Перемотка тороидального трансформатора своими руками: Тороидальный трансформатор своими руками: пошаговая инструкция

Содержание

Как сделать тороидальный трансформатор своими руками?

Преобразование тока или напряжения применяется практически в каждом электроприборе. Для чего нужен трансформатор? Более практичного и универсального прибора для преобразования напряжения еще не придумали.

Как устроен трансформатор?

Основа прибора – замкнутый магнитопровод. На него наматываются обмотки – от двух и более. При появлении на первичной обмотке переменного напряжения, в основе возбуждается магнитный поток. Он наводит на остальных обмотках переменное напряжение с аналогичной частотой.

Разница в количестве витков между обмотками определяет коэффициент изменения величины напряжения. Проще говоря, если вторичная обмотка имеет вдвое меньше витков, на ней возникнет напряжение, в два раза меньшее, чем в первичной. Мощность остается прежней, что позволяет работать с большими токами при меньшем напряжении.

Важно! Трансформатор может работать только с переменными или импульсными токами. Преобразовать постоянное напряжение таким образом невозможно.

Конструктивное исполнение различается по форме магнитопровода.

Броневой

Образует два витка магнитного поля, рассчитан на большие нагрузки. Магнитопровод разъемный, удобен в сборке – на центральный стержень надевается готовая обмотка. Недостаток – тяжелый, габаритный. Крайние и поперечные стержни магнитопровода эффективно не используются.

Стержневой

Конструкция аналогична броневому, магнитное поле одновитковое, соответственно мощность меньше. Также имеет разборную конструкцию. Эффективность использования поверхности магнитопровода не выше 40%.

Тороидальный трансформатор

Имеет самый высокий КПД. Это достигается за счет 100% использования площади магнитопровода. Поэтому, при одинаковой мощности, такие трансформаторы имеют меньшие размеры. Еще одно преимущество – за счет распределения обмоток по всей площади основы, охлаждение витков более эффективное. Это позволяет еще больше нагрузить преобразователь без превышения критической температуры. Недостаток один – такие трансформаторы сложно собирать, поскольку основа неразъемная.

Материалы для магнитопровода:

Железные основы набираются из пластин, наматываются ленточным способом, или отливаются монолитно. Наиболее эффективный материал – феррит. Чаще всего применяется именно в торах, увеличивая их КПД.

Какие бывают трансформаторы по конструкции, мы рассмотрели. При покупке готового прибора, вас мало волнует, насколько сложно его сделать.

Тороидальная конструкция удобна в монтаже (занимает мало места, крепится одним винтом). Однако стоит такой прибор выше, чем стержневые или броневые преобразователи напряжения. Часто его цена перекрывает экономию от самостоятельного изготовления всей электроустановки.

Тороидальный трансформатор, как сделать своими руками?

Первое, что приходит в голову – взять готовый тор от сломанной бытовой техники, и попробовать изменить параметры вторичной обмотки под ваши расчеты. Как перемотать трансформатор своими руками, знают все радиолюбители.

Но тороидальный сердечник не разбирается, если пропускать через «бублик» пару тысяч (или даже сотен) витков, на перемотку уйдут месяцы. Да и вероятность повредить оболочку проволоки при таком способе довольно высока.

Важно! Намоточная медная проволока имеет защитное лаковое покрытие. Иногда тряпичное, для мощных обмоток. Дополнительная изоляция увеличивает сечение, соответственно объем обмотки вырастает втрое. Поэтому при наматывании, витки укладываются без продольного перемещения (протяжки), чтобы не повреждать изоляцию.

Чтобы не задаваться вопросами типа: «Что можно сделать из трансформатора от микроволновки?» (из него делают споттеры для точечной сварки), логичнее будет подбирать трансформатор под конкретную задачу, а не наоборот.

Если ваш электроприбор компактный, ищите тороидальный преобразователь. Кстати, в микроволновых печах применяются бронированные трансформаторы, достаточно крупного размера.

