Намотка трансформатора своими руками: Трансформатор своими руками. Намотка трансформатора

Если неукоснительно следовать предложенной инструкции и не пренебрегать ни одним из пунктов, то намотка трансформатора вручную не будет представлять никаких сложностей, и справиться с ней сможет даже новичок.

Намотка трансформатора своими руками

Стоят сварочные инверторы недорого, приобрести их сегодня – не проблема. И все же многих домашних мастеров интересует вопрос, как сделать трансформатор (сварочный) своими руками. Насколько это сложно, и как будет работать самодельный аппарат. В принципе, сделать его при правильном подходе несложно. Главное – это намотка трансформатора, потому что от правильно подобранного количества витков, от сечения используемой проволоки зависит мощность агрегата, качество его работы.

Итак, перед тем как намотать сварочный трансформатор, необходимо рассчитать его по всем требуемым параметрам. Необходимо отметить, что проводимый расчет не всегда соответствует типовым правилам и схемам, потому что собирается сварочный аппарат подчас не из тех материалов, которые используются при сборке в заводских условиях. То есть, что нашли, то и использовали.

К примеру, использовалось не самое лучшее трансформаторное железо или обмоточная проволока. Но даже после такой намотки трансформаторы прекрасно варят, хотя гудят и сильно нагреваются. Добавим, что выбирая трансформаторное железо, нужно обращать внимание на такой показатель, как форма сердечника. Она бывает броневой или стержневой. Второй тип используется в самодельных сварочных трансформаторах чаще, потому что обладают лучшим коэффициентом полезного действия. Правда, трудоемкость намотки трансформатора своими руками здесь намного выше. Но это не пугает мастеров.

Добавим, что намотать трансформатор можно по нескольким схемам.

• Сетевая обмотка – это когда обе катушки получаются равноправными по числу витков и соединены они последовательно.
• Обе обмотки соединены по принципу встречно-параллельно.
• Намотанный провод расположен с одной стороны сердечника.
• То же самое, что и в предыдущем положении, только на двух сторонах, соединенных последовательно.

Самая простая схема – последняя. Ее обычно и используют для сборки трансформатора в домашних условиях. В ней вторичная обмотка состоит из двух равных половинок. И они расположены на противоположных плечах магнитопровода. Соединение, как уже было сказано выше, последовательное.

В основе расчета лежат теоретические параметры, на основе которых придется сделать выбор фактических параметров магнитопровода. Главным параметром сварки является ток, который подается на электрод. Так как в быту чаще всего используют электроды диаметром 2; 3 или 4 мм, то для них достаточен будет ток мощностью 120-130 ампер. Теперь можно правильно рассчитать мощность сварочного трансформатора вот по этой формуле:

P=U x I x cos φ /η

U – это напряжение холостого хода, I – это сила тока (120-130 А), cos φ – принимается равным 0,8, η – это коэффициент полезного действия, который для самодельных сварочных аппаратов составляет 0,7.

Расчетная величина мощности должна по таблице свериться с сечением магнитопровода. Табличное значение при таких параметрах обычно составляет 28 см², но фактически необходимо выбирать из диапазона 25-60 см². Теперь по другим таблицам справочников подбирается количество витков провода относительно сечения сердечника.

Очень важный момент – чем больше площадь используемого сердечника для трансформатора, тем меньше витков в катушке должно быть. Все дело в том, что большое количество наматываемых витков может не поместиться в отверстие магнитопровода. Сам расчет количества витков производится вот по этой формуле:

N = 4960 × U/(S × I), где U – это напряжение источника питания на первичной обмотке, I – это ток вторичной обмотки, по сути, это тот самый сварочный ток, S – площадь сечения сердечника.

А количество витков на вторичной обмотке можно вычислить, используя соотношение:

U1/U2=N1/N2

Напряжение холостого хода на вторичной обмотке в самодельных сварочных трансформаторах равно 45-50 вольтам.

Как намотать трансформатор

Итак, расчеты проведены, определены параметры используемых элементов повышающего трансформатора, определена схема намотки, можно переходить к самому процессу перемотки. Но перед этим необходимо разобраться с проводами, которые будут наматываться на сердечник.

На первичную обмотку наматывается медный провод в стеклотканевой или хлопчатобумажной изоляции. Никакой резины. Исходя из силы тока на первичной обмотке, равной 25 ампер, сечение наматывающего провода – 5-6 мм². Сечение провода на вторичной обмотке должно быть 30-35 мм², потому что по ней протекает ток большой силы (120-130 А). Особое внимание изоляции этого провода, она должна быть термостойкой. Теперь все готово, можно переходить к намотке тероидального трансформатора.

Перед тем как перемотать трансформатор, необходимо понять одну истину, что провода первичной обмотки подвергаются большим нагрузкам, потому что здесь используется проводник меньшего сечения. К тому же плотность уложенных витков здесь выше, поэтому они и греются больше. Вот почему качеству укладки в первичной обмотке надо уделить особое внимание.

Случается так, что самодельный трансформатор собирается не из цельного куска провода, а из нескольких отрезков. Ничего страшного в этом нет, ведь концы кусков можно соединить. Для этого нельзя использовать скрутку, лучше соединить два конца медной проволочкой в несколько витков, а затем пропаять стык и заизолировать.

Мотать витки надо аккуратно, плотно прижимая их друг к другу. При этом укладка провода должна проводиться не строго перпендикулярно касательной железа, а немного в сторону. Но как бы впереди должна идти внутренняя намотка. Это просто обеспечит простоту прижима следующего витка к предыдущему. При этом нет необходимости подравнивать провод.

Обратите внимание, чтобы в процессе перемотки трансформатора провод подавался в ровном состоянии. Перегибы и изгибы только усложнят сам производимый процесс. Поэтому лучше провод смотать на руку и натягивать во время укладки.

Для намотки тороидального трансформатора необходимо каждый уложенный слой изолировать. Для этого лучше использовать специальную пропитанную латоткань, которая при соприкосновении прилипает ко всему. Или можно использовать строительный скотч, который наматывается на трансформатор своими руками. Удобнее всего, если скотч нарезать на полоски шириною 15 мм. Ими легко покрывать слой провода, и при этом нужно постараться сделать так, чтобы внутренняя часть обмотки была покрыта изоляционным материалом в два слоя, а снаружи в один.

После чего всю обмотку надо смазать клеем ПВА. Он, во-первых, укрепит изоляцию, сделав ее монолитной. Во-вторых, обмотка не будет гудеть. ПВА жалеть не стоит, надо хорошо им обработать всю поверхность. После чего прибор надо высушить. А после еще намотать слой витков и так далее до полной готовности сварочного трансформатора. Намотка тороидального трансформатора своими руками закончена.

Перемотка трансформатора, правильно проведенная – это гарантия высокого качества и долгосрочной его эксплуатации. Перемотанный прибор будет работать точно так же, как практически новый. Конечно, он сильнее гудит, но во всем остальном это все тот же необходимый прибор.

Материалы для намотки

В качестве сердечника используют в основном профильные пластины, изготовленные из специального сплава. Их собирают по необходимой толщине, учитывая расчетное сечение сердечника. Существует несколько форм пластин, но чаще всего используются Ш-образные элементы.

Каркас трансформатора – это, в принципе, изолятор, который ограждает сердечник от обмоток. На нем же держится и катушка. Изготавливают каркас и диэлектрического материала, он должен быть тонким (0,5-2,0 мм), чтобы поместиться в окошке сердечника. Если будет перематываться старый трансформатор, то функции каркаса могут выполнять картон, текстолит и так далее. Размеры каркаса и его форма определяются параметрами сердечника. Но высота конструкции должна быть больше размеров обмотки.

Для тороидальных трансформаторов лучше использовать медные провода, покрытые защитной эмалью. Для сварочных аппаратов лучше использовать провода медные или алюминиевые с целлюлозной, хлопчатобумажной и ли стекловолокнистой изоляцией. Последний вид не самый лучший. Он прекрасно справляется с нагрузками, особенно с высокими температурами, но в процессе вибрации волокна расслаиваются, а это нарушение изоляционного слоя. Что касается выводных проводов, то оптимально, если они будут разного цвета. Это упростит способ подключения.

Как видите, перемотать свой собственный старый трансформатор не очень сложно. Это, конечно, займет много времени, но работать прибор будет неплохо. Во всяком случае он будет дешевле, чем покупать новый.

КАК НАМОТАТЬ ТРАНСФОРМАТОР – ИЗГОТОВЛЕНИЕ ТРАНСФОРМАТОРА СВОИМИ РУКАМИ

Трансформатор своими руками в домашних условиях

Трансформатор переводится с латинского как «превращатель», «преобразователь». Это электромагнитное устройство статического типа, предназначенное для преобразования переменного напряжения или электрического тока. Основу любого трансформатора составляет замкнутый магнитопровод, который иногда называют сердечником. На сердечник наматываются обмотки, которых может быть 2−3 и более в зависимости от вида трансформатора. Когда на первичной обмотке возникает переменное напряжение, внутри сердечника возбуждается магнитный ток. Он, в свою очередь, вызывает на остальных обмотках токовое переменное напряжение с точно такой же частотой.

Обмотки различаются между собой количеством витков, что определяет коэффициент изменения величины напряжения. Иными словами, если вторичная обмотка имеет в своём составе в два раза меньше витков, то на ней возникает переменное напряжение по величине в два раза меньшее, чем на обмотке первичной. Но мощность тока при этом не меняется. Это делает возможным работу с токами большой силы при относительно небольшом напряжении.

Виды трансформаторов

В зависимости от формы магнитопровода различают три вида трансформаторов:

• Броневой. Имеет квадратную форму с двумя боковыми, одним центральным и двумя поперечными стержнями. При этом эффективно используется только центральный стержень. Именно на него надевается обмотка. Поэтому КПД данного устройства не очень высокое. Образует два витка магнитного поля. Данный трансформатор рассчитан на большие нагрузки. Этим объясняется его очень большой вес.
• Стержневой. В каком-то смысле похож на первый вид. По форме это половинка от броневого магнитопровода. Имеет в своём составе два боковых сердечника и два поперечных. Магнитное поле одновитковое, и, как следствие, мощность у него меньше. КПД у такого трансформатора составляет 40%.
• Тороидальный. Своё название получил за счёт оригинальной формы. В математике существует такое понятие, как тороидальная поверхность. Если говорить проще — это объёмный круг или форма бублика. Благодаря такой форме магнитопровода тороидальные трансформаторы имеют самый высокий уровень КПД, приближающийся к 100%. Поэтому такие трансформаторы всегда имеют меньшие размеры при одинаковой мощности, по сравнению с другими видами. Ввиду того, что обмотки равномерно распределяются по всей площади сердечника, происходит более эффективное охлаждение витков. Что, в свою очередь, позволяет максимально нагружать такие устройства без возникновения опасности перегрева.

Материалы пластин

Сердечники для трансформаторов изготавливают либо из металла, либо из феррита. Феррит, или ферромагнетик, — это железо с особым строением кристаллической решётки. Применение феррита увеличивает КПД трансформатора. Поэтому чаще всего сердечник трансформатора изготавливается именно из феррита. Существует несколько способов изготовления сердечника:

• Из наборных металлических пластин.
• Из намотанной металлической ленты.
• В виде отлитого из металла монолита.

Любой трансформатор может работать как в повышающем, так и в понижающем режиме. Поэтому условно все трансформаторы делятся на две большие группы. Повышающие: на выходе напряжение больше, чем на входе. Например, было 12 В, стало 220 В. Понижающие: на выходе напряжение ниже, чем на входе. Было 220, а стало 12 вольта. Но в зависимости от того, на какую обмотку подаётся первичное напряжение, можно понижающий трансформатор превратить в повышающий, который 10 А превратит в 100 А.

Тороидальный трансформатор своими руками

Тороидальный трансформатор, или просто тор, чаще всего изготавливают в домашних условиях в качестве главной детали для домашнего сварочного аппарата и не только. По сути, это самый распространённый вариант трансформатора, впервые изготовленный ещё Фарадеем в 1831 году.

