Tehnologia de înfășurare și metoda de izolare sunt de fapt foarte simple și în niciun caz nu implică nici un fel de înfășurare, țesătură lăcuită sau orice altceva. Faptul este că cu orice înfășurare a miezului transformatorului cu pânză de lac sau alți izolatori fereastra interioara TORA-urile sunt umplute instantaneu, deoarece la exterior există un strat, iar la interior sunt 5-10 straturi și chiar neuniforme.
De mult plănuiesc să scriu un articol despre o metodă de înfășurare de înaltă calitate transformatoare toroidale. Acest lucru durează destul de mult pentru a explica și se arată mai bine în fotografie. În plus, după înfășurare, înfășurările nu se transformă într-o roată, iar transformatorul în sine nu devine în formă de ou, iar consumul de sârmă este minim. Având în vedere toate acestea, randamentul transformatorului este maxim. Și ce iese din asta, puteți vedea în amplificatorul meu.
Permiteți-mi să fac o rezervare imediat: vorbim de transformatoare toroidale puternice. Puterea totală, care este mai mare de 500 W. Care sunt înfășurate cu fire de la 1 la 3 mm. în mod firesc întoarce-te. Și, de regulă, înfășurarea rețelei se află în intervalul de la 100 la 400 de spire, în total, adică 0,5-2 spire pe volt. Înfășurarea transformatoarelor mai puțin puternice în acest fel este supărătoare, dar este posibilă dacă se dorește.
Ce ai nevoie pentru bobinare:
1) Trebuie să faceți un suport pentru înfășurarea toroidului, acest lucru se face foarte simplu. Luați o bucată pătrată de PAL sau placaj de 10-15 mm grosime. Cu dimensiunile de 200X200mm, avem nevoie si de doua blocuri de lemn de 200mm lungime si 20X20mm patrate. Trebuie fie să lipim aceste două bare în centrul site-ului nostru, paralele una cu cealaltă, cu o distanță de 100 mm între ele. Mai bine, înșurubați aceste bare pe platformă folosind șuruburi, dar cu capete înfundate și încastrați capetele în placaj, altfel vor zgâria masa. Acum, dacă așezați toroidul pe acest suport, acesta va sta ferm și stabil.
2) Ai nevoie de o navetă, eu am tăiat naveta din plexiglas de 5 mm grosime. Lățimea este de obicei de 30-40 mm. lungime 300-400mm. Eu fac tăieturile de capăt nu în unghi, ci în semicerc și le prelucrez cu o pilă pentru ca izolația firului să nu se deterioreze și chiar lipic una sau două benzi de bandă electrică, din nou pentru a proteja firul. Înfășurăm firul pe navetă; este în regulă dacă nu este suficient fir, îl puteți lipi cu atenție și înfășuram mai departe. Dar este mai bine să îl calculați astfel încât să existe suficient fir.
3) Acum avem nevoie de material pentru izolarea între straturi, este foarte simplu, trebuie doar să găsiți carton subțire (ambalaj), de exemplu, folosesc cutii de difuzoare pentru mașini. Principalul lucru este că nu este gros, dar nici material subțire - grosimea cartonului este de aproximativ 0,5 mm. Dacă este lucios pe o parte, atunci este și bine.
4) Avem nevoie și de fire groase, numărul 10-20. Dar în cel mai rău caz, numărul 40 este posibil. Înfășurarea în sine este efectuată departe de tine spre dreapta.
Și acum cel mai important lucru este fabricarea garniturilor izolatoare între straturi. Vom avea nevoie de un șubler cu capete ascuțite.
Măsurăm diametrul exterior al torusului nostru și adăugăm 20 mm. (pentru suprapunere) și împărțiți în jumătate. De exemplu, diametrul exterior al torusului este de 150 mm + 20 mm = 170 mm. 170mm./2 = 85 mm.
Am stabilit bara la 85 mm. și fixați-l cu un șurub. Vom folosi tija în sine ca busolă pentru a desena cercuri pe carton. De ce să folosiți o mreană și nu o busolă obișnuită, care este atât mai simplă, cât și mai convenabilă? Și totul este foarte simplu, atunci când desenăm pe carton cu capătul ascuțit și durabil al barei, pe carton va rămâne o canelură deprimată și ne va ajuta. Această canelură este foarte utilă pentru a facilita îndoirea cercului interior tăiat al garniturilor noastre. În general, tu însuți vei înțelege că o mreană este mai bună decât o busolă convenabilă.
Și așa desenăm cercul exterior pe carton și îl tăiem cu foarfecele, în principiu, cercul exterior poate fi desenat cu o busolă obișnuită;
Apoi, măsurăm diametrul intern al torului, nu adunăm sau scădem nimic, ci pur și simplu îl împărțim în jumătate. De exemplu, diametrul 60mm/2 = 30mm. Setăm etrierul la 30 mm. fixați-l cu un șurub și desenați diametrul interior pe carton.
În continuare, luăm un creion și o riglă și lucrăm la cercul interior, mai întâi desenăm o cruce, adică împărțim cercul în 4 părți, apoi în 8 părți, dacă diametrul interior al TOR este mai mare de 60 mm. apoi și în 16 părți.
Apoi, desenăm un alt cerc cu o busolă obișnuită, care are jumătate din dimensiunea celui interior, adică depărtăm busola cu 15 mm.
