КП2 – коэффициенты влияния слияния пусковых токов в проводниках первичной и вторичной обмоток;

Для первичной обмотки значение 1,6;

Для вторичной обмотки значение 1,4.

Ток импульса и накала

Бывают случаи, когда вторичная обмотка ИТ пропускает через себя одновременно и амплитуду импульсного тока, и ток накала. Сумма импульсного и греющего токов во вторичной обмотке в этом случае рассчитывается по формуле:

IEFOBS = √I2EF1 + I2EF2

Объемный обзор коснулся многих разделов импульсных преобразователей и источников питания, попытался рассказать не только о расчете преобразовательных устройств, но смог доступным языком осветить устройство, основные принципы работы электронного оборудования, частично коснувшись проектирование, изготовление и монтаж импульсных источников питания.

Целью статьи были не сухие формулы и цифры, а передача значимого и структурированного набора информации из электронной науки.

Как собрать трансформатор: проверенные технологии

Работа состоит из двух отдельных этапов:

1. смонтировать сердечник;
2. обмотка катушки.

Их последовательность меняется в зависимости от конструкции магнитопровода.

Как мотать обмотки проводом: 2 способа

Крепить обмотку с проволокой вокруг сердечника можно двумя способами:

1. Обматывая катушки непосредственно на несъемный магнитопровод, изолированный лентами, они равномерно укладываются вручную.
2. Создав катушку с намоткой и вставив в нее разделенные пластины.

Первый способ требует больше времени. Применяется для тороидальных магнитных цепей, состоящих из прочных полос из электротехнической стали.

Сердечник обернут полосами изоляционного материала, например холста или крашеной бумаги, чтобы сгладить острые края тороидального профиля.

Для промышленных целей созданы специальные упаковочные машины.

Для домашнего использования это дорогостоящий метод. Здесь делают проще: длинный кусок толстой проволоки наматывают змейкой (около метра) и, продевая его через внутреннее окно сердечника, вручную укладывают катушки.

Тонкую проволоку удобнее наложить на челнок из доски или толстой проволоки и протолкнуть в отверстие.

Каждый слой обмотки покрыт слоем изоляции.

Второй метод используется для складных сердечников, собранных путем соединения отдельных пластин в форме U или W.

Под катушкой находится рамка из изоляционного материала. Это может быть электротехнический картон, гетинак, стеклопластик. Один из модулей показан ниже.

Центральные пластины должны свободно входить во внутреннюю полость, а снаружи рамы наматывается проволока. В верхней крышке с каждой стороны проделаны отверстия для выхода концов.

Вы можете намотать бухты вручную или сделать простую намоточную машину, которая значительно облегчит эту работу.

На фотографиях ниже я показываю два самодельных варианта его казни.

Такую конструкцию легко собрать из досок, придав ей форму перевернутой скамейки. Счетчик числа витков, то есть числа витков, теперь удобно делать со старого калькулятора.

Для этого откройте его корпус и аккуратно припаяйте проводку к контактам кнопки «Равно». Их вторые концы подводятся к геркону, который закреплен на стойке моталки около оси вращения. Напротив него на вращающейся части установлен небольшой магнит.

Каждый оборот вала сопровождается прохождением магнита возле геркона и срабатыванием последнего. Замыкание контакта сопровождается отображением следующей цифры на табло.

Витки обмоток нужно укладывать ровными рядами, как это делали в советское время, оценивая качество работы, причем каждый слой нужно прокладывать изоляционной бумагой.

Некоторые самоделки практикуют «объемное» обертывание, создавая общую массу без какой-либо дополнительной изоляции по принципу: это работает так.

Действительно: работает, но ненадолго. На многочисленных кривых узлы создаются с помощью дополнительных механических сил. Динамические нагрузки от магнитных потоков, нагрев провода ослабляют изоляцию в этих точках.

Он прорывается сквозь время, между сменами создается замыкание. Трансформатор теряет необходимые рабочие характеристики, выходит из строя.

Тонкая пергаментная бумага, предназначенная для производства кулинарных изделий, отлично работает в качестве изоляционных слоев.

Полоски просто нарезают канцелярским ножом по ширине отверстия катушки и ими укладывают каждый слой.

С тонкой проволокой нужно обращаться очень осторожно, так как она может порваться из-за случайного легкого рывка. Если намотано мало катушек, лучше их заменить. Но вполне допустимо снять изоляцию, скрутить и припаять скрутку, а потом снова заизолировать.

Когда пространство внутри катушки ограничено, свисающий конец и его продолжение вытягиваются из рамы и выполняется соединение. В этом случае имеет смысл поставить его на одну клемму – его можно использовать как отдельный отвод для снятия напряжения или элементов управления.

Силовые обмотки трансформаторов, зарядных устройств, сварочных аппаратов могут подвергаться повышенному нагреву. Поэтому их изоляцию полезно пропитать пропиткой жидким стеклом. Это обычный силикатный клей, которым склеивают бумагу.