Преимущества и недостатки тора

Тор обладает несомненными достоинствами по сравнению с другими видами:

• Относительно небольшие размеры.
• Очень сильный выходной сигнал.
• Обмотки имеют маленькую длину, и, как следствие, эти устройства характеризуются небольшим сопротивлением и очень высоким КПД.
• Благодаря своей форме легко устанавливаются и также легко демонтируются в случае необходимости.

Простейший тор состоит из двух обмоток на своём кольцевидном сердечнике. Первичная обмотка соединяется с источником электрического тока, вторичная идёт к потребителю электроэнергии. Посредством магнитопровода происходит объединение обмоток и усиление их индукции. Когда включается питание, в обмотке первичной возникает переменный магнитный поток. Соединяясь со вторичной обмоткой, этот поток порождает в ней электромагнитную силу. Величина этой силы зависит от количества намотанных витков. Изменяя число витков, можно преобразовывать любое напряжение.

Расчет мощности тороидального трансформатора

Изготовление сварочного тороидального трансформатора в домашних условиях начинается с расчёта его мощности. Основным параметром будущего тора является ток, который будет подаваться на сварочные электроды. Чаще всего для бытовых нужд вполне достаточно электродов диаметром 2−5 мм. Соответственно, для таких электродов мощность тока должна быть в пределах 110−140 А.

Мощность будущего трансформатора рассчитывается по следующей формуле:

U — напряжение холостого хода

cos f — коэффициент мощности, равный 0.8

n — коэффициент полезного действия, равный 0.7

Далее расчётная величина мощности с помощью соответствующей таблицы сверяется с размером площади сечения сердечника. Для домашних сварочных трансформаторов это значение, как правило, равно 20−70 кв. см в зависимости от конкретной модели.

После этого с помощью следующей таблицы подбирается количество витков провода по отношению к площади сечения сердечника. Закономерность простая: чем больше площадь сечения магнитопровода, тем меньшее количество витков наматывается на катушку. Непосредственное количество витков вычисляется по следующей формуле:

U — напряжение тока на первичной обмотке.

I — ток вторичной обмотки, или сварочный ток.

S — площадь сечения магнитопровода.

Количество витков на вторичной обмотке вычисляется по следующей формуле:

Тороидальный сердечник

Тороидальные трансформаторы имеют достаточно сложный сердечник. Лучше всего его изготавливать из специальной трансформаторной стали (сплав железа с кремнием) в виде стальной ленты. Лента предварительно свёртывается в габаритный рулон. Такой рулон, по сути, уже имеет форму тора.

Где взять готовый сердечник? Неплохой тороидальный сердечник можно обнаружить на старом лабораторном автотрансформаторе. В этом случае будет необходимо размотать старые обмотки и намотать новые на уже готовый сердечник. Перемотка трансформатора своими руками ничем не отличается от намотки нового трансформатора.

Особенности намотки тора

Первичная обмотка осуществляется медным проводом в стеклотканевой или хлопчатобумажной изоляции. Ни в коем случае нельзя использовать провода в резиновой изоляции. Для силы тока на первичной обмотке в 25 А наматывающийся провод должен иметь сечение 5−7 мм. На вторичной необходимо использовать провод значительно большего сечения — 30−40 мм. Это необходимо ввиду того, что на вторичной обмотке будет протекать ток значительно большей силы — 120−150 А. В обоих случаях изоляция провода должна быть термостойкой.

Для того чтобы правильно перемотать и собрать самодельный трансформатор, необходимо понимать некоторые детали процесса его работы. Нужно грамотно осуществлять намотку проводов. Первичная обмотка производится с помощью провода меньшего сечения, а количество самих витков здесь значительно больше, это приводит к тому, что первичная обмотка испытывает очень большие нагрузки и, как следствие, может очень сильно греться в процессе работы. Поэтому укладка первичной обмотки должна производиться особенно тщательно.

В процессе намотки каждый намотанный слой необходимо изолировать. Для этого используют либо специальную лакоткань, либо строительный скотч. Предварительно изоляционный материал нарезается на полоски шириной 1−2 см. Изоляцию укладывают таким образом, что внутренняя часть обмотки покрывается двойным слоем, а внешняя, соответственно, одним слоем. После этого весь изоляционный слой обмазывается толстым слоем клея ПВА. Клей в этом случае несёт двойную функцию. Он укрепляет изоляцию, превращая её в единый монолит, а также значительно уменьшает звук гудения трансформатора во время работы.

Приспособления для намотки

Намотка тора — сложный процесс, занимающий много времени. Для того чтобы как-то его облегчить, используют специальные приспособления для намотки.

• Так называемый вилочный челнок. Предварительно на него наматывается необходимое количество провода, и затем посредством челночных движений производят последовательную намотку провода на сердечник трансформатора. Этот способ годится лишь в том случае, если наматываемый провод достаточно тонок и гибок, а внутренний диаметр тора настолько велик, что позволяет свободно протаскивать челнок. При этом намотка происходит достаточно медленно, поэтому если необходимо намотать большое количество витков, то придётся потратить на это очень много времени.
• Второй способ более продвинутый и требует для своего осуществления специального оборудования. Но зато с его помощью можно намотать трансформатор практически любого размера и с очень большой скоростью. При этом качество намотки будет очень высоким. Приспособление называется «размыкаемый обод». Суть процесса состоит в следующем: намоточный обод аппарата вставляется в отверстие тора. После этого намоточный обод замыкается в единое кольцо. Затем на него наматывается необходимое количество обмоточной проволоки. И в заключение намоточный провод сматывается с обода аппарата на катушку тора. Такой станок можно изготовить в домашних условиях. Его чертежи находятся в свободном доступе в Интернете.

Намотать трансформатор своими руками – процесс не столько сложный, сколько длительный, требующий постоянной концентрации внимания.

Тем, кто приступает к такой работе в первый раз, бывает трудно разобраться, какой материал использовать и как проверить готовый прибор. Пошаговая инструкция, представленная ниже, даст новичкам ответы на все вопросы.

Подбор необходимых инструментов

Прежде чем приступить непосредственно к намотке, необходимо запастись всеми необходимыми для выполнения работы приспособлениями и инструментами:

Из двух стоек, скрепленных деревянной доской, и металлического прута между ними, имеющего форму рукояти, изготовить своеобразный вертел. Прут следует выбирать не толще 1 см и вставлять между стойками таким образом, чтобы его ось пронизывала каркас будущего устройства насквозь.

Чаще всего для таких целей используют колодку из дерева, в которой проделывают отверстие для оси и «подгоняют» под размеры каркаса. Если под рукой окажется дрель – сделать это будет гораздо проще.

Дрель нужно укрепить так, чтобы она находилась параллельно столу, а ее рукоять можно было свободно вращать. В патрон дрели следует вставить прут, предварительно надев на него колодку с закрепленным на ней каркасом трансформатора.

Предпочтение лучше отдать пруту с резьбой, в этом случае колодку можно будет зафиксировать зажатием гайками с обеих сторон. В случаях, когда зажать каркас удается гайками, пластинами из текстолита или деревянными дощечками, в использовании колодки нет необходимости.

Виды и способы, направления намотки обмоток трансформатора представлены на фото:

Изоляция слоев обмотки

В некоторых случаях между проводами требуется вставить прокладки для изоляции. Чаще всего для этого используют конденсаторную или кабельную бумагу.

Середину соседних трансформаторных обмоток следует изолировать сильнее. Для изоляции и выравнивания поверхности под следующий слой обмотки потребуется специальная лакоткань, которую нужно обернуть с обеих сторон бумагой. Если лакоткани не найдется, то решить проблему можно с помощью все той же бумаги, сложенной в несколько слоев.

Бумажные полосы для изоляции должны быть шире обмотки на 2-4 мм.

неисправности трансформатора, прежде всего надо определить выводы всех его обмоток. Полезные советы о том, как проверить трансформатор мультиметром на работоспособность, читайте в следующей статье.

В этой публикации мы отвечаем на вопросы: для чего нужен блок питания 12в для светодиодной ленты.

О намотке катушек трансформатора своими руками смотрите в видео-ролике:

Если в ходе наматывания произойдет разрыв, то:

• тонкие провода (тоньше 0,1 мм) скрутить и заварить;
• концы проводов средней толщины (менее 0,3 мм) следует освободить от изоляционного материала на 1-1.5 см, скрутить и спаять;
• концы толстых проводов (толще 0,3 мм) нужно немного зачистить и спаять без скрутки;
• место спайки (сварки) заизолировать.

Если для намотки используется тонкий провод, то количество витков должно превышать несколько тысяч. Сверху обмотку необходимо защитить бумагой для изоляции или дерматином.

Если трансформатор обмотан толстым проводом, то наружная защита не требуется.
Испытание

После того, как с намоткой будет закончено, необходимо испытать трансформатор в действии, для этого следует подключить к сети его первичную обмотку.

Чтобы проверить прибор на возникновение коротких замыканий, следует последовательно подключить к источнику питания первичную обмотку и лампу.

Степень надежности изоляции проверяется посредством поочередного касания выведенным концом провода каждого выведенного конца сетевой обмотки.

Проводить испытание трансформатора следует очень внимательно и осторожно, дабы не попасть под напряжение повышающей обмотки.

Если неукоснительно следовать предложенной инструкции и не пренебрегать ни одним из пунктов, то намотка трансформатора вручную не будет представлять никаких сложностей, и справиться с ней сможет даже новичок.

Изготовить самодельный трансформатор – это стоящее дело, чтобы не тратить деньги на покупку трансформаторов.

Подбор материалов

Провод возьмем российский, у него прочнее изоляция. От старых катушек провод используется, если нет повреждения изоляции. Для изоляции подойдет бумага, пленка ФУМ. Для изоляции между обмотками лучше использовать лаковую ткань, несколько слоев изоляции. Для поверхностной наружной изоляции подходит кабельная бумага, лаковая ткань. А также можно мотать трансформатор, применяя изоленту ПВХ.

Пропитка нужна для повышения времени работы, но, она повышает паразитную емкость катушки. Для этой цели применяют лак. Для простого трансформатора можно использовать масляный лак. Покрывается каждый слой. Сразу все слои пропитать невозможно. Лак не должен быстро засохнуть до окончания намотки.

Каркас делают из стеклотекстолита или ему подобного материала.

Расчеты параметров самодельного трансформатора

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

N = 40-60 / S, где S – площадь сечения сердечника в см 2 .

Константа 40-60 зависит от качества металла сердечника.

Сделаем расчет для установки обмоток на магнитопровод. В нашем случае у трансформатора окно 53 мм по высоте и 19 мм по ширине. Каркас будет текстолитовый. Две щеки внизу и вверху 53 – 1,5 х 2 = 50 мм, каркас 19 – 1,5 = 17,5 мм, окно размером 50 х 17,5 мм.

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

• Обмотка простого трансформатора высокого напряжения 2,18 х 450 = 981 виток.
• Низковольтная для накала 2,18 х 5 = 11 витков.
• Низкого напряжения накальная 2,18 х 6,3 = 14 витков.

Количество витков первичной обмотки:

берем провод 0,35 мм, 50 / 0,39 х 0,9 = 115 витков на один слой. Количество слоев 981 / 115 = 8,5. Из середины слоя не рекомендуется делать вывод для обеспечения надежности.

Рассчитаем высоту каркаса с обмотками. Первичная из восьми слоев с проводом 0,74 мм, изоляцией 0,1 мм: 8 х (0,74 + 0,1) = 6,7 мм. Высоковольтную обмотку лучше экранировать от других обмоток для предотвращения помех высоких частот. Для того, чтобы мотать трансформатор, делаем обмотку экрана из одного 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 будет занимать места: 0,1 х 2 + 6,7 + 0,32 = 7,22 мм.

Повышающая обмотка из 17 слоев, толщина 0,39, изоляция 0,1 мм: 17 х (0,39 + 0,1) = 6,8 мм. Поверх обмотки делаем слои изоляции 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 накальных обмоток.

