Как правильно мотать
Получив большинство технических данных, определив точное назначение и сферу использования будущего устройства, элементов обмоток катушки трансформатора, получив заводские шаблоны для выбранного вида обмотки приступают к практической реализации намоточных процессов.
Здесь большую роль будет играть опытность исполнения таких работ, наличие инструментов для такой работы, а также терпение.
Требуется использовать обязательный алгоритм действий в таком формате работ и приготовится к нескольким неудачам заблаговременно, если опыта проведения намотки витков катушки трансформатора ранее не было. В настоящее время как электронных, так и бумажных обучающих источников по всем правилам намотки обмотки трансформатора достаточно много для того, чтобы новичок через некоторое время в этих работах смог стать профессионалом.
Принцип работы устройства
Трансформатор — это электротехническое устройство, предназначенное для передачи энергии без изменения её формы и частоты. Используя в своей работе явление электромагнитной индукции, устройство применяется для преобразования переменного сигнала или создания гальванической развязки. Каждый трансформатор собирается из следующих конструктивных элементов:
- сердечника;
- обмотки;
- каркаса для расположения обмоток;
- изолятора;
- дополнительных элементов, обеспечивающих жёсткость устройства.
В устройстве трансформатора такая катушка называется первичной или сетевой. Она предназначена для создания магнитного поля. Стоит отметить, что такое поле обязательно должно всё время изменяться по направлению и величине, то есть быть переменным.
Классический трансформатор состоит из двух катушек и магнитопровода, соединяющего их. При подаче переменного сигнала на контакты первичной катушки возникающий магнитный поток через магнитопровод (сердечник) передаётся на вторую катушку. Таким образом, катушки связаны силовыми магнитными линиями. Согласно правилу электромагнитной индукции при изменении магнитного поля в катушке индуктируется переменная электродвижущая сила (ЭДС). Поэтому в первичной катушки возникает ЭДС самоиндукции, а во вторичной ЭДС взаимоиндукции.
От сечения провода, используемого в трансформаторе, зависит нагрев всего устройства. Правильно подобрать сечение возможно, воспользовавшись специальными таблицами из справочников, но проще использовать трансформаторный онлайн-калькулятор.
Правильная работа трансформатора зависит и от частоты сигнала. Чем она больше, тем меньше возникает потерь во время передачи энергии. А это означает, что от её значения зависят размеры магнитопровода: чем частота больше, тем размеры устройства меньше. На этом принципе и построены импульсные преобразователи, изготовление которых связано с трудностями разработки, поэтому часто используется калькулятор для расчёта трансформатора по сечению сердечника, помогающий избавиться от ошибок ручного расчёта.
Калибровка и тестирование
После восстановления работоспособности старого микрометра необходима его калибровка и тестирование. Это позволит убедиться в точности измерений и корректности работы прибора.
Перед началом калибровки рекомендуется проверить, что микрометр реагирует на вращение винта и перемещение маховика. Убедитесь, что шкала перемещается плавно и без заедания, а ноль прибора совпадает с закрытыми прямыми челюстями.
Для калибровки микрометра необходим идеально гладкий и параллельный образец служебного диаметра. На нем должны быть отметки, соответствующие известным значениям диаметра. Если у вас нет калибровочного образца, можно воспользоваться блоком Клейборна или калибратором диаметров.
- Установите микрометр на чистую и плоскую поверхность.
- Закройте прямые челюсти микрометра и затяните фиксирующий винт, чтобы предотвратить нежелательное перемещение.
- Полностью откройте прямые челюсти и поместите калибровочный образец между ними. Убедитесь, что образец плотно прилегает к челюстям и не двигается.
- Определите значение диаметра калибровочного образца. Для этого сравните отметку на шкале микрометра с известным значением.
- При необходимости корректируйте ноль на шкале микрометра, чтобы он совпадал с измеренным значением диаметра.
- Повторите измерения несколько раз, чтобы убедиться в их точности и однородности.
После калибровки микрометра рекомендуется провести тестирование прибора на других известных образцах с различными значениями диаметров. Это позволит убедиться в правильности работы микрометра и его способности давать точные измерения.
