Обзор намоточных станков

Устройство самодельного намоточного станка

В промышленных условиях используются специальные приспособления для массового производства различных типов электрических катушек и трансформаторов. Производство однотипных изделий позволяет вкладывать финансовые средства в скоростное, автоматическое оборудование для увеличения количества выпускаемой продукции.

В работе своими руками при ремонте, восстановлении, создании новых катушек или трансформаторов, необходимости в полной автоматизации процесса перемотки нет, но метод ручной укладки каждого витка проволоки устраивает далеко не всех мастеров. Поэтому появилась практика создания своих собственных моделей.

Самым простым вариантом является ручной намоточный станок, сделанный своими руками, который оснащен регулируемым укладчиком и счетчиком витков

При его создании следует уделить внимание лишь нескольким условным требованиям:

  • простота конструкции;
  • использование подручных материалов;
  • возможность намотки катушек разного размера и конфигурации.

Устройство простейшего самодельного намоточного станка для трансформаторов

Примером такого станка сделанного своими руками может послужить такая конструкция, работающая по принципу колодезного ворота:

  • основание с двумя вертикальными стойками, сделанными из дерева или фанеры;
  • горизонтальная ось, закрепленная на стойках сделанная из толстой проволоки один конец которой выгнут в форме ручки для вращения;
  • две трубки одетые на ось, на одной из которых размещена деревянная колодка, которая фиксируется шпилькой из металла и имеет клин для надежной фиксации на вращающейся оси;
  • счетчик витков (велосипедный одометр), который подсоединяется к свободному концу оси через плотную резиновую трубку или витую пружину подходящего сечения.

Принцип работы такого устройства основан на насаживании каркаса трансформатора на ось устройства, и вращении своими руками ворота с ручным контролем плотности укладки провода и визуальным — по отсчету витков. к меню

Намотка тороидальных трансформаторов

Широкое применение тороидальных трансформаторов в бытовой технике и приборах дающих низковольтное освещение, создает необходимость в станке, а точнее, приспособлении, которое поможет намотать проволоку на каркас круглой замкнутой формы.

В промышленных условиях используются специальные кольцевые станки для качественной намотки тороидальных трансформаторов. В домашних же условиях, приходится мотать вручную долго и без гарантии качественной ровной укладки проволоки.

Приспособление в виде челнока, который работает по принципу швейной иглы, несколько облегчает работу по намотке тороидальных трансформаторов, но в недостаточной степени.

Станок для намотки тороидальных трансформаторов

Для создания более производительного устройства по намотке тородоидальных трансформаторов потребуется обод велосипедного колеса. Он закрепляется на стене при помощи штыря и имеет резиновое кольцо для закрепления проволоки.

Так как обод является цельным, то для того чтобы одевать на него каркасы тородоидальных трансформаторов, его необходимо будет разрезать и затем скрепить разборными пластинами.

Намотка тороидальных катушек при помощи этого приспособления происходит следующим образом:

  • на разъединенный обод одевается подготовленная к намотке катушка;
  • пластинами скрепляют (соединяют) обод, чтобы он являлся цельным кругом;
  • наматывают на него необходимое количество проволоки;
  • присоединяют конец провода к свободно перемещающейся по ободу катушке;
  • начинают передвигать катушку по ободу полными кругами, за счет чего проволока сама укладывается на каркас трансформатора.

При выполнении такой, практически ручной намотки, необходимо следить за натяжением проволоки и плотностью витков.

data-ad-client=»ca-pub-8514915293567855″ data-ad-slot=»5929285318″>

Обод велосипедного колеса подходит лишь для катушек большого размера. Этот же принцип намотки, для небольших тороидальных трансформаторов, можно применять, используя любое плоское кольцо подходящих размеров. к меню

Это интересно: Гидравлические трубогибы — виды, видео, фото

Расчёт параметров изделия

Перед тем как намотать тороидальный трансформатор в домашних условиях понадобится рассчитать его значения. Для этого нужно знать исходные данные. К ним относят: величину напряжения на выходе, внешний и внутренний диаметр сердечника.

