Если у Вас возникла необходимость в блоке питания с нестандартным напряжением, а нужного не нашлось, то не расстраивайтесь – его можно изготовить самостоятельно! Если это не импульсный блок питания, то одним из важных элементов БП будет являться качественный трансформатор. Трансформатор под необходимые напряжения можно сделать своими руками, зачастую, при соблюдении всех правил намотки, самодельный трансформатор будет намного лучше, чем заводского изготовления.

Для намотки трансформатора существует упрощенные методы расчета, которые вполне хорошо себя зарекомендовали в радиолюбительской деятельности. Как намотать трансформатор с нуля по одному из таких методов мы поговорим в следующих статьях, а в этой затронем лишь пошаговую перемотку трансформатора с уже имеющейся первичной обмоткой. Так что перед прочтением объемной статьи заварите пару чашек кофе/чая и наберитесь терпения 🙂

Несколько важных моментов, которые необходимо знать, перед тем как приступить к перемотке трансформатора:

1) Перед измерением напряжений вторичных обмоток не лишним будет и измерить напряжение в сети 220В (запишите в блокнот, при каком напряжении производились измерения). Изменение значения питающей сети приводит к изменению напряжения на вторичных обмотках трансформатора.

Перепады напряжения сети происходят, в основном, от её загруженности потребителями в вашем доме в зависимости от времени суток. Подобная ситуация наблюдается при смене подстанций. Например, напряжение сети 220В у Вас дома, на даче или на работе может быть разным. Так же просадка напряжений на вторичных обмотках может быть из-за качественных показателей трансформатора.

Упомянуто это обстоятельство было по той причине, что мне пришлось при конструировании анодно-накального трансформатора учитывать данный факт и делать дополнительные отводы на вторичной обмотке (можно и на первичной, под определенное напряжение сети). Трансформатор предназначался для испытателя радиоламп и было важно обеспечить прибор определенными питающими напряжениями. При несоответствии величины требуемого напряжения подключались питающие провода на другие отводы вторичных обмоток трансформатора.

2) Все действия с включенным в сеть 220В трансформатором необходимо производить с подсоединенной лампочкой накаливания 60-80Вт в разрыв одного провода, между сетевой вилкой и трансформатором. Лампочка выступает в роли предохранителя. Если вдруг Вы неправильно скоммутировали обмотки и произойдёт короткое замыкание в обмотках, то лампочка загорится и предотвратит последствия ошибки, если все хорошо, то лампочка не будет светиться. После того, как удостоверились, что все в порядке, лампочку можно исключить.

3) Еще один нюанс касаемо трансформаторов заводского изготовления. Нередко, чтобы снизить затраты на производство в целях экономии медной проволоки, на заводе недоматывают первичную обмотку, вследствие чего трансформаторы работают с повышенной индукцией. В этих случаях магнитопровод трансформатора будет на гране насыщения: гудеть, сильно греться и иметь большой ток холостого хода. Так же выходные напряжения будут сильно просаживаться под нагрузкой. Ведь величина тока ХХ один из важных показателей качественного трансформатора. Чем меньше ток ХХ, тем лучше.

Чтобы замерить ток холостого хода в цепь первичной обмотки включают микроамперметр. Микроамперметр подсоединяют последовательно к одному проводу между сетевой вилкой и самим трансформатором, при этом нагрузка на вторичных обмотках должна быть отключена. В зависимости от габаритной мощности трансформатора определяют соответствие приемлемого тока ХХ для этого трансформатора.

4) При сборке трансформатора в обязательном порядке необходимо изолировать стягивающие шпильки диэлектриком (кембрик, бумажная трубочка) от пластин магнитопровода. Так же плотно без зазоров собрать пакет пластин магнитопровода.

Плохо собранный трансформатор может свести на нет правильный расчет обмоток трансформатора, увеличив тем самым вихревые токи (токи Фуко), а они приведут к большому току холостого хода со всеми его «прелестями».

5) При перемотке трансформатора следует взять в расчет заполняемость окна магнитопровода медной проволокой. Может возникнуть ситуация, когда неправильно выбранный магнитопровод с маленьким окном не позволит намотать необходимое количество витков проволокой рассчитанного диаметра. Почти во всех советских брошюрах или пособиях для радиолюбетелей по намотке приводятся формулы по расчету заполняемости окна магнитопровода.

6) Количество намотанных витков проволоки в обмотке можно примерно узнать, не разбирая трансформатор. Для тороидальных трансформаторов все намного проще по подсчету витков на вольт. Достаточно намотать на «бублик» поверх всех обмоток несколько витков изолированного провода, включить трансформатор в сеть и замерить напряжение.

Для Ш-образных почти все так же, но при условии, что есть зазор между магнитопроводом и катушкой. Если есть возможность продеть провод и обмотать его вокруг катушки трансформатора, то в этом случае можно аккуратно просунуть гибкий изолированный длинный провод в зазор и сделать несколько витков (на сколько провода хватит). Укладку провода на катушке необходимо сделать плотно, ровными витками друг к другу. Концы только что сделанной обмотки расправить, чтобы они не закоротили. Остаётся только вставить сетевую вилку в розетку и замерить напряжение мультиметром.

Напряжение будет соответствовать количеству сделанных проводом витков. Дальше вступают простые законы математики по вычислению количества витков на один вольт. Считаете, сколько намотано витков, и измеряете напряжение, далее вычисляете, сколько необходимо витков для одного вольта. Затем перемножаете полученное количество витков (на один вольт) на требуемое напряжение в обмотке — все просто!

Как определить первичную обмотку?

Если Вы не знаете, как подключить трансформатор, то первым делом необходимо найти первичную обмотку. Первичную обмотку в понижающем трансформаторе можно определить с помощью мультиметра в режиме измерения сопротивления. В большинстве случаев сетевая обмотка имеет самое высокое сопротивление, так как намотана на большое количество витков.

Обратите внимание, что первичная обмотка в маломощных трансформаторах наматывается тонким обмоточным проводом и располагается (как правило, но бывают исключения) ближе всех к стержню магнитопровода. Рассмотрите контактные лепестки на каркасе катушки трансформатора, концы обмоток выходят наружу и запаиваются на лепестки контактов. Так можно визуально оценить толщину проволоки и какие выводы обмоток находятся ближе всех к внутренней стороне каркаса катушки.

Так же с большим сопротивлением может быть и высоковольтная анодная обмотка в повышающем анодно-накальном трансформаторе, но в любом случае необходимо проверять через лампочку и замерять напряжение на других обмотках. Например, на накальную обмотку подать напряжение 6,3В и замерить напряжение на других обмотках. Сетевая (первичная) обмотка намотана на 220-230В, на ней должно быть примерно такое же напряжение.

Определить обмотки можно с помощью мультиметра в режиме «прозвонка» (так же измерение сопротивления). На контактной площадке катушки трансформатора ставите щуп на один лепесток и поочередно вторым щупом дотрагиваетесь до других лепестков. Когда находите второй конец обмотки, то мультиметр звуковым сигналом (показаниями сопротивления на экране) оповещает Вас об этом. Таким образом «вызваниваете» обмотки. Чтобы не запутаться следует предварительно срисовать расположение контактов на катушки и помечать в процессе определения обмоток на замыкание. Если обмотка имеет несколько выводов, то начало и её конец можно узнать по наибольшему сопротивлению для данной обмотки (средняя точка будет иметь среднее значение сопротивления).

Выполнив несложные действия с определением обмоток, Вы самостоятельно сможете подключить неизвестный Вам трансформатор. С этим намного проще, если на катушках трансформатора указана заводская маркировка. В этом случае по информации из справочника можно определить параметры и нумерацию выводов обмоток трансформатора.

Перемотка трансформатора своими руками. Практический пример

Теперь, уяснив некоторые моменты, о которых нужно знать, приступаем к перемотке трансформатора. Далее будет описан пример перемотки в «живом формате рассказа», если бы я под диктофон записывал в хронологическом порядке все свои действия для Вас:). Итак, кнопка «Запись» включена, пленка кассеты с характерным шуршанием наматывает пленку с одной катушки на другую. Вечер, на столе горит настольная лампа, а в воздухе витает запах канифоли … 🙂

Друг попросил собрать двуполярный источник питания для питания синтезатора «Юность-21». Необходимо было получить на выходе стабильные +/- 10 вольт. В своих радиолюбительских запасах специфического трансформатора не нашлось. Решено было самостоятельно изготовить под необходимые параметры. За основу переделки был взят трансформатор броневого типа с Ш-образным магнитопроводом, ранее работавший в блоке питания одноканального усилителя. По предварительным подсчетам общая нагрузка на трансформатор в усилителе составляла 3А, что соответствовало с запасом для нагрузки проектируемого блока питания.

Взяв во внимание габаритную мощность трансформатора и толщину проволоки вторичной обмотки, прикинул, что первичная обмотка должна быть намотана проволокой подходящего диаметра (замеры микрометром после смотки вторичной обмотки это подтвердило). Измерение тока холостого хода так же подтвердило пригодность выбранного трансформатора (не нужно было доматывать первичку). Оставалось лишь разобраться с вторичной обмоткой.

Для двуполярного блока питания необходимо иметь две симметричные обмотки рассчитанные на 1 Ампер нагрузки (на трансформаторе под переделку они уже имеется). Подключаем трансформатор в сеть 220В и замеряем напряжения на отводах обмоток. Полученные значения записываем на черновик для последующих расчетов. Далее разбираем трансформатор для его перемотки.

Откручиваем шпильки и убираем кронштейны трансформатора. Перед нами Ш-образный магнитопровод броневого типа. Он состоит из Ш-образных пластин и I-образных пластинок, которые между собой чередуются и перекладываются определенным образом.

Для облегчения процесса разбора аккуратно счищаем лак/краску. Удаление лакокрасочного покрытия (если это необходимо) производят крайне осторожно, чтобы не повредить поверхность пластин и не оставить заусенец, которые могут замкнуть между собой пластины магнитопровода. По возможности обходимся без этих манипуляций.

Вначале необходимо удалить I-образные пластинки. Аккуратно подцепляем ножом или плоской тонкой отверткой подцепляем и вытягиваем их все. После этого поочередно вынимаем из каркаса катушки трансформатора Ш-образные пластинки.

После того, как катушку трансформатора отделили от магнитопровода, приступаем к дальнейшим действиям. Перед нами сейчас стоит задача подсчитать количество витков во вторичных обмотках. Первичную обмотку не трогаем.

Две вторичные обмотки по итогам измерения имеют одинаковые напряжения и симметричны друг другу (зеркально отображают количество витков). Узнаем количество витков одной обмотки – будем знать, сколько их у другой. После подсчета не придется сматывать полностью все витки, мы лишь подсчитаем, сколько необходимо смотать проволоки для того, чтобы получить нужное напряжение.

Такой подсчет витков нам поможет удостовериться в правильности предыдущих измерений, когда мы на катушку наматывали провод для подсчета, сколько приходится витков на один вольт

Усевшись за стол в спокойной обстановке перед собой располагаем листок бумаги, ручку (карандаш) и катушку трансформатора. Начинаем разматывать проволоку и считаем сматываемые витки. После каждых десяти сматываемых витков на листке бумаге помечаем отметкой, например, вертикальную черточку, что будет соответствовать 10-ти виткам. Так же будем поступать при намотке проволоки на катушку. Это нужно для того, чтобы не запутаться и не сбиться со счета. Так же можно использовать простой калькулятор, приплюсовывая значения витков.

Несколько советов:

Перед работой проследите, чтобы вокруг Вас не было острых поверхностей предметов мебели, по которым может тереться или зацепиться сматываемая проволока (не повредите эмалевую изоляцию обмоточных проводов!);

Сматывайте проволоку на отдельную катушку. Так она будет уложена ровно без повреждений, что позволит использовать её повторно;

Так же важно аккуратно сматывать проволоку, чтобы избежать в процессе образовывающихся петель и заломов – так мы сохраним проволоку относительно ровной и не повредим эмалевое покрытие медной проволоки при её выгибании.

Методика перемотки вторичных обмоток трансформатора

У нас первая вторичная обмотка по измерениям 2,02 вольта. Сматываем проволоку и подсчитываем витки. 2,02 вольта соответствует 12 виткам. 12 витков делим на 2,02 вольта и получаем 5,94 витка на один вольт. Далее, при расчетах, напряжение, которое должны получить, мы будем умножать на 5,94 витка. Полученное значение будет равное тому, сколько нам нужно будет намотать витков, чтобы получить требуемое напряжение.

Продолжим сматывать вторую вторичную обмотку. По измерениям она соответствовала напряжению 19,08 вольт. Проверим предыдущие расчеты на практике. Вторая вторичная обмотка получилась 112 витков. 112 делим на 5,94 и получаем 18,85 вольт.

Предполагаю, что небольшое расхождение появилось за счет того, что не учитывались значения второго знака после запятой и длина проволоки для отвода второго конца вторичной обмотки. Отрезок проволоки для отвода вторичной обмотки шел под прямым углом от нижней щечки каркаса катушки к верхней. На данный отрезок так же наводиться ЭДС (примерно ¼ витка), что и отразилось на расхождении. Возможно, на один виток ошибся и не посчитал его. Данную погрешность стоит так же учитывать при проектировании трансформатора.

Сматываем третью вторичную обмотку. Стоит обратить внимание, что при измерениях третья обмотка по показаниям вольтметра имела то же значение напряжения, что и вторая вторичная обмотка. Значит, четвертая вторичная обмотка у нас соответствует напряжению первой обмотки и имеет такое же количество витков.

На выходе проектируемого двуполярного блока питания необходимо напряжение плюс/минус 10 вольт постоянного напряжения. Чтобы на выходе блока питания было 10 вольт, нужно учесть некоторые моменты, а именно падение напряжения на элементах блока питания и «просадки» в сети питания 220В. По приблизительным прикидкам трансформатор для питания схемы блока питания должен выдавать 13-14 вольт переменного напряжения. Исходя из этого, мотаем две вторичные обмотки на 14 вольт.

Третью вторичную обмотку мы пока не трогали. Третья и четвертая обмотка в сумме дает нам 21,1 вольт, а это 124 витка для двух обмоток. 14 вольт умножаем на 5,94 витка и получаем значение 83,16 – это необходимое количество витков намотки для достижения 14 вольт. От 124 витков (21,1В) отнимаем 83,16 витка (14В) и получаем 40,84 – это значение количества витков, которое следует отмотать, чтобы получить в итоге обмотку, на выходе которой будет 14 вольт. Отматываем и получаем первую необходимую вторичную обмотку.

Чтобы повысить надежность трансформатора и исключить электрический пробой лаковой изоляции проволоки, необходимо плотно обвернуть изолятором катушку поверх первой вторичной обмотки. В качестве изолятора можно взять бумагу, которой обворачивают обмотки трансформатора заводского исполнения как ТС-180 либо иных, если такой не имеется, то можно поискать у себя на кухне бумагу для запекания. Отрезаем полосу бумаги на ширину катушки трансформатора с небольшим запасом и по краям делаем надрезы «гармошкой» размером 3-4 миллиметра. Укладываем бумагу и обворачиваем ею катушку в несколько слоев (не больше 2-3).

Поверх бумажной изоляции наматываем 83,16 витка для второй вторичной обмотки на 14 вольт. Намотку делаем ровно виток к витку, стараемся повторить заводскую укладку на катушке. По окончанию намотки катушку обворачиваем изоляционной бумагой на подобие как мы делали межслойную изоляцию между обмотками.

Теперь собираем трансформатор в обратной последовательности как мы его разбирали. Не забываем изолировать стягивающие шпильки от пластин магнитопровода (после сборки можно прозвонить тестером). При стягивании пакета пластин главное соблюсти баланс, не пережать (может быть повреждена резьба или лопнет шпилька) и недотянуть гайки по резьбе. Недостаточное стягивание пластин магнитопровода может привести к гулу трансформатора и повышенному току холостого хода.

Теперь через лампочку включаем трансформатор в сеть и измеряем напряжение на концах обмоток. Возможно, придется повторить процедуру сбора-разбора трансформатора несколько раз для достижения желаемого результата.

Благодарю Вас, что осилили прочтение объемной статьи! В интернете много примеров перемотки трансформаторов, в этой статье был описан собственный опыт по перемотке трансформатора своими руками, так же не стоит воспринимать статью как научный труд.

Так же советую найти брошюры в электронном виде советского периода, где все толково и грамотно изложено по данной теме.

В следующих статьях постараюсь подробно описать расчет и намотку трансформатора с нуля, расскажу, . Успехов!

Об Авторе:

Приветствую вас, дорогие читатели! Меня зовут Максим. Я убежден, что почти все можно сделать у себя дома своими руками, уверен, что это под силу каждому! В свободное время люблю мастерить и создавать что-то новое для себя и своих близких. Об этом и многом другом вы узнаете в моих статьях!

Федотов Алексей Геннадьевич (UA3VFS)
г. Гусь-Хрустальный

Способ намотки тороидальных трансформаторов .

Технология намотки и способ изоляции на самом деле очень прост и не предполагает ни в коем случае ни какой обмотки, ни лакотканью, ни чем-либо другим. Дело в том, что при любой обмотки лакотканью или другими изоляторами внутреннее окно ТОРА мгновенно заполняются, так как, на внешней стороне получается один слой, а на внутренней 5-10 слоев, да еще неровных. Я давно собирался написать статью о способе качественной намотки торов. Это довольно долго объяснять и лучше показать на фото. Причем после намотки обмотки не превращаются в колесо, а сам трансформатор не становиться, яйцеобразным и расход провода минимален. Ввиду всего этого и КПД трансформатора максимален. А что из этого получается, Вы можете посмотреть в моем .

Сразу оговорюсь, речь идет о мощных тороидальных трансформаторах. Габаритная мощность, которых более 500Вт. Которые мотаются проводами от 1 до 3мм. естественно виток к витку. И, как правила, сетевая обмотка которых лежит в приделах от 100 до 400 витков, всего, то есть 0,5-2 витка на вольт. Мотать таким способом менее мощные трансформаторы хлопотно, но при желании можно.

Что нужно для намотки.

1) Необходимо сделать подставку для намотки тороида, делается это очень просто. Берем квадратный кусок ДСП или фанеры толщиной 10-15мм. Размерами 200Х200мм еще нам нужны два деревянных бруска длинной 200мм и с квадратом 20Х20мм. Эти два бруска нам нужно либо приклеить по центру нашей площадки, параллельно друг другу, на расстоянии между ними 100мм. А еще лучше привернуть к площадке эти бруски с помощью шурупов, но с потайными головками и головки утопить в фанеру иначе они будут царапать стол. Теперь если на эту подставку поставить тороид, он будет прочно и устойчиво стоять.
2) Нужен челнок, челнок я выпиливаю из оргстекла толщиной 5-6мм. Ширина обычно 30-40мм. длинна 300-400мм. Торцевые пропилы я делаю не углом, а полукругом и обрабатываю их напильником, что бы не портилась изоляция провода и даже проклеиваю одним двумя полосками изоленты опять же для защиты провода.
На челнок мы наматываем провод, не страшно, если провода не хватит, можно аккуратно спаять провод и мотать дальше. Но лучше все-таки рассчитать, так что бы провода хватило.
3) Теперь нам нужен материал для изоляции между слоями, это очень просто нужно найти
тонкий картон (упаковочный), я например, применяю коробки от динамиков для автомобилей. Главное что бы это был не толстый, но и не тонкий материал толщина картона, где-то 0,5мм. Если он будет с одной стороны глянцевый, то это тоже хорошо.
4) Еще нам потребуется нитки толстые 10-20 номер. Но на худой конец можно и 40 номер.
Сама намотка ведется от себя в правую сторону.

А теперь самое главное, это изготовление самих изоляционных прокладок между слоями.
Нам потребуется штангель-циркуль, с острыми концами .
Измеряем, внешний диаметр нашего тора , прибавляем 20мм. (для нахлеста) и делим пополам. Например, внешний диаметр тора 150мм.+ 20мм.= 170мм. 170мм./2 = 85мм.
Выставляем штангель на 85мм. и фиксируем винтом. Сам штангель мы будем использовать как циркуль для черчения кругов на картоне. Почему именно штангелем, а не обычным циркулем, которым и проще и удобнее? А все очень просто, когда мы будем острым и прочным концом штангеля чертить по картону, то на картоне останется продавленная борозда и именно она поможет нам. Эта борозда очень полезна для удобства сгибания внутренней рассеченной окружности наших прокладок. В общем, сами поймете, что штангелем лучше, чем удобным циркулем.
И так чертим, внешний круг на картоне и вырезаем его ножницами, в принципе внешний круг можно нарисовать и обычным циркулем.
Далее замеряем внутренний диаметр тора ничего не прибавляем, не убавляем, а просто делим пополам. Например, диаметр 60мм./2 = 30мм.
Выставляем, именно штангель-циркуль, на 30мм. фиксируем винтом и чертим внутренний диаметр на картоне.
Далее мы берем карандаш и линейку и работаем над внутренним кругом, сначала рисуем крест, то есть, делим круг на 4 части, потом на 8 частей, если внутренний диаметр ТОРА больше 60мм. то еще и на 16 частей.
>Далее мы рисуем обычным циркулем еще один круг, который меньше внутреннего в два раза, то есть, раздвигаем циркуль на 15мм.

А теперь нам потребуется ровный кусок, фанеры или ДСП на который, мы положим нашу картонную заготовку для прорезания концом острого скальпеля или ножа, нанесенных карандашом наших частей. Прорезать нужно по кругу от внешнего края окружности к центральной точке, не далее иначе картон будет задираться. Прорезать нужно насквозь картона. Далее ножницами вырезаем внутренний круг нарисованный нами обычным циркулем. Полученные дольки отгибаем перпендикулярно заготовки.
Понятно, что таких заготовок нужно на каждый слой по две штуки, каждый раз замеры диаметров делаются вновь, так как от слоя к слою их значение меняется.
Далее меряем высоту тора и вырезаем две полоски картона такой же ширины.
Одну полоску вставляем внутрь тора, так что бы нахлест был не более 10мм.
Вторую полоску накручиваем одним слоем на внешнюю сторону тора с таким же нахлестом.
Надеваем обе круглые заготовки на торцы тора, крепим ниткой в трех-четырех местах по кругу.
И далее начинаем мотать.

Самые опасные места для пробоя это углы окружностей ТОРА внешний и особенно внутренний. Поэтому если во время намотки мы увидим, что провод может соприкасаться с проводом внутреннего слоя, особенно по внутреннему углу окружности ТОРА. То необходимо подложить под провод полоски такого же картона шириной 10мм. и длинной по 20-30мм., там, где это необходимо. На внешней стороне, как правила этого делать не приходится, так как внешняя сторона заготовки наслаивается на край и хорошо предохраняет провод от замыкания.

Вся разметка и прорезка картонных заготовок делается с матовой стороны картона, применять картон с двух сторон глянцевый не желательно.
Перед тем как начать мотать тор, на пальцы рук нужно намотать два слоя изоленты на оба сгиба мизинца и на сгиб указательного пальца, иначе будут огромные водяные мозоли.

Дело в том что количество витков будет зависеть от качества железа но приблизительный расчет делается просто, как и у обычного трансформатора только коэффициент берем 20-30.
Ну, например измеряем высоту, она = 10см.
Измеряем толщину стенки, она = 5 см.
10х5=50см.
25/50=0,5 витков на 1вольт.
220х0,5=110 витков сетевой обмотки.
Теперь начинаем мотать сетевую обмотку, намотав приблизительно 90 витков пробуем включить в сеть, меряя при этом ток холостого хода.
Совсем несложно подключить кончик провода прямо на челноке.
Постепенно доматывая провод, доводим ток холостого хода до 50-100ма. и на этом прекращаем мотать, полученное количество витков и будет реально. Теперь это реальное количество делим на 220 и получаем реальное значение количества витков на 1вольт.
И в соответствии с этой цифрой рассчитываем все выходные обмотки.

Имейте ввиду, что при включении трансформатора в сеть первичный мгновенный бросок тока очень большой. И для того, что бы не спалить тестер нужно делать так. Сетевой провод подключаем через замкнутый тумблер параллельно тумблеру включаем тестер, включаем вилку в розетку и только потом размыкаем тумблер, что бы посмотреть ток холостого хода.

Кстати именно из за мощного первичного броска тока трансформаторы мощностью более 1 КВт., обязательно нужно включать с помощью схемы мягкого включения. Тем более схема эта очень проста.

Иллюстрации

Бывают в жизни ситуации, когда нужен трансформатор с особыми характеристиками для конкретного случая. К примеру, сгорел сетевой тр-р в любимом приемнике, а именно такого для замены у вас нет. Зато есть другие ненужные тр-ры от старой техники, которые валяются без дела, вот их можно попробовать самому переделать под конкретные параметры. Далее мы расскажем, как рассчитать и сделать трансформатор своими руками в домашних условиях, предоставив все необходимые расчетные формулы и инструкцию по сборке.

Расчетная часть

Итак, начнем. Для начала необходимо разобраться, что представляет из себя такое устройство. Трансформатор состоит из двух или более электрических катушек (первичной и вторичной) и металлического сердечника, выполненного из отдельных железных пластин. Первичная обмотка создает магнитный поток в магнитопроводе, а тот в свою очередь индуцирует электрический ток во второй катушке, что показано на схеме ниже. Исходя из соотношения числа витков в первичной и вторичной катушки, трансформатор либо повышает, либо понижает напряжение, пропорционально ему меняется и ток.

От размеров сердечника зависит максимальная мощность, которую трансформатор сможет отдать, поэтому при проектировании отталкиваются от наличия подходящего сердечника. Расчет всех параметров начинается с определения габаритной мощности трансформатора и подключаемой к нему нагрузки. Поэтому сначала нам необходимо найти мощность вторичной цепи. Если вторичная катушка не одна, то их мощность нужно суммировать. Расчетная формула будет иметь вид:

• U2 — это напряжение на вторичной обмотке;
• I2 — ток вторичной обмотки.

Получив значение, нужно сделать расчет первичной обмотки, учитывая потери на трансформации, предполагаемый КПД около 80%.

P1=P2/0.8=1.25*P2

От значения мощности Р1 подбирается сердечник, его площадь сечения S.

• S в сантиметрах;
• Р1 в ватт.

Теперь мы можем узнать коэффициент эффективной передачи и трансформации энергии:

• 50 — это частота сети;
• S — сечение железа.

Эта формула дает приблизительное значение, но для простоты расчета вполне подойдет, так как мы изготавливаем деталь в домашних условиях. Далее можно приступить к расчету количества витков, сделать это можно по формуле:

Так как расчет у нас упрощенный и возможна небольшая просадка напряжения под нагрузкой, увеличьте число витков на 10 % от расчетного значения. Далее нужно правильно определить ток наших обмоток, сделать это нужно для каждой обмотки в отдельности по этой формуле:

Определяем диаметр необходимого провода по формуле:

Исходя из таблицы 1 выбираем провод с искомым сечением. Если подходящего значения нет, нужно сделать округление в большую сторону до табличного диаметра.

Если посчитанного диаметра нет в таблице, или слишком большое заполнение окна получается, то можно взять несколько проводов меньшего сечения и получить в сумме искомое.

Чтобы узнать поместятся ли катушки на нашем самодельном трансформаторе, требуется посчитать площадь окна тр-ра, это образованное сердечником пространство, в которое помещаются катушки. Уже известное число витков умножаем на сечение провода и коэффициент заполнения:

Данный расчет производим для всех обмоток, первичной и вторичной, после чего нужно суммировать площадь катушек и сделать сравнение с площадью окна магнитопровода. Окно сердечника должно быть больше площади сечения катушек.

Порядок изготовления

Теперь, имея расчеты и материал для сборки, можно приступить к намотке. На подготовленную картонную катушку производим укладку первого слоя обмотки. Для этого удобно использовать электродрель, зажав катушку в патроне с помощью особого приспособления (в качестве него может выступать болт с двумя шайбами и гайкой). Закрепив на столе или верстаке дрель, на малых оборотах, производим укладку провода, виток к витку без перехлестов. Между слоями провода укладываем один слой изоляции — конденсаторную бумагу. Между первичной и вторичной обмоткой нужно сделать два слоя изоляции во избежание пробоя.

Намного проще, если вы планируете перематывать готовый трансформатор на желаемое напряжение. В этом случае достаточно при размотке подсчитать количество витков вторичной намотки, и зная коэффициент трансформации:

Перед проверкой прозвоните обмотки, убедитесь, что их сопротивление не слишком мало, нет обрывов и пробоев на корпус изделия. Первое включение необходимо проводить с особой осторожностью, желательно последовательно с первичной обмоткой включить лампу накаливания мощностью 40-90 Ватт.

Проверочные работы

В данной статье приведена инструкция, которая доступно объясняет, как сделать трансформатор своими руками в домашних условиях. Для примера мы описали последовательность расчета и сборки броневой модели, как наиболее распространенного вида преобразователей. Его популярность обусловлена простотой изготовления моточных узлов, легкостью сборки, ремонта и переделки. На основе этой самоделки легко можно сделать тр-р для зарядки автомобильного аккумулятора, или же изготовить повышающий тр-р для лабораторного источника питания, электрический выжигатель по дереву, горячий нож для резки пенопласта или другой прибор для нужд домашнего мастера.

Трансформатор представляет собой агрегат, предназначенный для передачи электроэнергии с измененными показателями по сети к конечному потребителю. Это оборудование отличается определенной схемой. Трансформаторы могут понижать или повышать напряжение.

Со временем сердечнику может потребоваться перемотка. В этом случае радиолюбитель сталкивается с вопросом, как намотать трансформатор . Этот процесс занимает достаточно много времени и требует концентрации внимания. Однако сложного ничего в перемотке контура нет. Для этого существует пошаговая инструкция.

Конструкция

Трансформатор работает по принципу электромагнитной индукции. Он может иметь различную конструкцию магнитопривода. Однако одной из самых распространенных является тороидальная катушка. Ее конструкция была изобретена еще Фарадеем. Чтобы понимать, как намотать тороидальный трансформатор или прибор любой другой конструкции, необходимо изначально рассмотреть конструкцию его катушки.

Тороидальные устройства преобразуют переменное напряжение одной мощности в другую. Бывают однофазные и трехфазные конструкции. Они состоят из нескольких элементов. В состав конструкции входит сердечник из ферромагнитной стали. Есть резиновая прокладка, первичная, вторичная намотка, а также изоляция между ними.

Обмотка имеет экран. покрыт и сердечник. Также применяется предохранитель, крепежные элементы. Чтобы соединить обмотки в единую систему, применяется магнитопривод.

Приспособление для намотки

Тороидальные трансформаторы могут быть разных видов. Это необходимо учитывать в процессе создания контура. Намотать трансформатор 220/220 , 12/220 или прочие разновидности можно при помощи специального инструмента.

Чтобы упростить процесс, можно изготовить особый аппарат. Он состоит из которые скреплены между собой металлическим прутом. Он имеет форму рукояти. Этот вертел поможет быстро намотать контуры. Прутик должен быть не толще 1 см. Он будет пронизывать каркас насквозь. При помощи дрели выполнить этот процесс будет проще.

Дрель крепится на плоскости стола. Она будет находиться параллельно. Рукоять должна свободно вращаться. Прут вставляется в патрон дрели. Перед этим на металлический штырь нужно надеть колодку с каркасом будущего трансформатора. Прут может иметь резьбу. Этот вариант считается предпочтительнее. Колодку можно будет зажать с обеих сторон при помощи гайки, текстолитовыми пластинами или дощечками из дерева.

Другие инструменты

Чтобы намотать трансформатор 12/220, импульсный, ферритовый или прочие разновидности конструкций, необходимо подготовить еще несколько инструментов. Вместо представленной выше конструкции можно воспользоваться индуктором от телефона, устройством для перемотки пленки, машиной для шпули с ниткой. Вариантов существует множество. Они должны обеспечить плавность, равномерность процесса.

Также потребуется подготовить прибор для размотки. По своему принципу подобное оборудование похоже на представленные выше устройства. Однако при обратном процессе можно производить вращение без ручки.

Чтобы не считать число витков самостоятельно, следует приобрести специальный прибор. Он будет учитывать количество витков на катушке. Для этих целей может подойти обыкновенный водяной счетчик или велосипедный спидометр. При помощи гибкого валика выбранный прибор учета соединяется с наматывающим оборудованием. Можно сосчитать количество витков катушки устно.

Расчеты

Чтобы понять, как намотать импульсный трансформатор, необходимо произвести расчеты. Если же осуществляется перемотка уже существующей катушки, можно просто запомнить изначальное количество ее витков и приобрести провод идентичного сечения. В этом случае без расчетов можно обойтись.

Но если требуется создать новый трансформатор, нужно определить количество и тип материалов. Например, для устройства с рабочей нагрузкой от 12 до 220 В потребуется аппарат от 90 до мощностью. Взять магнитопривод можно, например, из старого телевизора. Сечение проводника определяется в соответствии с мощностью агрегата.

Количество витков катушек определяется для 1В. Этот показатель приравнивается к 50 Гц. Первичная (П) и вторичная (В) обмотки рассчитываются так:

• П = 12 х 50/10 = 60 витков.
• В = 220 х 50/10 = 1100 витков.

Чтобы определить в них токи, применяется следующая формула:

• Тп = 150: 12 = 12,5 А.
• Тв = 150: 220 = 0,7 А.

Полученный результат необходимо учесть при выборе материалов для создания нового прибора.

Изоляция слоев

Чтобы намотать ферритовый трансформатор или другую разновидность приборов, необходимо изучить еще один нюанс. Между определенными слоями проводников следует устанавливать Чаще всего для этого применяется конденсатная или кабельная бумага. Все необходимые материалы можно приобрести в специализированных магазинах. Бумага должна обладать достаточной плотностью, быть ровной без просветов или отверстий.

Между отдельными катушками изоляционные слои создаются из более прочных материалов. Чаще всего применяется лакоткань. Ее с обеих сторон обкладывают бумагой. Это необходимо еще и для выравнивания поверхности перед проведением намотки. Если лакоткань найти не удалось, вместо нее можно использовать сложенную в несколько слоев бумагу.

Бумагу режут на полоски, ширина которых должна быть больше, чем контур. Они должны выходить за края обмотки на 3-4 мм. Лишний материал будет подворачиваться вверх. Это позволит хорошо защитить края катушки.

Каркас

Чтобы понять, как правильно намотать трансформатор , следует уделить внимание каждой детали этого процесса. Подготовив изоляцию, провод и инструмент, следует сделать каркас. Для этого можно взять картон. Внутренняя часть каркаса должна быть больше стержня сердечника.

Для О-образного магнитопривода необходимо подготовить 2 катушки. Для сердечника Ш-образной формы потребуется один контур. В первом варианте круглый сердечник необходимо покрыть изоляционным слоем. Только после этого приступают к намотке.

Если же магнитопривод будет Ш-образный, каркас выкраивают из гильзы. Из картона вырезаются щетки. Катушку в этом случае необходимо будет завернуть в компактную коробку. Щетки надеваются на гильзы. Подготовив каркас, можно приступать к намотке проводника.

Пошаговая инструкция намотки

Будет достаточно просто. Для этого катушку с проводом следует установить в оборудовании для размотки. С нее будет снят старый провод. Каркас будущего трансформатора нужно поставить в оборудование для намотки. Далее можно производить вращательные движения. Они должны быть размеренные, без рывков.

В процессе такой процедуры провод со старой катушки будет перемещен на новый каркас. Между проводом и поверхностью стола расстояние должно составлять не менее 20 см. Это позволит положить руку и фиксировать кабель.

На стол нужно заранее выложить все необходимые инструменты и оборудование. Под рукой должна быть бумага изоляционная, ножницы, наждачная бумага, паяльник (включенный в сеть), ручка или карандаш. Одной рукой необходимо поворачивать ручку устройства для наматывания, а второй - проводник фиксировать. Нужно чтобы витки укладывались равномерно, ровно.

Рассматривая пошаговую инструкцию, как намотать трансформатор , следует уделить внимание последующим операциям. После укладывания проводника каркас потребуется заизолировать. Сквозь его отверстие необходимо продеть конец провода, выведенный из контура. Фиксация будет временной.

Опытные радиолюбители рекомендуют перед проведением намотки сначала потренироваться. Когда получится накладывать витки ровно, можно приступать к работе. Угол натяжения и провода должны быть постоянными. Каждый следующий слой не требуется мотать до упора. Иначе проводник может соскользнуть с предназначенного для него места.

В процессе наматывания витков нужно установить счетчик на нулевую отметку. Если же его нет, нужно проговаривать количество поворотов проволоки вслух. При этом следует максимально сконцентрироваться, чтобы не сбиться со счета.

Изоляцию нужно будет прижать кольцом из мягкой резины или клеем. Каждый последующий слой будет на 1-2 витка меньше, чем предыдущий.

Процесс соединения

Рассматривая, как намотать трансформатор , необходимо изучить процесс соединения проводов. Если при наматывании жила оборвется, следует произвести процесс спайки. Эта процедура может потребоваться и в том случае, если изначально предполагается создавать контур из нескольких отдельных кусков проволоки. Спайку выполняют в соответствии с толщиной провода.

Для проволоки толщиной до 0,3 мм необходимо очистить концы на 1,5 см. Затем их можно просто скрутить и спаять при помощи соответствующего инструмента. Если же жила толстая (более 0,3 мм), можно спаять концы напрямую. Скручивание в этом случае не потребуется.

Если же провод очень тонкий (менее 0,2 мм), его можно сварить. Их скручивают без проведения процедуры зачистки. Место соединения подносят в пламя зажигалки или спиртовки. В месте соединения должен появиться наплыв из металла. Место соединения проводов нужно обязательно изолировать лакотканью или бумагой.

Испытание

Изучив процедуру, как намотать трансформатор, следует учесть еще несколько рекомендаций. Количество витков тонкого проводника может достигать несколько тысяч. В этом случае лучше использовать специальное счетное оборудование. Обмотку защищают сверху бумагой. Для толстого проводника наружная защита не требуется.

Чтобы оценить надежность изоляции, необходимо поочередно касаться выведенным проводником каждого выхода сетевых контуров. Процедуру проверки нужно выполнять очень осторожно. Следует исключить вероятность удара током.

Рассмотрев пошаговую инструкцию намотки трансформатора, можно отремонтировать старый или создать новый прибор. При четком следовании всем ее пунктам удается создать надежный, долговечный агрегат.

Трансформатор переводится с латинского как «превращатель», «преобразователь». Это электромагнитное устройство статического типа, предназначенное для преобразования переменного напряжения или электрического тока. Основу любого трансформатора составляет замкнутый магнитопровод, который иногда называют сердечником. На сердечник наматываются обмотки, которых может быть 2−3 и более в зависимости от вида трансформатора. Когда на первичной обмотке возникает переменное напряжение, внутри сердечника возбуждается магнитный ток. Он, в свою очередь, вызывает на остальных обмотках токовое переменное напряжение с точно такой же частотой.

Обмотки различаются между собой количеством витков, что определяет коэффициент изменения величины напряжения. Иными словами, если вторичная обмотка имеет в своём составе в два раза меньше витков, то на ней возникает переменное напряжение по величине в два раза меньшее, чем на обмотке первичной. Но мощность тока при этом не меняется. Это делает возможным работу с токами большой силы при относительно небольшом напряжении.

В зависимости от формы магнитопровода различают три вида трансформаторов:

Материалы пластин

Сердечники для трансформаторов изготавливают либо из металла, либо из феррита. Феррит, или ферромагнетик, — это железо с особым строением кристаллической решётки. Применение феррита увеличивает КПД трансформатора. Поэтому чаще всего сердечник трансформатора изготавливается именно из феррита. Существует несколько способов изготовления сердечника:

• Из наборных металлических пластин.
• Из намотанной металлической ленты.
• В виде отлитого из металла монолита.

Любой трансформатор может работать как в повышающем, так и в понижающем режиме. Поэтому условно все трансформаторы делятся на две большие группы. Повышающие: на выходе напряжение больше, чем на входе. Например, было 12 В, стало 220 В. Понижающие: на выходе напряжение ниже, чем на входе. Было 220, а стало 12 вольта. Но в зависимости от того, на какую обмотку подаётся первичное напряжение, можно превратить в повышающий, который 10 А превратит в 100 А.

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:

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.

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:

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:

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:

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.

Особенности намотки тора

Первичная обмотка осуществляется медным проводом в стеклотканевой или хлопчатобумажной изоляции. Ни в коем случае нельзя использовать провода в резиновой изоляции. Для силы тока на первичной обмотке в 25 А наматывающийся провод должен иметь сечение 5−7 мм. На вторичной необходимо использовать провод значительно большего сечения — 30−40 мм. Это необходимо ввиду того, что на вторичной обмотке будет протекать ток значительно большей силы — 120−150 А. В обоих случаях изоляция провода должна быть термостойкой.

Для того чтобы правильно перемотать и собрать самодельный трансформатор, необходимо понимать некоторые детали процесса его работы. Нужно грамотно осуществлять намотку проводов. Первичная обмотка производится с помощью провода меньшего сечения, а количество самих витков здесь значительно больше, это приводит к тому, что первичная обмотка испытывает очень большие нагрузки и, как следствие, может очень сильно греться в процессе работы. Поэтому укладка первичной обмотки должна производиться особенно тщательно.

В процессе намотки каждый намотанный слой необходимо изолировать. Для этого используют либо специальную лакоткань, либо строительный скотч. Предварительно изоляционный материал нарезается на полоски шириной 1−2 см. Изоляцию укладывают таким образом, что внутренняя часть обмотки покрывается двойным слоем, а внешняя, соответственно, одним слоем. После этого весь изоляционный слой обмазывается толстым слоем клея ПВА. Клей в этом случае несёт двойную функцию. Он укрепляет изоляцию, превращая её в единый монолит, а также значительно уменьшает звук гудения трансформатора во время работы.

Приспособления для намотки

Намотка тора — сложный процесс, занимающий много времени. Для того чтобы как-то его облегчить, используют специальные приспособления для намотки.

• Так называемый вилочный челнок. Предварительно на него наматывается необходимое количество провода, и затем посредством челночных движений производят последовательную намотку провода на сердечник трансформатора. Этот способ годится лишь в том случае, если наматываемый провод достаточно тонок и гибок, а внутренний диаметр тора настолько велик, что позволяет свободно протаскивать челнок. При этом намотка происходит достаточно медленно, поэтому если необходимо намотать большое количество витков, то придётся потратить на это очень много времени.
• Второй способ более продвинутый и требует для своего осуществления специального оборудования. Но зато с его помощью можно намотать трансформатор практически любого размера и с очень большой скоростью. При этом качество намотки будет очень высоким. Приспособление называется «размыкаемый обод». Суть процесса состоит в следующем: намоточный обод аппарата вставляется в отверстие тора. После этого намоточный обод замыкается в единое кольцо. Затем на него наматывается необходимое количество обмоточной проволоки. И в заключение намоточный провод сматывается с обода аппарата на катушку тора. Такой станок можно изготовить в домашних условиях. Его чертежи находятся в свободном доступе в Интернете.