Намотка импульсного трансформатора своими руками

Намотка тороидального трансформатора

Изготовление тороидального трансформатора может выполнить, даже молодой электрик. Намотка не представляет ничего сложного. Вот инструкция, которая поможет узнать, как правильно мотать тороидальный магнитопровод для полуавтомата:

Для намотки трансформатора на ферритовом сердечнике, вам необходимо использовать специальный станок. Он позволяет значительно ускорить работу и при этом вы легко сможете уменьшить вероятность соскока железа. Его можно выполнить по типу зажима для накрутки провода.
Латры, которые нужны для намотки должны иметь одинаковые размеры. При наматывании вам необходимо следить, чтобы между витками не было свободного места. Если силовой трансформатор будет иметь небольшие щели, тогда их можно заполнить железными листами от другого трансформатора.

После намотки железа необходимо приварить специальные выводы. Чтобы приварить изделие будет достаточно 2 или 3 сварочных точки.
Теперь вам необходимо промазать торцы магнитопровода с помощью эпоксидного клея. При необходимости кромки можно округлить.
Поверх усилителя вам следует намотать изоляцию. Чтобы выполнить намотку можно использовать лист картона. Присоединить его можно с помощью малярного скотча. Повторить это действие необходимо по всей площади картона.
Теперь вы можете намотать изоленту, которая выполнена из текстиля. Поверх слоя также можно использовать малярный скотч.
К последнему этапу относится намотка провода выбранного сечения. Рассчитать количество витков вы сможете с помощью специальной программы. После накрутки изделие необходимо покрыть лаком NC.

Изоляция для тороидального трансформатора должна быть выполнена из лакоткани или текстильной изоленты. Эта обмотка называется вторичной и ее также следует покрыть лаком. Это действие следует продолжать до появления необходимого уровня витков.

Провод для вторичной обмотки обычно имеет большое сечение. Если сетевой трансформатор нужен для дуговой сварки, тогда в конце следует добавить необходимое количество витков.

Один виток способен переносить 0,84 Вольт. Схема намотки тороидального трансформатора выполняется следующим образом:

Так вы сможете легко самостоятельно сделать тороидальный трансформатор 220 на 24 вольта. Эту схему вы легко сможете подключить, как для дуговой, так и для полуавтоматической сварки. Все параметры необходимо рассчитывать исходя из сечения провода. Характеристики устройства также позволяют производить ступенчатую регулировку. Среди его достоинств можно встретить достаточно высокую производительность и доступность.

Это интересно: Оборудование для производства пеллет в домашних условиях

Исходные материалы

Человеку, обладающему основными знаниями в области физики и электрики, собрать трансформатор Тесла своими руками не составит труда. Необходимо лишь приготовить набор основных деталей:

Источник питания с напряжением порядка 9−12 Вольт. Роль такого источника в самодельном устройстве может выполнять аккумулятор автомобиля, батарея для ноутбука либо понижающий трансформатор с диодным мостом для генерации постоянного тока.
Первичный контур. Состоит из двух резисторов с номинальным сопротивлением 50 и 75 кОм, транзистора VT1 D13007 или аналогичного прибора, имеющего n-p-n cтpyктypу.

Для вторичной обмотки рекомендуется использовать кабель с сечением от 0,1 до 0,3 мм², намотанный на диэлектрическую трубку из поливинилхлорида. Оптимальной считается длина трубки 25−40 см и диаметр порядка 3−5 см.

Вторичная катушка требует обязательной изоляции в виде обработки краской, лаком или другим диэлектриком. Дополнительной деталью этого контура является последовательно подключённый терминал. Его использование целесообразно только при мощных разрядах, при небольших стримерах достаточно вывести конец обмотки вверх на 0,5−5 см.

Процесс намотки обмоток

Намотка трансформатора заключается в намотке обмоток. Для этого провод, который планируется использовать для обмоток, наматывается на любую катушку туго (для упрощения процесса). Далее сама катушка устанавливается либо на приспособление, указанное выше, либо наматывается «вручную» (это сложно и неудобно). После этого на катушке обмотки закрепляется конец обмоточного провода, к которому припаивают выводной провод (это можно сделать как вначале, так и в конце операции). Далее начинают вращение катушки.

Трансформаторы распределения медной оболочки всегда меньше и легче, чем алюминиевые раны с эквивалентной производительностью и энергетическими характеристиками. Поскольку удельное сопротивление меди в 6 раз больше, чем у алюминия, поперечное сечение алюминиевого проводника должно быть в 66 раз больше, чем у медного проводника при том же сопротивлении. Это приводит к увеличению сердечника трансформатора и объема, что также приводит к увеличению емкости трансформатора, чем к медной конструкции. В то время как алюминий легче, чем медь одинакового объема, в случае распределительных трансформаторов это преимущество нейтрализуется увеличением объема проводника, стального сердечника, резервуара и масла.

При этом катушка не должна никуда смещаться, а провод должен иметь сильное натяжение для плотной укладки.

Намотка витков провода продольно должна производиться так, чтобы витки прилегали друг к другу максимально плотно. После того, как был намотан первый ряд витков по длине, его обматывают специальной изоляционной бумагой в несколько слоев, после чего наматывают следующий ряд витков. При этом ряды должны плотно прилегать друг к другу.

Более высокое содержание меди в трансформаторах повышает энергоэффективность и, как следствие, снижает затраты на жизненный цикл в большинстве случаев. Исследование, проведенное по заказу Европейской комиссии, показало, что вариант конструкции трансформатора, который дает наименьшую стоимость жизненного цикла, имеет более низкие потери энергии и использует значительно больше меди, чем соответствующий базовый корпус.

Нелинейные нагрузки вызывают дополнительные потери нагрузки в силовых трансформаторах, на которые сильно влияют геометрия трансформатора, конфигурации намотки и изоляционные и проводящие материалы. В частности, распределение тока более однородно с медными проводниками из-за более высокой проводимости.

В процессе намотки следует контролировать количество витков и остановиться после намотки нужного количества

Важно, чтобы считались полные витки, не учитывая расход провода (т.е. второй ряд витков требует большего количество провода, однако наматывают количество витков)

Наконец, трансформаторы с медными обмотками часто дешевле в производстве, чем у алюминиевых обмоток. Это связано с тем, что это не просто стоимость проводника, но также стоимость магнитной стали, резервуара и масла, необходимых для достижения заданного уровня энергетических характеристик, который определяет общую стоимость производства трансформатора.

Обратившись к таблице ниже, мы можем определить размер первичной и вторичной катушек. Рассчитайте количество оборотов для первичных обмоток. Почему первичные обмотки и вторичные обмотки трансформатора не замыкаются? Прикладывается напряжение, протекает ток, импеданс. Недостаточное количество катушек из-за просчета приведет к короткому замыканию. Трансформатор подчиняется закону ом или нет? Закон ом предназначен для определения поведения электричества через нагрузку. Трансформатор не больше пары индукторов. Трансформатор сам по себе не является нагрузкой. Вы применяете закон Омега к первичному контуру и к вторичной цепи трансформатора. Вы не используете закон Ома, чтобы узнать, как первичный индуцирует ток во вторичном. Ток, который мы вычисляем, представляет собой максимальный или идеальный ток трансформатора. Если мы поместим резистор в любую сторону, он по-прежнему будет соблюдать ом. Почему мы обычно используем магнитный медный провод для обмоток? Магнитная медь имеет изоляцию. Чтобы построить трансформатор, соленоид или индуктор, каждый из них поворачивается, а другой — сбоку. Суруханджая Тенга Малайзия.

Найдите ток первичной обмотки.
Найдите размер кабеля для первичных обмоток и вторичных обмоток.
Мы можем использовать любую комбинацию длины и ширины, чтобы получить область.

Расчет силового трансформатора.

Сборка повышающего трансформатора

Разбирают сердечник. Так как использован О-образный его тип из трансформаторного железа от телевизора, то это легко сделать, так как он состоит из двух половин. Надевают на «рога» обе катушки и соединяют обе части аппарата, зажимают крепежные детали.

Схема устройства однофазного трансформатора.

При использовании отдельных пластин для сборки вначале по мощности трансформатора определяют толщину его пакета и, соответственно, нужное число Ш-образных или О-образных листов (по справочнику). Затем их поочередно вставляют в отверстие на гильзе катушки и стягивают шпильками и гайками (в пластинах есть для этого специальные отверстия).

Если при включении трансформатора слышен шум или дребезг, то надо поплотнее закрутить крепеж. Это делают до тех пор, пока «жужжание» не прекратится. Производят испытание: включают трансформатор в сеть вторичной обмоткой – на первичной стороне должно появиться напряжение 12 В.

Если это условие выполнено, то трансформатор собран правильно.

https://youtube.com/watch?v=Eq0K_ssAV4k

Недостатки предлагаемых рынком моделей ЭТ

В дешевых моделях отсутствует специальная защита от перегруза

Несмотря на экономичную и хорошо отработанную схему блоки питания на ЭТ имеют целый ряд недостатков, к которым принято относить:

отсутствие в простейших китайских моделях специальной защиты от перегруза;
вызванная этим необходимость обязательной доработки схемы;
во многих рыночных образцах отсутствует входное фильтрующее устройство, что вынуждает добавлять в нее сглаживающий электролитический конденсатор (он ставится после «мощного» дросселя).

К перечисленным недостаткам обычно относят «жесткий» режим работы высоковольтных транзисторов, включенных по ключевой схеме.

При случайном замыкании по выходу (КЗ) эти элементы просто «сгорают», что приводит к необходимости срочного обновления всего электронного модуля. Нередко при этом выходит из строя и выпрямитель на полупроводниковых диодах, также нуждающийся в замене.

Постоянный ток

Как известно, собрать сварочный агрегат можно как на переменном токе, так и на постоянном. Собственно, для последнего собирают трансформатор постоянного тока (ТПТ). Такой ТПТ рекомендуем изготавливать для полуавтоматических агрегатов и инверторов.

Его преимущество – легко поджигаемая и главное стабильна дуга. Агрегат с таким трансформатором осилит варку деталей любой толщины и любого типа стали, как нержавейку так и чугун.

Модернизация его в ТПТ состоит в подключении к вторичной совокупности витков провода – выпрямителя. Последний изготавливается на диодах.

Использовать для выпрямителя нужно диоды с адекватным охлаждением и его параметры должны выдерживать силу тока в 200А. Рекомендуем выбрать тип Д161. Далее выравниваем ток.

Берем два конденсатора (С1, С2) со следующими параметрами: 15000 мкФ, напряжение 50V.

Схема для сборки наведена ниже. L1 – индукционная катушка для регулировки тока. Х4 – контакты, для последующего подсоединения держателя электродов. Х5 – контакты для подсоединения массы.

Описанная схема применяется годами и продолжает показывать себя с положительной стороны. Удобная рабочая схема – пользуйтесь!

Как намотать вторичную обмотку импульсного трансформатора

Подпаиваем два провода к выводу нашего транса от БП ПК.

Мотаем в ту же сторону, что и первичную обмотку (в моем случае по часовой стрелке), 10 витков.

Оставляем хвост и изолируем.

Далее подпаиваем еще два провода к другим контактам.

Мотаем еще 10 витков, но уже в противоположную сторону предыдущей обмотки.

Оставляем хвост.

Теперь давайте разберемся, если нам отвод от середины не был бы нужен, то мы мотали бы от основания до верха по часовой стрелке 10 витков, потом слой изоляции, и далее в том же направлении еще 10 витков до основания каркаса.

В принципе можно и с отводом от середины так мотать, кому как удобней короче.

P.S. Обмотки должны быть намотаны, как можно симметрично и равномерно распределены по каркасу. Если полуобмотки получаться несимметричными, то будет разное напряжение в плечах.

Едем дальше. Опять изолируем вторичку, хотя крайнюю обмотку можно не изолировать, так лучше проходит охлаждение трансформатора.

Косу, которая получилась, перед скручиванием необходимо зачистить от лака. Далее скрутить и залудить. При желании можно надеть термоусадку.

Как намотать трансформатор

https://youtube.com/watch?v=co3lo6V1H3U

Итак, расчеты проведены, определены параметры используемых элементов повышающего трансформатора, определена схема намотки, можно переходить к самому процессу перемотки. Но перед этим необходимо разобраться с проводами, которые будут наматываться на сердечник.

На первичную обмотку наматывается медный провод в стеклотканевой или хлопчатобумажной изоляции. Никакой резины. Исходя из силы тока на первичной обмотке, равной 25 ампер, сечение наматывающего провода – 5-6 мм². Сечение провода на вторичной обмотке должно быть 30-35 мм², потому что по ней протекает ток большой силы (120-130 А)

Особое внимание изоляции этого провода, она должна быть термостойкой. Теперь все готово, можно переходить к намотке тероидального трансформатора.

Перед тем как перемотать трансформатор, необходимо понять одну истину, что провода первичной обмотки подвергаются большим нагрузкам, потому что здесь используется проводник меньшего сечения. К тому же плотность уложенных витков здесь выше, поэтому они и греются больше

Вот почему качеству укладки в первичной обмотке надо уделить особое внимание.

Случается так, что самодельный трансформатор собирается не из цельного куска провода, а из нескольких отрезков. Ничего страшного в этом нет, ведь концы кусков можно соединить. Для этого нельзя использовать скрутку, лучше соединить два конца медной проволочкой в несколько витков, а затем пропаять стык и заизолировать.

Мотать витки надо аккуратно, плотно прижимая их друг к другу. При этом укладка провода должна проводиться не строго перпендикулярно касательной железа, а немного в сторону. Но как бы впереди должна идти внутренняя намотка. Это просто обеспечит простоту прижима следующего витка к предыдущему. При этом нет необходимости подравнивать провод.

Обратите внимание, чтобы в процессе перемотки трансформатора провод подавался в ровном состоянии. Перегибы и изгибы только усложнят сам производимый процесс

Поэтому лучше провод смотать на руку и натягивать во время укладки.

Для намотки тороидального трансформатора необходимо каждый уложенный слой изолировать. Для этого лучше использовать специальную пропитанную латоткань, которая при соприкосновении прилипает ко всему. Или можно использовать строительный скотч, который наматывается на трансформатор своими руками. Удобнее всего, если скотч нарезать на полоски шириною 15 мм. Ими легко покрывать слой провода, и при этом нужно постараться сделать так, чтобы внутренняя часть обмотки была покрыта изоляционным материалом в два слоя, а снаружи в один.

После чего всю обмотку надо смазать клеем ПВА. Он, во-первых, укрепит изоляцию, сделав ее монолитной. Во-вторых, обмотка не будет гудеть. ПВА жалеть не стоит, надо хорошо им обработать всю поверхность. После чего прибор надо высушить. А после еще намотать слой витков и так далее до полной готовности сварочного трансформатора. Намотка тороидального трансформатора своими руками закончена.

Перемотка трансформатора, правильно проведенная – это гарантия высокого качества и долгосрочной его эксплуатации. Перемотанный прибор будет работать точно так же, как практически новый. Конечно, он сильнее гудит, но во всем остальном это все тот же необходимый прибор.

Методика и пример расчета

Одним из простых способов произвести расчет относительно намотки проводки на импульсный трансформатор считается использование специальных программ. Благодаря чему, можно выяснить сколько витков нужно будет сделать, и какие материалы лучше для этого использовать. К примеру, можно привести такой расчет:

Согласно данным программы, то получается число витков должно составить 38 для первой обмотки. Что касается второй обмотки, то число витков составит 10+10 двумя жилами обозначенного провода. Также следует сказать, что в случае, если основа трансформатора небольшая и число витков не помещается в один слой, то можно сделать наматывание провода в два слоя, но по одинаковому количеству витков. В непременном порядке их нужно будет изолировать от вторичной намотки.

Не менее важным параметром считается то, что нужно учитывать количество наматываемого провода. То есть, когда наматывается второй слой, количество провода увеличивается, поэтому не стоит откусывать указанный в расчете метраж.

Виды эффектов от катушки Тесла

Дуговой разряд – возникает во многих случаях. Он характерен ламповым трансформаторам. Коронный разряд является свечением воздушных ионов в электрическом поле повышенного напряжения, образует голубоватое красивое свечение вокруг элементов устройства с высоким напряжением, а также имеющим большую кривизну поверхности.
Спарк по-другому называют искровым разрядом. Он протекает от терминала на землю, либо на заземленный предмет, в виде пучка ярких разветвленных полосок, быстро исчезающих или меняющихся.
Стримеры – это тонкие слабо светящиеся разветвляющиеся каналы, содержащие ионизированные атомы газа и свободные электроны. Они не уходят в землю, а протекают в воздух. Стримером называют ионизацию воздуха, образуемую полем трансформатора высокого напряжения.

Действие катушки Тесла сопровождается треском электрического тока. Стримеры могут превращаться в искровые каналы. Это сопровождается большим увеличением тока и энергии. Канал стримера быстро расширяется, давление резко повышается, поэтому образуется ударная волна. Совокупность таких волн подобен треску искр.

Как перемотать трансформатор из блока питания ПК

Перед тем как начать перемотку трансформатора, его нужно разобрать. О простом методе разборки импульсного трансформатора из блока питания ПК можно прочитать тут.

Итак, разобрали трансформатор. Далее нужно нам разобраться для чего или подо что мы будем перематывать импульсный трансформатор.

Можно перемотать трансформатор для самого блока питания ПК, делается это для того, чтобы повысить выходное напряжение, при переделке БП ПК в регулируемый. В данном случае можно первичную обмотку оставить родной. Чаще всего, первичная обмотка импульсных трансформаторов из БП ПК разделена на две части. То есть, сначала мотается половина первичной обмотки, потом мотаются вторичные обмотки и сверху мотается вторая половина первичной обмотки. Так же, первичные полуобмотки могут иметь экран, в виде медной фольги.

Так вот, разматывая родные вторичные обмотки, можно посчитать количество витков, далее перемотать вторичную обмотку уже на несколько витков больше и восстановить верхнюю половину первичной обмотки. Тем самым мы сэкономим лакированный провод.

Лично я при переделке блоков питания ПК в регулируемый перематываю первичную и вторичную обмотки с нуля, пересчитывая их в программе Lite-CalcIT. При новом расчете следует учесть тот факт, что частота ШИМ у блоков питания ПК 30-36 кГц.

Приведу пример расчета и намотки импульсного трансформатора на сердечнике от БП ПК.

Скачиваем и запускаем программу Lite-CalcIT. Вбиваем нужные нам напряжения и диаметры обмоточных проводов. Также указываем схему преобразования и схему выпрямления. Частота преобразования в моем случае 50 кГц, если трансформатор рассчитывается для переделки БП ПК в регулируемый, то следует указать частоту преобразования 30 кГц, иначе из-за малого количества витков, сердечник войдет в насыщение и по первичной обмотке начнет протекать очень большой ток холостого хода.

Если рассчитывать трансформатор под переделку БП ПК, то ничего в программе менять не нужно, за исключением частоты (30 кГц), то есть будем иметь также две вторичных обмотки. Единственное, что изменится, это схема выпрямления, она будет однополярная со средней точкой.

Далее указываем габариты и другие параметры сердечника, добытого из БП ПК.

Ничего в расчете сложного нет. В ходе него я получил следующие параметры:

— Число витков первичной обмотки 38;

-Число витков вторичной обмотки 10+10 двумя жилами указанного провода.

Начинаем мотать транс.

38 Витков первичной обмотки в один слой не влезут на мой каркас, поэтому мотать буду в два слоя по 18 витков.

Подпаиваем к контакту провод и мотаем 18 витков, один к другому. Если смотреть на каркас сверху, то мотаю по часовой стрелке все обмотки.

Далее кладу слой изоляции. Изоляцию использую, какая есть, либо лавсановая пленка из ненужных обрезков витой пары, либо скотч.

После чего, не меняя направления, мотаем к основанию каркаса еще 18 витков, один к другому. Припаиваем контакт.

Кладем изоляцию. Все, первичка готова.

Пример намотки первичной обмотки на частоту 30 кГц.

По расчетам я получил количество витков первичной обмотки, равное 48. В первый слой я положил 35 витков.

Далее слой изоляции и остальные 13 витков, равномерно расположенных по всей длине каркаса.

Изолируем первичную обмотку от вторичной.

P.S. Если в один слой не влезает расчетное количество витков, то можно разделить на две равные половины, или мотать в один слой такое количество витков, которое влезет на всю длину каркаса. Остальное количество витков, которое не влезло, распределяем равномерно по всей длине каркаса сердечника.

Тороидальный трансформатор своими руками

Тороидальный трансформатор, или просто тор, чаще всего изготавливают в домашних условиях в качестве главной детали для домашнего сварочного аппарата и не только. По сути, это самый распространённый вариант трансформатора, впервые изготовленный ещё Фарадеем в 1831 году.

Преимущества и недостатки тора

Тор обладает несомненными достоинствами по сравнению с другими видами:

Относительно небольшие размеры.
Очень сильный выходной сигнал.
Обмотки имеют маленькую длину, и, как следствие, эти устройства характеризуются небольшим сопротивлением и очень высоким КПД.
Благодаря своей форме легко устанавливаются и также легко демонтируются в случае необходимости.

Простейший тор состоит из двух обмоток на своём кольцевидном сердечнике. Первичная обмотка соединяется с источником электрического тока, вторичная идёт к потребителю электроэнергии. Посредством магнитопровода происходит объединение обмоток и усиление их индукции. Когда включается питание, в обмотке первичной возникает переменный магнитный поток. Соединяясь со вторичной обмоткой, этот поток порождает в ней электромагнитную силу. Величина этой силы зависит от количества намотанных витков. Изменяя число витков, можно преобразовывать любое напряжение.

https://youtube.com/watch?v=VUllkidu6io

Расчет мощности тороидального трансформатора

Изготовление сварочного тороидального трансформатора в домашних условиях начинается с расчёта его мощности. Основным параметром будущего тора является ток, который будет подаваться на сварочные электроды. Чаще всего для бытовых нужд вполне достаточно электродов диаметром 2−5 мм. Соответственно, для таких электродов мощность тока должна быть в пределах 110−140 А.

Мощность будущего трансформатора рассчитывается по следующей формуле:

P=U*I*cosf/n

U — напряжение холостого хода

I — сила тока

cos f — коэффициент мощности, равный 0.8

n — коэффициент полезного действия, равный 0.7

Далее расчётная величина мощности с помощью соответствующей таблицы сверяется с размером площади сечения сердечника. Для домашних сварочных трансформаторов это значение, как правило, равно 20−70 кв. см в зависимости от конкретной модели.

После этого с помощью следующей таблицы подбирается количество витков провода по отношению к площади сечения сердечника. Закономерность простая: чем больше площадь сечения магнитопровода, тем меньшее количество витков наматывается на катушку. Непосредственное количество витков вычисляется по следующей формуле:

N=4960*U/(S*I)

U — напряжение тока на первичной обмотке.

I — ток вторичной обмотки, или сварочный ток.

S — площадь сечения магнитопровода.

Количество витков на вторичной обмотке вычисляется по следующей формуле:

U1/U2=N1/N2

Тороидальный сердечник

Тороидальные трансформаторы имеют достаточно сложный сердечник. Лучше всего его изготавливать из специальной трансформаторной стали (сплав железа с кремнием) в виде стальной ленты. Лента предварительно свёртывается в габаритный рулон. Такой рулон, по сути, уже имеет форму тора.

Где взять готовый сердечник? Неплохой тороидальный сердечник можно обнаружить на старом лабораторном автотрансформаторе. В этом случае будет необходимо размотать старые обмотки и намотать новые на уже готовый сердечник. Перемотка трансформатора своими руками ничем не отличается от намотки нового трансформатора.

https://youtube.com/watch?v=siWVqyqp9Pw

Как намотать трансформатор: пошаговая инструкция