Мощность устройства определяется произведением площадей S и Sо, умноженных на коэффициент: P=1,9* S * Sок.

Площадь поперечного сечения рассчитывается по формуле: S=h*(D-d)/2, где:

  • S- площадь сечения;
  • h- высота конструкции;
  • D- наружный диаметр;
  • d — внутренний диаметр.

Для вычисления площади окна используется формула: Sок=3,14*d2/4.

Количество витков во вторичной обмотке равно произведению W2=U2*50/Sок.

Такую методику расчёта можно применить почти для любого вида тороидального трансформатора. Но для расчёта некоторых изделий существует своя методика.

Сварочное устройство

Такой тип трансформатора характеризуется большой силой тока на выходе. В качестве вводных параметров используется максимальная сила тока и напряжение. Например, для устройства с величиной сварочного тока 200 ампер и напряжением 50 вольт расчёт происходит следующим образом:

1. Рассчитывается мощность трансформатора: Р = 200 А * 50 В = 1000 Вт.

2. Вычисляется сечение окна: Sок = π * d2/ 4 = 3,14 * 144 / 4 (см2) ≈ 113 см².

3. Площадь поперечного сечения: Sс=h * Н = 2 см * 30 см = 60 см².

4. Мощность сердечника: Рс = 2,76 * 113 * 60 (Вт) ≈ 18712,8 Вт.

5. Количество витков первичной обмотки: W1 = 40 * 220 / 60 = 147 витков.

6. Количество витков для вторичной обмотки: W2 = 42 * 60 / 60 = 42 витка.

7. Площадь провода вторички находится исходя из наибольшего рабочего тока: Sпр = 200 А /(8 А/мм2) ≈ 25 мм².

8. Вычисляется площадь провода первички: S1 = 43 А /(8 А/мм2) ≈ 5,4 мм².

Такой вариант расчёта применим не только для сварочников, но и с успехом может быть использован для других типов. Как видно, никаких трудностей при расчёте возникнуть не должно.

Токовый трансформаторный прибор

Трансформатор тока своими руками сделать несложно, но перед его изготовлением понадобится выполнить расчёт. Такой расчёт отличаетчя от общепринятого в связи с конструктивными особенностями изделия. Начинается он с необходимой величины тока вторички (единица измерения ампер): Iам = Iпер / Iвт, где:

• Iпер — величина тока первичной обмотки, умноженная на число витков в ней;

• Iвт — количество витков во вторичной обмотке.

Для того чтобы разобраться, как правильно выполнить расчёт, проще рассмотреть практический пример самодельного токового устройства. Пусть на выходе токового устройства необходимо получить 4 вольта, а ток ограничить уровнем 5 ампер.

Поэтапно методика вычисления выглядит так:

  1. Берётся ферритовое кольцо, для примера 20×12х6 из 2000hМ.
  2. Мотается 100 витков провода. Эти витки составляют вторичную обмотку, так как первичная — это просто один виток проволоки, пропущенный через феррит.
  3. Значение тока во вторичке будет равно: I/Kтр = 5 / 100 = 0,05 A. где Ктр — коэффициент трансформации трансформатора (отношение количества первичной обмотки к вторичной).
  4. Величина нагрузочного шунта рассчитывается согласно закону Ома: R = U/I. Получается R= 4/0,05 = 80 Ом.

Таким образом можно выполнить расчёт для любых требуемых параметров. Независимо от формы тока на входе, на выходе токового устройства напряжение всегда двухполярное. В качестве шунта вторичной обмотки используется именно сопротивление, а не диод. Если есть необходимость в диоде, то вначале подключается резистор, а затем диод или диодный мост. Во втором случае сопротивление включается в диагональ моста.

Основание (станина) намоточного станка

Сделать станок для намотки трансформаторов можно из любого прочного легко обрабатываемого материала. Самым подходящим будет: метал, фанера (дерево) или пластмасса. В зависимости от того, что у Вас есть в наличии и с чем Вы любите больше всего работать, можно отдать предпочтение тому или иному материалу.