Можно сделать расчет внутренних сопротивлений обмоток. Для этого рассчитывается длина витка, берется длина провода в обмотке, определяется сопротивление, зная удельное сопротивление по таблице для меди.

При расчете сопротивления секции первичной обмотки получается разница около 6-ти Ом. Такое сопротивление даст падение напряжения 0,84 вольта при токе номинала 140 миллиампер. Чтобы компенсировать это падение напряжения, добавим два витка. Теперь во время нагрузки секции равны по напряжению.

Изготовление каркаса катушки трансформатора своими руками

Важны углы на деталях, и точность в размерах, что повлияет на сборку простого трансформатора.

На щечках отводим места для крепления выводных контактов обмоток, сверлим отверстия по расчетам. Когда каркас собран, то теперь скругляем острые грани, к которым будет прикасаться провод обмотки. Используем для этой цели надфиль. Провода не должны резко перегибаться, так как эмаль изоляции потрескается. Теперь проверим, вставляется ли в окно каркаса пластина. Она не должна болтаться, или туго входить. Каркас ставим на специальный станок или готовимся мотать трансформатор вручную. Толстые провода всегда мотаются руками.

Намотка трансформатора своими руками

Укладываем изоляцию первого слоя. Вставляем конец провода в отверстие выводной клеммы. Начинаем мотать провод, не забывая о его натяжении. Проверить можно так: намотанная катушка не будет проминаться от пальца. Провод растягивать нельзя, так как нарушится изоляция. Готовую катушку рекомендуется пропитать парафином, чтобы не испортить провод. Если обмотка гудит во время работы трансформатора, то изоляция провода стирается, провод изгибается и разрушается. По этой причине натяжение провода во время намотки имеет большое значение.

Витки во время намотки придвигаем друг к другу, уплотняем. Первый слой самый важный.

На слое не нужно оставлять пустое место. Наибольшее напряжение на последних витках составляет для первичной 60 + 60 / 2, 18 + 55 В. Изоляция из лака выдержит напряжение, если провод будет проваливаться в пустоту слоя, то может нарушиться изоляция. Пропитываем первый слой, затем второй и так далее. К изоляции между обмотками необходимо отнестись добросовестно. Она должна выдерживать до 1000 вольт. Вверху на изоляции рекомендуется подписать количество витков и размер провода, это пригодится при ремонте.

Слои самодельного трансформатора должны иметь правильную форму. По мере намотки катушка будет изгибаться у краев. Для этого слои нужно равнять во время намотки, не повредив изоляцию.

Вынужденные стыки провода лучше на ребре каркаса за сердечником. Соединять провод скруткой с пайкой, внакладку с пайкой. Длина контакта при соединении делается более 12 диаметров провода. Стык нужно изолировать бумагой или лаковой тканью. Пайка должна быть без острых углов.

Выводные концы обмоток делаются по-разному. Главное, чтобы была надежность и качество.

Окончание изготовления трансформатора своими руками

Припаиваем выводные концы обмоток, изолируем поверхность простого трансформатора, подписываем на нем данные характеристики и производим сборку сердечника. После этого надо проверить этот простой трансформатор своими руками.

Замеряем ток самодельного трансформатора вхолостую, он должен быть минимальным. Смотрим на нагрев. Если греется сердечник, то неправильно подобрано железо. Если нагрелись обмотки, значит, есть короткое замыкание. Если нормально, то замыкаем ненадолго вторичную обмотку, треска и сильного гудения не должно быть.

Пример как сделать самодельный трансформатор

Перейдем к изготовлению самого трансформатора. По готовому сердечнику рассчитаем мощность трансформатора, витки и провод, намотаем первичную и вторичную обмотки, соберем трансформатор полностью.

Чтобы мотать трансформатор напряжением 220 на 12 вольт нам необходимо подобрать магнитный сердечник. Подбираем магнитный сердечник Ш-образный, и каркас от старого трансформатора. Чтобы определить мощность, выдаваемую простым трансформатором, необходимо произвести предварительный расчет.

Расчет трансформатора

Рассчитываем диаметр провода первичной обмотки. Мощность трансформатора Р₁ = 108 Вт:

где: I₁ – ток в первичной обмотке;

тогда ток в первичной обмотке:

Возьмем I₁ = 0,5 ампера.

Из таблицы диаметр провода в зависимости от тока выбираем допустимый ток 0,56 А, диаметр 0,6 мм.

Самодельный трансформатор своими руками можно намотать без станка. На это уйдет два-три часа, не больше. Приготовим полоски бумаги для прокладки ее между слоями провода. Полоску вырезаем шириной равной расстоянию между щечками катушки трансформатора плюс еще пару миллиметров, чтобы бумага легла плотно, по краям витки не залезали друг на друга.

Длину полоски делаем с запасом два сантиметра для склеивания. По краям полоску слегка надрезаем ножницами, чтобы при изгибе бумага не рвалась.

Затем приклеиваем полоску бумаги на каркас, плотно пригладив ее.

Намотка первичной обмотки

Теперь берем провод от старой катушки, у которой провод с хорошей не потрескавшейся изоляцией. Конец провода вставляем в гибкую трубочку изоляции от старого использованного провода соответствующего подходящего диаметра. Просовываем конец обмотки в отверстие каркаса катушки (они уже имеются в старом каркасе).

Катушка мотается плотно, виток к витку. Намотав 3-4 витка, нужно прижать витки, друг к другу, чтобы намотка витков была плотной. Чтобы мотать трансформатор после намотки первого слоя, необходимо посчитать количество витков в ряду. У нас получилось 73 витка. Делаем прокладку полоской бумаги. Наматываем второй слой. Во время намотки нужно все время держать провод в натянутом состоянии, чтобы намотка получалась плотной. После второго слоя также делаем прокладку из бумаги. Если не хватает длины провода, то соединяем с ним другой провод путем спайки. Лудим лакированный провод, нагрев конец паяльником на таблетке аспирина. При этом лак хорошо снимается.

Когда намотка первичной обмотки закончена, то конец провода изолируем в трубочку и выводим наружу катушки. Между первичной и вторичной обмотками делаем обмоточную изоляцию. Можно мотать трансформатор дальше.

Вторичная обмотка

Рассчитаем диаметр провода вторичной обмотки самодельного трансформатора. Мощность вторичной обмотки примем:

Допустимый ток во вторичной обмотке будет равен:

Из таблицы диаметр в зависимости от тока: диаметр для тока 5,55 А – ближайшее значение в таблице 6,28 ампера. Для такого тока необходим диаметр провода 2 мм.

Берем провод, который мы получили при сматывании старого трансформатора. Наматываем провод вторичной обмотки по такому же принципу, как и первичную обмотку. Провод вторичной обмотки намного жестче, поэтому, чтобы он ровно ложился при намотке, периодически его необходимо осаживать ударами молотка через деревянный брусок, чтобы не повредить изоляцию. У нас получилось 3 слоя вторичной обмотки. Получился готовый намотанный каркас простого трансформатора.

Сборка трансформатора своими руками

Для ускорения сборки берем по две Ш-образные пластины. Вставляем их внутрь каркаса поочередно с двух сторон по две штуки.

Перекрывающие пластины пока не ставим. Они будут установлены позже. Если вставлять все пластины сразу всем пакетом, то между пластинами появляются зазоры и индуктивность всего сердечника падает. После сборки Ш-образных пластин самодельного трансформатора вставляем перекрывающие пластины, также по две штуки.

После сборки сердечника аккуратно обстукиваем его плоскости молотком для выравнивания пластин. При помощи стоек и шпилек будем стягивать сердечник. По правилам на шпильки надеваются бумажные гильзы для снижения потерь в сердечнике.

Концы обмоток зачищаем и лудим. Затем припаиваем к выводным планкам, которые можно прикрепить к каркасу трансформатора. Получился готовый трансформатор своими руками.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта , буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Как производится намотка трансформатора своими руками?

Несмотря на многообразие электрооборудования на рынке, далеко не во всех ситуациях можно найти подходящий преобразовательный агрегат для решения конкретной задачи. Поэтому многие обыватели пытаются изготовить  трансформатор своими руками для получения определенных параметров работы. Стоит отметить, что намотать трансформатор может каждый, даже без специализированного оборудования и особых навыков, но этот процесс довольно трудоемкий и кропотливый. Поэтому изначально вам придется определиться с типом и характеристиками прибора.

Что понадобится для сборки?

None В зависимости от предназначения, конструктивных особенностей и места установки их можно разделить на такие категории:

Практически каждое из вышеперечисленных устройств вы можете воссоздать в домашних условиях. Наиболее простым вариантом является перемотка трансформатора из заводского изделия, так как он уже содержит необходимые элементы. Главное, чтобы первичная обмотка подходила по номиналу питающего напряжения и мощности. Куда хуже, если перематывать нужно обе обмотки, к примеру, если и первичная, и вторичная обмотка пробиты или получили механическое повреждение.

Для изготовления трансформатора своими руками вам понадобятся:

• Магнитопровод – служит в качестве проводника магнитного потока, лучше взять из старого трансформатора, так как он изготовлен из электротехнической стали и обеспечивает необходимые параметры работы, характеризуется малыми потерями в железе.
• Провода нужного вам сечения в лаковой, полимерной или стеклотканевой изоляции. Чем тоньше этот слой, тем плотнее прилягут витки к каркасу и друг к другу.
• Каркас – служит в качестве основания для обмоток трансформатора, устанавливает габариты по ширине. Можно взять из старого трансформатора, а можно изготовить своими руками. Материалом для каркаса может послужить электротехнический картон, гетинакс или текстолит, важно чтобы он не занимал много места в зазоре между сердечником и проводом.
• Изоляция – предназначена для электрического отделения токоведущих элементов друг от друга и от конструктивных элементов трансформатора. В промышленном производстве используется лакотканевая лента, фторопласт, парафиновая пропитка, но при самостоятельном изготовлении подойдет любой имеющийся у вас материал, главное, чтобы его диэлектрической прочности хватало для напряжения сети.
• Намоточный станок – позволяет упростить процесс и обеспечить постоянное натяжение. Можно изготовить своими руками из ручной дрели или по принципу вертела на двух шарнирах. Важно, чтобы изготовленный станок имел как можно меньший люфт.

Помимо этого вам могут пригодиться: молоток с деревянной пресс-планкой, паяльник для соединения проводов, ножницы, пассатижи. Но перед изготовлением, обязательно рассчитайте параметры трансформатора.

Расчеты

Рис. 1: принципиальная схема трансформатораНаиболее сложный вариант, если вы будете изготавливать трансформатор своими руками с нуля. В таком случае расчет электрической машины производится в зависимости от выходной мощности. Исходя из этого параметра, рассчитывается мощность первичной обмотки. Если вы используете заводской сердечник, то можно считать эти величины одинаковыми, если вы соберете его самостоятельно, то P2 = 0,9 * P1Это приблизительный расчет с учетом потерь в сердечнике. В зависимости от качества шихтовки своими руками, разница мощностей может находиться в пределах от 5 до 20%.

В зависимости от мощности первички определяется сечение магнитопровода, которое вычисляется по формуле: S = √PСледует отметить, что мощность для вычислений берется в Ваттах, а размеры сердечника получаем в квадратных сантиметрах.

Далее определяется коэффициент передачи электромагнитной энергии: k = f/S, Где k – коэффициент передачи, f – частота сетевого напряжения переменного тока, S – площадь сечения магнитопровода.

Исходя из полученного коэффициента, определяется число витков в обмотках по величине входных и выходных напряжений: N1 = k*U, N2 = k*UЭто приблизительные вычисления, предназначенные для бытового применения радиолюбителями. Заводские трансформаторы имеют более сложную процедуру расчета, которая производится по справочникам и зависит от их типа и назначения (силовые, измерительные, трехобмоточные, тороидальные устройства и т.д.)Далее рассчитывается сила тока в первичной обмотке трансформатора: I1 = P1 / U1Соответственно, ток, протекающий по вторичной обмотке трансформатора, вычисляется по  формуле: : I2 = P2 / U2Исходя из величины тока в каждой обмотке, выбирается сечение жилы. Но заметьте, что проводник в обмотке значительно хуже охлаждается, поэтому запас сечения делается на 20 – 30%. Проще выполнять данную работу медными проводами, но это требование не критично.