Однако эта технология требует длительного времени: каждый слой после пропитки необходимо просушивать. Но работать он будет надежно и долго. Поэтому это делается только для самых ответственных устройств.

Обмотки, созданные по массовому принципу, могут быть усилены пропиткой специальной краской с электроизоляционными свойствами, например марки МЛ-92. Пропитку наносят периодически в процессе работы на несколько слоев нити и дают ей высохнуть.

Нельзя использовать нитрокраску, клеи, эпоксидные наполнители. Они могут разъедать заводской изоляционный слой и не подходят по коэффициенту линейного расширения при нагреве для меди – будут созданы дополнительные механические нагрузки.

Пропитка витков после окончательной намотки катушки бесполезна – жидкая краска просто не проникает глубоко в обмотку.

Как монтировать пластины магнитопровода: на что обращать особое внимание

Для начала рекомендую взять тарелку и осмотреть ее. Вы заметите разные оттенки цвета на двух противоположных сторонах. Это связано с утеплением утюга краской. Бывает, что он наносится только с одной стороны.

Таблички нужно вставлять так, чтобы слои краски постоянно чередовались и не совпадали по цвету.

Особенности разборки сердечника

Электросталь мягкая и плотно сжатая в собранном сердечнике. Клинья из стекловолокна часто используются для крепления, герметизации свободного пространства. Когда они разбираются, их нужно вынуть или выбросить.

Только после этого снимается первая пластина. Если он сидит плотно и не выходит, его сначала отделяют тонким лезвием ножа, затем выбивают молотком и плоской металлической планкой. Вы можете использовать простую плоскую отвертку.

Основные характеристики сборки

Основные пластины вставляются поочередно снизу и сверху в аккумулятор, пока он полностью не заполнит его внутреннее пространство. Затем добавляются новые вставки и легкими ударами молотка сбивают плоский твердый предмет.

Необходимо добиться плотной посадки всех соединений, чтобы исключить потерю магнитного потока при его протекании через сердечник.

В большинстве разборных магнитных цепей их структура удерживается крепежными болтами или винтами. Они должны быть надежно изолированы от центральных пластин.

Для этого достаточно вырезать из плотного картона плоские шайбы и обернуть сами шурупы полосками бумаги.

Даже такая простая изоляция позволит избежать потерь электричества из-за создания вихревых токов.

Все крепежные винты должны быть затянуты. Во время работы корпус трансформатора подвергается действию динамических сил проходящего через него магнитного потока.

Плохо сжатый магнитопровод будет гудеть, больше шуметь, передавать на обмотку дополнительные силы. Это недопустимо. Сердечник нужно собирать очень плотно.

3 способа рассчитать характеристики трансформатора под конкретные нужды

Ниже представлены три метода расчета, каждый из которых подходит для ваших целей. Это:

1. Расчет конструкции трансформатора по электрическим формулам;
2. Использование онлайн-расчета;
3. Скачивание и использование компьютерной программы

Ручной расчет по формулам за 4 шага

Шаг no1: выбор мощности или магнитопровода

Трансформатор преобразует электрическую мощность первичной цепи во вторичную с некоторыми потерями. В этом случае поступающая энергия передается магнитным потоком через сердечник, который имеет определенные магнитные свойства.

Его характеристики производительности ограничены, их следует оптимально подбирать для конкретных условий работы с учетом конструкции активной зоны.

Магнитопровод может состоять из печатных пластин или армированных лент. Его закрытая форма выполнена в виде кольца или прямоугольника (возможно, со скругленными углами) или двойной фигуры с двумя игровыми окошками.

Сечение сердечника по всему периметру выполнено равным для создания равномерных условий прохождения магнитного потока. Исключение составляет двойной магнитопровод, собранный из пластин W-образной формы или созданный путем соединения двух прямоугольных сердечников из лент.

Он имеет обмотки, установленные на центральной части, увеличенные в размере вдвое, а магнитные потоки равномерно распределены по боковым ответвлениям.

Подаваемая электрическая мощность и характеристики передачи магнитного потока являются взаимосвязанными величинами и влияют друг на друга. Поэтому выбор и расчет трансформатора при перемотке осуществляется по одному из двух вариантов:

1. имея готовый магнитопровод, рассчитывают сначала электрическую мощность, а потом остальную конструкцию;
2. после подачи необходимой электроэнергии и напряжения выбираются форма и сечение жилы.

Для расчета зависимости между поперечным сечением магнитопровода Q (смq) и входной мощностью трансформатора S (Вт) используются две эмпирические формулы с учетом его конфигурации:

1. Q = √S для кольцевых жил;
2. Q = 0,7√S для сдвоенных моделей.

В этих расчетах используются средние параметры электротехнической стали, позволяющие изготовить трансформатор бытового назначения.

Разницу между этими двумя формулами хорошо понять на простом примере. Допустим, у нас есть железо из двух одинаковых прямоугольных жил 0,8х2,5 см.

Если положить их друг на друга и намотать обмотки, сечение будет 2,5х1,6 = 4,0 кв. См.