В основном мастерю самоделки из того, что у меня есть под рукой, так и в этом случае, в завалах барахла под названием «в хозяйстве пригодится» нашлись обрезки из 10 миллиметровой полужесткой пластмассы, которую успешно применил в конструкции намотчика и его элементов.

Изначально, при разработке, необходимо сделать пробный макет, продумать компоновку намотчика, задать себе вопрос, какие необходимые функции должно выполнять устройство. В процессе макетирования легко дополнять и совершенствовать, подгонять размеры, что позволит на выходе получить самый удачный вариант.

По проекту у нас три оси:

Первая ось (намотчик) — на ней будет вращаться наматываемая катушка трансформатора. На одном конце будет крепиться счетчик количества сделанных витков, а на другой стороне привод вращения оси с набором шкивов. Привод может быть ручным в виде закрепленной ручки на оси либо электрическим в виде шагового двигателя.

Вторая ось (укладчик) — на ней будет «бегать» поводок укладчика проволоки, также на оси будет закреплен второй набор шкивов, который через ременную передачу с помощью пассика будет сопрягаться с первым набором шкивов на первой оси.

Третья ось (держатель катушек) – служит опорой для катушки с обмоточным проводом.

На этапе проектирования следует правильно разнести оси между собой, чтобы каркас наматываемой катушки трансформатора не цеплялся за станок и не задевал другую ось, также выбрать высоту расположения катушки с проволокой, чтобы можно было свободно навешивать разные по габаритам катушки. Можно предусмотреть дополнительную ось для смотки-намотки проволоки с катушки на катушку.

По разметке на выбранном материале для станины ножовкой по металлу вырезаем части основания станка (боковины, дно, поперечины), также высверливаем необходимые отверстия. С помощью металлических уголков и саморезов скрепляем все составляющие вместе.

Счетчик оборотов для подсчета витков

Один оборот равен одному витку – так раньше в уме подсчитывал, мотая трансформатор на примитивном приспособлении

С появлением полноценного намоточного станка с предусмотренным счетчиком стало намного проще, но самое важно, что при намотке витков процент на ошибку свелся практически к нулю

В рассматриваемом намотчике использован механический счетчик УГН-1 (СО-35) от советской аппаратуры. Его можно заменить на велосчетчик или механический счетчик от старого бытового магнитофона, где он отмерял расход ленты. Также можно собрать простой счетчик своими руками, имея только калькулятор, геркон, два провода и магнит.

Разберите калькулятор на два контакта, замыкаемых кнопкой «равно», припаяйте два провода, а на концы проводов запаяйте геркон. Если поднести магнит к геркону, то его пластины внутри стеклянной колбы замкнутся и на калькуляторе произойдет имитация нажатия кнопки. Используя функцию сложения калькулятора 1+1 можно подсчитывать обороты.

Далее закрепляем самодельный диск на первую ось. К диску приклеиваем магнит, а на корпусе станка или кронштейне крепим геркон. Геркон располагаем так, чтобы при обороте диска магнит проходил рядом с герконом и смыкал его контакты.

↑ Механика

Сначала нужно продумать механическую часть. А что тут думать, вот каретка от принтера прекрасно двигается, почему её не использовать? Вырезав все не нужное и оставив только станину с осью и кареткой. Все прекрасно, но её двигает коллекторный двигатель, а управление через энкодерную ленту и ШИМ я не сделаю, нужно что-то придумать на шаговом двигателе.


Смотрю на сканер и вот оно чудо, там лампу перемещает шаговый двигатель, да ещё и редуктор есть. Берём этот редуктор с мотором и крепим на станину от принтера. Пересчитав какое расстояние проделает каретка за 1 шаг двигателя задался константой А = 0,02 мм. В качестве самого проводоукладчика использовал диск от старого винчестера, предварительно вырезав от него ј-сектора чтобы нормально стал на каретку. Провод будет проходить через систему роликов, которые были любезно откручены от сканера и припаяны на винчестерный диск.