Таблица: выбор сечения, в зависимости от протекающего тока.

Сборка повышающего трансформатора

Особенностью повышающего трансформатора является большее сечение жил первичной обмотки трансформатора по отношению к вторичной. Ярким примером может служить любой агрегат, повышающий напряжение питания 220 Вольт до 400, 500, 1000 В и т.д., соответственно класс изоляции трансформатора выбирается по номиналу вторичной обмотки, как в сетевых трансформаторах.

Заметьте, что проводник большого сечения не получится намотать самодельным станком, поскольку вы не сможете выдать достаточное усилие. Определить это довольно просто – если первые витки свободно двигаются по каркасу катушки или хуже того, вы видите явный зазор между жилой и каркасом, переходите к ручной намотке.

Для сборки вам потребуется выполнить такую последовательность действий:

• Соберите основание из диэлектрического материала, для этого можно вырезать его по лекалу из картона. Сборка каркаса производится внахлест при помощи клея. Рис. 2: изготовьте каркас для трансформатора

Если у вас имеется готовый образец, можете переходить к следующему этапу.

В случае наличия видимых зазоров рекомендуется придавливать витки деревянной пресс-плашкой или прибивать их через плашку молотком.

• Посчитайте количество витков, оно должно соответствовать расчетному, выводы проденьте в отверстия. Уложите слой изоляции на первичку.
• После слоя изоляции намотайте вторичку, так как здесь будет использоваться более тонкий провод, эту процедуру проще выполнять на станке. Рис. 6: намотайте вторичную обмотку

Периодически проверяйте плотность витков и их фиксацию на стержне. Хорошая фиксация не должна прогибаться и деформироваться при нажатии пальцами.

• Если все витки не помещаются в один слой, их выкладывают в несколько, тогда важно соблюдать одно и то же количество витков в каждом из них. Слои перекладываются диэлектрическим материалом, заметьте, что толщина изоляции не должна существенно влиять на общие габариты катушек. Рис. 7: заизолируйте первый слой
• Выведете концы вторичной обмотки на щечку каркаса.
• Поместите магнитопровод в окно каркаса, сборка сердечника выполняется поочередно с каждой стороны, иначе потери окажутся слишком большими. Затем сердечник распирается для плотности фиксации. Рис. 8: поместите катушки на сердечник

Мощные трансформаторы на большой номинал напряжения дополнительно пропитывается парафиновой изоляцией. Такая процедура приводит к повышению емкостных потерь, но создает дополнительную защиту от электрического тока.

Сборка понижающего трансформатора

Понижающий трансформатор будет отличаться большим количеством витков на первичке. В быту их можно часто встретить в блоках питания, сварочных аппаратах и прочем оборудовании. Правда, в импульсных блоках используется другая технология, поэтому ремонт таких устройств производится без трансформаторов.

Так как изготовление сварочного трансформатора своими руками довольно актуально для домашних самоделок, рассмотрим на примере этот вариант. Требования к процессу сборки соответствует предыдущему. Отличительной особенностью такого агрегата является большое сечение провода во вторичной обмотке, так как сварочный ток может достигать сотен ампер.

Процесс изготовления заключается в следующем:

1. Возьмите старое или изготовьте основание для катушки.
2. Зафиксируйте на трансформаторном каркасе слой изоляции.
3. Намотайте первичную обмотку с попеременной изоляцией слоев.
4. Заизолируйте первичку и намотайте вторичную обмотку, так как большой диаметр проводов не позволит сделать это вручную, используйте слесарный инструмент.
5. Зафиксируйте выводы обеих катушек.
6. Установите пластины сердечника.

Испытание

Для проверки работоспособности П-образных или тороидальных трансформаторов в домашних условиях можно воспользоваться обычным мультиметром. Для этого переведите измерительный прибор в режим прозвона и проверьте целостность каждой из обмоток. Затем  проверьте изоляцию между каждой из обмоток и магнитопроводом и сопротивление между обеими обмотками. Это наиболее простой комплекс испытаний, который даст общее представление об исправности самодельного агрегата.

Для проверки отсутствия короткозамкнутых витков используется лампа, включающаяся последовательно к первичной обмотке. Помимо этого электрические машины испытываются в режиме холостого хода и короткого замыкания. Такие проверки показывают, насколько качественно собран преобразователь, но выполнять их в домашних условиях не обязательно.

Видео инструкции

Приветствую, Самоделкины!

В этой статье речь пойдет о том, как правильно мотать импульсный трансформатор. Автор YouTube канала «Open Frime TV» Роман, не так давно собирал импульсный блок питания на микросхеме IR2153, а сейчас он расскажет, как самостоятельно намотать импульсный трансформатор для самодельного блока питания. Так уж сложилось, что первый намотанный автором трансформатор был на ферритовом кольце, и после этого он уже не мог мотать на ш-образных, и на то есть несколько причин. Первое – это относительно небольшое место намотки ш-образных сердечников, а у тороидальных же можно растянуть по всему кольцу. И отсюда появляется вторая проблема, если намотали много витков, то потом закрыть половинки сердечника сложно.

Да, вы можете сказать, что обратной стороной медали будет распространенность таких сердечников в блоках питания компьютера, но вы попробуйте сначала разберите нормально сердечник, не сломав его. Хотя уже было экспериментально доказано, что поломанный сердечник после склейки работает так же, как и новый, но душе спокойнее, когда используется цельный феррит.

Еще одно, при одинаковых размерах ферритовое кольцо имеет большую мощность, чем ш-образный сердечник. Вот к примеру, несколько сердечников. Ш-образный может выдать мощность 150-180Вт, а примерно такой же по размеру тороид может выдать 250Вт. Для сравнения, вот еще один тороид, который всего на 1 см больше предыдущего, а этот уже может выдать 600Вт мощности. Автор надеется, что приведенные им доводы были весьма вескими, и советует переходить на намотку трансформаторов на тороидальные сердечники. Ну а теперь собственно переходим к намотке. Для этого нам понадобится сердечник. Они бывают разных типов. Вот такие, еще производства СССР и вот такие сделанные в Китае:

Можно использовать как те, так и другие. У сердечников, изготовленных в Советском Союзе должна быть маркировка 2000НМ, а при выборе китайских необходимо следить за проницаемостью, она должна быть в районе 2000-2200.

С этим разобрались, идем дальше. Как видим, китайские сердечники уже покрыты краской и по сути можно мотать прямо на сердечник без изоляции. Но тогда провод будет скользить по поверхности. Если вас, как и автора такое не устраивает, то для изоляции можно использовать вот такую желтую высоковольтную майларовую ленту:

Или же можно использовать вот такой термоскотч:

Применять в данном случае классическую синюю изоленту крайне нежелательно, так как при нагреве она сильно задерживает тепло. Перед изготовлением трансформатора вы уже знаете какое напряжение и мощность он должен выдать. Вот и автор придумал себе следующее техническое задание: необходимо намотать трансформатор на 24В, мощностью 80Вт для будущего проекта паяльной станции. С расчетами нам поможет следующая программа:

Ссылку на нее автор оставил в описании под видеороликом (ссылка ИСТОЧНИК в конце статьи). В программе водим необходимое значение. Если делаете импульсный блок питания по схеме автора, то просто повторяете действия как на экране (более подробно это показано в видеоролике автора внизу страницы).Отличия будут в нескольких параметрах. Первое – это частота. Она зависит от номинала вот этого резистора:

Посчитать ее можно в онлайн калькуляторе. Сюда достаточно забить номинал конденсатора и резистора. На выходе получим частоту. Также у вас будут свои выходные напряжения и диаметры проводов.

Когда разобрались с данными приступаем к выбору сердечника. Если у вас есть в наличие сердечники, то замеряем их размер с помощью линейки или штангенциркуля, а потом ищем в программе такой же типоразмер. Когда указали свой сердечник, программа покажет габаритную мощность, и вы уже понимаете подходит он или нужно искать новый.

Если в наличии нет сердечников, то просто начните перебирать разные размеры. Таким образом находим нужный сердечник, а потом остается только купить его в магазине. Надеюсь, вам стал понятен принцип выбора сердечников.

У автора в наличии были сердечники с минимальной мощностью 250Вт, их можно спокойно использовать. Да, будет небольшой перерасход материала, но это не страшно, лучше большая мощность, чем меньшая. Автор решил использовать сердечник с заведомо большей мощности, потому что на нем будет нагляднее видно процесс намотки.

Как вы помните, нам нужно получить напряжение 24В на выходе, но по расчетам получается 26В. В таком случае можно изменять частоту и искать такое значение, при котором на выходе будет нужное напряжение. Вместе с изменением частоты изменяются и параметры обмотки.

Вот к примеру, мы нашли частоту 38кГц, при которой на выходе получаем напряжение ровно 24В. Переходим в онлайн калькулятор, и изменяя номинал резистора, находим значение, при котором будет нужная частота в 38кГц, а потом уже непосредственно при запайке резистора на плату, на нем выставляем нужный номинал.

Можно переходить к намотке. Изолируем сердечник. Теперь можно мотать первичную обмотку, но на глаз равномерно распределить будет сложно, поэтому сделаем разметку. Нам понадобится листик и транспортир. Делаем 2 диаметра: внутренний и наружный. Ставим точку отсчета и с помощью транспортира делим нашу разметку на то количество, сколько нужно витков. Потом вырезаем ее, и с помощью скотча приклеиваем на сердечник.

Далее нужно отмотать необходимую длину провода для намотки. Сделать это можно зная длину одного витка, а также количество витков. Замеряем один виток и умножаем на количество, а также добавляем 5% из-за того, что провод ложится не виток к витку, а немного растянуто, а еще и выводы необходимо сделать.

Когда узнали длину провода, отматываем его, отрезаем и можно мотать. Для этого автор пользуется вот таким приспособлением:

На него наматывается провод и потом спокойно продевая его в сердечник производится намотка строго по разметке. Для крепления витков можно использовать суперклей.

Теперь осталось подпаять многожильный провод к первички и заизолировать тем же термоскотчем. Вот и все – первичка готова, приступаем к изготовлению вторички. Направление намотки первички и вторички может не совпадать – это неважно. Процедура намотки вторички практически не отличается от намотки первичной обмотки, такая же разметка, витков правда меньше, но процесс идентичен.

А теперь самое важное. Вот здесь путается большинство людей, это то, как сделать среднюю точку. Итак, сейчас автор продемонстрирует это максимально наглядно. Вот мы намотали одну половину вторички – это будет средней точкой.

Автор намеренно не разрезает провод, а делаю вот такую петельку. Теперь же продолжаем намотку. Провод ложем виток к витку к прошлой обмотке, при этом сохраняя направление намотки.

Теперь мы имеем 3 вывода. Там, где по одному проводу – это начало и конец обмотки, а петелька – средняя точка. Тут все предельно ясно.

Если нужно мотать в несколько слоев, то можно сразу мотать двумя жилами, и повторить ту же операцию с петелькой. После намотки вторички изолируем ее и на этом изготовление трансформатора завершено. Можно еще капроновыми нитками пройтись по всей длине и укрепить обмотки, но это уже на ваше усмотрение.

Теперь можно протестировать наш самодельный трансформатор. Для этого воспользуемся вот такой платой. Подпаяли трансформатор к плате, и производим замер выходного напряжения.

Как видим оно совпадает с расчетным. Теперь можно подключить нашу электронную нагрузку и посмотреть, как держит мощность трансформатор.

Как видим, при увеличении мощности просадка напряжения есть, правда незначительная. Ну и напоследок проверим защиту от короткого замыкания. Как видим все отлично, блок справляется.

Ну а на этом все. Благодарю за внимание. До новых встреч! Видео:

Источник Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь

Идея 8.6 Описание 8.6 Исполнение Итоговая оценка: 8.57 из 10 (голосов: 7 / История оценок) FacebookВКонтактеTwitterОК

Изготовить самодельный трансформатор – это стоящее дело, чтобы не тратить деньги на покупку трансформаторов.

