Как правильно намотать трансформатор. Как намотать трансформатор своими руками: пошаговая инструкция и расчеты — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Как правильно рассчитать параметры трансформатора. Какие материалы и инструменты потребуются для намотки. Пошаговая инструкция по сборке повышающего и понижающего трансформатора. Как проверить работоспособность самодельного трансформатора.

Содержание

Что такое трансформатор и для чего он нужен

Трансформатор — это статическое электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования параметров электрической энергии — напряжения и тока переменного тока. Основные функции трансформатора:

Повышение или понижение напряжения
Гальваническая развязка электрических цепей
Преобразование числа фаз
Регулирование напряжения

Трансформаторы широко применяются в системах передачи и распределения электроэнергии, в различных электронных устройствах, блоках питания, сварочных аппаратах и др. Изготовление трансформатора своими руками может потребоваться при ремонте техники или для создания самодельных устройств с нужными параметрами.

Основные элементы конструкции трансформатора

Трансформатор состоит из следующих основных частей:

Магнитопровод — сердечник из ферромагнитного материала
Первичная обмотка — подключается к источнику питания
Вторичная обмотка — на ней получается преобразованное напряжение
Изоляция между обмотками и магнитопроводом
Каркас для намотки обмоток
Выводы обмоток

Для изготовления трансформатора своими руками потребуется правильно подобрать эти компоненты и выполнить их сборку. Рассмотрим подробнее, как это сделать.

Расчет параметров трансформатора

Перед намоткой необходимо произвести расчет основных параметров трансформатора:

Определить требуемую выходную мощность P2
Рассчитать мощность первичной обмотки P1 = P2/0,9
Вычислить сечение магнитопровода S = √P1
Рассчитать коэффициент передачи k = f/S, где f — частота сети
Определить число витков обмоток: N1 = k*U1, N2 = k*U2

Рассчитать токи в обмотках: I1 = P1/U1, I2 = P2/U2
Подобрать сечение проводов по таблице токовых нагрузок

Эти расчеты позволят определить основные конструктивные параметры трансформатора для его изготовления.

Материалы и инструменты для намотки трансформатора

Для самостоятельного изготовления трансформатора потребуются:

Магнитопровод — ферритовый или из электротехнической стали
Каркас для обмоток — из диэлектрика (текстолит, гетинакс)
Обмоточный провод нужного сечения
Изоляционные материалы (электрокартон, лакоткань)
Паяльник и припой для соединения выводов
Намоточный станок (можно сделать самодельный)
Мультиметр для проверки

Также пригодятся плоскогубцы, отвертки, ножницы по металлу, молоток, деревянные планки для подбивки витков.

Пошаговая инструкция по намотке повышающего трансформатора

Рассмотрим последовательность действий при изготовлении повышающего трансформатора:

Изготовить или подобрать каркас нужного размера
Сделать отверстия для выводов в щечках каркаса
Нанести слой изоляции на каркас
Намотать первичную обмотку, используя станок или вручную
Посчитать витки, изолировать первичную обмотку
Намотать вторичную обмотку с большим числом витков
Изолировать слои вторичной обмотки
Вывести концы обмоток через отверстия
Собрать магнитопровод внутри каркаса с обмотками
Закрепить сердечник распорками

Важно обеспечить плотную намотку витков и хорошую изоляцию между слоями и обмотками. От этого зависит качество работы трансформатора.

Особенности намотки понижающего трансформатора

При изготовлении понижающего трансформатора последовательность действий аналогична, но есть некоторые отличия:

Первичная обмотка имеет больше витков, чем вторичная
Провод вторичной обмотки обычно большего сечения
Нужна более надежная изоляция первичной обмотки
Для сварочных трансформаторов вторичная обмотка выполняется толстым проводом

В остальном технология намотки повышающего и понижающего трансформаторов совпадает. Главное — правильно рассчитать число витков и сечение провода.

Проверка работоспособности самодельного трансформатора

После сборки трансформатора необходимо выполнить его проверку:

Прозвонить целостность и сопротивление обмоток мультиметром
Проверить сопротивление изоляции между обмотками и сердечником
Подключить первичную обмотку через лампу для выявления КЗ
Измерить напряжение на вторичной обмотке при включении
Проверить нагрев трансформатора под нагрузкой

Только после успешного прохождения всех проверок самодельный трансформатор можно считать работоспособным и пригодным к эксплуатации.

Меры безопасности при работе с трансформаторами

При изготовлении и использовании трансформаторов важно соблюдать правила электробезопасности:

Работать только с отключенным питанием
Использовать качественную изоляцию
Не превышать расчетную мощность
Обеспечить надежное заземление корпуса
Не касаться обмоток и выводов при работе
Применять средства защиты при испытаниях

Соблюдение этих мер позволит избежать поражения электрическим током при работе с самодельными трансформаторами.

Трансформатор своими руками. Намотка трансформатора

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 мм², 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:

Р₁ = U₁x I₁

где: I₁ – ток в первичной обмотке;

тогда ток в первичной обмотке:

I₁= Р₁ / U₁ = 108 Вт / 220 В = 0,49 А.

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:

Р₂= 100 ватт

Р₂ = U₂ x I₂

где:

U₂ = 18 вольт;

I₂ – 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.

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.

Трансформатор своими руками: пошаговая инструкция

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?

Все преобразователи подразделяются на две основные категории – повышающие и понижающие трансформаторы.

В зависимости от предназначения, конструктивных особенностей и места установки их можно разделить на такие категории:

Силовые трансформаторы;
Измерительные трансформаторы;
Импульсные трансформаторы;
Сварочные трансформаторы;

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 трансформатора

Наиболее 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 * P₁

Это 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 = √P₁

Следует 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*U₁, N2 = k*U₂

Это 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/ U₁

Соответственно, ток, протекающий по вторичной обмотке трансформатора, вычисляется по формуле: : I₂ = P₂/ U₂

Исходя 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

Медный проводник		Алюминиевый проводник
Сечение жил, мм²	Ток, А	Сечение жил. мм²	Ток, А
0,5	11	—	—
0,75	15	—	—
1	17	—	—
1.5	19	2,5	22
2.5	27	4	28
4	38	6	36
6	46	10	50
10	70	16	60
16	80	25	85
25	115	35	100
35	135	50	135
50	175	70	165
70	215	95	200
95	265	120	230
120	300

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.

Сделайте отверстия в щеке катушки под выводы в электрическую сеть и к потребителю. Проденьте в них выводы. Рис. 3: проденьте вывод первичной обмотки
Уложите первый слой изоляции под первичку. Рис. 4: нанесите слой изоляции на катушку
Намотайте первичную обмотку трансформатора – если позволяет толщина, используйте станок, в противном случае, сделайте это руками. При намотке каждые 4 -5 витков проверяйте жесткость фиксации и плотность прилегания. Рис. 5: намотайте первичку

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:

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

Список использованной литературы

Подъяпольский А. Н. «Как намотать трансформатор» 1953
Кислицын А.Л. «Трансформаторы» 2001
Родштейн Л.П. «Электрические аппараты» 1989
Бартош А.И. «Электрика для любознательных» 2019

Как рассчитать обмотку трансформатора

Если вы когда-нибудь задавались вопросом, как дома и здания используют электроэнергию от электростанций, вы должны узнать о трансформаторах в распределительных сетях, которые преобразуют токи высокого напряжения в те, которые вы используете в бытовая техника. Эти трансформаторы имеют простую конструкцию для большинства типов трансформаторов, но могут сильно различаться по степени изменения входного напряжения в зависимости от того, как они построены.

Формула обмотки трансформатора

Трансформаторы, используемые в распределительных сетях, имеют простую конструкцию, в которой используется катушка, намотанная на магнитный сердечник в различных областях.

Эти витки провода потребляют входящий ток и изменяют напряжение в соответствии с коэффициентом трансформации витков 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 также напряжение первичной обмотки и вторичной обмотки V _p и V _s соответственно.

Эта формула обмотки трансформатора говорит вам о доле, на которую трансформатор изменяет входное напряжение, и о том, что напряжение витков катушки прямо пропорционально количеству витков самих катушек.

Имейте в виду, что хотя эта формула и называется «отношением», на самом деле это дробь, а не отношение. 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 величину 1/4. Но соотношение 1:4 означает, что на одно из чего-то приходится четыре чего-то другого, что не всегда означает то же самое, что дробь.

Трансформаторы могут повышать или понижать напряжение и известны как повышающие 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. Это означает, что для данного источника питания переменного тока (AC), который переключается между прямым и обратным током, ток как в первичной, так и во 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 отделения различных цепей друг от друга или для незначительного изменения сопротивления цепи.

Калькулятор конструкции трансформатора

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

Хотя первичная и вторичная обмотки трансформатора отделены друг от друга, первичная обмотка индуцирует ток во вторичных обмотках за счет индуктивности. Когда источник питания переменного тока проходит через первичные обмотки, ток протекает через витки и создает магнитное поле с помощью метода, называемого взаимной индуктивностью.

Формула обмотки трансформатора и магнетизм

Магнитное поле описывает, в каком направлении и как 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 направлены 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,

индуцируемое обмотками, либо для первичных, либо для вторичных обмоток. Обычно это называется индуцированной электродвижущей силой ( эдс ).

Если бы вам нужно было измерить изменение магнитного потока за небольшой период времени, вы могли бы получить значение dΦ/dt и использовать его для расчета 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 учитывать геометрию обмоток вокруг магнитопровода трансформатора для измерения потока ascat

для источника питания 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 данное место каждую секунду. Инженеры также ссылаются на произведение тока на число витков обмотки как « ампер-витков , мера намагничивающей силы катушки.

Примеры калькулятора обмотки трансформатора

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

Другие калькуляторы, такие как калькулятор от производственной компании Flex-Core, позволяют рассчитать сечение провода для различных практических применений, если ввести номинальную нагрузку, номинальный вторичный ток, длину провода между трансформатором тока и счетчиком и входную нагрузку. метра.

Трансформатор тока создает переменное напряжение 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. Нагрузкой является сопротивление самого измерительного прибора пропущенному через него току.

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

Взаимная индуктивность M учитывает эффект, который изменение нагрузки на вторичной обмотке может оказать на ток через первичную обмотку с ЭДС:

emf=-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 значения, на которые он претендует, чтобы вы могли понять теорию и принципы, лежащие в основе трансформаторов в целом. От этих свойств зависит, насколько они близки к формуле обмотки трансформатора, вытекающей из физики трансформатора.

Как самостоятельно намотать трансформатор

Домой — Techniek — Electronica — Radiotechniek — Радиолюбительское лезвие — QST — Как самостоятельно намотать трансформатор

Небольшие транзисторные блоки питания по низкой цене.

Со старым сердечником аудиотрансформатора и небольшим количеством проводов совсем несложно значительно снизить стоимость небольшого транзисторного блока питания, намотав собственный трансформатор. W6ACT показывает, как удовлетворительный дизайн может быть определен экспериментально.

Транзисторы дешевеют. Воспользовавшись этим фактом и соорудив трансформатор, можно легко создать удовлетворительный источник питания для приемника или мобильного передатчика. Большинство транзисторных силовых трансформаторов на рынке довольно дороги, но старый звуковой трансформатор можно перемотать, чтобы сделать подходящую замену. Если сердцевина толщиной в полдюйма или около того, то подойдет. Не нужно много железа, так как частота будет значительно выше 60 циклов.

Определение ампер-витков

Первым шагом является снятие старой обмотки и изготовление деревянной формы обмотки с такими же размерами поперечного сечения, как у сердечника. Затем делается временная пробная обмотка для определения правильного количества витков для окончательной обмотки. Чтобы сделать эту обмотку, вырежьте полоску картона такой же ширины, как отверстие в окне сердечника вашего трансформатора. Оберните один слой этого картона вокруг деревянной формы и закрепите его витком фрикционной ленты. На противоположные стороны формы накладываем полоски скотча, липкой стороной наружу, вдоль на форму. Когда намотка завершена, концы этих двух кусков ленты загибаются поверх обмотки, чтобы удерживать ее на месте.

Теперь намотайте 20 или 30 витков эмалированной проволоки вокруг центра формы поверх картона и закрепите скотчем. Подойдет любой размер провода от 16 до 20. Когда первая катушка будет на месте, наденьте еще две такие же катушки, по одной с каждой стороны от первой. В этих катушках нет ничего критичного, и можно использовать провод меньшего размера. Когда три катушки намотаны, скрепите их лентой и соберите на сердечнике.

Следующим шагом является подключение первой катушки к 6-вольтовой аккумуляторной батарее последовательно с реостатом, переключателем и постоянным током. амперметр. К одной из других катушек подключен низковольтный источник переменного тока с частотой 60 циклов. должны быть подключены. Напряжение от 2 до 6 примерно правильное. Третью катушку следует подключить к вертикальным пластинам осциллографа. Частота развертки может быть почти любой, поскольку любой шаблон даст желаемое указание.

Включите переменный ток. и должно быть изображение на лице прицела. Теперь закройте d.c. цепь и увеличить ток регулировкой реостата. Когда это будет сделано, рисунок на прицеле уменьшится в высоту. Перемещайте регулятор реостата до тех пор, пока рисунок не исчезнет, и считайте ток. Когда этот ток умножается на количество витков в первой катушке, произведение равно количеству ампер-витков, необходимых для насыщения сердечника. Для работы схемы типа мультивибратора необходимо, чтобы сердечник насыщался, и это должно происходить без превышения максимального номинального тока коллектора.

Первичная обмотка

Определив количество ампер-витков для насыщения сердечника, можно переходить к проектированию окончательной обмотки. Для этого сначала выберите силовые транзисторы, которые вы будете использовать, и найдите номинальный ток коллектора в литературе производителя. CBS Hytron 2N255 и 2N256 недороги и хорошо работают. Разделите ампер-витки насыщения на ток коллектора, и вы получите количество витков первичной обмотки вашего трансформатора. Правильный размер проволоки можно найти в таблице проводов во всех изданиях Справочника ARRL. Будет две катушки, и каждая будет проводить только половину времени, поэтому провод должен быть достаточно большим, чтобы пропускать половину номинального тока транзистора.