Имея представление о характеристиках собираемого блока питания, вы должны знать, как рассчитать мощность трансформатора. Получив эту важную характеристику, начинаете поиски донора. Если приобретенный трансформатор имеет заводскую этикетку, или еще лучше, паспорт изделия – вы пользуетесь этой информацией. А если у вас в руках безымянное изделие?

Первый вопрос, который возникнет: «Как определить выводы трансформатора?» Необходимо произвести замеры сопротивления между контактами с помощью мультиметра. Надо найти первичную обмотку. Как правило, контакты первички не соединены с вторичными обмотками.

То есть, если прозвонка показала гарантировано обособленную обмотку, это первичка. По результатам замеров рисуем схему, и приступаем к определению коэффициентов понижения напряжения.

Важно! Вы должны точно быть уверенными в том, что перед вами именно трансформатор напряжения на 220 вольт, а не дроссель или прибор, рассчитанный на иное входное напряжение.

На контакты первичной обмотки подводим напряжение 220 вольт. Для безопасности можно ограничить ток какой-нибудь нагрузкой. Например, последовательно включить лампу накаливания мощностью 40-60 Вт. Лампа шунтируется обычным тумблером. Подключение производится через предохранитель, или бытовой удлинитель с защитным автоматом (на случай короткого замыкания).

Необходимо дать поработать тору несколько минут «в холостую» с включенной лампой. Затем отключите питание, и оцените температуру устройства. Если избыточного нагрева нет – шунтируйте лампу выключателем и снова дайте время на проверку нагрева.

После этого можно приступать к составлению диаграммы напряжения на вторичных обмотках. Произведите замеры на контактах во всех возможных комбинациях. Результаты отобразите на схеме. Получив полную картину, подайте на обмотки нагрузку, соответствующую напряжению. Лучший способ – та же лампа накаливания.

Внимание! Проверка вторичных обмоток под нагрузкой – косвенный способ, как узнать мощность трансформатора.

Оценить возможности прибора можно по степени нагрева под нагрузкой. Нормальная температура – не более 45°С. То есть, сразу после отключения от сети, трансформатор можно трогать рукой без температурного дискомфорта.

Рассмотрим как производится расчет мощности трансформатора

Для начала определяем сечение основы. Магнитопровод должен не только выдержать магнитное поле определенной интенсивности, он еще рассеивает выделяемое тепло. Существует упрощенный метод исчисления площади сечения в см². Она равна квадратному корню от требуемого значения мощности в ваттах.

Это максимальное значение, реальный трансформатор должен иметь запас +50%. Иначе сердечник попадет в область магнитного насыщения, что приведет к резкому локальному нагреву. Для сердечников тороидальной формы достаточно запаса 30% от расчетной площади.

Далее необходимо знать, как определить параметры провода для обмоток, чтобы обеспечить расчетную мощность трансформатора. Первая величина – количество витков на вольт (речь идет о первичной обмотке).

Для этого воспользуемся несложной формулой: константу 60 делим на площадь сечения в см². Например, сечение магнитопровода 6 см². Значит, на каждый вольт входного напряжения, требуется 10 витков провода. То есть при питании 220 вольт, первичная обмотка будет состоять из 2200 витков.

Расчет вторичных обмоток производится в пропорции коэффициента трансформации. Если необходимо 20 вольт на выходе, при константе 10 витков на вольт, потребуется 200 витков вторичной обмотки. Это абсолютное значение, без учета потерь при нагрузке. Истинное количество витков получаем, умножив значение на 1,2.

Прежде чем намотать трансформатор, надо знать сечение провода. Минимальный диаметр проволоки рассчитывается по формуле: D=0.7*√I

D – диаметр проводника в мм

Важно! Диаметр проводника замеряется без учета толщины изолирующего лака. Его надо смыть ацетоном в месте измерения. Это актуально для проводов с малым сечением.

0,7 – установочный коэффициент

√I – квадратный корень из значения силы тока в амперах

Экономить на проводе не стоит. Меньший диаметр плохо рассеивает тепло, и обмотка может перегореть. Чем тоньше провод, тем выше сопротивление. Возможны потери мощности и снижение расчетных характеристик.

Перемотка трансформатора своими руками

Расчет произвели, параметры «донора» определили, требуется перемотка вторичной обмотки. На стержневом или бронированном трансформаторах все просто – обмотка мотается на коробочку из электротехнического картона, затем надевается на разборный магнитопровод.

А как намотать тороидальный трансформатор?

Есть два способа, отработанных десятилетиями.

С помощью челнока. На вилочный челнок предварительно наматываем требуемое количество проводника. Лучше рассчитать его с запасом, возможны потери от перекосов на витках.

Этот способ годится в случаях, когда внутренний диаметр тора достаточно большой, а проводник тонкий и гибкий. Количество витков также имеет значение. Мотать обмотку даже в 500-700 витков вы будете очень долго.
Вторая технология более прогрессивная. Намотка с помощью размыкаемого обода.

Намоточный обод продевается в «дырку от бублика» и соединяется в единое кольцо. Затем на него наматывается требуемое количество проволоки. После чего проводник сматывается с обода на тороид, с одновременным его вращением для равномерной укладки.

Несмотря на кажущуюся сложность приспособления, его можно изготовить самостоятельно.

Тороидальные трансформаторы: самостоятельная намотка, проведение расчетов

Намотка трансформатора своими руками — задача несложная, если к ней подготовиться заранее. Люди, которые изготавливают различную радиоаппаратуру или силовые инструменты, имеют потребность в трансформаторах для конкретных нужд. Поскольку далеко не всегда предоставляется возможность приобрести определенные изделия, то мастера зачастую наматывают тороидальные трансформаторы самостоятельно. Те, кто в первый раз пытаются провести обмотку, сталкиваются с трудностями: не могут определить правильность расчетов, подобрать соответствующие детали и технологию. Необходимо понимать, что разные типы наматываются по-разному.

Подготовка к проведению намотки
Необходимые материалы
Как ускорить рабочий процесс

Также кардинально отличаются тороидальные устройства. Расчет тороидального трансформатора и его намотка будут особыми. Так как радиолюбители и мастера создают детали под силовое оборудование, но не всегда обладают достаточными знаниями и опытом для их изготовления, то этот материал поможет данной категории людей разобраться с нюансами.

Подготовка к проведению намотки

В первую очередь нужно провести правильный расчет тороидального трансформатора по сечению сердечника. Вычисляется нагрузка, для этого суммируют все подключенные устройства (двигатели, передатчики и т. п. ), питание которых будет обеспечиваться. К примеру, радиостанция имеет 3 канала, мощность которых по 15, 10 и 15 Ватт. Суммарно это 40 Ватт.
Далее следует поправка на КПД схемы (в большинстве передатчиков около 70%). У трансформатора также имеется собственный КПД, составляющий 95%, но нужно сделать поправку на самоделку и выставить уровень КПД не более 90%. Значит, требуемая мощность возрастет до 63,5 Вт. Стандартный вес устройств с такой мощностью — до 1,5 кг.

Следующий шаг — определяют входное и выходное напряжение. Если 220 В — входное, а 12 В — выходное со стандартной частотой 50 Гц, количество витков составит на одну обмотку 220*0,73=161 виток (округляют до целых чисел), а снизу получится 12*0,73=9 витков.
Затем — определение диаметра провода. Для этого необходимо обладать информацией относительно плотности и протекания тока, на 1 кВт выставляют значение до 3 А/мм2.

Необходимые материалы

Материалы для намотки требуют тщательного выбора, важное значение имеет каждая из деталей. В частности, вам понадобятся:

Каркас трансформаторный. Он используется для изоляции сердечника от обмоток, а также удерживает обмоточные катушки. Его изготавливают из прочных и тонких диэлектрических материалов, чтобы не занимать слишком много места в интервалах («окнах») сердечника. Можно воспользоваться картонками, микрофибрами, текстолитом. Толщина материала не должна быть более 2 мм. Каркас склеивают, пользуясь обычным клеем для столярных работ (нитроклеем). Его форма и размеры полностью зависят от сердечника, высота — немного больше, чем у пластины (высота обмотки).