Подбор материалов

Провод возьмем российский, у него прочнее изоляция. От старых катушек провод используется, если нет повреждения изоляции. Для изоляции подойдет бумага, пленка ФУМ.

Для изоляции между обмотками лучше использовать лаковую ткань, несколько слоев изоляции. Для поверхностной наружной изоляции подходит кабельная бумага, лаковая ткань. А также можно мотать трансформатор, применяя изоленту ПВХ.

Пропитка нужна для повышения времени работы, но, она повышает паразитную емкость катушки. Для этой цели применяют лак. Для простого трансформатора можно использовать масляный лак.

Покрывается каждый слой. Сразу все слои пропитать невозможно. Лак не должен быстро засохнуть до окончания намотки.

Каркас делают из стеклотекстолита или ему подобного материала.

Расчеты параметров самодельного трансформатора

На простом трансформаторе первичная обмотка имеет 440 витков для 220 вольт. Получается на каждые два витка по 1 вольту. Формула для подсчета витков по напряжению: N = 40-60 / S, где S – площадь сечения сердечника в см2.

Константа 40-60 зависит от качества металла сердечника.

Сделаем расчет для установки обмоток на магнитопровод. В нашем случае у трансформатора окно 53 мм по высоте и 19 мм по ширине. Каркас будет текстолитовый. Две щеки внизу и вверху 53 – 1,5 х 2 = 50 мм, каркас 19 – 1,5 = 17,5 мм, окно размером 50 х 17,5 мм.

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

• Обмотка простого трансформатора высокого напряжения 2,18 х 450 = 981 виток.
• Низковольтная для накала 2,18 х 5 = 11 витков.
• Низкого напряжения накальная 2,18 х 6,3 = 14 витков.

Количество витков первичной обмотки: берем провод 0,35 мм, 50 / 0,39 х 0,9 = 115 витков на один слой. Количество слоев 981 / 115 = 8,5. Из середины слоя не рекомендуется делать вывод для обеспечения надежности.

Рассчитаем высоту каркаса с обмотками. Первичная из восьми слоев с проводом 0,74 мм, изоляцией 0,1 мм: 8 х (0,74 + 0,1) = 6,7 мм. Высоковольтную обмотку лучше экранировать от других обмоток для предотвращения помех высоких частот. Для того, чтобы мотать трансформатор, делаем обмотку экрана из одного 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 будет занимать места: 0,1 х 2 + 6,7 + 0,32 = 7,22 мм. Повышающая обмотка из 17 слоев, толщина 0,39, изоляция 0,1 мм: 17 х (0,39 + 0,1) = 6,8 мм. Поверх обмотки делаем слои изоляции 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 накальных обмоток.

Можно сделать расчет внутренних сопротивлений обмоток. Для этого рассчитывается длина витка, берется длина провода в обмотке, определяется сопротивление, зная удельное сопротивление по таблице для меди.

При расчете сопротивления секции первичной обмотки получается разница около 6-ти Ом. Такое сопротивление даст падение напряжения 0,84 вольта при токе номинала 140 миллиампер. Чтобы компенсировать это падение напряжения, добавим два витка. Теперь во время нагрузки секции равны по напряжению.

Изготовление каркаса катушки трансформатора своими руками

Важны углы на деталях, и точность в размерах, что повлияет на сборку простого трансформатора.

Намотка трансформатора своими руками

Укладываем изоляцию первого слоя. Вставляем конец провода в отверстие выводной клеммы. Начинаем мотать провод, не забывая о его натяжении.

Проверить можно так: намотанная катушка не будет проминаться от пальца. Провод растягивать нельзя, так как нарушится изоляция. Готовую катушку рекомендуется пропитать парафином, чтобы не испортить провод.

Если обмотка гудит во время работы трансформатора, то изоляция провода стирается, провод изгибается и разрушается. По этой причине натяжение провода во время намотки имеет большое значение.

Витки во время намотки придвигаем друг к другу, уплотняем. Первый слой самый важный.

На слое не нужно оставлять пустое место. Наибольшее напряжение на последних витках составляет для первичной 60 + 60 / 2, 18 + 55 В. Изоляция из лака выдержит напряжение, если провод будет проваливаться в пустоту слоя, то может нарушиться изоляция.

Пропитываем первый слой, затем второй и так далее. К изоляции между обмотками необходимо отнестись добросовестно. Она должна выдерживать до 1000 вольт.

Слои самодельного трансформатора должны иметь правильную форму. По мере намотки катушка будет изгибаться у краев. Для этого слои нужно равнять во время намотки, не повредив изоляцию.

Окончание изготовления трансформатора своими руками

Припаиваем выводные концы обмоток, изолируем поверхность простого трансформатора, подписываем на нем данные характеристики и производим сборку сердечника. После этого надо проверить этот простой трансформатор своими руками.

Замеряем ток самодельного трансформатора вхолостую, он должен быть минимальным. Смотрим на нагрев. Если греется сердечник, то неправильно подобрано железо.

Если нагрелись обмотки, значит, есть короткое замыкание. Если нормально, то замыкаем ненадолго вторичную обмотку, треска и сильного гудения не должно быть.

Пример как сделать самодельный трансформатор

Перейдем к изготовлению самого трансформатора. По готовому сердечнику рассчитаем мощность трансформатора, витки и провод, намотаем первичную и вторичную обмотки, соберем трансформатор полностью.

Чтобы мотать трансформатор напряжением 220 на 12 вольт нам необходимо подобрать магнитный сердечник. Подбираем магнитный сердечник Ш-образный, и каркас от старого трансформатора. Чтобы определить мощность, выдаваемую простым трансформатором, необходимо произвести предварительный расчет.

Расчет трансформатора

Рассчитываем диаметр провода первичной обмотки. Мощность трансформатора Р = 108 Вт:

Р = Ux Iгде: I1 – ток в первичной обмотке;

тогда ток в первичной обмотке: I1 = Р1 / U1 = 108 Вт / 220 В = 0,49 А.

Возьмем I= 0,5 ампера.

Из таблицы диаметр провода в зависимости от тока выбираем допустимый ток 0,56 А, диаметр 0,6 мм.

Самодельный трансформатор своими руками можно намотать без станка. На это уйдет два-три часа, не больше. Приготовим полоски бумаги для прокладки ее между слоями провода. Полоску вырезаем шириной равной расстоянию между щечками катушки трансформатора плюс еще пару миллиметров, чтобы бумага легла плотно, по краям витки не залезали друг на друга.

Намотка первичной обмотки

Теперь берем провод от старой катушки, у которой провод с хорошей не потрескавшейся изоляцией. Конец провода вставляем в гибкую трубочку изоляции от старого использованного провода соответствующего подходящего диаметра. Просовываем конец обмотки в отверстие каркаса катушки (они уже имеются в старом каркасе).

Когда намотка первичной обмотки закончена, то конец провода изолируем в трубочку и выводим наружу катушки. Между первичной и вторичной обмотками делаем обмоточную изоляцию. Можно мотать трансформатор дальше.

Вторичная обмотка

Рассчитаем диаметр провода вторичной обмотки самодельного трансформатора. Мощность вторичной обмотки примем: Р2 = 100 ваттР2 = U2  x I2где:

U = 18 вольт;

I – ток;

Допустимый ток во вторичной обмотке будет равен: I2 = Р2 / U2 = 100 Вт / 18 В = 5,55 А.

Из таблицы диаметр в зависимости от тока: диаметр для тока 5,55 А – ближайшее значение в таблице 6,28 ампера. Для такого тока необходим диаметр провода 2 мм.

Берем провод, который мы получили при сматывании старого трансформатора. Наматываем провод вторичной обмотки по такому же принципу, как и первичную обмотку. Провод вторичной обмотки намного жестче, поэтому, чтобы он ровно ложился при намотке, периодически его необходимо осаживать ударами молотка через деревянный брусок, чтобы не повредить изоляцию.

У нас получилось 3 слоя вторичной обмотки. Получился готовый намотанный каркас простого трансформатора.

Сборка трансформатора своими руками

Для ускорения сборки берем по две Ш-образные пластины. Вставляем их внутрь каркаса поочередно с двух сторон по две штуки.

Концы обмоток зачищаем и лудим. Затем припаиваем к выводным планкам, которые можно прикрепить к каркасу трансформатора. Получился готовый трансформатор своими руками.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните накарту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Поделиться ссылкой:

Источники:

Основы электроники: трансформатор

Строительство трансформатора

Теория предыстории: что делает трансформатор?

Трансформатор рассматривается многими как один из важнейших электрических компонентов, играющих ключевую роль в современном обществе. Без этого мы, вероятно, не смогли бы обеспечить электричеством столько домов и офисов, сколько мы делаем сегодня, а также не смогли бы обеспечить им более сельские районы мира.

Можно подумать, что технология, столь важная для нашей повседневной жизни, будет иметь сложную структуру, но если вы ее разложите, трансформатор – это всего лишь несколько основных частей с широким диапазоном теоретических возможностей.

Структура трансформатора

Сердечник трансформатора представляет собой металлическую конструкцию, которая обернута витками изолированного провода и пропускает магнитный поток. Сердечник обычно изготавливается из железа или стали и может быть выполнен в нескольких конфигурациях: квадратной, тороидальной, Е-образной, с цельным, воздушным и даже с многослойным стальным сердечником. Также можно использовать зазор в сердечнике для ограничения тока короткого замыкания. Каждая комбинация имеет свои собственные свойства минимизировать потери или быть наиболее эффективной при использовании на высоких частотах, в зависимости от области применения.

Обмотки

Входные и выходные напряжения / токи трансформатора зависят от количества витков провода, известного как «коэффициент трансформации». Есть первичная сторона и вторичная сторона, и количество обмоток на каждой стороне представляет собой соотношение, прямо пропорциональное соотношению напряжений. Обе стороны зависят друг от друга через свойство индукции и магнитный поток, который течет через сердечник трансформатора.

Где

The Project

Предупреждение: Если вы не уверены в опасностях, связанных с вашим конкретным проектом, проконсультируйтесь с кем-нибудь, кто имеет опыт, прежде чем начинать свой проект.

Необходимые инструменты и компоненты:

(2) Магнитный провод 26 AWG
(1) Магнитный провод 20 AWG
(1) Горизонтальное крепление на катушке трансформатора
(2) Ферритовый сердечник E (без зазоров)
Паяльник
Припой
Калькулятор
Изолента
Питание от переменного тока до переменного тока источник

Направление:

1.Начнем с расчета коэффициента поворотов по формуле:

2. Намотка трансформатора несколько сотен раз займет некоторое время, поэтому убедитесь, что у вас есть время сделать это за один присест и вы можете одновременно сосредоточиться на счете. В этом уроке мы будем использовать пример создания повышающего трансформатора и увеличения выходной мощности трансформатора, чтобы удвоить входную.

3. Возьмите один конец более тонкого провода (26 AWG) и припаяйте его к контакту соединителя в углу шпульки.

4. Обмотайте вторичную обмотку с рассчитанным числом оборотов. В нашем примере мы намотаем 800 витков. Постарайтесь намотать его относительно туго и равномерно по этой стороне сердечника.

5. По завершении 800 витков припаяйте конец к другому штырю углового соединителя на бобине трансформатора. Рекомендуется использовать булавку рядом с предыдущей, чтобы вам было легче отслеживать.

6. Используя более толстую проволоку (20 AWG), припаяйте один конец к третьему углу шпульки.

7. Обмотайте первичную сторону с половиной витков вторичной стороны. В нашем примере это будет 400 витков. Опять же, попробуйте намотать его относительно плотно и равномерно по всей стороне сердечника.

8. Припаяв конец провода к последнему углу бобины, оберните все изолентой, чтобы защитить его от окружающей среды и исключить возможность случайного короткого замыкания.

9. Защелкните каждую деталь E-образного сердечника на шпульке так, чтобы центр буквы E проходил через сердцевину шпульки.

Примечание: У вас есть возможность добавить дополнительный центральный отвод, припаяв провод к самому железному сердечнику, чтобы создать более совершенный трансформатор.