Перед намоткой катушки сделайте пару съемных концов с квадратными отверстиями, чтобы надеть деревянную форму и ограничить намотку пространством, доступным в окне сердечника. На деревянную форму следует положить изолирующую основу из тонкого картона или плотной бумаги с полосками скотча, как и раньше. Для окончательной первичной обмотки две жилы эмалированного провода намотаны параллельно. Отрежьте два куска первичного провода и, удерживая их параллельно, намотайте на количество витков, определенное выше. Обязательно оставьте достаточную длину провода на начальном конце для соединений. Когда эта двойная первичная катушка будет намотана, загните концы ленты вниз, чтобы закрепить ее на месте, и оберните ее тонким слоем изоляционной бумаги.

Намотка смещения

Поверх этого слоя бумаги положите еще две полоски ленты, чтобы удерживать следующую обмотку. Это базовая обмотка смещения, она накладывается так же, как и первичная, наматывая два провода параллельно. Для этой обмотки можно использовать меньший провод. № 28 прав. Намотать примерно на одну пятую меньше витков, чем в первичной обмотке.

Рис. 1. Подходящая схема для небольшого транзисторного блока питания. Сопротивления указаны в омах, а резисторы 1 ватт. С1 и С2 — электролиты. См. текст, относящийся к подключению CI. Выпрямители CRI — Sarkes Tarzian типа M-150. Трансформатор Т1 описан в тексте.

Следующей идет вторичная катушка, но перед ее запуском вам лучше протестировать то, что у вас уже есть, чтобы не тратить время и материал на вторичную катушку, если первичная не будет работать.

Существует множество схем, которые будут генерировать колебания при наличии силовых транзисторов. Схема, показанная на рис. 1, хорошо зарекомендовала себя в источнике питания приемника. Cl является подавителем хеша. Он должен быть подключен с незаземленной стороны 6-вольтовой линии к шасси. Если положительная сторона линии заземлена, конденсатор должен быть подключен от отрицательной стороны к шасси с положительной стороной конденсатора к шасси.

Проверка первичной обмотки

Соберите частичную обмотку на сердечнике и подключите свою любимую схему. Будьте очень осторожны при подключении постоянного тока. питания с правильной полярностью, иначе транзисторы будут разрушены. Если вы не знакомы с транзисторами, есть небольшая хитрость, которая поможет запомнить различные полярности. Транзисторы обозначаются p-n-p или n-p-n, и эти буквы относятся к полярности элементов. Центральная буква указывает полярность коллектора, а «центр» и «коллектор» начинаются с c. Как вы можете пропустить?

При подаче питания цепь должна колебаться, и вы узнаете об этом по гудению. Если все идет хорошо и он колеблется, вы готовы спроектировать вторичную обмотку. Намотайте пять или шесть витков на катушку, пропустив их через сердечник. Подайте питание и измерьте напряжение на этой временной вторичной обмотке. Это переменный ток. напряжения, поэтому используйте переменный ток. вольтметр. Разделив количество вольт на количество витков, вы найдете вольт на виток, а разделив вольт на виток на желаемое вторичное напряжение, вы найдете количество витков для вторичной обмотки.

Теперь разберите трансформатор, положите обмотку обратно на форму и намотайте на вторичную обмотку. Используйте размер проволоки, который примерно заполнит оставшееся пространство в отверстии сердечника. Если требуется отвод по центру, намотайте две вторичные катушки. Для того же выпрямленного выходного напряжения каждая вторичная обмотка должна иметь предварительно рассчитанное количество витков. Однако провод должен быть рассчитан только на половину тока нагрузки. Две катушки должны быть соединены так, чтобы они помогали. Если при последовательном соединении двух обмоток выходное напряжение мало или отсутствует, поменяйте местами соединения с одной из катушек. Как правило, вторичный ток, который можно безопасно потреблять, не повреждая транзисторы, будет примерно в два раза больше номинального тока коллектора, деленного на отношение витков вторичной обмотки (один вторичный, если используется центральный отвод) к половине витков первичной обмотки.

Блок питания, собранный по описанной выше методике, работал достаточно хорошо. Использовались транзисторы 2N255, а блок питания был рассчитан на работу от 6-вольтовой батареи. Ток коллектора составляет около 2 ампер, а вторичное напряжение холостого хода составляет около 120 вольт постоянного тока (1). Этот конкретный источник питания был разработан для работы с избыточным приемником BC-474, которому требуется 90 вольт, и под нагрузкой источник обеспечивает именно это. Напряжение. В качестве выпрямителей использовались кремниевые блоки Sarkes Tarzian M-150, которые стоили 90 центов каждый. Транзисторы указаны по цене 1,32 доллара за штуку. При использовании трансформатора из мусорной коробки все остальные компоненты можно купить новыми менее чем за 10 долларов.