Как намотать трансформатор для эшу на б22. Намотка трансформатора ЭШУ на сердечнике Б22: пошаговое руководство

Как правильно намотать трансформатор для электрошокового устройства на сердечнике Б22. Какие инструменты и материалы потребуются для намотки. Каковы особенности технологии намотки преобразователя для ЭШУ. Какие параметры важно учитывать при расчете и изготовлении трансформатора.

Основные компоненты и инструменты для намотки трансформатора ЭШУ

Для успешной намотки трансформатора электрошокового устройства (ЭШУ) на сердечнике Б22 потребуется следующее:

• Ферритовый сердечник Б22
• Медный эмалированный провод подходящего сечения
• Изоляционная лента или лакоткань
• Устройство для намотки (моталка)
• Мультиметр для проверки намотки
• Паяльник и припой для соединения выводов

Какой провод лучше выбрать для намотки трансформатора ЭШУ. Оптимальным вариантом является медный эмалированный провод диаметром 0,1-0,3 мм. Тонкий провод позволит сделать больше витков, что важно для получения высокого выходного напряжения.

Расчет параметров трансформатора для электрошокера

Перед началом намотки необходимо произвести расчет основных параметров трансформатора:

1. Определить требуемый коэффициент трансформации
2. Рассчитать количество витков первичной и вторичной обмоток
3. Выбрать оптимальное сечение провода для каждой обмотки
4. Учесть особенности сердечника Б22 при расчетах

Как рассчитать количество витков обмоток трансформатора ЭШУ. Число витков первичной обмотки обычно составляет 20-50, а вторичной — несколько тысяч. Точное соотношение зависит от входного напряжения и требуемого выходного напряжения электрошокера.

Подготовка сердечника Б22 к намотке

Перед намоткой необходимо правильно подготовить ферритовый сердечник Б22:

• Очистить поверхность сердечника от загрязнений
• Проверить целостность сердечника, отсутствие сколов и трещин
• При необходимости нанести изоляционное покрытие
• Закрепить сердечник на устройстве для намотки

Зачем нужно изолировать сердечник перед намоткой. Нанесение тонкого слоя изоляции (например, лакоткани) на поверхность сердечника предотвратит возможное повреждение изоляции провода при намотке и снизит вероятность межвитковых замыканий.

Технология намотки первичной обмотки трансформатора

Процесс намотки первичной обмотки трансформатора ЭШУ включает следующие этапы:

1. Закрепление начала провода на сердечнике
2. Равномерная намотка расчетного количества витков
3. Контроль натяжения провода при намотке
4. Фиксация конца обмотки и вывода
5. Изоляция готовой первичной обмотки

Как обеспечить равномерность намотки первичной обмотки. Для этого следует использовать специальное устройство с механизмом укладки витков или выполнять намотку вручную с постоянным контролем равномерности укладки и плотности прилегания витков друг к другу.

Особенности намотки вторичной обмотки трансформатора ЭШУ

Намотка вторичной обмотки имеет свои нюансы:

• Использование более тонкого провода
• Большее количество витков (тысячи)
• Необходимость послойной изоляции
• Повышенные требования к изоляции между слоями
• Важность точного подсчета витков

Почему важна послойная изоляция при намотке вторичной обмотки. Послойная изоляция предотвращает возникновение межвитковых замыканий и пробоев между слоями обмотки, что критично для надежной работы высоковольтного трансформатора ЭШУ.

Методы изоляции между слоями вторичной обмотки

Для качественной изоляции между слоями вторичной обмотки можно использовать следующие методы:

• Прокладка тонкой лакоткани между слоями
• Нанесение изоляционного лака после каждого слоя
• Использование специальной изоляционной ленты
• Применение метода «намотки виток к витку» для снижения напряжения между соседними витками

Финальная сборка и тестирование трансформатора

После завершения намотки обмоток необходимо выполнить следующие шаги:

1. Проверка сопротивления и отсутствия замыканий в обмотках
2. Изоляция выводов трансформатора
3. Пропитка обмоток изоляционным лаком (при необходимости)
4. Установка магнитопровода (если используется)
5. Финальное тестирование трансформатора

Как проверить качество намотки трансформатора ЭШУ. Основные методы включают измерение сопротивления обмоток, проверку отсутствия межвитковых замыканий и тестирование трансформатора под нагрузкой с контролем выходного напряжения.