10. Вы заметите, что были использованы только четыре контакта. Это сделано в основном для безопасности и простоты. Следуя нашему примеру, вы можете добавить переменное напряжение к первичной стороне, чтобы удвоить его напряжение на вторичной стороне. Не забудьте измерить его мультиметром, прежде чем использовать его в каких-либо приложениях.

Ваш проект завершен – поздравляем!

Вопросы для обсуждения

1.Когда происходит передача максимальной мощности от источника к нагрузке?
2. Что приведет к увеличению числа витков провода на вторичной обмотке трансформатора?
3. Что даст трансформатор с обмоткой 100: 200 по сравнению с трансформатором с обмоткой 400: 800?
4. Для чего нужен трансформатор с центральным отводом?

ссылку

http://edisontechcenter.org/Transformers.html

Как сделать понижающий трансформатор

Обновлено 15 декабря 2020 г.

Крис Дезил

Трансформаторы – это простые, но чрезвычайно полезные электрические устройства, которые работают благодаря явлению, известному как электромагнитная индукция.Если поместить проводящий провод в изменяющееся магнитное поле, поле индуцирует электрический ток в проводе, а там, где есть ток, возникает разность потенциалов или напряжение. Обратное также верно. Изменяющийся ток в проводнике создает магнитное поле. Поскольку ток должен изменяться (в потоке), трансформаторы работают только с электричеством переменного тока, что является преимуществом переменного тока перед мощностью постоянного тока.

Напряжение зависит от того, сколько раз проводник проходит через магнитное поле.Вы можете преобразовать напряжение в одной цепи – первичной цепи – в другое напряжение во вторичной цепи, регулируя количество раз, когда проводники каждой цепи проходят через магнитное поле. Устройство, которое это делает, представляет собой трансформатор, а когда он снижает напряжение во вторичной цепи, это понижающий трансформатор. Это именно то, что делает трансформатор на линии электропередачи за пределами вашего дома. Сделать понижающий трансформатор самому несложно, но он не будет таким большим и мощным, как на линии электропередачи.Однако он будет работать точно так же.

Трансформаторы используют обмотки

В трансформаторе используется один проводник, намотанный несколько раз вокруг центрального сердечника для первичной цепи, и другой проводник, также несколько раз намотанный вокруг того же или другого сердечника для вторичной цепи. Соотношение количества обмоток в этих катушках определяет напряжение во вторичной катушке. Формула трансформатора, которая следует из закона Фарадея, следующая:

\ frac {N_s} {N_p} = \ frac {V_s} {V_p}

, где N _s и N _p – количество обмоток в вторичная и первичная обмотки соответственно, а V _s и V _p – напряжения.

В понижающем трансформаторе вторичное напряжение меньше первичного, поэтому количество обмоток вторичной обмотки должно быть меньше количества обмоток первичной обмотки. Если вам известно напряжение в первичной цепи и у вас есть цель для вторичной катушки, вы достигнете своей цели, отрегулировав количество обмоток на обеих катушках.

Построение понижающего трансформатора

Наиболее эффективные трансформаторы имеют ферромагнитные сердечники, потому что этот материал намагничивается первичной обмоткой и передает энергию вторичной обмотке более эффективно, чем катушки могут делать сами.Самый простой способ получить ферромагнитную катушку – найти большую стальную шайбу в строительном магазине или на ремонтной мастерской. Он должен быть от 2 до 3 дюймов в диаметре.

Для изготовления катушек можно использовать любой провод, но лучше всего магнитный провод 28 калибра, который представляет собой очень тонкий медный провод, покрытый изоляцией. Чтобы создать первичную катушку, плотно оберните провод вокруг шайбы не менее 500 раз, удерживая провода плотно вместе. При необходимости намотайте его слоями. Тщательно подсчитайте количество обмоток и запишите количество.Когда вы закончите наматывать, оставьте два конца свободными для подключения к источнику питания и оберните провода малярной лентой, чтобы они оставались на месте.

Поскольку вы собираете понижающий трансформатор, количество обмоток вторичной обмотки будет меньше. Фактическое число зависит от желаемого напряжения, и вы можете рассчитать его, используя формулу трансформатора. Намотайте вторичную катушку поверх первичной, оставив концы свободными для подключения к счетчику. Оберните катушку малярной лентой, а затем оберните весь трансформатор изолентой, чтобы изолировать его.Трансформатор готов к тестированию.

Пример расчета

Предположим, вы хотите понизить напряжение 120 В в домашней розетке до 12 В. Соотношение напряжений составляет 12/120 = 1/10, поэтому, если первичная обмотка имеет 500 обмоток, вторичная обмотка должна иметь 50.

Обратите внимание, что использование домашнего напряжения в этом расчете является только примером, и ток, проходящий под ним. Большое напряжение приведет к быстрому нагреву проводов, и было бы опасно пытаться снизить его.Этот элементарный трансформатор безопаснее использовать для гораздо меньших входных напряжений от более безопасных источников. Не оставляйте трансформатор подключенным на какое-либо время.

Как рассчитать обмотку трансформатора

Обновлено 28 декабря 2020 г. распределительные сети, которые преобразуют токи высокого напряжения в те, которые вы используете в бытовых приборах.Эти трансформаторы имеют простую конструкцию для большинства типов трансформаторов, но могут сильно различаться по степени изменения входного напряжения в зависимости от конструкции.

Формула обмотки трансформатора

Трансформаторы, которые используются в системах распределения электроэнергии, имеют простую конструкцию, в которой используется катушка, намотанная на магнитный сердечник в различных областях.

Эти катушки с проводом принимают входящий ток и изменяют напряжение в соответствии с коэффициентом поворота трансформатора , который равен

\ frac {N_P} {N_S} = \ frac {V_P} {V_S}

для числа обмотки первичной обмотки и вторичной обмотки N _p и N _s соответственно, а напряжение первичной обмотки и вторичной обмотки V _p и V _s соответственно.

Эта формула обмотки трансформатора сообщает вам долю, на которую трансформатор изменяет входящее напряжение, и что напряжение обмоток катушки прямо пропорционально количеству обмоток самих катушек.

Имейте в виду, что, хотя эта формула называется «соотношением», на самом деле это дробь, а не соотношение. Например, если у вас есть одна обмотка в первичной обмотке и четыре обмотки во вторичной обмотке трансформатора, это будет соответствовать доле 1/4, что означает, что трансформатор снижает напряжение на значение 1/4.Но соотношение 1: 4 означает, что для одного из чего-то есть четыре из чего-то другого, что не всегда означает то же самое, что и дробь.

Трансформаторы могут увеличивать или уменьшать напряжение и известны как повышающие трансформаторы , или понижающие трансформаторы , , в зависимости от того, какое действие они выполняют. Это означает, что коэффициент трансформации трансформатора всегда будет положительным, но может быть больше единицы для повышающих трансформаторов или меньше единицы для понижающих трансформаторов.

Формула обмотки трансформатора верна только тогда, когда углы первичной и вторичной обмоток совпадают по фазе друг с другом. Это означает, что для данного источника питания переменного тока (AC), который переключается вперед и назад между прямым и обратным током, ток в первичной и вторичной обмотках синхронизируется друг с другом во время этого динамического процесса.

Могут быть некоторые трансформаторы с коэффициентом трансформации 1, которые не изменяют напряжение, а вместо этого используются для разделения различных цепей друг от друга или для небольшого изменения сопротивления цепи.

Калькулятор конструкции трансформатора

Вы можете понять свойства трансформаторов, чтобы определить, что калькулятор конструкции трансформатора будет учитывать в качестве метода определения того, как сконструировать трансформаторы.

Хотя первичная и вторичная обмотки трансформатора отделены друг от друга, первичная обмотка индуцирует ток во вторичных обмотках с помощью метода индуктивности. Когда источник питания переменного тока подается через первичные обмотки, ток течет по виткам и создает магнитное поле с помощью метода, называемого взаимной индуктивностью.

Формула обмотки трансформатора и магнетизм

Магнитное поле описывает, в каком направлении и насколько сильный магнетизм будет действовать на движущуюся заряженную частицу. Максимальное значение этого поля составляет dΦ / dt , скорость изменения магнитного потока Φ за небольшой промежуток времени.

Поток – это измерение того, сколько магнитного поля проходит через определенную площадь поверхности, например прямоугольную. В трансформаторе силовые линии магнитного поля направляются наружу от магнитной катушки, вокруг которой намотаны провода.

Магнитный поток связывает обе обмотки вместе, а сила магнитного поля зависит от силы тока и количества обмоток. Это может дать нам калькулятор конструкции трансформатора , который учитывает эти свойства.

Закон индуктивности Фарадея, который описывает, как магнитные поля индуцируются в материалах, диктует, что напряжение любой из обмоток индуцирует

либо для первичных обмоток, либо для вторичных обмоток. Обычно это называется наведенной электродвижущей силой ( ЭДС ).

Если бы вы измерили изменение магнитного потока за небольшой период времени, вы могли бы получить значение dΦ / dt и использовать его для вычисления ЭДС . Общая формула для магнитного потока:

\ Phi = BA | cos {\ theta}

для магнитного поля B , площадь поверхности плоскости в поле A и угол между магнитным полем линии и направление, перпендикулярное площади θ .

Вы можете учесть геометрию обмоток вокруг магнитопровода трансформатора, чтобы измерить поток. Askat

для источника переменного тока, где ω – угловая частота ( 2πf для частоты f ) и Φ _max – максимальный поток.В этом случае частота f относится к количеству волн, которые проходят через заданное место каждую секунду. Инженеры также называют произведение тока на количество витков обмотки « ампер-витков, » – мерой силы намагничивания катушки.

Примеры калькулятора обмоток трансформатора

Если вы хотите сравнить экспериментальные результаты того, как обмотки трансформаторов влияют на их использование, вы можете сравнить наблюдаемые экспериментальные свойства с характеристиками калькулятора обмоток трансформатора.

Компания-разработчик программного обеспечения Micro Digital предлагает онлайн-калькулятор обмотки трансформатора для расчета стандартного калибра проводов (SWG) или американского калибра проводов (AWG). Это позволяет инженерам изготавливать провода соответствующей толщины, чтобы они могли нести заряды, необходимые для их целей. Калькулятор оборотов трансформатора подскажет вам индивидуальное напряжение на каждом витке обмотки.

Другие калькуляторы, например, от компании-производителя Flex-Core, позволяют рассчитать размер провода для различных практических применений, если вы введете номинальную нагрузку, номинальный вторичный ток, длину провода между трансформатором тока и измерителем и входную нагрузку. метра.

Трансформатор тока создает напряжение переменного тока во вторичной обмотке, пропорциональное току в первичной обмотке. Эти трансформаторы снижают токи высокого напряжения до более низких значений, используя простой метод контроля фактического электрического тока. Нагрузка – это сопротивление самого измерительного прибора пропускаемому через него току.

Hyperphysics предлагает интерактивный интерфейс расчета мощности трансформатора, который позволяет использовать его в качестве калькулятора конструкции трансформатора или в качестве калькулятора сопротивления трансформатора.Чтобы использовать его, вам необходимо ввести частоту напряжения питания, индуктивность первичной обмотки, индуктивность вторичной обмотки, количество катушек первичной обмотки, количество катушек вторичной обмотки, вторичное напряжение, сопротивление первичной обмотки, сопротивление вторичной обмотки, сопротивление нагрузки вторичной обмотки и взаимная индуктивность.

Взаимная индуктивность M учитывает влияние изменения нагрузки на вторичную обмотку на ток через первичную обмотку с ЭДС:

ЭДС = -M \ frac {\ Delta I_1} {\ Delta t }

для изменения тока через первичную обмотку ΔI ₁ и изменения во времени Δt .

Любой онлайн-калькулятор обмотки трансформатора делает предположения о самом трансформаторе. Убедитесь, что вы знаете, как каждый веб-сайт рассчитывает заявленные ценности, чтобы вы могли понять теорию и принципы, лежащие в основе трансформаторов в целом. Насколько они близки к формуле обмотки трансформатора, вытекающей из физики трансформатора, зависит от этих свойств.