Și acum avem nevoie de o bucată plată de placaj sau PAL pe care ne vom așeza semifabricatul de carton pentru a tăia părțile noastre desenate cu un creion cu capătul unui bisturiu sau cuțit ascuțit. Trebuie să tăiați într-un cerc de la marginea exterioară a cercului până la punctul central, nu mai departe, altfel cartonul va urca. Trebuie să tăiați direct prin carton.
Apoi, folosind foarfecele, decupăm cercul interior pe care l-am desenat cu o busolă obișnuită. Îndoiți feliile rezultate perpendicular pe piesa de prelucrat. Este clar că sunt necesare două astfel de semifabricate pentru fiecare strat de fiecare dată când diametrele sunt măsurate din nou, deoarece valoarea lor se schimbă de la strat la strat.
Apoi, măsurați înălțimea torusului și tăiați două benzi de carton de aceeași lățime. Introducem o bandă în interiorul torusului, astfel încât suprapunerea să nu depășească 10 mm. Înfășurăm a doua bandă într-un singur strat pe partea exterioară a torusului cu aceeași suprapunere. Ne punem pe amândouă semifabricate rotunde pe capetele torusului, fixați cu fir în trei sau patru locuri într-un cerc. Și apoi începem să vânt.
Cel mai locuri periculoase pentru defalcare, acestea sunt unghiurile externe și mai ales interne ale cercurilor TOR. Prin urmare, dacă în timpul înfășurării vedem că firul poate intra în contact cu firul stratului interior, în special de-a lungul colțul interior cercurile TOR. Apoi trebuie să plasați sub sârmă benzi din același carton de 10 mm lățime. si 20-30 mm lungime, acolo unde este necesar.
În exterior, de regulă, acest lucru nu trebuie făcut, deoarece exteriorul piesei de prelucrat este stratificat pe margine și protejează bine firul de scurtcircuitare. Toată marcarea și tăierea semifabricatelor de carton se face pe partea mată a cartonului, nu este indicat să se folosească carton lucios pe ambele părți. Înainte de a începe să înfășurați torul, trebuie să înfășurați două straturi de bandă electrică pe degete pe ambele coturi ale degetului mic și pe îndoirea degetului arătător, altfel vor exista calusuri uriașe de apă.
Cert este că numărul de spire va depinde de calitatea fierului de călcat, dar calculul aproximativ se face simplu, ca și în cazul unui transformator convențional, luăm doar un coeficient de 20-30.
Ei bine, de exemplu, măsurăm înălțimea, ea = 10 cm.
Măsurăm grosimea peretelui, ea = 5 cm 10x5 = 50 cm.
25/50=0,5 spire la 1 volt.
220x0,5=110 spire ale înfășurării rețelei.
Acum începem să înfășurăm înfășurarea rețelei a transformatorului, după ce înfășuram aproximativ 90 de spire, încercăm să o conectăm la rețea, în timp ce măsurăm curentul. miscare inactiv.
Nu este deloc dificil să conectați vârful firului direct la navetă. Înfășurând treptat firul, aducem curentul fără sarcină la 50-100 mA și oprim înfășurarea în acest moment, numărul rezultat de spire va fi realist.
Acum împărțim acest număr real la 220 și obținem valoarea reală a numărului de spire pe 1 volt. Și în conformitate cu această cifră, calculăm toate înfășurările de ieșire.
Rețineți că atunci când transformatorul este conectat la rețea, supratensiunea instantanee inițială de curent este foarte mare. Și pentru a nu arde testerul, trebuie să faceți acest lucru: conectați cablul de rețea printr-un comutator închis paralel cu comutatorul, porniți testerul, conectați ștecherul la priză și abia apoi deschideți comutatorul pentru a vedea curentul fără sarcină.
Apropo, tocmai din cauza curentului de supratensiune primar puternic, transformatoarele cu o putere mai mare de 1 kW trebuie pornite folosind un circuit de comutare moale. În plus, această schemă este foarte simplă.
Fedotov Alexey Ghennadievici. (UA3VFS)
Conversia curentului sau a tensiunii este utilizată în aproape orice aparat electric. Pentru ce este un transformator? Un dispozitiv mai practic și universal pentru conversia tensiunii nu a fost încă inventat.
Cum funcționează un transformator?
Baza dispozitivului este un circuit magnetic închis. Pe el sunt înfășurate înfășurări de două sau mai multe. Când apare o tensiune alternativă pe înfășurarea primară, un flux magnetic este excitat la bază. Induce o tensiune alternativă cu o frecvență similară pe înfășurările rămase.
Diferența dintre numărul de spire dintre înfășurări determină coeficientul de modificare a tensiunii. Mai simplu spus, dacă înfășurarea secundară are jumătate din câte spire, va apărea pe ea o tensiune care este jumătate din cea a primarului. Puterea rămâne aceeași, ceea ce vă permite să lucrați cu curenți mai mari la tensiuni mai mici.
Important! Transformatorul poate funcționa numai cu variabile sau curenti de impuls. Este imposibil să convertiți tensiunea DC în acest mod.
Proiecta diferă prin forma circuitului magnetic.
Blindat
Formează două ture camp magnetic, conceput pentru sarcini grele. Miezul magnetic este detasabil, usor de asamblat - infasurarea finita este pusa pe tija centrala. Dezavantaj: grele și voluminoase. Extremă și bare transversale circuitele magnetice nu sunt utilizate eficient.
tijă
Designul este similar cu cel blindat, câmpul magnetic este cu o singură rotație și, în consecință, puterea este mai mică. Are deasemenea design pliabil. Eficiența utilizării suprafeței circuitului magnetic nu este mai mare de 40%.