Меры безопасности при работе с высоковольтными трансформаторами

При работе с трансформаторами для ЭШУ необходимо соблюдать следующие меры безопасности:

• Использование изолирующих перчаток и инструментов
• Работа с обесточенным устройством
• Правильное заземление оборудования
• Соблюдение правил электробезопасности
• Хранение готового трансформатора в изолированном виде

Почему важно соблюдать меры безопасности при работе с трансформаторами ЭШУ. Высокое выходное напряжение трансформатора может представлять серьезную опасность для жизни и здоровья. Строгое соблюдение правил безопасности минимизирует риски поражения электрическим током.

Оптимизация характеристик трансформатора ЭШУ

Для улучшения характеристик трансформатора электрошокера можно применить следующие методы:

1. Использование сердечника с оптимальными магнитными свойствами
2. Подбор оптимального соотношения витков первичной и вторичной обмоток
3. Применение провода с минимальными потерями
4. Оптимизация геометрии намотки для снижения паразитных емкостей
5. Использование качественных изоляционных материалов

Как влияет выбор сердечника на эффективность трансформатора ЭШУ. Правильно подобранный сердечник обеспечивает оптимальную передачу энергии между обмотками, снижает потери и улучшает общую эффективность трансформатора.

Влияние частоты преобразователя на конструкцию трансформатора

Частота работы преобразователя ЭШУ существенно влияет на конструкцию трансформатора:

• Более высокая частота позволяет уменьшить габариты трансформатора
• При повышении частоты необходимо учитывать скин-эффект в проводах
• Выбор материала сердечника зависит от рабочей частоты
• С ростом частоты возрастают потери в сердечнике

Намотка трансформатора для электрошокового устройства на сердечнике Б22 требует тщательного подхода к расчетам, выбору материалов и соблюдению технологии намотки. При правильном выполнении всех этапов можно получить эффективный и надежный трансформатор, обеспечивающий требуемые характеристики ЭШУ. Важно помнить о мерах безопасности при работе с высоковольтными устройствами и соблюдать все необходимые правила.

Штука для намотки трансформаторов. Без Arduino / Хабр

В одном из проектов понадобилось намотать под сотню трансформаторов. Это стало поводом пересмотреть нелюбовь к моточным изделиям, которая тянулась ещё со школы, где, помогая в кабинете физики, вручную перематывал большую катушку для опытов Фарадея. Зелёную, как сейчас помню.

Поэтому вместо поиска трансформаторного завода меня манил ящик с деталями от старых проектов.

Видео

Проектирование

Быстрый поиск показал, что большая часть комплектующих в нём уже есть. Нашёлся даже шаговый мотор с винтом на ось укладчика, который достался в наследство с 3Д принтером.

Пока шли недостающие драйверы и шаговый мотор со сквозным валом, прикидывал конструкцию во Fusion 360 и печатал детали импровизированного укладчика.

Первая версия механики

На тот момент была идея установить энкодер с другой стороны вала, чтобы подкрутить катушку рукой на паузе не сбивая счёт. Идея оказалась не востребованной и осталось просто колёсико.

Когда все детали оказались на столе, оставалось просто собрать всё в одну конструкцию.

Так за выходные получилось Мотало.

Управление

Сразу встал вопрос с управлением. Рядом с Ардуино нашёлся стенд с ПЛК Siemens, который показался более интересной альтернативой. Тем более в нём уже был экран для простого пользовательского интерфейса. Ещё нашлась плата управления 3D принтером под Marlin, но экран победил.

Первый запуск показал работоспособность изделия: катушка мотается, проволока укладыватся, но держатель катушки, казавшийся ровным на экране, в реальности оказался не таким из-за своей конструкции и особенностей FDM печати.

Вторая версия держателя, спроектированная под фотополимерный принтер, получилась удачнее. Появилась поддержка катушки с другой стороны: сверло, как ровный калиброванный вал нашедшийся под рукой, вращается в подшипниках и пружиной зажимает катушку между двумя половинами держателя. Это сильно улучшило повторяемость установки и стабильность катушки на высоких скоростях.

Вторая версия механики

Программирование

ПЛК можно рассматривать как большую Ардуину в которой решены вопросы корпусирования, защиты портов ввода-вывода и связи с внешним миром. Как Controllino, только для промышленного применения. Вместо breadboard и «DuPont» — плоская отвёртка и провода с наконечниками.

Controllino, Arduino и ПЛК S7-1200

В среде TIA Portal, через которую происходит программирование ПЛК, многие параметры конфигурируются мышкой, как в CubeMX от STM. Настраивается не только низкоуровневая периферия, но и высокоуровневые объекты-«библиотеки».

Для намотки потребовалось два таких технологических объекта для управления осями. В каждом объекте выбирается выход, куда подключён драйвер шагового двигателя, количество импульсов на оборот и задаются динамические характеристики. Даже джерки из коробки.

Настройка параметров оси

Программирование похоже на программирование микроконтроллеров. Только вместо C — Паскале-подобный МЭК язык. Например Blink в одну строчку:

 "LED_Out" := "Clock_1Hz";

LED_Out — это выход ПЛК, а Clock_1Hz — системная переменная типа Bool, которая меняет своё значение раз в секунду.

Вначале код намотки был тривиален — после каждого слоя расчёт движения последующего и запуск на исполнение. Но в процессе эксплуатации захотелось дополнительных возможностей: отвода укладчика с одновременным медленным поворотом катушки в обратном направлении для более удобного отрезания и закрепления проволоки, режима ручной укладки тейпа и замедления на сменах направления движения укладчика. Показалось интересным добавить функцию растягивания неполного слоя на два, чтобы конец обмотки оказался там же, где и начало для соединения с контактами.

После таких доработок изначальный код превратился в стейт-машину под сотню строк.

CASE "Control_DB".state OF
// …
    "STATE_IDLE":
        IF "Control_DB".doRun THEN
            "Control_DB".doRun := FALSE;
            "Control_DB".state := "STATE_WINDING_PREPARE";
            "Control_DB".isAxisEnable := TRUE;
            
        ELSIF "Control_DB".doSetHome THEN
            "Control_DB".doSetHome := FALSE;
            #home := true;
        END_IF;
        
        
    "STATE_WINDING_PREPARE":
        #_rodPosition_mm := 0;
        #_rodVelocity_mms := 2;
        
        #_coilRotations := 0;
        #_coilVelocity_rps := 1;
        
        #_doExecuteCoil := TRUE;
        #home := true;
        
        "Control_DB".  state := "STATE_WINDING_RUN_NEXT";
    "STATE_WINDING":
// …
    "STATE_WINDING_RUN_NEXT":
// …
    "STATE_MOVE_ROD_PREPARE":
// …
    "STATE_MOVE_ROD":
// …
    "STATE_TAPING_PREPARE":
// …
    "STATE_TAPING":
// …
    "STATE_RETURN_ROD_PREPARE":
// …
    "STATE_RETURN_ROD":
// …    
END_CASE;

А ведь ещё хочется автоматического закрепления и отрезания проволоки на выводах. Но это пока больше вопрос механики.

Интерфейс для экрана собирается мышкой, почти как WinForms в VisualStudio. Похожие свойства и события в элементах управления:

Визуальный редактор GUI

В получившемся интерфейсе задаётся количество витков, диаметр проволоки, ширина катушки и скорость намотки. Также есть кнопки остановки, запуска, начала намотки тейпа и обнуления.

Мотало в действии

Теперь нужно ввести параметры намотки, вставить корпус трансформатора, закрепить проволоку и запустить намотку. А в конце сделать несколько оборотов специальной лентой.

Режим с растягиванием слоя на два сработал только на тонкой проволоке. На более толстой два слоя вместо одного не влезли на катушку — они не дают катушке сесть на плату.

Итоги

Укладчик делался без серьёзных исследований, поэтому не получается виток-к-витку на тонком проводе, хотя и позволяет наматывать на скорости 10-15 об/сек и получать готовый трансформатор примерно за пять минут.

Моточные изделия теперь кажутся чуть менее страшными. Но, пожалуй, нужно всё-таки искать завод.

В качестве послесловия

Как так же просто сделать аналогичное устройство на отечественных аналогах — пока не знаю.

Надеялся на ОВЕН, но у них в ПЛК нет похожих удобных штук для управления осями (хотя, на ПЛК 110 можно извернуться и сделать руками в прерывании), а о разрабатываемом модуле управления перемещением МП210-601 поддержка сказала, что приоритеты сменились и планов по выпуску оного пока нет. И даже в  АСУТП-шной группе в Телеграм не нашлось подходящего ответа. Если кто-то знает удобную штуку для управления осями — поделитесь, пожалуйста, в комментариях.