Всё, проводоукладчик готов.

Намоточный станок на Arduino

Порой в радиолюбительской практике возникает необходимость намотки большого количества витков провода для создания трансформаторов, дросселей, катушек и им подобных моточных изделий. Если речь идет о сотне витков особых проблем нет, мотается при помощи простейших механических приспособлений. Но когда нужно намотать несколько тысяч витков, да еще и виток к витку, то тут задумываешься об автоматизации этого весьма утомительного процесса.

Устройство, о котором пойдет речь, представляет из себя автоматический намоточный станок с укладчиком витков и индикацией процесса на символьном ЖК экране. Интеллектуальным ядром устройства является знакомый многим микроконтроллер ATmega328P, расположенный на китайском варианте платы Arduino UNO. Контроллер через CNC Shield (плата расширения ЧПУ) управляет силовой частью устройства, состоящей из двух драйверов шаговых двигателей (ШД) на базе микросхемы DRV8825 и двух ШД 17HS3401 и 17HS4401 (полный оборот 200 шагов). Человеко-машинный интерфейс состоит из модуля поворотного энкодера KY-040 и символьного дисплея 16×2 с контроллером HD44780 и модулем связи по шине I2C на расширителе портов PCF8574A. Питание схема получает от импульсного БП 220AC-12DC 60W.

Микроконтроллер задействует драйвера «Z» и «A» при этом на CNC Shield-е для соединения драйвера «A» с пинами 12 и 13 ардуино необходимо установить перемычки D12-A.STP и D13-A.DIR. Режим работы DRV8825 выбираем с микрошагом 1/16 установив перемычки M2 на плате, это означает что на один шаг ШД (1,8°) необходимо подать 16 фронтов сигнала STP. Установку модулей DRV8825 необходимо произвести так как показано ниже.

После установки драйверов ШД необходимо обязательно выставить ограничение по току. При подключенном напряжении 12В к плате CNC Shield, но без электродвигателей, необходимо вращая подстроечный резистор выставить значения ограничений. Текущее значение контролируем мультиметром и вращая отверткой подстроечник, добиваемся значений напряжения для драйвера «Z» 0,68В и 0,52В для драйвера «A». Эти значения напрямую связаны с номинальным током ШД. Для 17HS4401 In = 1,7А, а для 17HS3401 In = 1,3А. Значение напряжения в щадящем для ШД режиме вычисляем по формуле Vref = 0,8*(In / 2).

Подключение I2C 1602 LCD выполняем к соответствующим выводам SCL, SDA, 5V, GND платы расширения. На модуле энкодера допаиваем подтягивающий резистор R1 10k если его там нет. Для устранения дребезга контактов необходимо собрать схему аппаратного подавления, ее можно оформить в виде модуля, дополняющего модуль KY-040 как показано ниже. Фильтры низких частот на R4-6 и C1-3 устраняют дребезг, а триггеры Шмитта МС 74НС14N восстанавливают фронт и спад сигнала.

Для подключения энкодера к ардуино соединяем пины X.STEP и CLK, Y.STEP и SW, X.DIR и DT а так же GND и +5V с соответствующими выводами платы.


Механическая часть намоточного станка это шесть стоек прикрученных к оргстеклу. Стоики напечатаны пластиком на 3D принтере, но при наличии должной пряморукости могут быть изготовлены другими способами и из других материалов. Основной вал (шпилька М6) приводится в движение ШД 4401 и на нем располагается каркас для намотки. Далее две стоики укладчика с валом диаметром 6мм и шпилькой М4 (шаг резьбы 0,7мм) на валу ШД 3401. Вращение двигателя приводит к линейному перемещению укладчика, при этом один шаг ШД дает перемещение L = шаг резьбы / шагов на оборот = 0,7/200 = 0,0035мм. Последние две стойки держат подающую катушку. Поджатием резиновой шайбы к подшипнику обеспечивается натяжение провода при намотке.