Сердечник. Эту роль, как правило, выполняют магнитопроводы. Лучшим решением станет применение пластин из разобранных трансформаторов, поскольку они произведены из подходящих сплавов и рассчитаны на некоторое количество витков. Магнитопроводы имеют разнообразную форму, но чаще всего встречаются изделия в виде буквы «Ш». Кроме того, их можно вырезать из различных заготовок, которые есть в наличии. Чтобы определить точные размеры, предварительно наматывают провода обмоток.
Провода. Здесь нужно использовать два вида: для обмотки и для выводов. Оптимальное решение для трансформирующих устройств — медные провода, имеющие эмалевую изоляцию (тип ПЭЛ или ПЭ). Их хватит даже для силовых трансформаторов. Широкий выбор сечений позволяет подобрать самый подходящий вариант. Также часто применяют провода ПВ. Для вывода лучше всего брать провода с разноцветной изоляцией, чтобы не путаться при подключении.

Изоляционные подкладки. Помогают увеличить изоляцию провода обмотки. Как правило, используют тонкую и плотную бумагу (отлично подойдет калька), которую следует уложить между рядов. Но бумага должна быть целой, разрывы и проколы, даже самые незначительные, — отсутствовать.

Как ускорить рабочий процесс

У многих радиолюбителей в арсенале имеются простые специальные агрегаты, с помощью которых делается обмотка. Во многих случаях речь идет о несложных конструкциях в виде небольшого столика либо подставки на стол, на которых установлено несколько брусков с вращающейся продольной осью. Длина самой оси должна превышать длину каркаса намотки в 2 раза. На одном из выходов из брусков крепится ручка, позволяющая вращать устройство.

На оси надеваются катушечные каркасы, которые стопорятся с двух сторон шпильками-ограничителями (они препятствуют перемещениям каркаса вдоль оси).

тороидальный трансформатор перемотки | diyAudio

Перейти к последнему

Легион

Член

25.11.2016 16:31

25. 11.2016 16:31

25.11.2016 16:41
#2
25. 11.2016 16:41

.

Последнее редактирование: 25.11.2016 17:00
Легланду
Участник

25. 11.2016 19:41
#4
25.11.2016 19:41

=> Сначала поверните 10 витков кабеля, измерьте полученное напряжение и рассчитайте количество витков, необходимых для получения 24 В. И воспользуйтесь возможностью, чтобы рассчитать общую длину кабеля . .. добавление 10% + является хорошей мерой предосторожности, я узнал, что это трудный путь ;(
=> Поскольку длина кабеля будет увеличена, вы должны выбрать кабель большего диаметра, чтобы компенсировать и получить примерно такое же сопротивление между 24В (12+12В) и вашим новым…
=> Возможно, вам лучше сделать и использовать специальную иглу.В случае, если ваш трансформатор > 220 ВА с кабелем (диаметр >1,5 мм) может быть трудно обращаться
Таким образом, простым способом может быть повернуть 2 меньших кабеля “оба в руке”, чтобы //подключить их в конце работы, конечно, при правильном сопротивлении !
Я постараюсь выложить файл excel (для удобного расчета сопротивления/диаметра/длины), а также фотографии иголок…