При стыковке по W-образному принципу не изменится: 5,0х0,8 = 4,0.

Но, в первом случае мы получим мощность S = QxQ = 4,0×4,0 = 16 Вт, а во втором увеличится S = QxQ / 0,49 = 16 / 0,49 = 32,6 Вт.

Итак: только изменив форму магнитопровода, можно увеличить входную мощность трансформатора на 49%.

Шаг n. 2: расчет выходной мощности по входному значению

Закономерность потерь электроэнергии в конструкциях различных сухих трансформаторов давно установлена ​​экспериментально. Он представлен следующей таблицей.

Схема хорошо видна: с увеличением электрической мощности общие потери уменьшаются, а КПД увеличивается.

Эта таблица позволяет очень легко рассчитать выходную мощность по входному значению, умножив ее на выбранный КПД.

Шаг no 3: подбор напряжений и расчет токов в обмотках

При перемотке трансформатора он создается на определенные напряжения первичной и вторичной цепей. Например: 220/12, 220/24, 220/36 вольт и ему подобные.

Мы уже определили значения входной и выходной мощности. Теперь вы можете рассчитать рабочие токи, которые будут протекать в каждой обмотке. Для этого просто разделите мощность в ваттах на напряжение в вольтах. Рассчитываем ток в амперах.

Под ним необходимо собрать медный провод, который хорошо справится с температурной нагрузкой, вызванной протеканием рабочего тока.

Шаг n. 4: рассчитать сечение провода

За основу берем соотношение плотностей тока в медном проводе катушки, которое лежит в пределах 1,8-3 ампер на 1 мм квадратного сечения. Соответствует эмпирическому выражению D = 0,8√I.

На шаге 3 рассчитали токи, осталось рассчитать диаметр медного провода по приведенной выше формуле. Его можно немного увеличить или уменьшить.

Но, с уменьшением сечения нагрев трансформатора при работе будет увеличиваться. Поэтому необходимо будет принимать меры для его охлаждения или делать частые перерывы.

Увеличение диаметра может создать ситуацию, когда свободной площади окна в сердечнике для прокладки всех витков провода просто не хватит. Этот вариант следует рассчитывать заранее.

Шаг 5: как рассчитать количество витков каждой обмотки

Если подать напряжение на выпрямленный кусок провода, небольшое значение активного сопротивления создаст аварийный режим – огромный ток короткого замыкания.

Когда провод наматывается на сердечник, катушка создает индуктивное сопротивление переменного тока, которое увеличивается с количеством витков.

Эта зависимость учитывается ВАХ обмотки. Рабочую зону выбирают вверху, но до начала точки перегиба ВАХ, когда даже незначительное повышение напряжения вызывает резкое увеличение тока, что в большинстве случаев недопустимо.

На этапе расчета нам просто нужно повторно использовать эмпирический коэффициент ω ‘, который выражает соотношение между количеством намотанных витков и приложенным к ним вольт.

Этот показатель зависит от магнитного сопротивления сердечника и его сечения.

Для электротехнической стали неизвестной марки я рекомендую использовать соотношение 45 / Q, где сечение магнитопровода Q берется в квадратных сантиметрах.

Затем мы просто умножаем коэффициент ω ‘на выбранное количество вольт и получаем количество витков, которые необходимо намотать.

Шаг № 6: проверьте свободное место в окошке магнитопровода

Расчет необходим для исключения ошибок намотки. Позволяет указать емкость окна для крепления катушки с проволокой, наличие свободного места и плотность упаковки.

Зная диаметр провода и количество витков, они считают общее пространство, которое они займут при очень плотной прокладке. Причем этот показатель следует увеличить на 30-40%. Созданный резерв будет потрачен на дополнительные слои изоляции и неровности проводов, «кривые руки».

Компьютерная программа для пересчета трансформатора

В любой поисковой системе введите PowerTrans и нажмите кнопку «Найти».

Мой Яндекс показывает это на первой позиции. Так что осталось скачать программу к себе на компьютер и пользоваться ею. Интерфейс простой и понятный.

Я рекомендую использовать при расчетах все три метода, потому что они достаточно простые и, кроме того, помогут исключить случайные ошибки.

Советы и рекомендации

Перед перемоткой импульсного трансформатора необходимо учесть некоторые нюансы. Основные из них:

1. Если трансформатор гудит, это не причина неисправности. В некоторых конкретных устройствах это считается нормальным.
2. Если есть искры или потрескивание, это явная неисправность.
3. Работа обмоток может измениться не из-за наличия неисправностей, а из-за банальной засоренности устройства. Решить эту проблему можно чисткой контактов.

В качестве рекомендации следует сказать, что запрещено подключать к обмоткам постоянное напряжение, так как провод, используемый для намотки, просто расплавится. Перед началом перемотки важно выполнить соответствующие измерения, которые позволят вам выполнить работу эффективно. Научиться делать это довольно просто, но вы должны быть осторожны и следовать всем данным советам.