Программа для ATmega328P написана в среде разработки Arduino IDE на языке C++. Для успешной компиляции кода необходимо иметь установленную библиотеку LiquidCrystal_I2C.

Из основного меню можно попасть в подменю управления позицией шаговых двигателей POS CONTROL это необходимо для установки начальной позиции основного вала и укладчика. Подменю AUTOWINDING предназначено для ввода значений автоматической намотки. Работа с кнопкой энкодера, а также, с самим энкодером и драйверами ШД осуществляется через прерывания.

Как я сделал станочек для намотки трансформаторов, простой и точный

При наличии времени и терпения это устройство вполне справлялось, один недостаток — обе руки заняты. Одной приходится крутить ручку, другой укладывать провод. И решил я этот процесс немного усовершенствовать. В закромах копились годами всякие механизмы, электродвигатели и редукторы. Пришло время пустить их на благое дело. Решение было таким: сделать настольный намоточный станок с электроприводом, механическим счетчиком витков и ручным приводом укладчика провода.

Для корпуса

был выбран листовой гетинакс толщиной 6 мм, хороший прочный материал. Выпилил две одинаковые боковые стенки, сразу разметил отверстия для валов. К основанию трансомоталки (также из гетинакса) прикрепил боковые стенки через алюминиевые уголки. Отверстия под вращающиеся валы были расширены для запресовки подшипников.

На боковой стенке, противополжной к приводу, сделано отверстие для подшипника и вертикальная прорезь сверху для удобства снятия приводного вала. С внутренней стороны сделан упор для подшипника, а с наружней стороны откидная скоба, чтобы фиксировать подшипник в его седле. Подняв скобу, можно вытащить вал вместе с левым подшипником. Правый остается в правой стенке.

Механический счетчик

был извлечен из спидометра какого-то ВАЗа. Сначала привод счетчика был сделан через резиновый пасик.

Благо нашлось две одинаковых шестерни. Одну из которых установил на рабочий вал, а другую на вал привода счетчика. Теперь с количеством намотанных витков и показаниями счетчика расхождений нет.

Привод

сделан из низковольтного (12В) двигателя в комплекте с понижающим редуктором. Питание двигателя от трансформатора ТН.

Для регулировки скорости

намотки используется переключатель питания: 6В или 12В. Также смонтирован переключатель «намотка-нейтраль-реверс» и пружинная кнопка для подачи напряжения на привод.

Механический укладчик

также прост и удобен в работе. Каретка укладчика приводится в движение вращением рукоятки вала диаметром 8 мм, сделанного из шпильки с резьбой по всей длине. Каретка движется по направляющей, взятой из струйного принтера, диаметром также 8 мм. На фото все прекрасно видно.

К диаметру провода легко приноровиться и левой рукой нужно с определенной частотой проворачивать вал укладчика, чтобы провод ложился виток к витку.

На этом простом устройстве уже намотано 3 выходных и 3 силовых трансформатора под двухтактные ламповые усилители для гитарных комбо типа Fender 5e3 на 6V6 и JCM800 на EL34. Но об этом в следующий раз.

Комментарии (20)

Информация

Вы не можете участвовать в комментировании. Вероятные причины: — Администратор остановил комментирование этой статьи. — Вы не авторизовались на сайте. Войдите с паролем. — Вы не зарегистрированы у нас. Зарегистрируйтесь. — Вы зарегистрированы, но имеете низкий уровень доступа. Получите полный доступ.

2 Электрический намоточный станок

Ручной намоточный станок не всегда в состоянии значительно облегчить работу по перемотке трансформаторов. Для того, чтобы сделать более совершенное устройство, следует обратиться к следующей информации, которая позволяет с использованием деталей матричного принтера создать более эффективную конструкцию.

Электрический станок для намотки трансформаторов, дросселей, катушек

Используя каркас принтера и многие его узлы и детали можно получить устройство со следующими особенностями:

  • намоточный станок имеет небольшие размеры;
  • его шпиндель плавно стартует и останавливается;
  • наличие счетчика позволит избежать ошибок при подсчете витков;
  • провод укладывается автоматически;
  • возможность секционной намотки без перенастройки устройства;
  • надежное закрепление каркасов, которые не имеют центрального отверстия.