Советы по дизайну для перемотки собственных трансформаторов, октябрь 1944 г. Radio News

Не многие перематывают трансформаторы в наши дни, но даже в 1955 году, когда появились «Советы по дизайну для перемотки Собственные трансформеры »в журнале Radio News появилась статья не так много перематывали трансформаторы.Но многие радиомонтажники сделали это, потому что замена была дорогостоящей, и замена на другие, кроме обычные трансформаторы могут занять много времени. Поиска на Интернет и доставка через пару дней. Поскольку многие – если не большинство, по необходимости – мастерские по ремонту электроники сохранили подписки на доступную торговлю журналы, опубликовавшие подобные статьи, оказали большую услугу. Автор Джеймс Долан предоставляет всю необходимую информацию для разработки вашего собственный трансформатор с нуля или для модификации существующего трансформатора для соответствия ваши конкретные требования.Во многих магазинах хранились тематические учетные карточки. файл с названием журнала, номером выпуска и заголовком статьи для быстрого ознакомления.

Советы по дизайну для перемотки собственных трансформаторов

Многим военнослужащим по необходимости приходится перематывать мелкие неисправные радиотрансформаторы ввиду современной нехватки.

Джеймс Э. Долан

Сохраните те старые сердечники трансформатора. Многие из них можно использовать для самостоятельной разработки агрегаты для специальных работ.

Отсутствие приоритета, особая опытная работа, актуальность, стремление к проектированию. и построить свой собственный трансформатор, любая из этих причин может побудить вас попытаться проектирование и изготовление собственных трансформаторов. Эта статья предназначена для оказания помощи потенциальному производителю трансформаторов, который экономил запасы cores с намерением когда-нибудь что-нибудь из них сделать. Конструктору трансформаторов открыта возможность построения трансформаторов для его собственное специальное использование, в соответствии с его собственными спецификациями и любого электрического размера он желает.

Поскольку экспериментатор обычно планирует использовать ядра, которые у него есть под рукой, независимо от того, они из какой-то старой заброшенной широковещательной работы или чего-то, что он однажды перегрузил слишком часто, или части полюсного трансформатора, полученные в результате мудрого союза с в какой-то местной энергетической компании, в этой статье будет предпринята попытка показать, как эти ядра можно найти хорошее применение.

Первое, что нужно учитывать – это размер сердечники под рукой, как физические, так и электрические. Возьмите небольшую записную книжку, а затем измерить все имеющиеся ядра и записать эту информацию в свой ноутбук.В первую очередь при проектировании мы обращаем внимание на мощность трансформатора, который мы планируем сделать. Соответственно, было бы разумно перечислить наш трансформатор основной запас в отношении мощности, которую они будут нести. Также перечислено, следует – толщина сердечника, площадь поперечного сечения центральной стойки, если сердцевина является оболочкой, а площадь поперечного сечения одной ножки, если она является стержневым. Площадь и длина и ширина окна. в сердечнике, в который должны входить готовые катушки, также следует записать.Довольно неприятно наматывать катушку, а затем обнаруживать, что окно сердечник слишком мал для полной обмотки. Хорошо позволить От 10% до 40% дополнительного места при вычислении размера катушки, если вы не у вас есть какой-то намоточный станок, например, хороший токарный станок с надлежащим переключить передачи, под рукой, чтобы намотать катушки, иначе вы не будет достигать зазоров между обмотками, указанных в общих таблицах проводов, которые дают столько витков на квадратный дюйм.Не пытайтесь втиснуть обмотку в малейшее возможное пространство; допустить ваши ошибки и отклониться от совершенства, которое вы обязательно сделаете.

Единственный инструмент, необходимый для первой части нашей работы, – это хорошая линейка; мера внешние размеры жил, их длина и ширина, площадь окна, и толщина сердечника. По этим рисункам вычислите площадь поперечного сечения. Не забудьте плотно зажать сердечник при измерении толщины, иначе возникнет ошибка. приведет к вашему вычислению.

Мощность, которую будет обрабатывать ядро, определяется по графику. данные для этой цели. На этом графике слева указаны номинальные мощности. вертикальный столбец и площадь поперечного сечения в основании графика. А Кривая на графике отмечена как «Площадь в ваттах». Найдите площадь поперечного сечения . на базовой шкале и проведите по вертикальной линии, проведенной в точке, представляющей площадь до кривой «Площадь в ваттах». Где эта вертикальная линия встречается с кривой проведите горизонтальную линию слева от столбца мощности.Это укажет возможности ядра по управлению мощностью.

Рис. 1 – Внимательно следуйте этим кривым при проектировании вашего собственные радиотрансформаторы для достижения максимальной эффективности и рабочих характеристик.

Следующее соображение – это использование, которое предлагается для имеющихся сердечников. Если возникает потребность в трансформаторе, есть ли у вас сердечник, который можно использовать с целью? Это первый вопрос, на который необходимо ответить; Найди мощность.Мощность равна произведению напряжения на силу тока, или:

W = EI ………. (1)

Таким образом, мы должны умножить напряжение на силу тока каждой вторичной обмотки и сложите их вместе, чтобы определить требуемую мощность. Давайте спроектируем и построим трансформатор, который выдает 5 вольт при 3 амперах с центральным ответвлением; 6.3 вольт на 4 ампера с центральным отводом; и иметь высоковольтную обмотку 450-0-450 вольт и который обеспечит ток 200 миллиампер.Трансформатор будет работают от 115 вольт, 60-тактного тока. Применяя нашу формулу (1), имеем 5 х 3 равно 15; 6,3 х 4 равно 25,2; и 450 x 200 миллиампер или 0,2 ампера, равно 90. Эти продукты представляют собой мощности отдельных вторичных обмоток. Добавьте их В результате получается общая вторичная мощность, в данном случае 130 Вт. В первичная мощность определяется путем добавления к этой цифре потерь в сердечнике и обмотки. Обычно эти потери составляют около 10% от номинала трансформатора.Следовательно, если мы разделим вторичную мощность на 0,9, мы найдем первичную мощность; таким образом:

W _p = W _s /0.9 ……. (2)

, где W _p представляет первичную мощность, а W _s представляет вторичная мощность.

Если это сделано, первичная мощность трансформатора составляет 144 Вт. Позволять мы называем это 150 Вт, чтобы обеспечить легкое рабочее значение.

Мы можем остановиться здесь и свериться с ранее сделанной диаграммой в нашей записной книжке. с указанием имеющихся ядер и данных о них.Есть ли у нас под рукой ядро, которое выдержит 150 ватт? Возможно, лист кремнистой стали нужно покупать у местного дилера стали и разрезал его, чтобы сделать трансформатор с сердечником. Возможно, мы иметь под рукой 200-ваттный сердечник, из которого мы можем вычесть несколько слоев, чтобы используйте его для 150-ваттного приложения.

Теперь из-за коэффициента мощности трансформатора мы не можем разделить эту мощность. значение на 115 вольт, чтобы найти ток, но необходимо принять этот коэффициент мощности в учетную запись.Поскольку коэффициент мощности обычно составляет около 90%, мы можем найти первичный ток, умножив первичное напряжение на 0,9 и разделив первичную мощность этим продуктом.

I _p = W _p / (E _p x 0,9) ………….. (3)

Если для первичного напряжения используется 115 вольт, этот продукт (E _p х 0,9) становится 103,5; если первичное напряжение составляет 110 вольт, продукт становится 99. Если мы хотим обеспечить простую оценку стоимости, мы можем назвать этот продукт 100, что будет представлять первичное напряжение немногим более 110 вольт.Если мы используем коэффициент 100 в предлагаемой нами конструкции трансформатора с первичной мощностью 150 Вт, мы находим, что наш первичный ток будет 1,50 ампер.

Следующим этапом проектирования является расчет витков в обмотках. На графике показаны витки первичной обмотки 115-вольтной первичной обмотки с использованием магнитного потока сердечника. плотность 75 000 линий на квадратный дюйм. Поскольку все виды стали будут в ядер, которые мы будем использовать, необходимо выбрать достаточно высокое значение для хорошей работы и все еще не настолько высокого, чтобы вызвать чрезмерные потери в сердечнике с более бедные марки стали.Эта таблица составлена ​​исходя из предположения, что первичное напряжение как 115 вольт и частота 60 циклов в секунду. Это легко использовать график; имея площадь жилы (поперечное сечение) на базовой линии, возвести вертикальная линия от основания в точке, представляющей поперечное сечение жилы области до линии, обозначенной «Площадь для поворотов». В том месте, где эта вертикаль пересекает отмеченную таким образом кривую протяните горизонтальную линию до правой стороны график, на котором будут указаны витки в первичной цепи.

Возвращаясь к предлагаемому трансформатору, который мы строим, отмечается Опять же, ядро ​​должно нести 150 Вт. Просматривая наш график, мы обнаруживаем, что площадь поперечного сечения, необходимая для этой мощности 150 Вт, составляет 2,2 кв. дюймы. В первичной обмотке будет 270 витков провода, как показано в разделе «Площадь до витков». изгиб.

Поскольку у нас есть первичные витки на графике, мы можем найти вторичные витки для каждой обмотки по формуле, согласно которой отношение первичных напряжение к первичным виткам прямо пропорционально соотношению вторичных напряжение на вторичных витках.Математически это: E _p / N _p = E _с / N _с

Эта формула стала более удобной за счет преобразования ее в более работоспособную форму. в котором коэффициенты изменены для указания количества оборотов на вольт, а не пропорционального проблема соотношения. Таким образом, количество витков на вольт – это количество витков, деленное на напряжение, один член нашей новой формулы должен быть в такой форме:

N _s = N _p / E _p x E _s

В новой формуле теперь указано, что количество витков вторичной обмотки равно первичному. напряжение, деленное на количество витков первичной обмотки, и полученный результат умножается на вторичное напряжение.В предлагаемом нами трансформаторе мы нашли первичный оказывается 270; подставляя это значение и вставляя первичное напряжение в в нашем уравнении (5) имеем:

N _с = 270/115 x E _с = E _с х 2,35.

Теперь, заменив различные вторичные напряжения вместо E _s в нашей формуле мы легко можем найти наши второстепенные витки. Предлагаемый нами трансформатор имеет три вторичных обмотки, 5 вольт, 6.3 вольта и 900 вольт, все с отводом от средней точки. Используя приведенную выше формулу, мы находим, что для 5-вольтовой обмотки требуется 12 витков; в На обмотку 6,3 В требуется 14,8 или 15 витков; а обмотка на 900 вольт требует 2115 оборотов. Центральные ответвители будут на каждой обмотке на 6, 7 1/2 и 1058 витков. соответственно. Небольшая диаграмма, показывающая особенности дизайна различных обмотки теперь должны быть построены. На этой диаграмме должно быть показано первичное напряжение, ток, витки, размер провода и площадь поперечного сечения обмотки.В будут показаны те же данные для каждой вторичной обмотки. Изоляция провода также должна указывается для каждой обмотки. Возвращаясь к предложенному нами трансформатору, мы обнаружили что сердечник должен иметь площадь поперечного сечения 2,2 квадратных дюйма. У нас есть под рукой сердечник раковинного типа, центральная ножка которого имеет ширину 1 1/2 дюйма и толщиной 1 1/2 дюйма. Удалив несколько слоев, мы можем сделать это ядро до 2,2 в поперечном сечении, чтобы соответствовать нашей цели. Окно этого ядро имеет длину 2 1/4 дюйма и ширину 3/4 дюйма.Теперь наша задача – найти если наша катушка поместится в это окно. Площадь окна составляет 1,688 квадратных дюйма.

Теперь необходимо выбрать размер провода, который будет использоваться для различных обмотки. Как правило, провод должен иметь площадь поперечного сечения между 750 и 1500 круговых милов на ампер тока, чтобы избежать чрезмерных потерь в меди и для предотвращения перегрева змеевика. Изучив проволочный стол, мы находим, что нет.14 имеет площадь поперечного сечения 4107 круговых мил, что допустимо для обмоток 3 и 4 ампера. Обмотка 1 1/2 ампера требует провод меньшего диаметра, поэтому выбираем провод №19 с площадью поперечного сечения 1288 круговых мил. Обмотка высокого напряжения, по которой проходит ток 0,2 Ампер должен иметь площадь около 150 круговых мил. Находим, что провод № 28 имеет площадь 151 круговой мил, что удовлетворительно для наших целей.