Не забывайте периодически проверять и калибровать микрометр, особенно после ремонта или при особых условиях эксплуатации прибора. Это позволит сохранить его точность и надежность на протяжении длительного времени.
| Шаг | Действие |
|---|---|
| 1 | Установите микрометр на чистую и плоскую поверхность. |
| 2 | Закройте прямые челюсти микрометра и затяните фиксирующий винт. |
| 3 | Полностью откройте прямые челюсти и поместите калибровочный образец между ними. |
| 4 | Определите значение диаметра калибровочного образца. |
| 5 | При необходимости корректируйте ноль на шкале микрометра. |
| 6 | Повторите измерения несколько раз. |
Расчёт параметров прибора
Иногда в руки к электрику попадает прибор без описания технических характеристик. Тогда специалист определяет мощность трансформатора по сечению магнитопровода. Площадь сечения находится перемножением ширины и толщины сердечника. Полученное число возводится в квадрат. Результат укажет на примерную мощность устройства.
Желательно, чтобы площадь магнитопровода немного превышала расчётное значение. Иначе тело сердечника попадёт в область насыщения магнитного поля, что приведёт к падению индуктивности и сопротивления катушки. Этот процесс увеличит уровень проходящего тока, вызовет перегрев устройства и поломку.
Практический расчёт силового трансформатора не займёт много времени. Например, перед домашним мастером стоит задача осветить рабочий уголок в гараже. В помещении имеется бытовая розетка на 220 В, в которую необходимо подключить светильник с лампой мощностью 40 Вт на 36 В. Требуется рассчитать технические параметры понижающего трансформатора.
Определение мощности
Во время работы устройства неизбежны тепловые потери. При нагрузке, не превышающей 100 Вт, коэффициент полезного действия равен 0,8. Истинная потребная мощность трансформатора P₁ определяется делением мощности лампы P₂ на КПД:
P₁ = P₂ ∕ μ = 40 ∕ 0‚8 = 50
Округление осуществляется в бо́льшую сторону. Результат 50 Вт.
Вычисление сечения сердечника
От мощности трансформатора зависят размеры магнитопровода. Площадь сечения определяется следующим образом.
S = 1‚2∙√P₁ = 1‚2∙ 7‚07 = 8‚49
Расчёт количества витков
Площадь магнитопровода помогает определить количество витков провода на 1 вольт напряжения:
n = 50 ∕ S = 50 ∕ 8‚49 = 5‚89.
Разности потенциалов в один вольт будут соответствовать 5‚89 оборотам провода вокруг сердечника. Поэтому первичная обмотка с напряжением 220 В состоит из 1296 витков, а для вторичной катушки потребуется 212 витков. Во вторичной обмотке происходят потери напряжения, вызванные активным сопротивлением провода. Вследствие этого специалисты рекомендуют увеличить количество витков в выходной катушке на 5−10%. Скорректированное число витков будет равно 233.
Токи в обмотках
Следующий этап — нахождение силы тока в каждой обмотке, которое вычисляется делением мощности на напряжение. После нехитрых подсчётов получается требуемый результат.
В первичной катушке I₁ = P₁ ∕ U₁ = 50 ∕ 220 = 0‚23 ампера, а во вторичной катушке I₂ = P₂ ∕ U₂ = 40 ∕ 36 = 1‚12 ампера.
Диаметр провода
Расчёт обмоток трансформатора завершается определением толщины провода, сечение которого вычисляется по формуле: d = 0‚8 √ I. Слой изоляции в расчёт не берётся. Проводник входной катушки должен иметь диаметр:
d₁ = 0‚8 √I₁ =0‚8 √0‚23 = 0‚8 ∙ 0‚48 = 0‚38.
Для намотки выходной обмотки потребуется провод с диаметром:
d₂ = 0‚8 √I₂ =0‚8 √1‚12 = 0‚8 ∙ 1‚06 = 0‚85.
Сборка микрометра
После проведения всех необходимых мероприятий по ремонту микрометра старого образца, переходим к его сборке. В этом разделе мы рассмотрим последовательность действий для правильной сборки микрометра.
Установка винта. Вставляем основной винт в корпус микрометра и аккуратно закручиваем его. Убедитесь, что винт двигается плавно и без заеданий.
Монтаж барабана. Устанавливаем барабан на основной винт и аккуратно закручиваем его. Убедитесь, что барабан поворачивается плавно и нет бокового люфта.
Установка шкалы. Плотно закрепляем шкалу на корпусе микрометра
Обратите внимание на правильное выравнивание делений шкалы с нулевой отметкой на барабане.
Установка стрелочки. Аккуратно устанавливаем стрелочку на барабане микрометра
Убедитесь, что стрелка точно указывает на соответствующие деления на шкале.
