Тороидальный трансформатор своими руками
На практике выделяют достаточно большое разнообразие преобразователей электрической энергии, как по конструктивным особенностям, так и по принципу действия. Среди устройств для изменения величины напряжения существуют броневые, стержневые и тороидальные трансформаторы. Последний вариант по своей форме напоминает бублик, за счет чего он является наиболее эффективным в части передачи магнитного потока. Его КПД может приближаться к 100% и отличается достаточной простотой намотки, поэтому многие радиолюбители стараются изготовить тороидальный трансформатор своими руками.
Конструкция и принцип работы
Конструктивная особенность такого трансформатора заключается в форме магнитопровода, которая представляет замкнутое кольцо, называемая тором.
В остальном состав его элементов идентичен другим типам электрических машин:
- Обмотка – выполняется медным проводником, разделяется на первичную и вторичную. Обе обмотки могут отличаться сечением проводника.
- Тороидальный сердечник — имеет форму кольца, изготавливается наборной шихтовкой, ленточной сталью или монолитным железом, в зависимости от габаритов и назначения. В качестве материала берутся ферромагнитные сплавы, обеспечивающие хорошую магнитную проводимость.
- Изоляционных материалов – часть диэлектрика заранее наносится на монтажных провод, остальной диэлектрик разделяет катушку тора с железом, обмотки между собой, между катушками и кожухом. В качестве изоляции используются ленточные или лакотканевые материалы, электроизоляционный картон, клей и т.д.
- Защитный кожух – предназначен как для защиты силового трансформатора от механических повреждений, так и для предотвращения контакта человека с поверхностью обмоток.
- Выводы вторичной и сетевой обмотки, крепежные и вспомогательные детали.
Рис. 1. Конструкция тороидального трансформатора
Принцип действия тороидального преобразователя заключается в подаче напряжения питания на выводы первичной обмотки. После чего в ней начинает протекать электрический ток, который создает магнитный поток внутри витков. Магнитный поток перемещается внутри каркасов катушек и наводит ЭДС во вторичной обмотке. При условии подключения нагрузки к ее выводам будет происходить потребление заданной мощности.
Данное устройство нашло применение в тороидальных автотрансформаторах (ЛАТРах), радиоэлектронике, сварочных трансформаторах и прочих преобразователях. В домашних условиях занимаются перемоткой трансформатора такого типа за счет относительно простого процесса.
Изготовление своими руками
Чтобы изготовить тороидальную электрическую машину вам необходимо определиться с ее типом. Всего выделяют повышающий и понижающий трансформатор, в первом случае с низкого напряжения, к примеру, 220В получают высокое — 600В, а во втором, с высокого низкое, как наиболее распространенный вариант с 220В – 12В. Важным параметром для изготовления и расчета тороидального агрегата является коэффициент трансформации, показывающий, во сколько раз изменяется электрическая величина во вторичной обмотке по отношению к первичной. Для его определения используется одно из следующих соотношений:
U1 и U2, I1 и I2 — величина напряжения и тока в обмотках, W1 и W2 – это число витков.
Что необходимо для работы?
Вам обязательно пригодится набор слесарных инструментов для элементарных работ: отвертки, пассатижи, круглогубцы, ножи, паяльник, заклепочник и т.д. Также для того чтобы намотать тороидальный сетевой трансформатор или самодельный сварочный агрегат вам понадобятся некоторые материалы:
- Медный провод с лаковым покрытием – можете взять и с виниловой изоляцией, но у него будет толщина больше. Как результат, намотка потребует больших усилий, что не сильно удобно при большом числе витков.
- Устройство для намотки – чаще всего применяется либо автоматизированный механизм с кольцевым расцеплением, либо челночная катушка. Первый позволяет наматывать провода быстро и без лишних усилий, но его приобретение или самостоятельное изготовление требует дополнительных затрат. Второй способ куда проще, но он хуже применяется для жил большого сечения.
- Изоляционный материал – вам пригодится электроизоляционный картон, полимерный диэлектрик, лакотканевая изоляция, тканевая изолента. Чтобы перемотать трансформатор можно использовать не все вышеперечисленные материалы, а выбрать некоторые из них.
- Магнитопровод или тор – наилучшим вариантом будет готовый заводской сердечник круглой формы от другого трансформатора. Однако если его нет, можно собрать тороидальную конструкцию самостоятельно. Для этого подойдет шихтовка от стержневого магнитопровода.
Возьмите длинный лист стали и согните кольцом, на краю зафиксируйте концы.
Рис. 2. Согните пластину железа
Внутрь полученного тороидального листа поместите следующий, следите за тем, чтобы края ложились стык в стык. При необходимости, края можно подрезать, что особенно актуально на внутренних слоях. Каждую пластину необходимо четко обжимать, чтобы при мотании тор получился плотным без зазоров.
Если вы решите изготовить сердечник, его края обязательно следует обработать эпоксидным клеем с обеих сторон. После этого сборку сердечника можно считать оконченной. Помимо этого можно использовать ленточную сталь, которую по такой же технологии закручивают плотной по спирали.
Рис. 3. Намотайте сердечник из ленточной стали
Расчет
Чтобы начать вычисления, вам необходимо определиться с величиной напряжения на вторичной и первичной обмотке и нужной мощностью тороидального трансформатора. Далее вам понадобится определить сечение тора:
S = H * ((D-d))/2
- S – площадь сечения магнитопровода;
- H – высота тороидального сердечника;
- D – внешний диаметр тороидального сердечника;
- d – внутренний диаметр тороидального сердечника.
Чтобы вычислить количество витков воспользуйтесь двумя выражениями для коэффициента передачи магнитопровода:
Здесь k – коэффициент передачи, f – частота в подключаемой сети, S – площадь сечения магнитопровода. W1 – число витков в первичной катушки, U1 – напряжение в первичке. Из второй формулы вы узнаете количество витков, аналогично рассчитываются витки для вторичной обмотки тороидального трансформатора.
Чтобы определить сечение проводов катушек преобразователя, воспользуйтесь формулой:
- S – площадь сечения проводника трансформатора;
- P – мощность тороидального трансформатора;
- ρ – удельная проводимость материала жил (для меди 0,017 Ом*мм 2 /м);
- U – напряжение в соответствующей обмотке трансформатора;
- l – длина проводника в катушке, этот параметр можно узнать из следующей формулы:
И длину и сечение трансформатора можно рассчитать для каждой обмотки отдельно. После того как расчет тороидального агрегата готов, можно переходить к его намотке.
Намотка
Процесс изготовления самодельного трансформатора будет состоять из нескольких этапов:
- осмотрите тороидальный магнитопровод на предмет отсутствия заусениц и неровностей – поверхность должна быть ровной, без выпирающих краев.
Рис. 4. Осмотрите сердечник
- изготовьте для пластин самодельного трансформатора изоляцию из электротехнического картона, при его отсутствии можете взять любой другой диэлектрик;
Рисунок 5: заизолируйте сердечник картоном
- чтобы не повредить изоляцию провода, наденьте на край челнока виниловую трубку и намотайте медный провод;
Рис. 6. Виниловая изоляция на край челнока
- припаяйте край провода к первому выводу обмотки тороидального трансформатора;
Рис. 7. Припаяйте провод к выводу трансформатора
- заизолируйте электроизоляционным картоном и закрепите место пайки на сердечнике;
Рис. 8. Закрепите место пайки на сердечнике
- с помощью челнока намотайте обмотку, при этом старайтесь делать витки, как можно плотнее к сердечнику;
Рис. 9. Намотайте обмотку челноком
- заизолируйте первичную обмотку тороидального трансформатора.
Рис. 10. Заизолируйте первичную обмотку
Перемотка вторичной обмотки осуществляется аналогичным образом, после чего ее так же изолируют и всю конструкцию, при необходимости, закрывают корпусом. Тороидальный трансформатор готов.
Видео инструкция
Источник
Железо для трансформатора своими руками
Доброго всем вечера!
Не нашел аналогичной темы в поиске, если таки она есть, прошу модераторов перенести туда, где будет уместнее.
Так получилось, что мне в руки попало несколько намоточных каркасов для трансформаторов. Собираю ламповый УНЧ, заодно решил попробовать намотать трансформатор сам. Изучил теорию, нашел провод нужной марки и толщины, встал вопрос о железе. Стал искать Ш-образные пластины для своего каркаса, и тут возникли сложности. Его просто нет. Совсем. В интернете куча предложений от барыг, которые предлагают купить железо от старых советских трансов, либо супер железо европейского производства, по ценам от одного килорубля за комплект для одного транса. Да и цены по две сотни за пластиковый намоточный каркас не радуют.
Ну хорошо, сделать намоточный каркас под Ш-образное железо не проблема. А вот как быть с железом? Начал искать производителей, ведь делают же в России анизотропные стали. Искал долго, и нашел таки, где можно купить качественную сталь в количестве одного рулона метр на двадцать пять метров, толщиной от 0.20 до 0.35 мм, отожженную, с диэлектрическим покрытием, по характеристикам соответствует ценимой аудиофилами марке М6. Причем стоимость рулона вполне гуманна, чуть более пяти килорублей.
Вопрос 1: возможно ли нарезать железо из рулона по заданным размерам самостоятельно? Чтобы было ровно и чтобы пластины были идентичны друг другу? Если да, то чем? Стоит ли связываться, или проще покупать готовые пластины для сердечников?
Вопрос 2: если связываться не стоит, где можно купить пластины для сердечников из отечественной стали? Не у барыг, а у производителей, комплектов эдак двадцать?
Может, у кого — то есть опыт самостоятельного изготовления пластин для трансформаторов?
_________________
Ищу: датчики ионизирующих излучений СТС-5, СМБ-20, индикаторы линейные ИН-33, ИН-34
| Реклама | ||
| | ||
| ||
nikola1971  | | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Карма: 24 |
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