Теперь наша диаграмма проводов и информации о витках должна быть построена и для трансформатор, который мы предлагаем построить, показан на схеме I.Когда мы добавляем последний столбец нашей диаграммы, мы найдем требуемую площадь поперечного сечения для провода в катушке в данном случае 0,922 квадратных дюйма.

Необходимо сделать припуск на изоляцию, которая должна быть размещена вокруг сердечник и между обмотками. Допустимая толщина изоляции 0,050 дюйма. для изоляции вокруг жилы; так как намоточное пространство составляет 2 1/4 дюйма в длину, это означает 2 1/44 X 0,050 или 0,11 квадратного дюйма изоляции в этой точке.Там необходимо учитывать четыре катушки, первичную и три вторичных, и между ними будет вставлена ​​изоляция толщиной 0,025 дюйма.

Поскольку эти катушки снова имеют длину 2 1/44 дюйма, это означает, что данная изоляция будет занимать 0,056 между каждой парой катушек. Поскольку есть четыре катушки с тремя промежутки между ними, это означает, что изоляция между катушками составит до 0,170 квадратных дюймов. В дополнение к этой изоляции, покрывающая изоляция будет необходимо, чтобы покрыть внешнюю часть катушки.Пусть эта изоляция будет 2 1/4 дюйма. длинные и толщиной 0,025; это займет 0,06 квадратных дюйма. Каждый конец катушки должен быть утеплен. Утеплитель будет толщиной 0,050 и шириной 3/4 или 0,08 дюйма. квадратный дюйм для обоих концов. Площадь изоляции катушки – это общая всех этих индивидуальных изоляционных материалов, или 0,42 квадратных дюйма для изоляции.

Добавление этой области изоляции к площади, необходимой для провода, даст общая площадь окна сердечника, необходимая для размещения катушек.В предлагаемом нами дизайне для наших обмоток требуется 0,922 кв. дюйма, а для изоляции – 0,42 кв. дюйм. Для готовой катушки потребуется 1,342 квадратных дюйма. Мы не сделали любые поправки на неравномерность и другие неточности ручного намотки или ручная конструкция катушки. Необходимо сделать от 10% до целых Припуск 40% на обмотку и изоляцию. Если вы будете осторожны, более низкие проценты будет применяться, в противном случае катушки следует рассматривать как требующие 30% или 40% расчетных требований к площади.В нашем случае мы будем рассчитывать на будьте очень осторожны и оставьте 20% дополнительного места. Это 20% площади 1,342 кв. дюймов составляет 0,268 квадратных дюйма, и добавляя это к нашей вычисленной площади, мы находим полная площадь с учетом припусков составляет 1,610 квадратных дюймов. Как окно в ядро, которое мы выбрали для этой работы, имеет достаточный размер, чтобы вместить этот размер обмотки мы можем продолжить наш дизайн. (Площадь нашего окна составляет 1,688 кв. дюйм.)

Таблица I. Конструктивные особенности различных обмоток.

Теперь найдите среднюю длину витка каждой вторичной обмотки и умножьте это среднее значение. длина витка по количеству витков в каждой вторичной обмотке, чтобы найти длину провода требуется для каждого вторичного. Это касается и первичного. Запишите эту длину, так как это наше руководство по закупкам для наших требований к проводам. Из проволочного стола найти сопротивление на 1000 футов каждого размера провода, используемого в различных вторичные. Рассчитайте сопротивление вторичных обмоток.Умножение сопротивление каждой обмотки току, проходящему через обмотку, будет дайте нам падение напряжения в каждой обмотке. Если падение напряжения нежелательно будучи слишком высоким, чтобы дать нам желаемые характеристики напряжения и тока затем добавьте несколько витков в недостающие обмотки, чтобы компенсировать это напряжение. уронить. Теперь возведите в квадрат ток каждой обмотки и умножьте его на сопротивление. каждой соответствующей обмотки. Это даст продукт, который представляет собой I ² R или потери меди, вызванные теплом в обмотках, возникающим при прохождении тока.Обратите внимание на эти потери в меди и их сумму, поскольку этот коэффициент будет использоваться в ближайшее время в вычисление КПД трансформатора. Нахождение потерь, присутствующих в ядре трансформатор легко сделать, рассчитав кубическое содержимое сердечника, и, зная, что кремнистая сталь весит 0,27 фунта на кубический дюйм, мы можем вычислить вес сердечника. Конечно, тоже несложно поставить сердечник на весах и прочтите вес, если они у вас под рукой. Наши основные потери будут около 1.7 Вт на фунт материала сердцевины. Умножьте вес сердечника на 1,7 и результатом будут потери в сердечнике в ваттах. Добавьте эти показатели потерь вместе с потерями в меди и потерях в сердечнике, а также их сумма даст нам общие потери нашего трансформатора.

Возьмите мощность вторичных обмоток и умножьте ее на 100. Разделите это произведение на ту же мощность плюс общие потери, включая потери в меди и железные потери.Это приведет к процентному коэффициенту, который будет эффективностью трансформатора. Выражается математически:

Эфф. = (W _с x 100) / (W _с + потери)

КПД должен быть около 90% или выше. Если вы использовали меньший размер провода где-то потому что он у вас был под рукой, возможно, вы увеличили медь потеря; если потери в сердечнике кажутся высокими, не уменьшайте размер сердечника, а используйте провод большего размера на одной или нескольких обмотках для уменьшения потерь в меди.

Собираем в одну кучу все расчеты нашего последнего параграфа для предлагаемого трансформатора. Во-первых, мы обнаруживаем, что наша средняя длина поворота составляет примерно 7 дюймов. Есть 270 витков первичной обмотки, что требует 157 футов эмалевого провода №19. В качестве второстепенного # 1 и №2 используйте провод одного и того же размера, мы можем рассматривать как одновременно, так и наш провод здесь требуется 16 футов эмалированного провода №14. Вторичный № 3 потребует 1232 фута эмалированной проволоки №28. Сопротивление на фут для этих размеров проводов это: 0.002525 Ом на фут для № 14; 0,008051 Ом на стопу для эмали №19; и 0,065 Ом на фут для провода № 25. Сопротивление различных обмоток являются:

Первичный 1,26 Ом; вторичный № 1, 0,018 Ом; вторичный № 2, 0,022 Ом; вторичный №3, 80 Ом.

Падение напряжения на обмотке:

Вторичный № 1 0,054 В; вторичный № 2, 0,088 вольт; вторичная №3, 16 вольт.

Падение напряжения на вторичной обмотке №3 не вызывает возражений.Чтобы компенсировать для наших падений напряжения во вторичных обмотках № 1 и 2, а также для преодоления сопротивления в выводах от трансформатора к розеткам добавим по одному витку на каждую этих обмоток. Таким образом, мы даем им новое значение 13 и 16 витков соответственно. с центральными метчиками теперь на 6 1/2 и 8 оборотов. Изменить ранее сделанный график к этим новым ценностям.

Текущий квадрат, умноженный на сопротивление каждой обмотки:

Первичный, 2.8 Вт; вторичный №1 0,16 ватт; вторичный №2, 0,35 Вт; вторичный # 3, 3,2 Вт. Общие потери в меди составляют 6,51 Вт.

Поскольку сердечник имеет внешние размеры 4 1/2 на 3 3/4 дюйма и весит 4,6 фунтов, потери в сердечнике составляют 7,8 Вт. Общие потери складываются из меди и потери в сердечнике или 14,3 Вт. КПД трансформатора:

(Ш _с x 100) / (Ш _с + потери) или (130 х 100) / (130 + 14,3)

Выполняя указанные математические операции, мы обнаруживаем, что наша эффективность составляет почти 91%.Поскольку наш показатель эффективности – это наша проверка полезности наших дизайн и наша эффективность более 90% в этом случае дизайн полностью удовлетворительный и мы можем пойти дальше и сконструировать наш трансформатор.

Опубликовано: 5 марта, 2021 г.

ТРАНСФОРМАТОРЫ – прикладное промышленное электричество

Что такое повышающие и понижающие трансформаторы

Это действительно очень полезное устройство. С его помощью мы можем легко умножить или разделить напряжение и ток в цепях переменного тока.Действительно, трансформатор сделал передачу электроэнергии на большие расстояния реальностью, поскольку напряжение переменного тока может быть «повышено», а ток «понижен» для снижения потерь мощности сопротивления проводов вдоль линий электропередач, соединяющих генерирующие станции с нагрузками. На обоих концах (как на генераторе, так и на нагрузках) уровни напряжения снижаются трансформаторами для более безопасной работы и менее дорогостоящего оборудования.

Трансформатор, который увеличивает напряжение от первичной к вторичной (больше витков вторичной обмотки, чем витков первичной обмотки), называется повышающим трансформатором .

Напротив, трансформатор, предназначенный для работы с точностью до наоборот, называется понижающим трансформатором .

Давайте еще раз рассмотрим фотографию, показанную в предыдущем разделе:

Это понижающий трансформатор, что подтверждается большим числом витков первичной обмотки и малым числом витков вторичной обмотки. В качестве понижающего блока этот трансформатор преобразует низковольтную слаботочную мощность в низковольтную сильноточную мощность.Провод большего сечения, используемый во вторичной обмотке, необходим из-за увеличения тока. Первичная обмотка, которая не должна проводить такой большой ток, может быть изготовлена ​​из провода меньшего сечения.

Обратимость работы трансформатора

Если вам интересно, может ли работать с любым из этих типов трансформатора в обратном направлении (питание вторичной обмотки от источника переменного тока и передача питания первичной обмотке нагрузки) для выполнения противоположной функции: может функционировать повышающий как понижение и виза-верса.

Однако, как мы видели в первом разделе этой главы, эффективная работа трансформатора требует, чтобы индуктивности отдельных обмоток были спроектированы для определенных рабочих диапазонов напряжения и тока, поэтому, если трансформатор будет использоваться «в обратном направлении», как это должны использоваться в пределах исходных проектных параметров напряжения и тока для каждой обмотки, чтобы не оказаться неэффективным (или чтобы не повредить чрезмерным напряжением или током!).

Таблички конструкции трансформатора

Трансформаторы часто сконструированы таким образом, что не очевидно, какие провода ведут к первичной обмотке, а какие – к вторичной.В электроэнергетике, чтобы избежать путаницы, используется одно из условных обозначений «H» для обмотки более высокого напряжения (первичная обмотка в понижающем блоке; вторичная обмотка в повышающем) и «X». обозначения низковольтной обмотки. Следовательно, у простого силового трансформатора будут провода с маркировкой «H ₁ », «H ₂ », «X ₁ » и «X ₂ ». Обычно это имеет значение для нумерации проводов (H ₁ по сравнению с H ₂ и т. Д.), который мы рассмотрим немного позже в этой главе.

Практическое значение повышающих и понижающих трансформаторов

Тот факт, что напряжение и ток «скачкообразно изменяются» в противоположных направлениях (одно вверх, другое вниз), имеет смысл, если вы вспомните, что мощность равна напряжению, умноженному на ток, и поймете, что трансформаторы не могут производить мощность , а только преобразовывают ее . Любое устройство, которое могло бы выдавать больше энергии, чем потребляло, нарушило бы закон сохранения энергии в физике, а именно, что энергия не может быть создана или уничтожена, а только преобразована.Как и в случае с первым рассмотренным нами примером трансформатора, эффективность передачи энергии от первичной к вторичной стороне устройства очень хорошая.

Практическое значение этого становится более очевидным, когда рассматривается альтернатива: до появления эффективных трансформаторов преобразование уровня напряжения / тока могло быть достигнуто только за счет использования двигателей / генераторных установок. Чертеж моторно-генераторной установки показывает основной принцип работы: (Рисунок ниже)