Transformator toroidal
Are cea mai mare eficienta. Acest lucru se realizează prin utilizarea 100% a zonei circuitului magnetic. Prin urmare, cu aceeași putere, astfel de transformatoare au dimensiuni mai mici. Un alt avantaj este că datorită distribuției înfășurărilor pe toată suprafața de bază, răcirea spirelor este mai eficientă. Acest lucru permite convertorului să fie încărcat și mai mult fără a depăși temperatura critică. Există un singur dezavantaj - astfel de transformatoare sunt dificil de asamblat, deoarece baza este dintr-o singură piesă.
Materiale pentru miezul magnetic:
Bazele de fier sunt asamblate din plăci, înfășurate cu bandă sau turnate monolit. Cel mai material eficient– ferită. Cel mai adesea este folosit în tori, mărind eficiența acestora.
Ne-am uitat la ce tipuri de transformatoare există prin proiectare. Când cumpărați un dispozitiv gata făcut, nu vă pasă prea mult de cât de dificil este să îl faceți.
Designul toroidal este ușor de instalat (ocupă puțin spațiu și este fixat cu un șurub). Cu toate acestea, un astfel de dispozitiv costă mai mult decât convertoarele de tensiune cu tijă sau blindate. Adesea, prețul său depășește economiile din făcut singur intreaga instalatie electrica.
Cum să faci un transformator toroidal cu propriile mâini?
Primul lucru care vă vine în minte este să luați un tor gata făcut dintr-un rupt aparate electrocasniceși încercați să modificați parametrii înfășurării secundare pentru a se potrivi cu calculele dvs. Toți radioamatorii știu să deruleze un transformator cu propriile mâini.
Dar miezul toroidal nu se dezasambla, dacă treceți câteva mii (sau chiar sute) de ture prin gogoașă, va dura luni de zile să derulați înapoi. Și probabilitatea de a deteriora mantaua de sârmă cu această metodă este destul de mare.
Important! Sârma de cupru de înfășurare are o protecție acoperire cu lac. Uneori cârpă, pentru înfășurări puternice. Izolația suplimentară mărește secțiunea transversală și, în consecință, volumul înfășurării se triplează. Prin urmare, la înfășurare, spirele sunt așezate fără mișcare longitudinală (tragere), pentru a nu deteriora izolația.
Pentru a evita să puneți întrebări precum: „Ce se poate face dintr-un transformator cu microunde?” (din el se fac spotteri pentru sudarea în puncte), ar fi mai logic să selectați un transformator pentru o anumită sarcină și nu invers.
„Director” - informații despre diverse componente electronice: tranzistoare, microcircuite, transformatoare, condensatoare, LED-uri etc. Informațiile conțin tot ceea ce este necesar pentru selectarea componentelor și efectuarea calculelor de inginerie, parametrii, precum și fixarea carcaselor, scheme standard incluziuni si recomandari de utilizare a radioelementelor.
Orice transformator este un convertor de tensiune alternativă care funcționează conform legii inductie electromagnetica, identificat de M. Faraday.
Din punct de vedere tehnic, marea majoritate a transformatoarelor utilizate în electronica radio sunt realizate folosind miezuri feromagnetice, care funcționează pe super frecvente inalte Oh, te poți descurca fără ele. Feromagneții transmit oscilații electromagnetice (câmp) de la o bobină la alta, practic fără distorsiuni.
Pentru referință, feromagneții sunt substanțe care pot menține magnetizarea chiar și fără o sursă externă de câmp magnetic.
Dacă vorbim despre tipurile de transformatoare, atunci printre modelele existente se numără:
1. Bifazat sau trifazat;
2.Vârf;
3.Puls;
4.Putere;
5.Sudura;
7. Separarea și potrivirea;
8.Rotire;
9.Aer și ulei;
10.Și și altele.
După tipul de construcție există:
1. Blindat (înfășurările sunt înconjurate de miezuri);
2. Tijă (miezul magnetic este situat în principal numai în interiorul înfășurărilor);
3. Toroidal (înseamnă un miez în formă de torus/toroid, adică un inel).
Orez. 1. Transformator tijă
Principiul de funcționare nu depinde de tipul structurii. Designul carcasei afectează în principal proces tehnologic fabricarea produsului final.
Mai jos ne vom opri mai detaliat doar asupra transformatoarelor toroidale.
Orez. 3. Transformator toroidal
Principiul de funcționare al transformatoarelor toroidale
Funcționarea unui transformator toroidal nu este diferită de alte tipuri de convertoare:
1. O tensiune alternativă pe înfășurarea primară generează un câmp magnetic alternativ;
2. Feromagnetul (miezul) transmite câmpul magnetic către secundar și alte înfășurări (dacă sunt mai multe);
3. În conductorul înfășurării secundare (și a celor ulterioare), conform legii inducției electromagnetice, un electricitate cu aceeasi frecventa ca pe infasurarea primara.
Desigur, modelul ideal presupune conversie fără pierderi de putere, dar în practică nu toată energia este transferată înfășurărilor secundare. Pierderile sunt posibile din cauza curenților turbionari din miezul propriu-zis, a buclelor de histerezis neutilizate (linii de câmp magnetic), etc.
Cu o transformare ideală, următoarea relație funcționează:
Unde n este raportul de transformare, U 1 și U 2 sunt tensiunile de pe înfășurările primare și secundare, iar I 1, I 2 sunt puterile curentului, N 1 și N 2 sunt numărul de spire.
Acest lucru arată că cu cât înfășurarea secundară este mai mare, cu atât este mai mare tensiunea și curentul pe ea este mai scăzut și invers.
Înfășurarea unui transformator toroidal
Înainte de înfășurarea transformatorului, este necesar să îl calculați corect.
Nu ne vom opri în detaliu asupra procesului de calcul, dar vom nota o serie de puncte:
1. Numărul de spire și diametrul firului afectează direct dimensiunile miezului (torusului). Cu cât mai multe spire și diametrul conductorului, cu atât mai mare va ocupa volumul înfășurării, ceea ce înseamnă că în anumite dimensiuni este posibil să nu se potrivească în inelul miezului curent;
2. Trebuie luată în considerare izolația conductorului. La calcularea dimensiunilor, diametrul firului este luat în considerare numai împreună cu izolația;
3.Sârma nu poate fi folosită pentru înfășurare fără izolație;
4. Secțiunea transversală a miezului magnetic (torus) trebuie luată cu o marjă de cel puțin 30% din puterea calculată a energiei primite în înfășurarea primară (în general, secțiunea transversală în cm2 este rădăcină pătrată de la puterea înfășurării primare în wați);
5.Miezul trebuie izolat de înfășurări;
6. Puterea înfășurărilor primare și secundare este aceeași, prin urmare, atunci când numărul de spire pe înfășurarea secundară scade, puterea curentului crește, ceea ce înseamnă că aria secțiunii transversale a firului trebuie să fie mai mare.
Tehnologia înfășurării toroidale este vizibil mai lentă decât toate celelalte tipuri de transformatoare. Acest lucru se datorează faptului că firul trebuie să fie filetat în inel de fiecare dată pentru a face fiecare tură. Și cu cât firul este mai lung, cu atât procesul de „înfilare” va fi mai lung.
Următoarele sunt soluții dovedite:
1. Navete (bobine mici care se pot strânge în diametrul interior al torusului împreună cu firul înfășurat pe ele);
Orez. 4. Navetă
2. Inele speciale despicate (de obicei sunt diametru mare, după asamblarea pe toroid, firul este mai întâi înfășurat pe un inel despicat și apoi transferat pe toroid).
Orez. 5. Inele despicate
Ultima metodă este folosită în productie industriala.
Și în sfârșit – tehnologia de bobinare (vezi imaginea de mai jos). Înfășurarea fiecărei înfășurări individuale pe propria secțiune a torusului este greșită! Firele trebuie distribuite pe întreaga zonă a torului.
Un transformator toroidal este un convertor electric de tensiune sau curent al cărui miez este îndoit într-un inel și închis. Profilul secțiunii transversale diferă de cel rotund;
Diferențele dintre transformatoarele toroidale
Michael Faraday este recunoscut drept autorul transformatoarelor toroidale. Posibil să ne întâlnim în literatura rusă(mai ales pe vremea comunismului) o idee utopică: Iablochkov a fost primul care a strâns așa ceva, comparând data indicată - de obicei 1876 - cu experimentele timpurii privind inducția electromagnetică (1830). Concluzia este: Anglia este cu o jumătate de secol înaintea Rusiei. Cei interesați de detalii vor fi îndrumați la recenzie. Sunt furnizate informații detaliate despre proiectarea primului transformator toroidal din lume. Produsul se distinge prin forma miezului. Pe lângă toroidal, se obișnuiește să se distingă după formă:
- Blindat. Se disting prin redundanța aliajului feromagnetic. Pentru a închide liniile de câmp (astfel încât să treacă în interiorul materialului), jugurile acoperă înfășurările din exterior. Ca rezultat, intrarea și ieșirea sunt înfășurate în jurul unei axe comune. Unul peste altul sau unul lângă altul.
- Tijă. Miezul transformatorului rulează în interiorul spirelor de înfășurare. Intrarea și ieșirea sunt separate spațial. Jugurile absorb o mică parte din liniile câmpului magnetic care trec în afara virajelor. De fapt necesar pentru a conecta tijele.
Transformator toroidal
Este dificil pentru un începător, merită explicat mai detaliat. Miezul este partea din miez care trece în interiorul virajelor. Sârma este înfășurată în jurul cadrului. Jugul este partea din miez care leagă tijele. Trebuie să transmitem linii de câmp magnetic. Jugurile închid miezul, formând o structură solidă. Închiderea este necesară pentru propagarea liberă a unui câmp magnetic în interiorul materialului.
Subiectul Inducția magnetică arată că în interiorul unui feromagnet câmpul este îmbunătățit semnificativ. Efectul formează baza funcționării transformatoarelor.
Compoziția miezului jugului este minimă. În armura blindată, acoperă suplimentar înfășurările din exterior pe lungime, ca și cum ar fi protejat. Numele provine din analogie. Michael Faraday a ales torul mai degrabă intuitiv. Formal, poate fi numit un miez de tijă, deși ghidajul axei de simetrie a înfășurărilor se desfășoară într-un arc.
Suportul pentru primul magnet (1824) a fost o potcoavă de cal. Poate că acest fapt a dat direcției de zbor a gândirii creative a omului de știință azimutul corect. Dacă Faraday ar folosi orice alt material, experimentul s-ar termina cu eșec.
Torul este înfășurat cu o singură panglică. Astfel de miezuri sunt numite spirală, spre deosebire de miezurile de armătură și tije, care apar în literatură sub termenul lamelar. Acest lucru va induce în eroare. Încă o dată trebuie spus: un miez toroidal, fiind înfășurat cu plăci separate, se numește spirală. Trebuie să-l rupeți în părți când nu există bandă. Acest lucru se datorează unor motive pur economice.
Să rezumam: în forma sa originală, transformatorul toroidal Faraday avea un miez rotund. Astăzi, forma este neprofitabilă, este imposibil să se asigure producția de masă cu tehnologia adecvată. Deși deformarea firului la unghiurile de îndoire duce în mod clar la o deteriorare a caracteristicilor produsului. Tensiunea mecanică crește rezistența ohmică a înfășurării.
Miezuri de transformator toroidal
Transformatorul toroidal este numit după forma miezului său. Michael Faraday a făcut o gogoașă folosind o singură bucată rotundă de oțel moale. Designul este nepotrivit pentru scena modernă pentru cateva motive. Accentul principal este pe minimizarea pierderilor. Un miez solid este dezavantajos; sunt induși curenți turbionari, încălzind puternic materialul. Rezultatul este un cuptor de topire cu inducție care transformă cu ușurință oțelul în lichid.
Pentru a evita risipa inutilă de energie și încălzirea transformatorului, miezul este tăiat în benzi. Fiecare este izolat de vecinul său, de exemplu, cu lac. În cazul miezurilor toroidale, acestea sunt înfăşurate într-o singură spirală sau în benzi. Oțelul are de obicei un strat izolator pe o parte care este o unitate de micrometru grosime.
Oțelurile menționate sunt folosite pentru construcții, care sunt destul de des toroidale ca design. Cei interesați se pot familiariza cu GOST 21427.2 și 21427.1. Pentru miezuri (după cum sugerează și numele documentelor), astăzi se utilizează mai des tabla de oțel laminată la rece anizotrop. Numele implică: proprietățile magnetice ale materialului nu sunt aceleași de-a lungul diferitelor axe de coordonate. Vectorul fluxului câmpului trebuie să coincidă cu direcția de rulare (în cazul nostru se mișcă în cerc). Anterior, se folosea un alt metal. Miezurile transformatoarelor de înaltă frecvență pot fi realizate din oțel 1521. În cadrul șantierului au fost discutate caracteristicile materialelor utilizate (vezi). Oțelul este marcat în diferite moduri, denumirea include următoarele informații:
- Pe primul loc este dat numărul care caracterizează structura. Pentru oțelurile anizotrope se folosește 3.
- A doua cifră indică procentul de siliciu:
- mai puțin de 0,8%.
- 0,8 – 1,8%.
- 1,8 – 2,8%.
- 2,8 – 3,8%.
- 3,8 – 4,8%.
- A treia cifră indică caracteristica principală. Pot exista pierderi specifice, valoarea la o intensitate fixă a câmpului.
- Tip de oțel. Pe măsură ce numărul crește, pierderile specifice sunt mai mici. Depinde de tehnologia de producție a metalelor.
Pierde sensul aranjament reciproc sfârșitul și începutul benzii. Pentru a preveni desfășurarea spiralei, ultima tură este sudată cu cea anterioară. sudură în puncte. Înfășurarea se realizează cu benzile asamblate din mai multe benzi, de obicei, nu pot fi montate strâns; Uneori, torul este tăiat în două părți (miez divizat), dar în practică acest lucru este necesar relativ rar. Jumătățile sunt trase împreună cu un bandaj în timpul asamblarii. În timpul procesului de fabricație, miezul toroidal finit este tăiat cu o unealtă, iar capetele sunt măcinate. Bobinele spiralei sunt ținute împreună cu un liant pentru a preveni desfășurarea acesteia.
Înfășurarea transformatoarelor toroidale
Este o practică standard să izolați suplimentar miezul toroidal de înfășurări, chiar dacă se folosește sârmă lăcuită. Cartonul electric (GOST 2824) cu o grosime de până la 0,8 mm este utilizat pe scară largă (sunt posibile alte opțiuni). Cazuri comune:
- Cartonul este înfășurat cu tura precedentă capturată pe un miez toroidal. Metoda este caracterizată ca suprapunere completă (jumătate din lățime). Capătul este lipit sau fixat cu bandă de susținere.
- Capetele miezului sunt protejate de șaibe de carton cu tăieturi de 10–20 mm adâncime, 20–35 mm în trepte, acoperind grosimea torusului. Marginile exterioare și interioare sunt acoperite cu dungi. Din punct de vedere tehnologic, șaibele sunt ultimele care sunt asamblate; O bandă de păstrare este înfășurată în spirală deasupra.
- Tăierile pot fi făcute pe benzi, apoi sunt luate cu o marjă astfel încât să fie mai mari decât înălțimea torului, inelele sunt strict în lățime și sunt așezate deasupra coturilor.
- Benzile subțiri și inelele de textolit sunt fixate de miezul toroidal cu benzi din fibră de sticlă cu o suprapunere completă.
- Uneori, inelele sunt realizate din placaj electric, getinax, textolit gros (până la 8 mm), cu o marjă de 1-2 mm în diametrul exterior. Marginile exterioare și interioare sunt protejate cu benzi de carton cu o îndoire la margini. Există un spațiu de aer între primele spire ale înfășurării și miez. Spațiul de sub carton este necesar în cazul în care marginile de sub sârmă se desfășoară. Atunci partea care transportă curent nu va atinge niciodată miezul toroidal. O bandă de păstrare este înfășurată deasupra. Uneori, marginea exterioară a inelelor este netezită, astfel încât înfășurarea la colțuri să meargă fără probleme.
- Exista un tip de izolatie asemanatoare celei precedente, cu interior de-a lungul inelelor de pe coastele exterioare există caneluri până la miez, unde se află benzile. Elementele sunt realizate din textolit. O bandă de păstrare este înfășurată deasupra.
Înfășurările sunt de obicei realizate concentrice (una deasupra celeilalte) sau alternante (ca în primul experiment al lui Michael Faraday din 1831), numite uneori înfășurări de disc. În acest din urmă caz, un număr destul de mare dintre ele poate fi înfășurat printr-unul, alternativ: acum tensiune înaltă, acum scăzută. Cuprul electric pur (99,95%) cu o rezistivitate de 17,24 - 17,54 nOhm m este utilizat Datorită costului ridicat al metalului, pentru fabricarea transformatoarelor toroidale de mici dimensiuni putere medie Se ia aluminiu rafinat. În alte cazuri, restricțiile asupra conductibilității și plasticității afectează.
În transformatoare puternice sârmă de cupru Vine cu o secțiune transversală dreptunghiulară. Acest lucru se face pentru a economisi spațiu. Miezul trebuie să fie gros, permițând trecerea unui curent semnificativ pentru a nu se topi, sectiune rotunda va duce la creșterea excesivă a dimensiunilor. Câștigul în uniformitatea distribuției câmpului asupra materialului ar fi redus la zero. Un fir dreptunghiular gros este destul de convenabil de așezat, ceea ce nu se poate spune despre unul subțire. În caz contrar (în funcție de caracteristicile de proiectare), înfășurarea se realizează exact în aceleași moduri ca și în cazul unui transformator convențional. Bobinele sunt realizate cilindrice, cu șurub, cu un singur strat, cu mai multe straturi.
Definiția Toroidal Transformer Design
Pentru cei interesați de problemă, recomandăm să studieze cartea lui S.V Kotenev, A.N. Evseev despre optimizarea transformatoarelor toroidale Linia fierbinte– Telecom, 2011). Vă reamintim: publicația este protejată de legea dreptului de autor. Profesioniștii vor găsi puterea (mijloacele) de a cumpăra o carte dacă este necesar. Conform capitolelor, calculul începe prin determinarea parametrilor de ralanti. Acesta descrie în detaliu cum să găsiți curenții activi și reactivi și să calculați parametrii cheie.
Publicația tipărită, în ciuda unor prezentări controversate, explică simultan de ce un transformator conectat la circuit, fără sarcină, nu se arde (energia curentă este consumată prin magnetizare). Deși s-ar părea că rezultatul evident al evenimentului a fost prezis.
Numărul de spire ale înfășurării primare este selectat din condiția de a nu depăși inducția magnetică valoare maximă(înainte de a intra în modul de saturație, unde valoarea nu se modifică odată cu creșterea intensității câmpului). Dacă proiectarea este realizată pentru o rețea de uz casnic de 230 de volți, se ia o toleranță în conformitate cu GOST 13109. În cazul nostru, aceasta înseamnă o abatere de amplitudine cu 10%. Ne amintim: întreaga industrie a trecut la 230 de volți în secolul 21 (220 nu este folosit, este citat în literatură ca „moștenirea unui trecut dificil”).
Realizarea unui transformator de casă este un efort care merită, pentru a nu pierde banii cumpărând transformatoare.
Alegerea materialelor
Să luăm un fir rusesc, izolația lui este mai puternică. Sârma de la bobine vechi este folosit dacă nu există nicio deteriorare a izolației. Pentru izolare este potrivită hârtia sau filmul FUM. Pentru izolarea între înfășurări, este mai bine să folosiți țesătură de lac și mai multe straturi de izolație. Hârtia de cablu și țesătura de lac sunt potrivite pentru izolarea exterioară a suprafeței. De asemenea, puteți înfășura transformatorul folosind bandă electrică din PVC.
Rama este realizată din fibră de sticlă sau material similar.
Calcule ale parametrilor unui transformator de casă
La un transformator simplu, înfășurarea primară are 440 de spire pentru 220 de volți. Aceasta rezultă a fi de 1 volt la fiecare două ture. Formula pentru numărarea spirelor după tensiune:
N = 40-60 / S, unde S este aria secțiunii transversale a miezului în cm 2.
Constanta 40-60 depinde de calitatea miezului de metal.
Să facem un calcul pentru instalarea înfășurărilor pe circuitul magnetic. În cazul nostru, transformatorul are o fereastră de 53 mm înălțime și 19 mm în lățime. Rama va fi textolit. Doi obraji jos și sus 53 - 1,5 x 2 = 50 mm, cadru 19 - 1,5 = 17,5 mm, dimensiune fereastră 50 x 17,5 mm.
Calculăm diametrul necesar al firelor. Puterea miezului transformatorului cu propriile mâini este de 170 de wați. Pe înfășurarea rețelei curentul este de 170 / 220 = 0,78 amperi. Densitatea curentului 2 amperi pe mm2, diametru standard firele conform tabelului sunt de 0,72 mm. Înfășurarea din fabrică este făcută din 0,5 sârmă, fabrica a economisit bani pentru asta.
- Înfășurarea unui transformator simplu de înaltă tensiune este de 2,18 x 450 = 981 de spire.
- Tensiune joasă pentru filament 2,18 x 5 = 11 spire.
- Filament de joasă tensiune 2,18 x 6,3 = 14 spire.
Numărul de spire ale înfășurării primare:
luăm un fir de 0,35 mm, 50 / 0,39 x 0,9 = 115 spire pe strat. Număr de straturi 981 / 115 = 8,5. Nu este recomandat să trageți concluzii de la mijlocul stratului pentru a asigura fiabilitatea.
Să calculăm înălțimea cadrului cu înfășurări. Primar din opt straturi cu fir de 0,74 mm, izolație de 0,1 mm: 8 x (0,74 + 0,1) = 6,7 mm. Este mai bine să protejați înfășurarea de înaltă tensiune de alte înfășurări pentru a preveni interferențele de înaltă frecvență. Pentru a înfăşura transformatorul, facem o înfăşurare ecran dintr-un strat de sârmă de 0,28 mm cu două straturi de izolaţie pe fiecare parte: 0,1 x 2 + 0,28 = 0,1 x 2 = 0,32 mm.
Înfășurarea primară va ocupa spațiu: 0,1 x 2 + 6,7 + 0,32 = 7,22 mm.
Înfășurare step-up din 17 straturi, grosime 0,39, izolație 0,1 mm: 17 x (0,39 + 0,1) = 6,8 mm. Pe deasupra înfășurării facem straturi de izolație de 0,1 mm.
Rezultă: 6,8 + 2 x 0,1 = 7 mm. Înălțimea înfășurărilor împreună: 7,22 + 7 = 14,22 mm. Au rămas 3 mm pentru înfășurările cu filament.
Puteți calcula rezistența internă a înfășurărilor. Pentru a face acest lucru, se calculează lungimea spirei, se ia lungimea firului din înfășurare, se determină rezistența, știind rezistivitate conform tabelului pentru cupru.
La calcularea rezistenței secțiunii înfășurării primare, se obține o diferență de aproximativ 6 ohmi. Această rezistență va da o cădere de tensiune de 0,84 volți la un curent nominal de 140 miliamperi. Pentru a compensa această cădere de tensiune, adăugăm două ture. Acum, în timpul încărcării, secțiunile sunt egale ca tensiune.
Realizarea unui cadru bobină transformator cu propriile mâini
Unghiurile de pe piese și precizia dimensională sunt importante, ceea ce va afecta asamblarea unui transformator simplu.
Pe obraji alocam locuri pentru atașarea contactelor de ieșire ale înfășurărilor și găurim conform calculelor. Când cadrul este asamblat, acum rotunjim marginile ascuțite pe care le va atinge firul de înfășurare. Folosim o pilă cu ac în acest scop. Firele nu trebuie să fie îndoite brusc, deoarece smalțul izolator se va crăpa. Acum să verificăm dacă placa este introdusă în fereastra cadru. Nu trebuie să atârne sau să se potrivească strâns. Așezăm cadrul pe o mașină specială sau ne pregătim să înfășurăm manual transformatorul. Firele groase sunt întotdeauna aruncate cu mâna.
Înfășurarea unui transformator cu propriile mâini
Așezăm primul strat de izolație. Introduceți capătul firului în orificiul terminalului de ieșire. Începem să înfășurăm firul, fără a uita de tensiunea acestuia. Puteți verifica astfel: bobina înfășurată nu se va îndoi sub deget. Firul nu poate fi întins, deoarece izolația va fi deteriorată. Se recomandă să se înmoaie bobina finită cu parafină pentru a nu deteriora firul. Dacă înfășurarea bâzâie în timp ce transformatorul funcționează, izolația firului se uzează, firul se îndoaie și se rupe. Din acest motiv, tensiunea firului în timpul înfășurării este de mare importanță.
În timpul înfășurării, mutăm bobinele mai aproape una de cealaltă și le compactăm. Primul strat este cel mai important.
Nu este nevoie să lăsați spațiu gol pe strat. Cea mai mare tensiune pe ultimele spire este pentru primarul 60 + 60 / 2, 18 + 55 V. Izolația cu lac va rezista la tensiune dacă firul cade în golul stratului, izolația poate fi deteriorată. Saturăm primul strat, apoi al doilea și așa mai departe. Izolația dintre înfășurări trebuie tratată cu conștiință. Trebuie să reziste până la 1000 de volți. În partea de sus a izolației, se recomandă să scrieți numărul de spire și dimensiunea firului, acest lucru va fi util în timpul reparațiilor.
Straturi transformator de casă trebuie avut forma corectă. Pe măsură ce înfășurați bobina, aceasta se va îndoi la margini. Pentru a face acest lucru, straturile trebuie egalizate în timpul înfășurării fără a deteriora izolația.
Este mai bine să faceți îmbinări forțate de sârmă pe marginea cadrului din spatele miezului. Conectați firul prin răsucire cu lipire, suprapuneți cu lipire. Lungimea contactului la conectare este realizată cu mai mult de 12 diametre de sârmă. Îmbinarea trebuie izolată cu hârtie sau pânză de lac. Lipirea trebuie să fie fără colțuri ascuțite.
Capetele terminale ale înfășurărilor sunt realizate în moduri diferite. Principalul lucru este să aveți fiabilitate și calitate.
Finalizarea fabricării transformatorului cu propriile mâini
Lipim capetele de plumb ale înfășurărilor, izolăm suprafața unui transformator simplu, semnăm aceste caracteristici pe acesta și asamblam miezul. După aceasta, trebuie să verificați acest transformator simplu cu propriile mâini.
Măsurăm curentul de repaus al transformatorului de casă ar trebui să fie minim. Să ne uităm la încălzire. Dacă miezul se încălzește, atunci fierul este selectat incorect. Dacă înfășurările se încălzesc, înseamnă că există un scurtcircuit. Dacă este normal, scurtcircuitam înfășurarea secundară, nu ar trebui să existe trosnituri sau bâzâituri puternice.
Un exemplu despre cum să faci un transformator de casă
Să trecem la fabricarea transformatorului în sine. Pe baza miezului finit, vom calcula puterea transformatorului, spire și fir, vom înfășura înfășurările primare și secundare și vom asambla complet transformatorul.
Pentru a înfășura un transformator cu o tensiune de 220 până la 12 volți, trebuie să selectăm un miez magnetic. Selectăm un miez magnetic în formă de W și un cadru dintr-un transformator vechi. Pentru a determina puterea furnizată de un transformator simplu, este necesar să se facă un calcul preliminar.
Calculul transformatorului
Calculăm diametrul firului de înfășurare primară. Puterea transformatorului P 1 = 108 W:
P 1 = U 1 x I 1
unde: I 1 – curent în înfăşurarea primară;
atunci curentul din înfășurarea primară este:
I 1 = P 1 / U 1 = 108 W / 220 V = 0,49 A.
Să luăm I 1 = 0,5 amperi.
Din tabelul cu diametrul firului în funcție de curent, selectați curentul admis 0,56 A, diametrul 0,6 mm.
Puteți înfășura un transformator de casă cu propriile mâini fără o mașină. Acest lucru va dura două până la trei ore, nu mai mult. Să pregătim benzi de hârtie pentru a le așeza între straturile de sârmă. Tăiem o bandă cu o lățime egală cu distanța dintre obrajii bobinei transformatorului plus câțiva milimetri, astfel încât hârtia să fie strânsă, iar spirele să nu se suprapună la margini.
Facem lungimea benzii cu o margine de doi centimetri pentru lipire. Tăiați ușor de-a lungul marginilor benzii cu foarfecele, astfel încât hârtia să nu se rupă la îndoire.
Apoi lipim o fâșie de hârtie pe cadru, netezind-o strâns.
Înfășurarea înfășurării primare
Acum luăm firul dintr-o bobină veche, care are un fir cu izolație bună, necrăpată. Introducem capătul firului într-un tub flexibil de izolație dintr-un fir vechi uzat de diametrul adecvat. Introducem capătul înfășurării în orificiul din cadrul bobinei (sunt deja prezente în cadrul vechi).
Bobina se înfășoară strâns, întoarce-te. Având înfășurat 3-4 spire, trebuie să apăsați spirele unul împotriva celuilalt, astfel încât înfășurarea spirelor să fie strânsă. Pentru a înfășura transformatorul după înfășurarea primului strat, este necesar să numărați numărul de spire din rând. Avem 73 de ture. Facem o garnitură cu o fâșie de hârtie. Înfășurăm al doilea strat. În timpul înfășurării, trebuie să mențineți firul întins tot timpul, astfel încât înfășurarea să fie strânsă. După al doilea strat facem și o garnitură de hârtie. Dacă lungimea firului nu este suficientă, atunci conectăm un alt fir prin lipire. Coitorim firul lăcuit prin încălzirea capătului cu un fier de lipit pe o tabletă de aspirină. În același timp, lacul este ușor de îndepărtat.
Când înfășurarea înfășurării primare este finalizată, izolăm capătul firului într-un tub și îl scoatem în exteriorul bobinei. Realizăm izolarea înfășurării între înfășurările primare și secundare. Puteți înfășura transformatorul mai departe.
Înfășurare secundară
Să calculăm diametrul firului înfășurării secundare a unui transformator de casă. Să luăm puterea înfășurării secundare:
P 2 = 100 wați
P 2 = U 2 x I 2
U 2 = 18 volți;
Curentul admis în înfășurarea secundară va fi egal cu:
I 2 = P 2 / U 2 = 100 W / 18 V = 5,55 A.
Din tabel, diametrul în funcție de curent: diametru pentru un curent de 5,55 A - cea mai apropiată valoare din tabel este de 6,28 amperi. Pentru un astfel de curent, este necesar un diametru al firului de 2 mm.
Luăm firul pe care l-am primit când înfășuram vechiul transformator. Înfășuram firul înfășurării secundare după același principiu ca și înfășurarea primară. Sârma înfășurării secundare este mult mai rigidă, prin urmare, pentru ca acesta să se așeze uniform la înfășurare, trebuie să fie supărat periodic prin lovituri de ciocan. bloc de lemn pentru a nu deteriora izolația. Avem 3 straturi de înfășurare secundară. Rezultatul este un cadru bobinat finit al unui transformator simplu.
Asamblare transformator DIY
Pentru a accelera asamblarea, luăm două plăci în formă de W. Le introducem în interiorul cadrului alternativ pe ambele părți, câte două bucăți.
Nu instalăm încă plăcile de acoperire. Acestea vor fi instalate ulterior. Dacă introduceți toate plăcile deodată ca un pachet întreg, atunci apar goluri între plăci și inductanța întregului miez scade. După asamblarea plăcilor în formă de W ale transformatorului de casă, introducem plăcile suprapuse, tot câte două bucăți.
După asamblarea miezului, bateți cu atenție planurile acestuia cu un ciocan pentru a alinia plăcile. Folosind rafturi și știfturi vom strânge miezul. Conform regulilor, pe știfturi sunt puse mâneci de hârtie pentru a reduce pierderile în miez.
Curățăm și cositorim capetele înfășurărilor. Apoi lipim benzile de plumb, care pot fi atașate la cadrul transformatorului. Rezultatul este un transformator gata făcut cu propriile mâini.
Scrie comentarii, completări la articol, poate am omis ceva. Uitați-vă la, mă voi bucura dacă veți găsi altceva util la al meu.