Высоковольтный трансформатор – Высоковольтный трансформатор своими руками: инструкция, как сделать пошагово — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Содержание

Высоковольтные силовые трансформаторы, характеристики, конструкция, применение, как работает

Трансформатор – это электромагнитное статическое устройство с двумя (или более) обмотками, преобразующее электроэнергию напряжения переменного тока с одними характеристиками в электроэнергию с другими характеристиками (такими как напряжение, частота, форма напряжения, фазность). Преобразование электроэнергии в трансформаторах реализуется посредством переменного магнитного поля.

Наиболее распространенным и востребованным электротехническим устройством сегодня является силовые высоковольтные трансформаторы, напряжения, номинальные мощности которых варьируются очень в широких пределах от нескольких десятков киловатт до сотен мегаватт при напряжении от 6кВ до 1150 — 1500кВ.

Поскольку потери электроэнергии в электросетях пропорциональны квадрату тока, протекающего по воздушной линии, то для передачи электроэнергии выгодно использовать высокие напряжения и, соответственно, малые токи. Электроэнергия на электростанциях вырабатывается генераторными установками (турбо-, гидрогенераторами и пр.) на напряжении 16 — 24кВ, реже 35кВ. Поскольку этот уровень напряжения является довольно высоким для использования его в быту и на производстве, но и при этом является и недостаточно выгодным и обоснованным, для наиболее экономичной передачи электроэнергии на значительные расстояния.

Поэтому и используют повышающие трансформаторы, служащие для преобразования электроэнергии до уровней 110, 150, 220, 330, 500, 750 и 1150 кВ, и понижающие трансформаторы, которые позволяют снизить напряжение до стандартных значений 10; 6; 3; 0,66; 0,38 и 0,22 кВ, предназначенных для использования в быту, сельском хозяйстве и промышленности. Помимо этого, выпуск приемников электроэнергии (вращающихся машин, осветительных приборов и пр.) с высокими номинальными напряжениями обуславливает значительные конструктивные сложности, требующие усиленной изоляции и, следовательно, повышенных материальных затрат. В связи с этим высокое номинальное напряжение не может быть напрямую использовано, питание осуществляется через понижающие трансформаторы.

Таким образом, электроэнергию, вырабатываемую электростанциями, на пути от генераторной установки до потребителей преобразуют по 3-4 раза. Понижающие трансформаторы используют с целью распределения электроэнергии между потребителями, а повышающие – для передачи электрической энергии на большие расстояния.

Многообразие применения высоковольтных трансформаторов обусловило весьма значительную номенклатуру этих устройств. В зависимости от напряжения, режима нейтрали и номинальной мощности, высоковольтные трансформаторы классифицируют на несколько, так называемых габаритов:

— I — до 100 кВА и до 35кВ;

— II — более 100 до 1000кВА и до 35кВ;

— III — более 1000 до 6300кВА и до 35кВ;

— IV – более 6300кВА и до 35кВ;

— V — до 32000кВА и более 35 до 110кВ;

— VI — более 32000 до 80000кВА и до 330кВ;

— VII — более 80000 до 200000кВА и до 330кВ;

— VIII – более 200000кВА и свыше 330кВ.

В зависимости от типа охлаждения

В зависимости от типа охлаждения трансформаторы разделяют на:

— масляные;

— сухие;

— трансформаторы, в качестве изоляции у которых выступает жидкий диэлектрик.

Условно силовые трансформаторы обозначаются как определенными буквами (тип, количество фаз, число обмоток, способ охлаждения, вид переключения ответвлений), так и цифрами (мощность, напряжение).

Буквенные обозначения (некоторые могут отсутствовать) строго в той последовательности, что приведена ниже, позволяют получить следующую информацию:

1.Назначение

— автотрасформатор – А;

— электропечной – Э;

2.Число фаз

— однофазные – О;

— трехфазные – Т;

3.Присутствие расщепленной обмотки НН – Р;

4.Способ охлаждения

4.1. У сухих трансформаторов:

— естественное воздушное: в открытом исполнении – С, в закрытом –СЗ, в герметичном СГ;

— принудительное воздушное – СД;

4.2.У масляных трансформаторов:

— естественная циркуляция воздуха и масла – М; при наличии дополнительной защиты в виде азотной подушки без применения расширителя – МЗ;

— принудительная циркуляция воздуха: с естественной масляной – Д, с принудительной масляной – ДЦ;

— принудительная водомасляная циркуляция – Ц;

4.3. С применением в качестве охлаждающего теплоносителя негорючего жидкого диэлектрика:

— естественное – Н;

— с дутьем – НД:

5.Конструктивные особенности

— литая изоляция — Л;

— трехобмоточный – Т;

— наличие РНТ – Н;

— с выводами, расположенными во фланцах стенок корпуса: с азотной подушкой и без расширителя — З; с расширителем –Ф;

— без расширителя в гофробаке – Г;

— с симметрирующим устройством – У;

— подвесное исполнение для размещения на опорах ВЛ– П;

— энергосберегающий (с пониженными потерями в режиме х.х.) – э.

6.Область применения

— обеспечение собственных потребностей электростанций – С;

— ЛЭП постоянного тока – П;

— металлургическая отрасль – М;

— обеспечение электропитания: погружных насосов – ПН; экскаваторов – Э;

— подогрев (при необходимости) грунта, бетона, а также использование в буровых установках – Б;

— термическая обработка грунта и бетона, питание ручного электроинструмента различного назначения, а также обустройство временного освещения – ТО.

Затем числовой дробью в числителе дается информация о номинальной мощности (кВ*А), а в знаменателе — класс напряжения обмотки (кВ).

Использование силовых трансформаторов в зависимости от климатических условий

Информация о возможностях использования силовых трансформаторов в зависимости от климатических условий (в соответствие с ГОСТом 15150-69):

— умеренный климат– У;

— холодный – ХЛ;

-тропический – Т;

Кроме того, в зависимости от месторасположения, трансформаторы делят на следующие категории, допускающие их эксплуатацию:

— на открытом воздухе – 1;

— в помещениях с несущественными отличиями колебаний температуры и влажности относительно внешней среды – 2;

— в закрытых помещениях, где, благодаря естественной вентиляции, перепады температуры и влажности существенно ниже, чем с внешней стороны – 3;

— в закрытых помещениях со специально созданными и регулируемыми климатическими параметрами -4;

— в помещениях с повышенной влажностью — 5.

pue8.ru

Простой высоковольтный преобразователь своими руками всего из трех деталей. _v_

Тема: как сделать, спаять схему для получения высокого напряжения самому.

Тема о различных устройствах, повышающих напряжение до величин свыше 1000 вольт весьма популярна. Эти высоковольтные преобразователи можно использовать для таких целей как электрические зажигалки, ионизаторы воздуха, источники питания для газоразрядных ламп, электрошокеры, различные светящиеся шары (внутри которых играют молнии) и т.д. И вовсе нет особой необходимости в том, чтобы собирать преобразователь высокого напряжения по какой-то сложной схеме. Допустим я сделал очень простой вариант такого устройства, которое содержало в себе всего три детали: трансформатор с ферритовым Ш-образным сердечником, полевой транзистор и резистор.

В этой схеме простого высоковольтного преобразователя, что был собран своими руками, основные силы уходят на намотку повышающего трансформатора. Сам трансформатор был снят с платы обычного компьютерного блока питания. Также такие трансформаторы можно найти в различной современной технике, где имеются блоки питания с высокочастотными преобразователям. Либо его можно просто купить на радиорынке, цена относительно низкая.

Магнитопровод такого высокочастотного трансформатора должен быть из феррита (подойдет любая марка). У меня нормально работал этот преобразователь на трансформаторе Ш-образной формы (должна подойти и П-образная форма), в то время как на круглом сердечнике схема не запускалась. Размеры трансформатора в большей степени зависят от того провода, что будет намотан на магнитопровод (диаметра, количества витков, изоляционных слоев между обмотками). Допустим свой первый трансформатор я намотал до полного его заполнения, а в итоге оказалось, что было недостаточным количество витков во вторичной обмотке. Пришлось брать трансформатор чуть больших размеров. Что касается мощности таких высокочастотных трансформаторов, то ее скорее можно назвать резиновой. То есть, электрическая мощность, которую можно получить из подобного транса, напрямую зависит от рабочей частоты тока, что подается на входные обмотки. Повышая только лишь частоту тока, оставляя размеры трансформатора прежними, можно увеличивать его общую мощность.

Если вы сняли с устройства, достали где-нибудь подходящий трансформатор с ферритовым сердечником то его нужно будет перемотать. Обычно магнитопровод этих трансов между собой склеен. Банальные попытки просто соединить сердечник путем механического воздействия (отковыривать ножом, отверткой и т.д.) в большинстве случаев приводят к раскалыванию феррита. Правильнее будет сначала имеющийся трансформатор опустить на полминуты в кипящую воду. После этого сцепление клея ослабевает и части ферритового сердечника легко отсоединяются друг от друга без повреждений.

Теперь что касается самой перемотки трансформатора под наш самодельный высоковольтный преобразователь. Итак, первичная обмотка содержит 8 витков с отводом от середины (диаметр провода около 0.8-1,5 мм). Ее проще наматывать шиной из нескольких проводов, допустим берем 6 проводов диаметром по 0.4 миллиметров каждый. Все эти провода аккуратно и равномерно наматываем на каркас трансформатора. Мотаем 4 витка. Далее выходящие концы этих проводов разделяем по 3 штуки, спаивая их между собой. В общем получается что мы имеем первичку, состоящую из двух проводов, каждый из которых имеет 4 витка, а каждый провод состоит из трех жил, соединенных параллельно между собой. Начало одной (любой) первичной обмотки соединяем с концом другой первичной обмотки. Это соединение и будет отводом от середины, образуя среднюю точку.

Для изоляционного отделения обмоток можно использовать ленту обычного скотча. Намотали первичную обмотку, нанесли изоляционный слой в несколько витков. Поверх первичной начинаем мотать вторичную, повышающую обмотку высоковольтного трансформатора. Также отделяем слоем скотча. К примеру, один слой вторичной обмотки содержит у меня по 200 витков, после чего изолирую одним витком скотча. Далее мотаю следующий слой в 200 витков. Всего вторичная обмотка должна содержать около 1600 витков провода 0,1 мм. Это получается 8 слоев по 200 витков каждый. Следим, чтобы витки различных слоев были отдалены друг от друга на некоторое расстояние (примерно 0.4 мм), что уменьшает вероятность электрического пробоя.

После завершения намотки вставляем в каркас части ферритового сердечника. Для их фиксации достаточно обмотать несколькими витками ленты скотча. Вот и все, наш высоковольтный трансформатор готов. Теперь осталось к нему припаять полевой транзистор и резистор. Подсоединяем питание. В моем случае высоковольтный преобразователь хорошо начинал работать от напряжения 5 вольт. Просто сам полевой транзистор, который я поставил, имеет пороговое напряжение 2-4 вольта. Путем подбора полевых транзисторов (имеющих другие пороговые напряжения) можно уменьшить величину питающего напряжения, к примеру, запитать схему от обычного литиевого аккумулятора, получив в итоге компактную электрическую зажигалку для газа.

P.S. В моем случае при напряжении питания в 5 вольт схема высоковольтного преобразователя, что сделан был своими руками, потребляла ток 0,5 и более ампер. Полевой транзистор начинал греться. Следовательно, чтобы избежать его чрезмерного перегрева к нему нужно прикрепить небольшой охлаждающий радиатор. Так что после сборки данной схемы обратите внимания на нагрев транзистора, при необходимости установите радиатор подходящих размеров.

electrohobby.ru

Источник высокого напряжения из ТДКС своими руками

Сейчас очень часто можно найти на помойке устаревшие кинескопные телевизоры, с развитием технологий они стаи не актуальны, поэтому теперь от них в основном избавляются. Пожалуй, каждый видел на задней стенке такого телевизора надпись в духе «Высокое напряжение. Не открывать». И висит она там не с проста, ведь в каждом телевизоре с кинескопом имеется весьма занятная вещица, называемая ТДКС. Аббревиатура расшифровывается как «трансформатор диодно-каскадный строчный», в телевизоре он служит, в первую очередь, для формирования высокого напряжения для питания кинескопа. На выходе такого трансформатора можно получить постоянное напряжение величиной аж 15-20 кВ. Переменное напряжение с высоковольтной катушки в таком трансформаторе увеличивается и выпрямляется с помощью встроенного диодно-конденсаторного умножителя.
Выглядят трансформаторы ТДКС вот так:

Толстый красный провод, отходящий от верхушки трансформатора, как не трудно догадаться, и предназначен для снятия с него высокого напряжения. Для того, чтобы запустить такой трансформатор, необходимо намотать на него свою первичную обмотку и собрать не сложную схему, которая зовётся ZVS-драйвером.

Схема

Схема представлена ниже:

Эта же схема в другом графическом представлении:

Несколько слов о схеме. Ключевое её звено – полевые транзисторы IRF250, сюда хорошо подойдут так же IRF260. Вместо них можно ставить и другие аналогичные полевые транзисторы, но лучше всего в этой схеме себя зарекомендовали именно эти. Между затвором каждого из транзисторов и минусом схемы устанавливаются стабилитроны на напряжение 12-18 вольт, я поставил стабилитроны BZV85-C15, на 15 вольт. Также к каждому из затворов подключаются ультрабыстрые диоды, например, UF4007 или HER108. Между стоками транзисторов подключается конденсатор 0,68 мкФ на напряжение не меньше 250 вольт. Его ёмкость не так критична, можно спокойно ставить конденсаторы в диапазоне 0,5-1 мкФ. Через этот конденсатор протекают довольно значительные токи, поэтому возможен его нагрев. Желательно поставить несколько конденсаторов параллельно, либо же взять конденсатор на большее напряжение, 400-600 вольт. На схеме присутствует дроссель, номинал которого также не сильно критичен и может находиться в пределах 47 – 200 мкГн. Можно намотать 30-40 витков провода на ферритовом колечке, работать будет в любом случае.

Изготовление

Если дроссель сильно нагревается, значит следует убавить количество витков, либо взять провод сечением потолще. Главное преимущество схемы – большой КПД, ведь транзисторы в ней почти не нагреваются, но, тем не менее, их стоит установить на небольшой радиатор, для надёжности. При установке обоих транзисторов на общий радиатор обязательно нужно использовать теплопроводящую изолирующую прокладку, т.к. металлическая спинка транзистора соединена с его стоком. Напряжение питания схемы лежит в пределах 12 – 36 вольт, при напряжении в 12 вольт на холостом ходе схема потребляет примерно 300 мА, при горящей дуге ток повышается до 3-4 ампер. Чем больше напряжение питания, тем большее напряжение будет на выходе трансформатора.

Если внимательно присмотреться к трансформатору, то можно увидеть зазор между его корпусом и ферритовым сердечником примерно 2-5 мм. На сам сердечник нужно намотать 10-12 витков провода, желательно медного. Наматывать провод можно в любую сторону. Чем больше сечение провода, тем лучше, однако провод слишком большого сечения может не пройти в зазор. Также можно использовать эмалированную медную проволоку, она пролезет даже в самый узкий зазор. Затем необходимо сделать отвод от середины этой обмотки, оголив проводов в нужном месте, как показано на фото:

Можно намотать в одну сторону две обмотки по 5-6 витков и соединить их, в этом случае также получается отвод от середины.
При включении схемы электрическая дуга будет возникать между высоковольтным выводом трансформатора (толстый красный провод наверху) и его минусом. Минус – это одна из ножек. Определить нужную минусовую ножку можно достаточно просто, если поочерёдно подносить «+» к каждой ножке. Воздух пробивается на расстоянии 1 – 2.5 см, поэтому между нужной ножкой и плюсом сразу возникнет плазменная дуга.
Можно использовать такой высоковольтный трансформатор для создания другого интересного устройства – лестницы Иакова. Достаточно расположить два прямых электрода буквой «V», к одному подключить плюс, к другому минус. Разряд возникнет внизу, начнёт ползти вверх, наверху разорвётся и цикл повторится.

Скачать плату можно тут:

Испытания

На фотографиях лестница Иакова выглядит весьма зрелищно:

Напряжение на выходе трансформатора является смертельно опасным, поэтому в обязательном порядке нужно соблюдать технику безопасности. После отключения питания на выходе трансформатора продолжает присутствовать высокое напряжение, поэтому его следует разряжать, замыкая высоковольтные выводы между собой. Успешной сборки!

Смотрите видеоролики испытаний

Эксперименты с высоким напряжением всегда очень красочные и завораживающие.

sdelaysam-svoimirukami.ru

Изготовление высоковольтного трансформатора

Drovosek 13-06-2004 17:09

Люди, помогоите, у кого какой опыт в изготовлении высоковольтного трансформатора

hbringer 14-06-2004 17:20

Делается он так:
1. Нужно вычислить, сколько надо взять трансформаторного железа по объему (лучше не вычислять, т.к. не знаю формул), а взять с запасом, прикинув «на глаз». Например для мощности в 20-30ватт, думаю подойдет 2х2см и длиной см 5-8. Мощность (Амперы*Вольты источника питания*КПД), например для аккумулятора СА1213 (12В 1,3А=15Вт) и Freeman’овского преобразователя на SG3525 http://frikzona.org/zashita/megashock2.shtml
(КПД~90% (0,9) выходная мощность будет ватт 13-14. Вообще выходная мощность рассчитывается, исходя из энергии «боевых» конденсаторов, но в данном случае сойдет и так.
2. Надо взять пластины от трансфоматорного сердечника. Заизолировать их друг от друга тонким скотчем или лучше взять папиросную бумагу и пропитать ее трансформаторным маслом. Затем сложить их, плотно сжав. Если нет нужного размера пластин, можно их вырубить из пластин бОльшего размера зубилом и обработать напильником.
3. Склеить каркас из пластика или платмассы, толщиной 1-1,5мм (с ограничителями). Дополнительно обмазать его тонким слоем эпоксидного клея с добавлением 5-10% трансформаторного масла (масло тщательно размешивается с клеем до нанесения). Подождать высыхания 12-15 часов.
4. Намотать высоковольтную обмотку тонким проводом (0.08 или 0.1мм), желательно делать шаг витка в 0.2-0.5мм (меньше просто сложнее). После намотки слоя, следя за тем, чтобы провод не размотался, (прикрепляем скотчем на внешную сторону каркаса) подождем 1-1.5 часа после смешения компонентов эпокидного клея и масла (чтобы оно немного загустело) и обмазываем равномерным тонким слоем, так, чтобы скрыть полностью провода с запасом в 0.2-0.5мм. Дать хорошо просохнуть.
5. Прокладывать поверх каждого слоя бумагу, пропитанную парафином (до 60КВ) или специальную конденсаторную бумагу (можно взять папиросную бумагу и хорошо пропитать ее трансформаторным маслом, обмотать плотно в 2-3 слоя). Особенно важно следить за тем, чтобы самые уязвимые места (около ограничителей были надежно заизолированы).
6. После намотки последнего слоя высоковольтной обмотки также покрываем его 1-2мм слоем эпоксидной смолы с маслом, наматываем 2-3 слоями пропитанной бумаги. Наматываем ПЕРВИЧНУЮ обмотку и обматываем все изолентой в 3-4 слоя.
7. Проверяем на предмет проводимости обмотки («прозваниваем»). С торцов обильно замазываем эпокидным клеем.
Обычно в первичной обмотке советуют делать 20 витков, советую сделать их 40-60, и высоковольтной обмотке количество витков пропорционально увеличится. При этом следует помнить про потери, поэтому следует наматывать на %10 больше витков в высоковольтной обмотке, чем необходимо из пропорции.
Также, изоляция между обмотками и слоями обмоток должна быть не слишком толстая, а именно такая какая нужна — оптимальная. Данные параметры подойдут для более чем 60-80КВ. Удачи!

Drovosek 14-06-2004 18:19

Спасибо!!!

Drovosek 14-06-2004 18:33

А что если между слоями прокладывать 4-5 слоёв широкого скотча, а потом залить с торцов эпоксидкой, и проволоку с каждого слоя выводить не с торца а наматывать вместе со скотчем, Чтобы в торце не пробило. Как
думаете?

hbringer 15-06-2004 03:05

Чесно говоря, еще сам не очень разбираюсь, но то, что Вы написАли (насчет вывода провода через наматываемый слой скотча) кажется разумным, только лучше взять не скотч, а изоленту, но намотать поменьше. Вообще гараздо надежнее будет «заклеить» слои клеем с трансформаторным маслом и обвернуть тонкой бумагой, пропитанной парафином (воском) или трансформаторным маслом. Можно поступить проще и не заливать слои клеем, а просто намотать изолирующий слой, но тогда при намотке первичной обмотки поверх (особенно толстым проводом) существует возможность повреждения высоковольтной обмотки или изолирующих слоев (если используется бумага). В таком случае (если не «клеить») надо пропитать слои трансформаторным маслом (очень удобно пропитывать, если масло зарядить в одноразовый шприц).
Если принимать в расчет толщину изоленты ~0,4мм, если пробойное напряжение ее в раза 3 больше, то слой изоленты должен «держать» ~2-3кВ (если только она не растянута).
Расчитать примерную толщину изолирующего слоя можно следующим образом:
Допустим надо получить 50кВ, намотка ведется проводом 0,1мм, каркас 50мм длиной. Допустим мы решили не усложнять себе изготовление и мотаем виток к витку (без промежутков). Тогда в одном слое будет 500 витков (не столь важна точность). Для надежной работы ма решили сделать 20 витков в первичной обмотке, при напряжении на ней в 450В. На один виток первичной обмотки «идет» напряжение 450/20=~22В, количество витков в высоковольтной обмотке (50000/450)x20=~2250.
Следовательно надо намотать 5 слоев (потери отнимут «лишние» витки). На один виток вторичной обмотки придется то же самое напряжение 22В. Нет смысла делать шаг при намотке провода, т.к. лакированный провод (разные марки, по-разному (ПЭЛ, ПЭЛШО) «держит» вольт 60-80. А вот на один слой придется 22*500=11000В, следовательно потенциал между слоями будет 11кВ, и изоляция между каждым слоем должна «держать» соответствующее напряжение. Хватит 5 слоев изоленты, но это слишком толстая изоляция — будут потери, надо, чтобы обмотки были как можно ближе к сердечнику, чтобы могли «словить» побольше электромагнитного поля. Если нет трансформаторного масла — используйте бумагу, пропитанную парафином или конденсаторную бумагу (достать конденсаторную бумагу, можно из конденсатора в лампе дневного света).

Freeman408 15-06-2004 04:45

Как я делал HV транс:

Ножницами по металлу нарезал из Ш-образных трансформаторных пластин прямоугольные. Сложил их (см. рисунок), так, чтобы получилась площадь сечения 450…550 кв.мм (я сделал ок. 540). В процессе намотки между пластинами прложил плёнку, чтобы изолировать их одну от другой (иначе нможет падать КПД (вплоть до 0% )). Далее обмотал это дело скотчем, потом — первичная обмотка, я сделал её с отводом, чтобы можно было переключать: 8-12-20 витков. Первичную обмотку обернул толстой плёнкой (не знаю, откуда плёнка. Можно использовать от канцелярских принадлежностей (папок и др.)), и с торцов залил эпоксидкой (сначала с одного торца, потом — с другого, когда первый затвердеет) (в эпоксидку добавил немного масла). Потом ещё несколько слоёв скотча, и начал наматывать вторичную обмотку. Для этого заюзал примитивное намоточное приспособление (см. рис.). Планировалась обмотка в 1200 витков, но провода хватило только на 950 . Измерил ширину имеющегося скотча, и намотал первый слой вторички шириной на 10…14 мм больше чем скотч (чтобы от краёв слоя до краёв изоляции оставалось 5…7 мм ). Далее взял длинный отрезок этого самого скотча и сложил пополам клеящим слоем внутрь, так, чтобы получился отрезок плёнки (ровный, без морщин. Мелкие пузыри допускаются). Этим отрезком в 2…3 витка обернул первый слой намотки, потом ещё 1,5 витка порсто скотча. И так все 8…10 слоёв (точное количество не помню). Всё это с натягом, чтобы транс был компактнее. Провод пропустил между слоями плёнки. Слои намотки ес-но укладываются виток к витку (даже один «заезд» сильно повышает вероятность пробоя). Потом получившийся транс снова обернул толстой плёнкой и залил эпоксидкой с торцов (сначала один, потом другой (когда первый затвердел)).

В процессе намотки, когда чувствовал что зае%ался, закреплял провод на трансе кусочком скотча и отдыхал. Считал витки с помощью калькулятора (набираешь «10» «+/-» «+» «10» «=», и потом «=» после каждых 10 витков).
Сильнее всего заё%ывался, пытаясь ровно склеить скотч клеящими слоями , но оно того стоило: катушка держит напряжение 70 Kv как нефиг делать.

handmade 16-06-2004 14:14

объясните идиоту с какого х.. будет падать кпд если не изолировать пластины?! я их не изолировал и все нормуль. в промышленных устройствах тоже этого не делают (почему-то ;-)))

Drovosek 16-06-2004 16:02

В промышленных трансформаторах используют лак или что-то в этом роде . КПД падает из-за вихревых токов Фуко( Даже я знаю ) Но может я и не прав, там ведь постоянный ток в шокерах

Amid 16-06-2004 18:11

При изготовлении импульсного транса, если вы хотите что-бы он не накрылся в самый нужный момент, надо учитывать следующие моменты:
· Напряжение на виток. Если напряжение на виток превышает максимальное напряжение, которое может выдержать изоляция провода, то поработает ваш транс пару секунд, и все, хана. Это напряжение как правило равно 50 вольтам. Для расчета надо знать напряжение разряда кондера, количество витков в первичке. С этим количеством играться не советую. Например напряжение разряда =600v. Кол-во витков в первичке =20. Следовательно на виток 600/20=30 вольт, что является оптимальным в данном случае (запас 20 вольт). Такая катушка будет вечная.
· Меж витковая изоляция. Это очень важно, т.к. если будет плохая изоляция, время жизни вашей катушки тоже ограничится парой секунд, или низким напряжением на выходе. Лучший вариант материала — фторопласт. Каждый намотанный слой, промазываем эпоксидной смолой, (масло не обязательно, а лучше вообще без него) и прокладываем нашу фторопластовою ленту. Сколько слоев прокладывать? Определяем напряжение на слой (кол-во витков*Vна виток), определяем тип фторопласта или вообще изоляционного материала, вычисляем максимальное напряжение, которое он держит на 1мм, и соответственно считаем количество слоев.
· На счет материала для сердечника, так это однозначно транс. железо. Ферит даже и не пробуйте.
· Ну и всю эту байду надо вставить в какой то корпус и залить эпоксидкой.
Пару слов на счет КПД. (напоминание)
Чем меньше витков во вторичке, тем меньше потери в самом трансе.
Кол-во витков в первичке должно быть оптимальным для приложенной к нему энергии. Поэтому следует поэкспериментировать, дав больше витков чем рассчитано по напряжению на виток. Ток на выходе может сильно увеличится.

maser 17-06-2004 22:49

для AMID
а почему нельзя выходной транс делать на феррите??
я сделал несколько штук вроде работают!

hbringer 17-06-2004 23:53

Советую купить изоленту «Mercury» что-ли — 0,13мм толщиной, «держит» 5кВ.

handmade 17-06-2004 23:58

вот еще насчет «невозможности» мотать на феррите:
http://www.geocities.com/thejuiceuk/stungun.html

так что… товарищи теоретики, теория это хорошо, но в нашем деле практика лучше ;-))

Amid 18-06-2004 02:07

2_maser:: По поводу феритов. Да, на феритах трансформатор работать будет. Если этот ферит взять и вытащить, то транс все равно будет работать, вот только показатели его снизятся. Не до нуля конечно же, но довольно таки сильно снизятся (сам пробовал). Когда-то я собирал схемы не пытаясь в них разобраться . Купил какую то книжку со схемами, нашел статью о шокере, заинтерисовало, дай-ка соберу. Ничего не работает. Вот тебе и результат незнания (2_handmade: Вот такая вот практика без теории).
В общем фишка в том, что ферит по сравнению с транс-ым железом имеет меньшую магнитную проницаемость, хуже держит магнитный поток, +где вы возьмете ферит диаметром больше 10мм. Я например таких не видел. Чем больше площадь сечения сердечника, тем больше пропускная способность. Я думаю для вас важно получить максимальный КПД от этого транса, поэтому следует учитывать все факторы на него влияющие (до последнего).
И еще, забыл написать, Пропускная способность мощности трансформатором значительно возрастет при увеличении диаметра провода (это происходит из за снижения сопротивления провода).Сопротивление высоковольтной обмотки также определяет количество витков, точнее длинна провода, необходимая для намотки определенного количества витков. Так как с каждым слоем длинна провода на виток увеличивается, нужно определить длину магнитопрвода (сердечника) таким образом, чтобы получилось как можно меньше слоев обмоток.
Должен сказать, что всю эту теорию я первым делом проверяю на практике, и на самом себе в том числе.

maser 18-06-2004 06:41

для Amid
но если мы берем феррит с магнитной проницаемостью 2000 и выше он чтоже тоже
будет хуже чем трансф.железо (с сечением как
раз проблем нет)!

Drovosek 18-06-2004 13:01

«чето я о таком не слышал ничего 😉 «

Хорошо, тогда зачем по твоему сердечник делают из пластин а не литым—-КАК раз потому что возникали бы вихревые токи, которые нагревали бы сердечник и ТОГДА были бы большие затраты.

Когда пластины изолированы, токи Фуко возникабт в каждой отдельно взятой пластине,
Но за счёт малого объёма отдельно взятой пластины ТРансформатор практически не греется.
«когда я его раздолбал пластины высыпались…»
А что ты хотел? Какие нагрузки на него подавались, сколько лет он пахал? =),
Да и кто ради тебя будет так стараться =)
Потому они и «гавнотрещалки»…
не удивительно что он рассыпается… Особенно китайского производства.
Кстати, борщ в микроволновке разогревается как раз от вихревых токов Фуко =)

Amid 18-06-2004 17:05

2_maser: Да, хуже. Трансформаторное железо, в зависимости от марки, разная проницаемость. Чистое (электро) железо, листовая электролитическая сталь, и.т.д. — все это магнитно мягкие материалы. Магнтнаая проницаемость может достигать 45000 нм. (min=16000 нм., а начальная проницаемость =1700 нм., в феритах она стабильна ) Фериты же имеют больше преимуществ в высокочастотных схемах. Поинтересуйтесь, почитайте в библиотеке книжек. Мне в лом книжки перепечатывать.

maser 18-06-2004 18:09

Amid спасибо уже почитал и все понял!

handmade 18-06-2004 19:02

quote:
Originally posted by Drovosek:
«чето я о таком не слышал ничего 😉 «
Хорошо, тогда зачем по твоему сердечник делают из пластин а не литым—-КАК раз потому что возникали бы вихревые токи, которые нагревали бы сердечник и ТОГДА были бы большие затраты.
Когда пластины изолированы, токи Фуко возникабт в каждой отдельно взятой пластине,
Но за счёт малого объёма отдельно взятой пластины ТРансформатор практически не греется.
«когда я его раздолбал пластины высыпались…»
А что ты хотел? Какие нагрузки на него подавались, сколько лет он пахал? =),
Да и кто ради тебя будет так стараться =)
Потому они и «гавнотрещалки»…
не удивительно что он рассыпается… Особенно китайского производства.
Кстати, борщ в микроволновке разогревается как раз от вихревых токов Фуко =)

ээ батенька это уже не в ту степь.. а вы САМИ пробовали делать делать этот трансформатор?!

hbringer 18-06-2004 19:10

Для прокладки слоев диэлектрика лучше всего подойдет ПВХ-изолента «Spectrum» 0,13мм, 5000В.

maser 18-06-2004 19:31

я сделал транс проводом ПЭЛШО 0.07
2000 витков
слои прокладывал ламинированной пленкой которую применяют для изготовления
пленочных кондеров!

Drovosek 18-06-2004 22:34

to_handmade: по-твоему я придумал?
открой любой нормальный учебник по физике (Калашников «Электричество» или хотя бы Трофимов «Курс физики»). Там всё написано. Хотя в импульсных трансах может это и не имеет значения, хз…

Трансформаторы я изготовлял-как раз без изоляции между пластин(сам не знаю почему), только успехи не очень—слабо как-то работают. Да и площадь маленькую брал.

Вот на форуме много интересного почитал,
сделал сердечник 2*2 с изоляцией между пл., только щас
сессия, заниматься некогда… намотаю-посмотрим результат.

handmade 18-06-2004 23:48

нет, почему же.. я же не утверждаю что таового явления не существует. но микроволновка тут ни при чем! там несколько ггц а у нас импульсы ПОСТОЯННОГО тока. хотя частота самих имульсов довольно большая (тк мала длительность) но это уже нам не важно. поэтому не стоит снижать кпд транса уменьшая плотность поля в сердечнике этими прокладками…

а что касается самостоятельного изготовления — дык я их сделал штук 10 перед тем как получился ОДИН (см фото) нормальный и рабочий! и дело тут далеко на в пластинах… впрочем это я опишу наглядно чуть позже. сечас могу сказать что основная проблема — в изоляции. изолента не подходит. никакая. ширина изоляции = ширине девайса — это нужно взять за правило.

handmade 19-06-2004 12:36

блин, хотел фотками дополнить но быстро понял что это ни к чему.. итак, как я все же сделал этот злой трансформатор. степ бай степ 🙂

набрал пакет пластин, зажал в тиски и обмотал по всей длине капроновой ниткой. промазал эпоксидкой, высушил. далее конец провода (намоточный провод соединяется с многожильным во фторопласт. изоляции) обмотал 10-15 слоями фторопластовой ленты 0.1мм, хороо примотал нитками к сердечнику и замазал бакситкой. только!!! после!!! высыхания приступил к намотке. кстати, для намотки я использовал провод ПЭЛШО-0.1мм, каждый слой провода промазывал конденсаторным маслом (в этом главная фишка!) которое впиталось в нитки на проводе и создало дополнительную изоляцию. длина намотки ок. 4см т.е. ~350 витков на слой, всего их 10 штук. межслойная изоляция — 2 слоя ленты. здесь есть важный момент. даже два. во первых ленту я сразу сложил вдвое, промазал сложенные стороны маслом. во-вторых провод для начала следующего слоя выходит не сбоку (как советуют делать кое-где ;-), а непосредственно над своим местом в предыдущем слое. торцы фторопластовой ленты идут внахлест примерно на 2см, стык также промазан маслом. намотка последнего слоя заканчивается на середине, далее делается вывод провода аналогично началу, с той же стороны.

после всего этого гемороя я намотал еще 10 слоев фторопласта, временно пофиксил скотчем и перешел к самому ответственному делу — заливке торцов. делал каждый в отдельности, тк предыдущий опыт по заливанию всего сразу был плачевным. здесь есть один ВАЖНЫЙ момент — никакого масла я в эпоксидку не добавлял!!! оно там нах%й не нужно. просто прогрел ее на водяной бане до 70 градусов так что получилась почти как вода и надежно залила все щели, и все пузырьки воздуха сами поднялись наверх, без всяких еб??ых вакуумов и прочей промышленной ху%ты!! не стоит делать этого с готовой смолой — может пройзойти резкая полимеризация с увеличением объема и температры (вплоть до возгорания) так что тару в которой вы это будете делать попросту разорвет. лучше сначала нагреть саму смолу а потом потихоньку, капельками намешать отвердитель. (небольшое отступление — понимаю, что все это ОЧЕНЬ ГИМОРНО однако, как говорится, скупой платит дважды. результат вы можете видеть. меня и самого впечатляет ;-)))) кстати идею залить торцы по отдельности я позаимствовал все с того же долбаного транса от «марго»).

вот практически и все. хотя это только полуфабрикат — болванка со вторичной обмоткой (зато какой!) а вот че дальше на нее мотать и как каждый решает сам для себя.. я намотал 15 витков ПЭЛ-0.8 чтобы отснять видео которое все наверно уже видели тут. потом смотал ее к чертям, и положил на хранение — ждать остальных частей моего МегаШокера 😀

Drovosek 19-06-2004 08:57

Блин и где вы фторопластовую ленту берёте, у нас фиг найдёшь где, а заменить чем можно?
Может в качестве изоляции между слоями использовать материал от пластиковой бутылки?
По-моему его ничто не пробьёт.

Freeman408 19-06-2004 19:11

Что касается изоляции пластин друг от друга: так без неё внатуре будут возникать вихревые токи, из-за которых будет снижаться КПД. Работать будет, но часть энергии будет улетать нах. На самом деле в трансах промышленного изготовления пластины изолируются слоем окиси (или чего-то в этом роде), или лака (парафина). вообще, тот же феррит проводит ток, но имеет большое сопротивление (видимо, так же и слои оксида), напряжение же вихревых токов мизерное. Зависит оно от напряжения, приходящегося на 1 виток в обмотках, у силовых трансов (~220v) оно относительно небольшое, но в импульсном HV трансе — намного больше, так что при таких же параметрах сердечника, что и у силовых. потери могут быть намного выше.

Какая изоляция в трансах китайских адаптеров — не в курсе, но греются они как правило очень сильно, даже при отсутствии нагрузки, что свидетельствует о моей правоте.
Так что нужно изолировать.

теоретик?2 19-06-2004 19:58

Фторопластовая лента — суть лента ФУМ, которая продается в сантех магазинах. Используется вместо пакли для герметизации резьбы. То же, но более широкое видел у буровиков геологов/нефтяников. Кстати по поводу преобразователей. Буржуи широко применяют преобразователи 12=/220~,но они на 50 герц и мощностью от 40вт и поэтому соответственных размеров. Не попытаться ли использовать их потроха?

Freeman408 19-06-2004 20:49

Мля, склько можно путать фторопластовую ленту, которая применяется в качестве изоляции, и фторопластовый уплотнительный материал (ФУМ). Этот ФУМ — хороший уплотнитель, но как изоляция — гэ. Некоторые по незнанию мотают трансы с этим ФУМом, и потом жалуются: «Всё ведь правильно сделал, а оно почему-то не работает. Странно…».

maser 19-06-2004 21:48

я использую ламинированную полиэтиленовую пленку!
та можешь попробовать пленку для термо упаковки пищевых продуктов
сложенную в 2 раза!
а вообще сходи в магазин канц товаров и посмотри что-нибудь!!

Drovosek 20-06-2004 01:04

To_HANDMADE
«во-вторых провод для начала следующего слоя выходит не сбоку (как советуют делать кое-где ;-), «
А кто советует??

handmade 20-06-2004 23:13

2 Freeman

не выдумывай, никаких оксидов там нет. и вихревых токов тоже. вот откопаю у себя одну умную книжку по импульсникам — процитирую оттуда…

2 drovosek

ленту продают обычные рыночные барыги как «ленту для проклейки линолеума» (утюгом имеется ввиду), и притом сами обычно не знают что это за лента. поэтому если их в лоб спросить типа «фторопласт есть?» — могут посмотреть как на идиота :-))) ой чуть не забыл: выводить сбоку советует Juice (смотри ссылку выше).

2 hbringer

это у тя выходной транс??! я так же мотал на преобразователь…

hbringer 21-06-2004 03:14

Не — это Т1.
Думаю тоже не зря.

hbringer 21-06-2004 14:56

Вообще не очень правильно расчитывать выходное напряжение из простого отношения количества витков высоковольтной и первичной обмоток, т.к. основопологающим условием возникновения ЭДС в проводнике — является его площадь взаимодействия с магнитным полем, т.е. максимально важно учесть длину проводника. А количество витков не всегда правильно отражает соотношение длин проводников в обмотках, и тем больше это несоответствие, чем больше диаметр провода, толщина изоляции, меньше поперечное сечение сердечника. Если есть желание можете посмотреть на показатели ниже и сравнить.
Lhv — длина высоковольтной обмотки, Llv — длина первичной обмотки (учитывается вариант, если обмотка не распределена по сердечнику, а намотана виток к витку. В ином случае лучше всего обмерить ниткой )
Для круглого сердечника
Lhv=6,28*((D/2+Iz+0,5W)+(D/2+Iz*2+W)+(D/2+Iz*3+1,5W)+(D/2+Iz*4+2W)+(D/2+Iz*5+2,5W))*(L/W)
Например для сердечника D=20, диаметр провода W=0,1мм, толщина изоляции одинакова Iz=0,36мм, длина обмотки L=50мм
Lhv=6,28*((20/2+0,36+0,5*0,1)+(20/2+0,36*2+0,1)+(20/2+0,36*3+1,5*0,1)+(20/2+0,36*4+2*0,1)+(20/2+0,36*5+2,5*0,1))*(50/0,1)=6,28*(10,41+10,81+11,23+11,64+12,05)*500=(перемножим)(65,3 8+67,89+70,52+73,1+75,64)*500=352,53*500=176265мм или 176м 26,5см
Например Llv=75,64+0,6+0,5*0,8*20=76,89*20=1532,8мм или 1,5м 3,7см (изоляция между первичной и Hv обмотками 0,6мм, диаметр провода 0,8мм, количество витков 20)
Отношение по длине ~115
Отношение по виткам ~125
Для изоляции в 1мм между слоями и 2мм между первичной и высоковольтной обмотками.
Отношение по длине ~134 6,28*(11,05+12,01+13,15+14,2+15,25)*500=206172мм
Для квадратного сердечника
Ls — длина стороны сердечника.
Lhv=(Ls*4*(L/W)+Iz*4+0,5W)+(Ls*4*(L/W)+Iz*8+0,5W)+(Ls*4*(L/W)+Iz*12+0,5W)+(Ls*4*(L/W)+Iz*16+0,5W)+(Ls*4*(L/W)+Iz*20+0,5W)
Lhv=((20+0,36)*4*(50/0,1))+((20+0,36*2)*4*(50/0,1))+((20+0,36*3)*4*(50/0,1))+((20+0,36*4)*4*(50/0,1))+((20+0,36*5)*4*(50/0,1))=32576+33152+33728+34304+34880=168640мм
Llv=(20+2)*4*20=1680
Отношение по длине ~100
Отношение по виткам ~125
Для изоляции в 1мм между слоями и 2мм между первичной и высоковольтной обмотками.
Отношение по длине ~130 (84*500)+(88*500)+(92*500)+(96*500)+(100*500)=42000+44000+46000+48000+50000=230000мм
Ну, вообще все это приблизительно и не учитывает, например, что при намотке на квадратный сердечник, обмотка постепенно становится круглой :wow:

handmade 21-06-2004 20:09

гы люди думают что рассчеты помогают избегать гимора — хз иногда они сами гимор еще тот 😉 лично я все вышесказанное увидел на практике в процессе эволюции моего транса. один раз намотал 4 слоя по 3,5 см проводом 0.05 (!!!) — естественно транс пробило, зато как! целых 2 секунды я наслаждался 5-ти сантиметровым разрядом 🙂

hbringer 22-06-2004 02:39

Чегооооо….оооо??? Ты все точно написал???
,,,-(А)-,,, Прочитай еще раз свой «пост» и вдумайся. Ты не удосужился прочитать несколько предложений.
«ЕСЛИ ЕСТЬ ЖЕЛАНИЕ -![М О Ж Е Т Е]!- посмотреть на показатели ниже и сравнить.»
Если занят очень сильно, так не читай. Зачем же недочитав свысока бросать «профессиональные» реноме. Тут (на форуме) должно быть достаточно теории, мало ли что пригодится кому-нибудь. Повторюсь: если тебе (Вам) уже известно то, что тут постят, так, думаю, не стОит поступать наподобие: в компании, перебивая: «А, да я уже слышал это.» Если Вам (тебе) доподлинно известно, что какие-то технические решения ошибочны, то надо просто сказать, а если не послушают — их проблемы (не думаю, чтобы Вы (ты) так уж рдели за успешность всех начинаний постящих ) И не стОит употреблять выражений типа «гимор», т.к. сам очень презираю ленивых и глупых людей (большинство людей не стояли в очереди первыми, когда Бог раздавал мозги), поэтому простое сравнение с ними просто НЕСПРАВЕДЛИВО! Ты ведь знаешь, что это такое?

P.S. Прискорбно, что приходиться переживать из-за таких «мелочей» .

handmade 22-06-2004 09:41

2 hbringer

я не говорил что отрицаю теорию. и не надо делать заключений типа «свысока бросать..» — я не профессор физики. вобще теория без практики не существует, однако каждый выбирает главное для себя сам. я вот не люблю рассчеты — потому что далеко не всегда они целесообразны. мне проще сделать, подобрать, подкрутить, итд чтобы добится нормальных показателей того же шокера. и насчет лени — есть такое дело 😉 у англичан есть хорошая поговорка «если есть сложное дело — доверь его ленивому человеку, он найдет способ сделать проще» — можно сказать что девайсы вроде шокеров, баллонов, и проч. также для ленивых (зачем шокер если регулярно занимаешся скажем рукопашкой?)

ANT-X 22-06-2004 23:59

Стоит ли использовать в качестве изоляции между слоями обмоток трансформатора
термоусадочную трубку?

handmade 23-06-2004 01:19

симпатичная идея… только я почему-то не встречал данные по их изолирующим св-вам. если под рукой есть, попробуй ее пъезой пробить…

ANT-X 24-06-2004 01:41

Пьезой не пробивается.

Drovosek 24-06-2004 18:34

==========================================
Народ!
А чем вы пользуетесь для намотки проволоки?
==========================================

handmade 24-06-2004 23:06

руками. все свои трансы мотал только так. но если есть возможность — конечно же стоит использовать намоточный станок.

handmade 24-06-2004 23:11

quote:
Originally posted by ANT-X:
Пьезой не пробивается.

тогда в кач-ве изоляции подойдет, но довольно сложно будет делать вывод на следующий слой, если он не сбоку. хотя… расскажи про эту изоляцию, насколько она ужимается по сравнению с первоначальным размером? просто я с термоусадкой не работал, не знаю…

впринципе можно и оставить идею «посадить» ее на обмотку, а просто взять заведомо бОльшего диаметра трубку, разрезать по длине и обмотать в нахлест.. кстати забыл спросить какой толщины она у тебя?

handmade 25-06-2004 01:58

видео моего транса в работе помещено тут http://steelrats.by.ru/files/impuls.avi

выяснилось, что предыдущая ссылка давно уже непахает :-((

ЗЫ используйте только качалки типа флэшгета, тк через браузер не получится…

ANT-X 27-06-2004 01:51

[QUOTE]Originally posted by hbringer:
[B]1
Расскажите подробней про изготовление
транса Т1.
Чем выполнена межслойная изоляция?
Нужно ли заливать эпоксидкой?
Кольца склеиваются между собой или просто
обматываются скотчем? и т. д.?

hbringer 27-06-2004 11:53

Я напишу как делал, если что — меня поправят.
Два ферритовых кольца между собой можно проложить тонким скотчем, а можно и не прокладывать, т.к. у них все-равно очень высокое электрическое сопротивление, и работают они автономно, влияя мало друг на друга. Аналогия с трансформаторными пластинами, но тут их складывают по другой причине — увеличение сечения сердечника. Обмотать скотчем получившийся сердечник надо обязательно, так он скрепится. Можно покрывать каждый слой тонко эпоксидкой, но это сложно, т.к. толщину будет сложно получить одинаковую (наплывы и т.п.). Лучше просто прокладывать материалами, про которые в теме достаточно написано (просто обильно пропитывал слой трансформаторным маслом (при помощи шприца), а потом обматывал тонкой бумагой, которая впитывала масло). Последний слой покрыл эпоксидкой, начинающей затвердевать (чтобы избавиться от наплывов). Замотал тонкой бумагой (после просушки — легче будет мотать первичную обмотку, т.к. не будут мешать просвечивающиеся провода) и намотал первичку в два провода. Эпоксидкой хорошо покрывать для того, чтобы зафиксировать и укрепить высоковольтную обмотку перед намоткой первичной толстым проводом, способным продавить/повредить обмотку из тонкого провода. Тут писАли, что в эпоксидный клей не надо добавлять трансформаторное масло, действительно можно не добавлять, т.к. сам клей отличный диэлектрик, но если смолу осторожно прогреете на водяной бане или в емкости, подогреваемой паяльником, а затем в остывший раствор добавите отвердитель и ~10-15% масла, то застывший материал будет похож на стекло по виду и диэлектрическим свойствам. В тансформаторе для преобразователя не надо так усложнять себе задачу с изоляцией — там относительно невысокое напряжение. Да и слой можно сделать только один.

handmade 28-06-2004 01:55

согласен что трансформаторное масло немного повышает качество смолы, но на заливке это сказывается не лучшим образом. как пример пусть и не самый лучший (из детских опытов по физике) — масло капают на сито и вода уже не проходит. вот так…

hbringer 28-06-2004 13:14

Про этот опыт с маслом — немного не в ту степь
Любой, кто пробывал пропитывать обмотки трансформаторным маслом, знает, что оно пропитывает обмотки лучше некуда и может проникнуть куда-угодно. Тансформаторные обмотки как губка — «держат» масло тем лучше, чем меньше сечение провода.
Про опыты: через масляный фильтр вода не пройдет (имеется в виду не промасленный, а для масла), т.к. через очень мелкие ячейки может просочиться только масло (вероятно из-за меньшей силы поверхностного натяжения или что-то в этом роде) Вообще масло можно не добавлять, но если уже «болеете» стремлением к качеству, лучше добавить.

handmade 28-06-2004 20:28

хз… я один раз его добавил — херня вышла. может дело в самом масле — то чем я промазывал ПЭЛШО не совсем оно, скорее — смазка, добытая из конденсатора. (К42-19, 10мкф*500в). еще одна причина почему я не добавлял его — боялся что торцы отвалятся или будут плохо держаться (в инструкции к любому клею написано «обезжирить»..)

hbringer 28-06-2004 23:27

Трансформаторное масло очень напоминает машинное, только запах очень резкий.
Не следует наносить смолу на промасленную поверхность — она не будет держаться как надо. Его надо добавлять в эпоксидную смолу, тщательно размешивая, тогда получится что надо.

hbringer 04-07-2004 22:32

Знает ли кто, каким должен быть трансформатор поджига? Выходные параметры.

ANT-X 07-07-2004 12:33

Подскажите какое оптимальное кол-во витков
должно быть в первичной и вторичной обмотках
высоковольтного тр-ра и какой диаметр провода?
Сечение сердечника у меня 480мм.кв,длина 60мм.

Freeman408 10-07-2004 13:46

Насчёт оптимального — не знаю, можешь сделать как у меня: первичная обмотка — 8 + 12 витков, вторичная — 950…1000.

ANT-X 10-07-2004 22:04

А какой диаметр провода в первичной и вторичной обмотках?

Freeman408 11-07-2004 14:21

1…1,2 и 0,15…0.2 соответственно.

ANT-X 13-07-2004 12:00

Здесь-http://trigger.h2.ru/books/books.htm довольно много полезных книг.
А здесь-http://kcn.tehnofil.ru/?id=11
прога для их чтения.

guns.allzip.org

Вводы для трансформаторов: описание. конструкция, проблемы эксплуатации

Вводы для силовых трансформаторов – необходимые конструктивные элементы оборудования, к которым предъявляются особые технические требования. Вводы бывают различных типов, они классифицируются по особенностям конструкции, наполненности маслом, типологии изоляции. Безусловно, есть определенные проблемы эксплуатации в зависимости от вида элемента, а также основные методики контроля технологического состояния в зависимости от вида.

Назначение

Вводы для трансформатора являются необходимым элементом конструкции. Они предназначаются для изоляции выводимых концов обмотки и последующего крепления устройства к различным дополнительным приборам и элементам.

Выводов существует несколько десятков видов, при этом они различаются в зависимости от размеров и форм, мощности, напряжения, принципа установки, необходимых технических особенностей и другого.

Высоковольтный ввод представляет собой довольно простую конструкцию. Изолятор из фарфоровой пластин соединяется с фланцем из качественного чугуна. Последний необходим для того, что соединить ввод и крышку бака надежно и прочно. Ток передается по медному стержню, именно он связывает обмотку с элементами оборудования. Изолятор по типу своей поверхности имеет мелкие ребра или даже полностью гладкий. Также бывают варианты с зонтообразными ребрами на изоляторе, благодаря чем удается избежать разрядов на поверхности.

Ранее вводы трансформатора обладали такой конструкцией, которая не позволяла убрать их и заменить быстро. Приходилось снимать крышку или открывать активную часть бака, а уже потом снимать их и ремонтировать. На новых трансформаторах устанавливаются вводы, которые имеют съемную конструкцию. Благодаря тому, что нет обойм и фланцев, их легко снимать и заменять на новые в случае необходимости, не поднимая сердечник. Просто открывается устройство, которое прижимает ввод к крышке, а потом снимается уплотнительное кольцо. Ввод вынимается и заменяется.

Проблема работы вводов состоит в том, что появляется сильнейший магнитный поток. Особенно это касается оборудования, которое предназначается для работы с большими токами. Магнитное поле приводит к сильному нагреву крышки и фланцев. Для избегания поломок, связанных с этим фактором, заменяют фланцы из стали и чугуна латунными. Также для уменьшения нагрева к крышке размещают вводы совместно, при этом в одно отверстие, или же делают диаметр дырки для ввода больше, чтоб токовый стержень находился дальше.

Классификация и особенности конструкции

Конструктивные особенности изменяются в зависимости от требуемых технических характеристик и особенностей эксплуатации. Обязательно учитывается этот пункт, в противном случае трансформатор даже если и будет работать, то на эффективность и безопасность рассчитывать не стоит.

Составные

Составные вводы используются исключительно для трансформаторов с напряжением до 1000 В. Они состоят и двух или трех изоляторов из фарфора. При этом в отличии от маслонаполненных внутри полости тут нет масляного состава. Их применение в устройствах с большими показателями напряжения недопустимо.

Съемные

Конституция съемных вводов подразумевает, что понятно из названия, что их можно быстро вынимать и ставить обратно при необходимости. Несъемные варианты подходят только для токов, которые сейчас не соотнесены значениям. Диаметр шпилек у старых образцов значительно меньше. В тоже время съемные вариации отличаются большим диаметром шпилек, что позволяет увеличить показатели длительности рабочего тока.

Маслонаполненные

Трансформаторный ввод представляет собой два или три фарфоровых изолятора, внутри полости которых находится масло. Если речь идет о конфигурациях вводах с напряжением 110 кв или больше, то присутствует две крыши из фарфора. Они сочетаются между собой и крепятся втулкой. Часть внутри в масле, обязательно контролируется его расход.

Маслоподпорные

Маслоподпорные выводы отличаются особой герметичностью, но особенность состоит в том, что масло поступает при помощи специальной трубки, которая располагается непосредственно у самого ввода. Изоляция жидкого типа общая, то есть она с такими же химическим составом, что и трансформаторная. Используется исключительно для устройств с напряжением от 110 кВ.

С твердой изоляцией

Приборы с твердой изоляцией также герметичны и применяются для оборудования с большими мощностными показателями. По своим конструктивным особенностям схожи с вариантами масляными, однако у них нет нижней фарфоровой покрышки.

Проблемы эксплуатации

Проблемы с выводами безусловно коснуться трансформатора. Но специалистам требуется выявить причину и максимально постараться ограждать от нее устройства при последующем использовании.

Более 60 процентов от всех причин поломки силовых трансформаторов относятся к проблемам со вводами. Наибольшая часть — это оборудование высоковольтное от 110 кВ. Типология, особенности повреждений зависят от конструктивных деталей внутри механизма и данных о напряжении. Показывают меньший процент поломок несъемные варианты, но их ремонт невозможен. Чаще меняются приборы с большой мощностью нежели менее 100 кВ.

Присущие дефекты конструкции во многом различаются благодаря внутренней изоляции. Характерны для:

покрытой крышки маслом — механические повреждения и протекания из-за естественных факторов;
твердой изоляции с маслом — растекание, старение состава, повреждение фарфоровой крышки;
маслобарьерной изоляции — протекания в фарфоре, естественный износ и уменьшение внутренних показателей изоляции, нарушение работы прокладок и цилиндров;
бумажно-масляных изоляторов не герметичных — перекрытие, приводящее к пробою, уменьшение соединений на вводах, механические проведение, нарушение объема циркуляции масла, увлажнение или окисление узлов в местах течи масла;
бумажно-масляных изоляторов герметичных — естественное старение состава и выпадание осадка, затрудняющего работу, появление в составе алюминия и наблюдение вибрации, появление разрядов в зоне около крышки, уменьшение показателей давления.

В зависимости от технических характеристик ввода при плановом осмотре трансформатора специалист сверяется, не появились ли дефекты из вышеизложенного списка. Выделяют и другие причины приводящие к снижению чувствительности изоляционных материалов оборудования. Их объединили в четыре большие группы для удобства.

Электрическое старение

Электрическое старение относится к естественным природным факторам, приводящим к износу изоляции тс. Этот фактор представляет собой совокупность, в число которой входят и постоянное увлажнение, окислительные процессы, проявление частичных электрических токовых импульсов на поверхности, перманентное воздействие тепла.

Частые коммутации

Электроприводы, используемые в производстве, подразумевают воздействие на напряжение питающей сети. Появление гармоник и смена напряжения влечет за особой смену частотных коммутаций. К перенапряжение приводят и электроламповые выключатели, применяющиеся часто в совокупности на предприятиях.

Тяжелые режимы работы

Тяжелые режимы работы вызывают перегрев проводников. Как следствие, возникает износ изоляции и так называемый природный температурный износ. При тяжелых режимах работы оборудование применяется с четко ограниченным планом, когда оно функционирует, а когда отдыхает.

Особенности конструкции

Конструктивные нюансы, в особенности увлажнение, являются также частой проблемой вводов трансформаторов. Увлажнение характерно для тс, которые не относятся к герметичному типу. А вот в герметизированных установках превосходящая часть повреждений обусловлена снижением качества состава, а также появление частых электрических разрядов.

Любая проблема на начальном этапе не вызывает беспокойства и не приводит к резкому снижению эффективности устройства или выходу его из строя. На ранних стадиях проблемы наблюдается изменение состава масла, например добавление в него частиц алюминия. В итоге происходит разложение продуктов изоляции, которые приводят к пробою поверхности.

Это влечет за собой выход и строя и необходимость не только смены самих вводов, но и частиц деталей, прилегающих к ним, проверки конститутивных узлов трансформатора.

Основные методы контроля технологического состояния

Методик контроля несколько, к их числу относятся интегральные и дифференциальные. Эти типы различные по своему принципу действия, и они оценивает разные характеристики изоляции. Например, интегральные направлены прежде всего на проверку в общем состояния ввода, а не на то, чтоб обнаружить и искоренить определенный дефект. Используя их, вы будете уверены, что поломка найдется, но не конкретная область, а именно факт того, что она присутствует.

Тогда можно экстренно заменить ввод и не беспокоится о сохранности прибора. А вот дифференциальные направлены на то, чтоб устанавливать конкретное место поломки. В зависимости от характеристик проводимого исследования изменяются первичные установки, в том числе требуется или нет отключать оборудование из сети.

Интегральные

Интегральные методики позволяют проверить состояние устройства в целом. Они не направлены на то, чтоб определять поконкретнее местоположение поломки. Но они сигнализируют о том, что потребуется или полная замена ввода, если это возможно, или проверка дифференциальным методом дополнительно.

Измерение сопротивления изоляции

При помощи методики измерения сопротивления изоляции специалисты выявляют такие дефекты как увлажнение твердой изоляции и наличие загрязнений, в том числе пыли, грязи на поверхности, которые могут служить причиной уменьшения энергоемкости. Этот способ имеет ряд преимуществ, в то числе и то, что можно оценивать не только внешнее состояние и показатели изолятора, но и абсорбционные процессы, которые происходят внутри обмотки.

К недостаткам методики относят то, что трансформатор обязательно отключается при выполнении исследования.

Измерение диэлектрических потерь и емкости изоляции

Различают несколько видов измерения. Распространенное — это измерение тангенса и емкости по зонам устройства. Позволяют выявить то, есть ли частичные разряды в обмотке, насколько увлажнена твердая оболочка и не состарились ли масло. Особенности этой методики:

выявление общего и местного состояния;
невозможность выявить природу дефекта.

Также определяют зависимость тангенса и емкости от напряжения для выявления наличия разрядов. Методика довольно эффективная, но придется отключать приборы от сети. А вот если проводится полное измерение, то при его помощи выявляются не только все вышеизложенные показатели, но и наличие пробоя теплового или ионизирующего характера. Хорошая доля вероятности, но это не распространяется на выявление дефектов в масляном канале.

Кроме того, выявить можно и зависимости от температурных показателей. Методика позволяет определить состарилось ли масло и вероятность появления пробоя теплового характера. Единственным недостатком этой методики является то, что исследование должно проводится при различных температурных вариациях.

Анализ масла

Анализ состава масла выявляет разные характеристик и дефекты. При помощи физико-химического исследования определяется уровень увлажнения, перегрева, загрязнения и старения. Анализ газовой составляющей поможет выявить дефекты строения молекул, а производных фурана — износ изоляции твердого типа. Способ эффективный, но нельзя исключать возможность загрязнения при взятии анализа. Вводы должны быть тщательно очищены перед внедрением специального стеклянного шприца.

Измерение давления

Просмотр сведений о давлении выявляет в каком состоянии находится герметичность и наличие или отсутствие частичных разрядов в масляном составе. Измерение давления относится к простейшим процедурам, так как контроль не требуется. Но минус существенный — разряды выявляются только на их последней стадии.

Дифференциальные

Дифференциальные способы в отличии от интегральных направлены на выявление конкретной проблематики. Ими пользуются, когда интегральные методики дали положительный ответ.

Тепловизионное обследование

Данный вид исследования выявляет массу нарушений состояния проводников. К ним относят:

чрезмерный нагрев в местах подсоединения;
наличие контора короткозамкнутых типов;
уменьшение масляной составляющей во вводах;
влажность части остова и другое.

Методика действенная и популярная по причине того, что не нужно выключать оборудование в сети и проводить специального рода манипуляции перед анализом. Контролировать сдачу не нужно, так как все происходит в автоматическом режиме. Информация наглядна и понятна даже не специалисту. Единственная проблема данного вида дифференциального контроля заключается в том, что можно проследить лишь верхнюю и среднюю часть ввода. Для обследования нижней способ не годится.

Регистрация (локализация) частичных разрядов

Локализация определяет характеристики состава, изменилось ли напряжение и наличие дефектов определенной части ввода. При помощи способа выявляются дефекты любой части. Минус в том, что понять типологию сигнала не всегда просто из-за возникающих помех.

otransformatore.ru

высоковольтный импульсный трансформатор без сердечника — патент РФ 2482562

Изобретение относится к электротехнике, к высоковольтным импульсным источникам питания высокого напряжения и может быть использовано в импульсной технике, например в системах зажигания, электрошоковых устройствах, системах питания газоразрядных ламп, ионизаторах воздуха, газовых лазеров и т.д. Технический результат состоит в снижении габаритов и массы изделия, упрощении производства, повышении эффективности. Высоковольтный импульсный трансформатор содержит безкаркасную или каркасную вторичную обмотку, помещенную во внешнюю трубчатую электроизоляционную оболочку или имеющую зазор относительно намотанной поверх первичной обмотки. Вся конструкция залита электроизоляционным компаундом или электроизоляционной жидкостью. 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к технике высоких напряжений, в частности к высоковольтным импульсным источникам питания высокого напряжения, например в системах зажигания, системах питания газоразрядных ламп, ионизаторах воздуха, газовых лазерах, электрошоковых устройствах.

Широко известна конструкция высоковольтного импульсного трансформатора, содержащая первичную и вторичную обмотки, магнитный сердечник стержневой или замкнутой конструкции, межслойную изоляцию либо секционированный каркас с взаимоизолированными секциями.

Примером традиционной конструкции высоковольтного импульсного трансформатора может служить трансформатор по патенту США № 1499931, содержащий незамкнутый стержневой сердечник, первичную и вторичную обмотки, герметичный корпус. Известны и другие конструкции с незначительными отличиями, однако по сути устройство до сегодняшнего дня остается неизменным.

Типовая схема включения высоковольтного импульсного трансформатора, как низкой, так и высокой частоты, содержит источник питания, например батарею или повышающий преобразователь напряжения (инвертер) и формирователь импульсов, подключенный к первичной обмотке трансформатора, в качестве которого может быть использован механический коммутатор, управляемый полупроводниковый ключ, релаксационный генератор на газоразрядных приборах или иная схема. Трансформатор передает мощность источника питания в виде импульсов высокого напряжения в нагрузку. Подобная схема получения высокого напряжения используется, например, в электрошоковых устройствах.

Недостатком подобной конструкции являются значительные габариты — как правило, в портативных устройствах, таких как, например, электрошоковые устройства, высоковольтный импульсный трансформатор является наиболее объемным элементом и может занимать до 1/3 объема всего устройства. Значительно снизить габариты при сохранении основной характеристики «напряжение холостого хода» (а в аспектах применения в электрошоковых устройствах важнейшей характеристикой является «пробивное расстояние по воздуху») по такой конструкции высоковольтного импульсного трансформатора не представляется возможным.

Другим недостатком являются значительные потери энергии на омическом и индуктивном сопротивлении обмоток, что сказывается на КПД устройства в целом. Высокая индуктивность, в частности, препятствует получению коротких мощных импульсов, необходимых в некоторых областях применения.

Кроме того, изготовление высоковольтных трансформаторов по традиционной конструкции требует значительных экономических затрат, связанных с большим расходом обмоточных и изоляционных материалов, а также сложностью технологического процесса.

Известны высокочастотные трансформаторы без сердечников, например трансформаторы Тесла (патент США № 568176).

Трансформаторы Тесла имеют первичную обмотку из очень малого количества витков толстого провода, изогнутого и намотанного в виде растянутой спирали, и вторичную обмотку в виде каркаса — цилиндра из электроизоляционного материала, на котором виток к витку в один слой уложено большое количество витков провода малого диаметра. Между первичной и вторичной обмоткой имеется воздушный зазор (разница диаметров между первичной и вторичной обмотками в трансформаторах Тесла достигает 3-5 раз), достигающий величины нескольких сантиметров даже в малых трансформаторах Тесла и служащий изоляцией между обмотками.

Другой вариант исполнения трансформатора Тесла имеет первичную обмотку, уложенную близко виток к витку, но расположенную только в центре очень длинного по отношению к длине первичной обмотки каркаса-цилиндра с вторичной обмоткой.

Типовая схема включения трансформатора описана выше.

И в том, и другом варианте исполнения трансформатора Тесла индуктивная связь между катушками слабая (не более 0,1), что является следствием необходимости иметь между первичной и вторичной обмоткой электроизоляцию с большой электрической прочностью для исключения возможности пробоя высокого напряжения, снимаемого со вторичной обмотки на первичную обмотку, разного рода утечек, например коронных.

Таким образом, недостатком трансформаторов Тесла являются сверхбольшие габариты, не допускающие использование трансформаторов в современных портативных устройствах, таких как, например, электрошоковое оружие.

Другим недостатком трансформаторов Тесла является индуктивная слабосвязанность (низкая взаимоиндукция) из-за отсутствия сердечника, слабой магнитной проницаемости воздуха, очень больших расстояний между обмотками и их неоптимального для максимальной индуктивной связи пространственного расположения.

Слабая связь ведет к уменьшению напряжения холостого хода или «пробивного расстояния по воздуху» трансформатора типа Тесла, хотя известно, что увеличение коэффициента связи всего в два раза уже дает повышение выходного напряжения на 25%.

Изобретение направлено на решение задачи миниатюризации высоковольтного импульсного трансформатора при сохранении высокого напряжения холостого хода, большого коэффициента трансформации и повышении эффективности за счет снижения активных потерь.

Поставленная задача решается тем, что высоковольтный импульсный трансформатор без сердечника содержит по меньшей мере одну первичную и по меньшей мере одну вторичную обмотки, при этом упомянутую по меньшей мере одну вторичную высоковольтную обмотку наматывают бескаркасно или с каркасом при минимальном начальном диаметре намотки, поверх упомянутой вторичной обмотки с минимальным зазором наматывают по меньшей мере одну первичную низковольтную обмотку, при этом всю конструкцию заливают жидким электроизоляционным материалом.

В частности, упомянутый каркас имеет пространственную звездообразную форму или упомянутый каркас выполнят секционным.

В частности, упомянутый секционный каркас выполняют с продольными разрезами в стенках секций для перехода провода при намотке, где упомянутые продольные разрезы в стенках секций для перехода провода при намотке содержат угловое смещение относительно друг друга.

В частности, упомянутый зазор между упомянутыми обмотками представляет собой трубчатую разделительную электроизоляционную обечайку.

В частности, трансформатор выполняют по меньшей мере с двумя раздельными вторичными обмотками, где трубчатая разделительная электроизоляционная обечайка содержит в своей цилиндрической или иной образующей по меньшей мере одно отверстие для вывода концов по меньшей мере двух раздельных вторичных обмоток или вывода внутренних соединений по меньшей мере двух раздельных вторичных обмоток.

В частности, упомянутый жидкий электроизоляционный материал представляет собой неэластичный или эластичный отверждаемый компаунд, трансформаторное масло или иной жидкий изолятор.

В частности, дополнительно содержит электроизоляционый герметичный корпус.

В частности, упомянутую заливку жидким электроизоляционным материалом осуществляют при вакуумировании.

В частности, выводы вторичной обмотки содержат дополнительную трубчатую эластичную изоляцию.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет собой вид звездообразного каркаса трансформатора со вторичной обмоткой.

Фиг.2 представляет собой вид секционного каркаса трансформатора со вторичной обмоткой, продольными разрезами в стенках секций и с осевым отверстием в силовом осевом стержне.

Фиг.3 представляет собой вид трансформатора с первичной обмоткой, вторичной обмоткой, трубчатой разделительной электроизоляционной обечайкой.

Фиг.4 представляет собой вид трансформатора с двумя раздельными первичными и двумя раздельными вторичными обмотками.

Фиг.5 представляет собой вид трансформатора согласно настоящему изобретению.

Осуществление изобретения

На Фиг.1 показан пространственный звездообразный каркас 1 из электроизоляционного материала (например, литой из пластических масс) трансформатора, на котором выполнена вторичная обмотка 2. Упомянутую вторичную обмотку 2 выполняют из тонкой обмоточной проволоки с лаковой или иной изоляцией. Проволока уложена в подобие секций упомянутого звездообразного каркаса 1, образующихся расстояниями между соседними лучами звездообразного каркаса 1. При этом проволоку укладывают как виток к витку, так и в навал.

На Фиг.2 показан секционный каркас 3 трансформатора из электроизоляционного материала, на котором выполнена вторичная обмотка 2. Упомянутую вторичную обмотку 2 выполняют из тонкой обмоточной проволоки с изоляцией.

Проволока может быть уложена в секции упомянутого секционного каркаса 3, как виток к витку, так и в навал. Преимущественно, чтобы укладка была осуществлена виток к витку. Для перехода провода при намотке из секции в секцию в стенках секционного каркаса 3 выполняют продольные разрезы 4. Также возможно, чтобы упомянутые продольные разрезы 4 в стенках секций для перехода провода при намотке содержали угловое смещение относительно друг друга. Секционный каркас 3 трансформатора содержит силовой осевой стержень (не показан) для скрепления упомянутых секций между собой, при этом в упомянутом силовом осевом стержне может быть выполнено сквозное осевое отверстие 5 для возможности отвода обоих выводов вторичной обмотки на одну из сторон трансформатора. Выводы вторичной обмотки 2 изолируют дополнительной трубчатой изоляцией 6 (трубчатую разделительную электроизоляционную обечайку) из эластичного материала с высокой электрической прочностью.

На Фиг.3 показан трансформатор, состоящий из секционного каркаса 3 со вторичной обмоткой 2, помещенного в трубчатую разделительную электроизоляционную обечайку 7. Трубчатую разделительную электроизоляционную обечайку 7 выполняют из материала с большой электрической прочностью при достаточном сродстве к адгезионной способности применяемого для заливки компаунда, например полиэтилена, полипропилена, полиэтилентерефталата и т.п. Поверх обечайки 7 наматывают первичную обмотку 8, которая состоит из малого количества витков толстой проволоки с лаковой или иной изоляцией. Один из выводов вторичной обмотки 2 может быть пропущен через осевое отверстие 5 для выхода высоковольтного вывода на другую сторону трансформатора. То есть упомянутая обечайка 7 содержит в своей цилиндрической или иной образующей по меньшей мере одно отверстие 5 для вывода концов по меньшей мере двух раздельных вторичных обмоток 2 или вывода внутренних соединений по меньшей мере двух раздельных вторичных обмоток 2.

Собранная конструкция трансформатора после сборки заливается электроизоляционным материалом (компаундом) 9 под вакуумом, причем компаунд заполняет и свободные пространства секций каркаса трансформатора со вторичной обмоткой 2. Упомянутый жидкий электроизоляционный материал 9 представляет собой неэластичный или эластичный отверждаемый компаунд, трансформаторное масло или иной жидкий изолятор, а упомянутую заливку жидким электроизоляционным материалом 9 осуществляют при вакуумировании. При заливке упомянутым материалом 9 трансформатор должен дополнительно содержать электроизоляционный герметичный корпус.

В заявляемой конструкции трансформатора коэффициент связи обмоток трансформатора повышен за счет уменьшения потоков рассеяния магнитной индукции, достигаемого максимальным сближением первичной 8 и вторичной 2 обмоток и уменьшением их диаметра и длины, что достигается разделением вторичной 2 обмотки на взаимоизолированные секции и применением разделительной электроизоляционной обечайки с большой электрической прочностью между первичной 8 и вторичной 2 обмотками.

На Фиг.4 показан трансформатор с раздельными первичными (14 и 15) и вторичными обмотками, состоящий из сдвоенного каркаса 10 (описанного выше секционного типа) с разделительной перемычкой 11 без обмотки. Сдвоенный каркас 10 помещен в удлиненную трубчатую разделительную электроизоляционную обечайку 12 с отверстием 13, через которое выводятся наружу концы раздельных вторичных обмоток для формирования общих выводов, либо общий вывод внутреннего соединения концов вторичных обмоток.

Поверх обечайки 12 намотаны первичные обмотки 14 и 15, которые могут соединяться параллельно или последовательно в зависимости от необходимости. Описанная конструкция трансформатора после сборки заливается электроизоляционным компаундом 9 под вакуумом, причем компаунд заполняет и свободные пространства секций сдвоенного каркаса трансформатора со вторичными обмотками.

На Фиг.5 показан трансформатор без каркаса, который имеет вторичную обмотку 16, выполненную как галетная или перекрестная обмотка, или другого типа, применяемого для намотки катушек без сердечника, поверх которой с зазором 17 намотана первичная обмотка 8. Зазор 17 между обмотками выбирается минимальным и он ограничен только электрической прочностью применяемого при заливке компаунда или жидкого изоляционного вещества. Для недопущения контакта вторичной 16 и первичной 8 обмоток при заливке трансформатора компаундом под вакуумом в зазор 17 могут вставляться стержни 18 из изоляционного материала с высокой электрической прочностью при достаточном сродстве к адгезионной способности применяемого для заливки компаунда. Описанная конструкция трансформатора после сборки дополнительно заливается электроизоляционным компаундом 9 под вакуумом.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Высоковольтный импульсный трансформатор без сердечника, содержащий по меньшей мере одну первичную и по меньшей мере одну вторичную обмотки, упомянутая по меньшей мере одна вторичная высоковольтная обмотка намотана бескаркасно или с каркасом при минимальном начальном диаметре намотки, где упомянутый каркас выполнен секционным, стенки которого соединены между собой силовым осевым стержнем, при этом поверх упомянутой вторичной обмотки с минимальным зазором намотана по меньшей мере одна первичная низковольтная обмотка, а вся конструкция выполнена в электроизоляционном материале.

2. Трансформатор по п.1, отличающийся тем, что в упомянутом силовом осевом стержне выполнено сквозное осевое отверстие.

3. Трансформатор по п.1, отличающийся тем, что упомянутый секционный каркас выполняют с продольными разрезами в стенках секций для перехода провода при намотке, где упомянутые продольные разрезы в стенках секций для перехода провода при намотке содержат угловое смещение относительно друг друга.

4. Трансформатор по п.1, отличающийся тем, что содержит трубчатую разделительную электроизоляционную обечайку, установленную в зазор между упомянутыми обмотками.

5. Трансформатор по п.1, отличающийся тем, что содержит стержни из изоляционного материала, установленные в зазор между упомянутыми обмотками.

6. Трансформатор по п.4, отличающийся тем, что выполняют по меньшей мере с двумя раздельными вторичными обмотками, и трубчатая разделительная электроизоляционная обечайка содержит в своей цилиндрической или иной образующей по меньшей мере одно отверстие для вывода концов по меньшей мере двух раздельных вторичных обмоток или вывода внутренних соединений по меньшей мере двух раздельных вторичных обмоток.

7. Трансформатор по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит электроизоляционый герметичный корпус.

8. Трансформатор по п.1 или 7, отличающийся тем, что упомянутый электроизоляционный материал представляет собой неэластичный или эластичный отверждаемый компаунд.

9. Трансформатор п.7, отличающийся тем, что упомянутый электроизоляционный материал представляет собой трансформаторное масло или иной жидкий изолятор.

10. Трансформатор по п.1 или 6, отличающийся тем, что выводы вторичной обмотки содержат дополнительную трубчатую эластичную изоляцию.

www.freepatent.ru

Высоковольтные импульсные трансформаторы с низкой индуктивностью рассеяния Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 621.314.21

В.М Иванов

ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ ИМПУЛЬСНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ С НИЗКОЙ ИНДУКТИВНОСТЬЮ РАССЕЯНИЯ

Створені оригінальні високовольтні імпульсні трансформатори з низькою індуктивністю розсіювання, які використовуються в різноманітних генераторах високовольтних імпульсів, у тому числі для технологічних установок, що призначені для обробки різних матеріалів і продуктів харчування, отримання озону, очищення рідких і газоподібних відходів.

Созданы оригинальные высоковольтные импульсные трансформаторы с низкой индуктивностью рассеивания, которые используются в различных генераторах высоковольтных импульсов, в том числе для технологических установок, предназначенных для обработки разных материалов и продуктов питания, получения озона, очистки жидких и газообразных отходов.

ВВЕДЕНИЕ

Развитие технологий с использованием сильных электрических полей для обработки материалов и продуктов питания, получения озона, очистки жидких и газовых отходов, в медицине и сельском хозяйстве требует создания новых высоковольтных импульсных источников энергии [1, 2]. Широкое применение в таких источниках находят импульсные трансформаторы. Использование высоковольтных импульсных трансформаторов часто является более предпочтительным по сравнению с другими схемами умножения напряжения. Например, недостатком генератора импульсных напряжений по схеме Аркадьева-Маркса является большое количество разрядников, что делает систему недолговечной и малопригодной для работы в импульсно-периодическом режиме [3].

Для обеспечения быстрой коммутации выходных высоковольтных разрядников необходимо перенапряжение для формирования выходного напряжения с большой крутизной фронта. Отсюда следует, что высоковольтный импульсный трансформатор должен быть достаточно компактным с целью получения минимального рассеивания магнитного потока и, следовательно, минимизации времени нарастания на его выходе.

Целью работы является создание трансформаторного импульсного мегавольтного генератора с временем tф нарастания импульсов на емкостной нагрузке »1 нФ tф»250 нс.

В схемах генераторов мегавольтного уровня напряжений с короткими временами нарастания напряжения на емкостной нагрузке трудно изготовить один импульсный трансформатор с коэффициентом трансформации »100 и низкой индуктивностью рассеивания. В таких схемах лучше использовать несколько (например, два) импульсных трансформаторов каждый с коэффициентом трансформации »10, что иллюстрирует рис. 1. В такой схеме первичный накопитель энергии С0 разряжается через коммутатор Р0 на низковольтную первичную обмотку первого импульсного трансформатора ИТ1. Первый импульсный трансформатор ИТ1 заряжает промежуточный емкостной накопитель С1, который затем разряжается через коммутатор Р1 на низковольтную первичную обмотку второго импульсного трансформатора ИТ2 с низкой индуктивностью рассеивания для более быстрой зарядки высоковольтной формирующей выходной емкости С2 генератора. После достижения напряжения

на С2 требуемой величины происходит разряд емкости С2 через сработавший выходной коммутатор Р2. РО ИТ1 Р1 ИТ2 Р2

СО

С1

С2

Рис. 1. Схема генератора

КОНСТРУКЦИЯ ТРАНСФОРМАТОРА Для получения мегавольтного уровня напряжения на выходе генератора по схеме на рис. 1 были спроектированы и изготовлены два импульсных трансформатора имеющие одинаковый коэффициент трансформации п = ^2/^ = 10,3. Число витков в первичной обмотке каждого трансформатора ^ = 3, а во вторичной обмотке ^2 = 31. Напряжение первичной обмотки 10 и 100 кВ, а вторичной 100 и 1000 кВ соответственно. Методика расчета импульсных трансформаторов описана в [4, 5].

Для изготовления магнитопровода (сердечника) импульсных трансформаторов была использована электротехническая сталь толщиной 80 мкм и шириной ленты 40 мм. Составной сердечник выполнен из 8 сердечников малого размера с внутренним окном 125×125 мм и сечением 35×40 мм2. Каждый сердечник малого сечения соединен с другими сердечниками как показано на рис. 2. В результате этого образуется один составной «крестообразный» сердечник с габаритными размерами 430×430 мм.

Для снижения напряженности электрического поля на острых краях сердечника последние закрыты градиентными экранами с закруглениями. Экран изготовлен из латуни толщиной 1 мм.

Первичные обмотки импульсных трансформаторов намотаны на стержнях крестообразного магнито-провода (см. рис. 2). Витки обмоток изготовлены из медной ленты толщиной 0,3 мм и шириной 27 мм. Края ленты для экранирования неровностей края обернуты алюминиевой фольгой толщиной 10 мкм. Шина изолирована 6 слоями фторопластовой пленки толщиной 5 = 20 мкм. Для уменьшения индуктивности подвода расстояние между вводами обмотки сделано минимальным. Для этого между витками первичной обмотки и низковольтным вводом, проложенным под обмоткой, уложено 10 слоев фторопластовой

пленки. Вторичные обмотки намотаны в один слой на изоляторах из оргстекла, которые уложены на первичную обмотку, проводом МПО-33-11 во фторопластовой изоляции. Вторичная обмотка импульсного трансформатора ИТ2 намотана на изоляторах в виде пирамиды. Для снижения напряженности поля на высоковольтном конце обмотки последний виток выполнен проводом большего диаметра, а вывод обмотки помещен в изоляционную фторопластовую трубку. Для того чтобы магнитный поток от каждого стержня был направлен в одну сторону, обмотки наматывались попарно встречно, т.е. обмотки на одной оси намотаны встречно (см. рис. 2).

A-A

Рис. 2. Импульсный трансформатор ИТ1

Высокое напряжение, прикладываемое к обмоткам импульсного трансформатора, воздействует на изоляцию, разделяющую обмотки между собой и каждую обмотку относительно сердечника. В качестве основной изоляции в трансформаторе используется трансформаторное масло.

Трансформатор закреплен в металлическом корпусе. На рис. 3 приведены фотографии импульсных трансформаторов ИТ1 (рис. 3,а) и ИТ2 (рис. 3,б), закрепленных в корпусе, но не залитых трансформаторным маслом.

Индуктивность рассеивания импульсного трансформатора с сердечником, несущим на одном стержне две обмотки в виде однослойных соленоидов высотой к, приведенная ко вторичной обмотке рассчитывается при помощи соотношения [4]:

= М-0^2 8 [ + (А + ^2 )/3]к,

где Цо=4ях10-7 Гн/м, ^2 — число витков вторичной обмотки, Е — периметр вторичной обмотки, Б\, Б2 -диаметры проводов первичной и вторичной обмоток, ё — расстояние между обмотками.

Рассчитанная индуктивность рассеивания импульсного трансформатора, приведенная ко вторичной обмотке, составила 4,75х10-5 Гн.

Рис. 3. Фотографии импульсных трансформаторов

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ СХЕМА И РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ Для проведения экспериментальных исследований импульсного трансформатора на низком напряжении была собрана экспериментальная схема, показанная на рис. 4.

ИТ

С1‘

К ЭО

Рис. 4. Схема для исследований импульсного трансформатора: ЗУ — зарядное устройство, БУ — блок управления, С0, С1 — накопительная и нагрузочная емкости соответственно, Я — сопротивление контура,

ИТ — исследуемый импульсный трансформатор

От зарядного устройства ЗУ, подключаемого к сети переменного тока ~220 В, накопительная емкость заряжалась до напряжения 300 В. После этого блок управления переключал накопительный конденсатор

С0 от зарядной цепи к первичному контуру испытуемого импульсного трансформатора ИТ. Накопительный конденсатор С0 разряжался на исследуемый импульсный трансформатор ИТ через который заряжался накопительный конденсатор С1.

Эквивалентная схема разряда накопительного конденсатора через импульсный трансформатор на нагрузочную емкость (без учета индуктивности намагничивания трансформатора) приведена на рис. 5.

Я Ь

______________ГГУ^\_____________

С0 С1′

Рис. 5. Эквивалентная схема разрядного контура:

Я — эквивалентное сопротивление разрядного контура,

Ь — эквивалентная индуктивность разрядного контура,

С0 — накопительная емкость, С1′ — приведенная нагрузочная емкость

Если заряженный конденсатор разряжать на цепь, состоящую из сопротивления и индуктивности, то разряд может происходить или апериодически, т. е. напряжение конденсатора непрерывно спадает до нуля, или же при разряде получаются колебания, т. е. конденсатор разряжается до нуля, затем начинает заряжаться в противоположном направлении, потом опять разряжается, заряжается и т. д.

При параметрах схемы удовлетворяющих соотношению 1/ЬС > г2 / 4Ь2, где С — эквивалентная емкость разрядного контура, С = (С0-С1′)/(С0 + С1′), напряжение конденсатора совершает периодические колебания со все уменьшающейся амплитудой около своего конечного значения. В случае разряда С0 на цепь Я-Ь-С1′, где С1′ — приведенная нагрузочная емкость, от величины нагрузочной емкости зависит величина максимального напряжения, до которого нагрузочная емкость С1′ может зарядится .

При значении накопительной емкости С0 = 0,2 мкФ и при значениях нагрузочной емкости С1 = (0,01; 1,18; 1,56; 2,35; 4,7) нФ были получены величины максимального напряжения на нагрузочной емкости С1 и построен график этой зависимости, показанный на рис. 6.

Предварительные испытания импульсного трансформатора ИТ2 проводились на низком напряжении при коммутации накопительной емкости в первичной обмотке трансформатора, равной 0,2 мкФ, и нагрузочной емкости во вторичной обмотке, равной 1,56 нФ. Период колебаний напряжения на нагрузочной емкости составил 1,23 мкс. Индуктивность Ьэ всего разрядного контура рассчитывалась по формуле

Ьэ = Т2/4п2С , (1)

где Т — период колебаний, С — эквивалентная емкость разрядного контура (4,37х10-5 Гн).

и, КВ

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

0 1 2 3 4 5 ’

Рис. 6. Зависимость максимального напряжения на нагрузочной емкости от ее величины

На предварительных испытаниях выяснено влияние числа обмоток импульсного трансформатора на период колебаний передаваемого импульса. На рис. 8 приведены осциллограммы импульса напряжения на емкости равной 20 нФ во вторичной обмотке трансформатора при емкости в первичной обмотке трансформатора равной 2 мкФ. Из полученных осциллограмм видно, что при подключении всех четырех обмоток (рис. 7,а) период колебаний составил 4 мкс, при подключении двух обмоток (рис. 7,б) период составил 5 мкс, а при подключении одной обмотки (рис. 7,в) период составил 7 мкс. Рассчитанный период колебаний передаваемого импульса из (1) составил: для четырех обмоток — 4,33 мкс, для двух обмоток — 6,12 мкс и для одной обмотки — 8,66 мкс.

4 мкс

в —

Рис. 7. Осциллограммы импульсов напряжения на вторичной обмотке импульсного трансформатора ИТ2 (цена деления 2 мкс)

При работе импульсного трансформатора ИТ1 в составе установки по генерированию импульсов высокого напряжения, после заряда емкостного накопителя и его разряда через управляемый разрядник Р0, на первичную обмотку подавался импульс напряжения амплитудой 8,6 кВ. К вторичной обмотке была подключена промежуточная накопительная емкость ~150 нФ, которая заряжалась до напряжения «80 кВ за время «3,2 мкс. Дальнейший рост напряжения на емкости ограничивался срабатыванием разрядника Р1.

На рис. 8 приведены осциллограммы импульсов напряжения на первичной (рис. 8,а) и вторичной (рис. 8,б) обмотке импульсного трансформатора ИТ1. Высокочастотные колебания большой амплитуды на осциллограммах соответствуют моменту срабатывания управляемого разрядника Р1 и обусловлены нано-секундным временем его коммутации. После срабатывания разрядника Р1 импульсное напряжение подавалось на первичную обмотку ИТ2. При этом на вторичной обмотке ИТ2, нагруженной на С2, создавалось импульсное напряжение с амплитудой до 800 кВ. После срабатывания разрядника Р2 это импульсное напряжение с обостренным фронтом подавалось на нагрузку 2. При напряжении срабатывания Р1 100кВ на С2 можно получить напряжение 1 МВ и более.

импульсного трансформатора ИТ1 при работе в составе установки по генерированию импульсов напряжения

ВЫВОДЫ

1. Созданы высоковольтные импульсные трансформаторы (на 100 и 1000 кВ) с низкой индуктивностью рассеивания для импульсного мегавольтного генератора.

2. Оригинальность конструкции созданных трансформаторов, состоящая в том, что части как вторичной, так и первичной обмоток разнесены и расположены не на одном общем стержне, а на четырех крестообразно расположенных частях расщепленного стержня магнитопровода, что позволило уменьшить результирующую индуктивность рассеивания. При работе в составе установки с параллельно включенными четырьмя обмотками каждого из двух импульсных трансформаторов индуктивность разрядного контура уменьшилась в «3 раза.

3. Использование двух импульсных трансформаторов с коэффициентами трансформации п = 10 у каждого позволило создать компактный трансформаторный импульсный мегавольтный генератор с временем ґф нарастания импульсов на емкостной нагрузке «1 нФ ґф « 250 нс и напряжением до 1 МВ.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бойко Н.И., Борцов А.В., Евдошенко Л.С., Зароченцев А.И., Иванов В.М. Электрофизические установки и технологии для решения проблемы отходов / Мир техники и технологий. — №3 (52). — 2006. — С. 63-65.

2. Бойко Н.И., Борцов А.В., Евдошенко Л.С., Зароченцев А.И., Иванов В.М. Метод обеззараживающей обработки текучих продуктов в потоке при помощи сильных импульсных электрических полей и искровых разрядов / Техническая электродинамика, тематический выпуск «Проблемы современной электротехники» (часть 4). — 2006. — С. 83-86.

3. Месяц Г. А. Импульсная энергетика и электроника / Г. А. Месяц. — М.: Наука, 2004. — 704 с.

4. Матханов П.Н., Гоголицын Л.З. Расчет импульсных трансформаторов. Л.: Энергия. Ленинградское отделение, 1980. — 112 с.

5. Желтов К. А. Пикосекундные сильноточные электронные ускорители. М.: Энергоатомиздат, 1991. — 120 с.

Поступила 19.07.2010

Иванов Владимир Михайлович

Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт «Молния» Национального технического университета «Харьковский политехнический институт»

61100, Украина, Харьков, ул. Шевченко, 47 тел./факс: (057)70-76-183, e-mail: [email protected]

V.M. Ivanov

High-voltage pulsed transformers with low leakage inductance.

Original high-voltage pulsed transformers with low leakage inductance which are used in various generators of high-voltage pulses including technological plants intended for treatment of different materials and foodstuffs, ozone production, cleaning of liquid and gaseous wastes, have been created.

Key words — high-voltage pulsed transformers, low leakage inductance, application.

cyberleninka.ru