Узлы и детали намоточного станка:

  • катушка с проволокой (бобина подачи);
  • механизм притормаживания вращения шпинделя;
  • шаговый электродвигатель центровки бобины;
  • направляющие (шариковая мебельная гарнитура);
  • шторка оптических датчиков на механизме центровки бобины;
  • ручка для перенаправления позиционера к другой секции (при секционной намотке);
  • кнопки для ручного изменения направления укладки;
  • светодиоды для контроля направления укладки;
  • шаговый электродвигатель позиционера;
  • шторки для оптических датчиков контролирующих границу намотки;
  • регулировочный винт позиционера;
  • катушка для намотки;
  • электродвигатель намотки;
  • счетчик количества витков;
  • кнопки настройки устройства;
  • оптический датчик синхронизации;
  • регулятор скорости вращения.

Самодельный электрический станок для намотки трансформаторов

2.1 Назначение и принцип работы отдельных частей и узлов

Подающий узел — используется для установки в нем бобины с проводом с обеспечением нужной величины его натяжения при подаче. Состоит из приспособления для крепления бобин и системы притормаживания вращения вала.

Центровка подающей бобины необходима из-за небольших габаритов станка и выполняется при помощи центрирующего механизма, который работает следующим образом:

  • провод, сматываемый с бобины, проходит через шторку, которая имеет форму вилки;
  • шаговый двигатель, через редуктор с зубчатым ремнем, автоматически передвигает бобину по роликовым направляющим.

Позиционер — устройство, при помощи которого выставляются границы укладки провода. Шаговый электродвигатель перемещает укладчик до тех пор, пока шторка не перекроет один из контролирующих датчиков. Как только это происходит — направление укладки изменяется.

Укладчик — позволяет проводить перенастройку при намотке провода различного диаметра — от 0,2 до 0,4 мм.

Приемная катушка, на которую происходит намотка слоев

Приемный узел — вращение катушки, на которую наматывается провод, обеспечивается высокоскоростным электродвигателем, имеющим редуктор. Редуктор состоит из 3-х шестеренок с общим делением 18, что позволяет получить достаточный вращающий момент на небольших оборотах. Регулировка скорости вращения самого электродвигателя осуществляется за счет изменения величины подающегося к нему напряжения.

Подобная конструкция не является догматической. Все элементы, детали, отдельные узлы, подбираются в соответствии с конкретными задачами и возможностями любителя поработать своими руками. Главная идея заключается в том, что при достаточном желании и некоторых принципиальных знаниях, каждому мастеру вполне под силу самостоятельно собрать намоточный станок для любого типа трансформаторов.

Составные части намоточного станка и принцип его работы

Элементы намоточного станка собирались неспешно. Почти все было взято от старой советской киноаппаратуры. Подвижные части: ручка, шпильки осей, направляющий ролик – все оснащено подшипниками. Шпильки, гайки, шайбы и уголки были куплены в магазине, торгующем метизами. Потратиться пришлось только на шпильки, длинные гайки и уголки. В остальном все сделано из подручных материалов, имеющихся в наличии.

Для точного подбора плотности намотки проволоки на шпильку укладчика нанизывается набор из нескольких шкивов. Так, в случае не плотной намотки, можно было на один размер перебросить пассик и подогнать скорость вращения осей. Пассик в процессе намотки проволоки перекручивают в зависимости от направления хода намотки по типу формы «Восьмерка» либо прямое расположение пассика. Следует сделать пару десятков пробных витков, чтобы правильно подогнать шкивы под диаметр проволоки.

Из дерева либо другого материала изготавливают основу по форме внутренней части катушки трансформатора и гайками-барашками фиксируется на шпильке. Так же для фиксации катушки можно сделать универсальные удерживающие уголки. Демонстрация работы намоточного станка показана на видео: