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.
Опции темы
Поиск по теме
а почему так ? , коллега? , ведь почти все дрели имеют регуляторы оборотов , и тем более есть еще и шуруповерты, если дело в скорости вращения, так почему дрелью хуже качество скрутки?
Я с начала крутил ручной дрелью, а потом приловчился и к электродрели.
Дело в том, что при использовании дрели, как, впрочем, и при ручной скрутке (в меньшей степени) шаг скрутки в разных участках косы получается разный! Поэтому: 1. Изготавливать навивку для такого трансформатора нужно в 4 – 5 раз длиннее необходимого, затем лишнее отрезать с обеих концов. От кол-ва скруток на сантиметр зависит волновое сопротивление линии. 2. Острые кромки кольца только слегка можно снять алмазным надфилем. Фторопластовую ленту для обмотки кольца лучше не применять, лучше обычную лакоткань не более 2-х слоев. 3. Концы провода с двух сторон косы лучше сразу маркировать разноцветными отрезками изоляции с провода длиной 2 мм, чтобы не искать после намотки тестером 4. Полностью проклеивать готовый транс не стОит, лучше использовать нитку и каплю клея в одной точке. 5. Ну и наконец: Руки! Мыли ? (с) – мотать чистыми руками
намотки трансформатора для смесителя.
Для смесителей в основном используются колечки типоразмера 7х4х2. Так, как грани(кромки) на кольце достаточно острые, то желательно перед обмоткой их чем то обмотать. Можно применить фторопластовую ленту, которую можно найти если разобрать реле типа РЭС9, РЭС10. Снимаете алюминиевый кожух и там уже уведите. После снятия нужно нарезать полосочку примерно 4 мм. Только там применяется лента достаточно плотная, потому будет трудно обмотать кольцо ею – будет постоянно хотеть раскрутится.
А можно просто пойти в хоз магазин, где продается сантехника и взять уплотнитель из фторопласта закладывается в сальники крановых и вентильных устройств в качестве набивки. Кроме того, фторопласт используется в местах резьбовых соединений труб в качестве все того же уплотнительного материала. Надо иметь в виду, что фторопласт выпускается в двух видах: в форме ленты и в форме шнура. Нам конечно нужна лента. Лента у меня шириной около 1 см, которую еще режу вдоль по полам. Получается кусок в 10 см по полам – на 2 кольца. Известны разные виды набивок, отличных по своим характеристикам. Не знаю какая попадется Вам, у меня никаких изменений в проницаемости и др. параметров не вводит. Намотка немного кропотливое занятие, нужно терпение. Я только спичкой подталкиваю, шаг за шагом и так по всему кругу.
Обмотки трансформатора мотаю проводом 0.2 – 0.3 мм. При применении обмотки в три провода, на кольце в один ряд помещается до 15 витков. Больше не получится. Обычно мотаю 12 витков.
Подготовка обмотки "в три провода".
Берем провод, складываем в трое, делаем из толстого провода (около 1 мм), из любого материала два крючка – один крючок закрепляем не подвижно где угодно, второй зажимаем в дрель, можно ручную. Если электро, то нужно чтобы на малых оборотах. На не подвижном крючке скручиваем один конец "трехпроводки", далее по всей длине проходимся пальцами чтобы все провода были равномерно уложены. Второй конец прикручиваем на крючке со стороны дрели. Делаем натяжку и еще раз проверяем как лежат провода. Начинаем медленно крутить . Обычно по технологии рекомендуется 2 -3 скрутки на сантиметр. Косичка из проводов получается ровная и красивая. Если нету дрельки, то с другой стороны крючка делаете ручку от колодца и держа одной рукой, второй крутите ручку колодца. И в натяжку смотрите как образуется красивая косичка.
Намотка трансформатора на кольце.
Если Вам нужно намотать десять трансформаторов, то косичка будет более 1 метра. Таким длинным проводом будет не удобно мотать. На кольце размером 7х4х2 при обмотки в 12 витков нужно примерно 12 см. провода. Это с учетом отводов около 1,5 см. Более точно можете определить опытным путем. Если нужно всего два кольца, то можно не резать, за одно и экономия какая то будет. Косичка длиной в 20 см. должна хватить на два трансформатора.
Мотаете равномерно, по всей длине кольца. Выводы удобней зачищать все сразу – три с одной, три с другой стороны. Делается это канцелярским ножом по кругу на пальце. В общем нужна сноровка. Зачищаю примерно до 5 мм. , потом лужу зачищенные провода. Затем меряем тестером и выводы обмоток распределяем друг на против друга. Вот так .
Последний раз редактировалось ur5yfv; 17.06.2012 в 01:17 .
Сегодня я расскажу о процедуре расчета и намотки импульсного трансформатора, для блока питания на ir2153.
Моя задача стоит в следующем, нужен трансформатор c двумя вторичными обмотками, каждая из которых должна иметь отвод от середины. Значение напряжения на вторичных обмотках должно составить +-50В. Ток протекать будет 3А, что составит 300Вт.
Расчет импульсного трансформатора.
Для начала загружаем себе программу расчета импульсного трансформатора Lite-CalcIT и запускаем её.
Выбираем схему преобразования – полумостовая. Зависит от вашей схемы импульсного источника питания. В статье “Импульсный блок питания для усилителя НЧ на ir2153 мощностью 300Вт” схема преобразования –полумостовая.
Напряжение питания указываем постоянное. Минимальное = 266 Вольт, номинальное = 295 Вольт, максимальное = 325 Вольт.
Тип контроллера указываем ir2153, частоту генерации 50кГц.
Стабилизации выходов – нет.Принудительное охлаждение – нет.
Диаметр провода, указываем тот, который есть в наличии. У меня 0,85мм. Заметьте, указываем не сечение, а диаметр провода.
Указываем мощность каждой из вторичных обмоток, а также напряжение на них.Я указал 50В и мощность 150Вт в двух обмотках.
Схема выпрямления – двухполярная со средней точкой.
Указанные мною напряжения (50 Вольт) означают, что две вторичных обмотки, каждая из которых имеет отвод от середины, и после выпрямления, будет иметь +-50В относительно средней точки. Многие подумали бы, что указали 50В, значит, относительно ноля будет 25В в каждом плече, нет! Мы получим 50В вкаждом плече относительно среднего провода.
Далее выбираем параметры сердечника, в моем случае это “R” – тороидальный сердечник, с размерами 40-24-20 мм.
Нажимаем кнопочку “Рассчитать!”. В результате получаем количество витков и количество жил первичной и вторичной обмоток.
Намотка импульсного трансформатора.
Итак, вот мое колечко с размерами 40-24-20 мм.
Теперь его нужно изолировать каким-либо диэлектриком. Каждый выбирает свой диэлектрик, это может быть лакоткань, тряпочная изолента, стеклоткань и даже скотч, что лучше не использовать для намотки трансформаторов. Говорят скотч, разъедает эмаль провода, не могу подтвердить данный факт, но я нашел другой минус скотча. В случае перемотки, трансформатор тяжело разбирать, и весь провод становится в клею от скотча.
Я использую лавсановую ленту, которая не плавится как полиэтилен при высоких температурах. А где взять эту лавсановую ленту? Все просто, если есть обрубки экранированной витой пары, то разобрав её вы получите лавсановую пленочку шириной примерно 1,5см. Это самый идеальный вариант, диэлектрик получается красивым и качественным.
Скотчем подклеиваем лавсаночку к сердечнику и начинаем обматывать колечко, в пару слоев.
Далее мотаем первичку, в моем случае 33 витка проводом диаметра 0,85мм двумя жилами (это я перестраховался). Мотайте по часовой стрелке, как показано на картинке ниже.
Выводы первичной обмотки скручиваем и залуживаем.
Далее надеваем сверху несколько сантиметров термоусадки и подогреваем.
Следующим шагом вновь изолируем диэлектриком еще пару слоев.
Теперь начинаются самые "непонятки" и множество вопросов. Как мотать? Одним проводом или двумя? В один слой или в два слоя класть обмотку?
В ходе моего расчета я получил две вторичных обмотки с отводом от середины. Каждая обмотка содержит 13+13 витков.
Мотаем двумя жилами, в ту же сторону, как и первичную обмотку. В итоге получилось 4 вывода, два уходящих и два приходящих.
Теперь один из уходящих выводов соединяем с одним из приходящих выводов. Главное не запутаться, иначе получится, что вы соедините один и тот же провод, то есть замкнете одну из обмоток. И при запуске ваш импульсный источник питания сгорит.
Соединили начало одного провода с концом другого. Залудили. Надели термоусадку. Далее вновь обмотаем лавсановой пленкой.
Напомню, что мне нужно было две вторичных обмотки, если вам нужен трансформатор с одной вторичной обмоткой, то на этом этапе финиш. Вторую вторичную обмотку мотаем аналогично.
После чего сверху опять обматываем лавсановой пленкой, чтобы крайняя обмотка плотно прилегала и не разматывалась.
В результате получили вот такой аккуратный бублик.
Таким образом, можно рассчитать и намотать любой трансформатор, с двумя или одной вторичной обмоткой, с отводом или без отвода от середины.
Программа расчета импульсного трансформатора Lite-CalcIT СКАЧАТЬ
Статья по перемотке импульсного трансформатора из БП ПК ПЕРЕЙТИ.