Легланду
Участник
25. 11.2016 20:06
#5
25.11.2016 20:06

Трансформаторы EI легко перематывать, потому что вы вытягиваете бобину катушки и наматываете ее на импровизированную намоточную машину, даже на сверлильный станок с ручным приводом, но для тороидальных трансформаторов требуется специальное оборудование, поскольку вы должны наматывать их с уже вставленным сердечником.
Теперь… запоздалая оговорка: это серьезная работа, чтобы правильно намотать и расположить кабели, натяните их, соберите и защитите трансформатор (и пользователей) изоляционной лентой… вам действительно нужны некоторые навыки электрика, чтобы оставаться в безопасности и добиться успеха!
Нет… Я объяснил, что если вы добавите 2×12 В, расчет диаметра не должен быть таким точным, как в первом методе, когда вам нужно компенсировать более длинный кабель. Я никогда не говорил, что это нормально для 0,5 мм² … мой английский “перевод Google” проблема?
С тороидом несложно вычислить, сколько витков на вольт необходимо. Просто возьмите метр или около того изолированного провода и оберните его через сердечник столько раз, сколько потребуется. Подсчитайте, сколько витков, затем измерьте выходную мощность при подключении первичной обмотки к сети. Разделите витки на вольты и получите цифру. Для 24 В умножьте эту цифру на 24.
В качестве примера я недавно разобрал тороид на 30 ВА, для этого потребовалось около 9 витков на вольт. Таким образом, для 24 В в этом примере вам потребуется 216 витков. Для более высокого ВА вы получите меньшее количество витков на вольт.
Забыл добавить – вы должны учитывать правила для вашего конкретного тороида. Чтобы проверить это, измерьте существующее напряжение обмотки 12 В в разомкнутой цепи. Разделите показание на 12. Это даст вам норму в виде дроби. Ваши обороты на вольт должны быть увеличены на эту долю, иначе ваша новая обмотка будет иметь слишком низкое напряжение под нагрузкой.
Каков внешний диаметр провода из ПВХ? С такими размерами я предполагаю, что ваше ядро около 3 см на 5 см, поэтому количество оборотов на вольт будет около 2,5. Трудно поверить, что такое маленькое ядро составляет 1000 ВА.
Я оценю ваш внутренний диаметр в 6 см, следовательно, внутренняя окружность составит около 19 см. На 3,2 мм вы можете получить максимум 59 витков, что почти даст 24 В без учета регулирования. Похоже, он слишком громоздкий, чтобы добраться до 24 В. Лучше купить магнитную проволоку.
Я оценю ваш внутренний диаметр в 6 см, следовательно, внутренняя окружность составит около 19 см. На 3,2 мм вы можете получить максимум 59 витков, что почти даст 24 В без учета регулирования. Похоже, он слишком громоздкий, чтобы добраться до 24 В. Лучше купить магнитную проволоку.
Я бы либо раскрутился и начал новую вторичку с меньшим калибром. Это то, что сделал бы профессионал.
ИЛИ
Добавьте столько витков последовательно с существующими парами с гораздо меньшим сечением (выберите примерно половину площади поперечного сечения старого (магнитного) провода), надеясь, что все это поместится внутри и не будет внутри первичного провода слишком жарко. ожидать 850 ВА или на 10-15% меньше, чем раньше. и, возможно, не такое большое напряжение, если вы не можете уместить все запланированные витки. это, вероятно, будет очень громоздким и уродливым.
в любом случае вам нужно будет выяснить, сколько вольт/витков вам потребуется перед запуском. Найдите таблицу калибров магнитных проводов (спросите у своего поставщика, что они у них есть, или погуглите), чтобы выбрать новый провод.
Не ПВХ, он может нагреться и расплавиться при плотной упаковке. Просто следуйте посту 5. Если вы выводите все концы на клеммную колодку, то у вас есть 2 x 24 В с отводами 12 В – ну, никогда не знаешь, что может пригодиться в будущем.
Я наматываю повышающий трансформатор для ленточного микрофона и имею 6 сердечников для экспериментов. и идея с обмотками. но я не понимаю пару вещей.
я вижу трансформаторы с внутренней обмоткой первичной и вторичной обмотки… как они не замыкаются при соприкосновении? или я путаю?
я знаю, что моя первичная обмотка будет состоять только из 1-4 витков, а вторичная – около 130 витков. но я просто положить их рядом, не касаясь? и равномерно распределить катушки по всему сердечнику? или нужно перед обмоткой вторички обмотать первичку изоляционной лентой?
ваш трансформатор будет крайне малой мощности и низкого напряжения, поэтому я не вижу в этом проблемы.
обмотайте изолентой оголенный сердечник, намотайте поверх него, и вы должны использовать эмалированный провод, который является достаточной изоляцией между витками, если вам не нужно наматывать через острые края или углы, и, если вам нужно намотать вторичную обмотку сверху само по себе, используйте немного ленты между слоями.
Если хотите, смочите намотанный трансформатор горячим воском, чтобы свести к минимуму микрофонный фон от обмоток, и обмотайте его липкой лентой для аккуратности.
Для моего любопытства, каков размер сердечника и материал? а где вы их берете?
Какова ожидаемая индуктивность первичной и вторичной обмотки?
Медный провод, используемый для обмотки трансформатора, должен быть покрыт эмалью. Это тонкий слой эмали на основе лака, который покрывает провод и образует изолирующий слой. Это легко увидеть на медном проводе, так как это будет коричневатый (иногда зеленоватый) слой на проводе, который довольно трудно удалить. Его можно соскоблить или стереть наждачной бумагой.
Запомните две очень важные вещи.
1. Используйте самый толстый изоляционный слой рядом с сердечником, который вам может сойти с рук, и используйте материал с низкой диэлектрической проницаемостью (например, тонкий картон), это поможет сохранить низкую емкость трансформатора.
Прежде чем начать, используйте один из онлайн-калькуляторов катушек, чтобы определить длину провода, необходимого для обмоток. Это также позволит вам рассчитать окончательную горловину торроида. Затем вы можете сделать «челнок» с проводом, чтобы пройти через торроид.
Помогает, если выключить радио, чтобы можно было считать ходы! Помогает также, если у вас есть импедансный мост для измерения индуктивности, когда вы закончите. Если у вас слишком мало витков, вы можете припаять, но перед пайкой обязательно наденьте на провод кусок термоусадочной пленки.
также я понятия не имею об индуктивности, я даже не знаю, как ее вычислить, я медленно читал перед сном, как будто это моя домашняя работа, но не так просто впитать все сразу. я решил, что намотаю один, проведу измерения и посчитаю, есть ли в конце правильный шаг для моего первого ленточного микрофона в гетто, и по мере продвижения я изучу больше теории и получу представление о том, что лучше всего подходит для звука и конкретных целей. для трансформатора. Я также планирую сделать тороид микрофонного входа и тороид директ-бокса в конечном итоге
Хорошо, сегодня я получил тороидальные сердечники, это аморфные сердечники диаметром 23 мм. У меня пока нет всех деталей для микрофона в
, и я подумывал о том, чтобы намотать одну для самодельного директ-бокса в то же время для развлечения.
ищет трансформатор 200k:1.5k, вероятно, соотношение 12:1 (как у Дженсена). С чего мне начать разбираться в своих ветрах? размер провода для первичной и вторичной?
Некоторые из моих данных могут показаться запутанными, но теория верна, и это должно вам помочь.
Если у вас нет данных о вашем сердечнике, методы, которые я покажу, помогут вам определить их и количество витков для начала.
Из-за толщины изоляции.
Чем он тоньше, тем больше витков может поместиться в данном пространстве или можно использовать более толстый провод.
Чем лучше вы можете заполнить пространство на сердечнике E-I, тем ниже индуктивность рассеяния.
На ториодном сердечнике необходимо заполнить всю окружность сердечника.
Надеюсь, это поможет. джер
Из-за толщины изоляции.
Чем он тоньше, тем больше витков может поместиться в данном пространстве или можно использовать более толстый провод.
Чем лучше вы можете заполнить пространство на сердечнике E-I, тем ниже индуктивность рассеяния.
На тороидальном сердечнике необходимо заполнить всю окружность сердечника.
Надеюсь, это поможет. jer