Сборка механизма измерения. Плотно закрепляем механизм измерения на корпусе микрометра. Убедитесь, что все компоненты надежно закреплены и не имеют люфтов.
Проверка работоспособности. Перед окончательной сборкой микрометра, рекомендуется провести проверку работоспособности. Удостоверьтесь, что микрометр правильно измеряет длину объектов и возвращается в нулевое положение.
Завершающая сборка. Устанавливаем крышку на корпус микрометра и плотно закрепляем ее винтами. Убедитесь, что все винты закручены надежно, но без чрезмерного усилия.
После завершения всех этапов сборки, микрометр готов к использованию. Рекомендуется провести повторную проверку работоспособности и проверить точность измерений перед использованием в практических целях.
Расчет длины провода для трансформатора: правильный подход
При намотке трансформатора одним из важных аспектов является определение длины провода. Правильный подход к расчету длины провода позволяет достичь эффективной работы трансформатора и минимизировать потери энергии.
Шаг 1: Определение тока и напряжения
Первым шагом при расчете длины провода для трансформатора является определение требуемого тока и напряжения. Эти параметры зависят от конкретной задачи и типа трансформатора.
Шаг 2: Подбор сечения провода
После определения требуемого тока и напряжения необходимо выбрать подходящее сечение провода. Сечение провода должно быть достаточным для передачи требуемого тока без значительных потерь энергии
Важно учесть также материал провода, его сопротивление и возможность охлаждения
Для определения подходящего сечения провода можно воспользоваться таблицей с характеристиками проводов, в зависимости от тока и материала провода.
Шаг 3: Расчет длины провода
После выбора подходящего сечения провода необходимо определить расчетную длину провода. Для этого следует учесть геометрию трансформатора, расположение намоток и возможность укладки провода.
Часто используют следующую формулу для расчета длины провода: длина провода = 2πr, где r — радиус трансформатора. Однако, следует учитывать возможные потери энергии и требования к перекрытию намоток, что может потребовать увеличение длины провода.
Шаг 4: Выбор материала провода
Выбор материала провода влияет на его электрические и тепловые характеристики, а также на стоимость и доступность. Для трансформаторов часто используют медный или алюминиевый провод. Медь имеет более низкое сопротивление, но может быть дороже. Алюминий является более доступным материалом, но имеет большее сопротивление.
Необходимо также учесть требования к размещению провода, его изоляцию и защиту от возможного повреждения.
Шаг 5: Проверка результатов и корректировка
После определения длины провода рекомендуется проверить результаты и произвести корректировку при необходимости. При этом следует учесть дополнительные факторы, такие как потери энергии, электрические и тепловые нагрузки.
Важно отметить, что правильный подход к расчету длины провода для трансформатора может способствовать его эффективной работе, а также снизить риск неисправностей и повысить безопасность эксплуатации
Разбираем трансформатор от микроволновой печи
Обычно трансформатор микроволновки содержит три обмотки. Самая многочисленная, намотанная самым тонким проводом — это повышающая, вторичная, на выходе у которой 2000-2500 В. Она нам не нужна, мы ее удалим. Вторая обмотка, более толстая, с меньшим количеством проволоки по сравнению с вторичкой — это сетевая обмотка на 220 В. Ещё, между этими двумя массивными обмотками, есть самая маленькая, которая состоит из нескольких витков провода. Это низковольтовая обмотка примерно на 6-15 В, выдающее напряжение на накал магнетрона.
Срезаем швы магнитопровода
Необходимо спилить швы, удерживающие между собой «Ш»-образные пластины и «I»-образные. Швы китайского производителя на так крепки как кажутся. Спилить их можно болгаркой или вообще расколоть зубилом с молоткам. Я использовал болгарку, это гуманный способ.
Снимаем катушки
Снимаем все катушки. Если они очень крепко засели — постучите аккуратно резиновым молотком. Нам пригодиться только обмотка на 220 В, остальные удаляем. Ставим обратно первичную обмотку на 220 В и помещаем её вниз «Ш»-образного сердечника.
Расчет вторичной обмотки
Теперь нам необходимо рассчитать количество витков вторичной обмотки. Для этого нужно узнать коэффициент трансформации. Обычно, в таких трансформаторах он равен единице, следовательно один виток провода будет выдавать один вольт. Но это не всегда так и нужно это перепроверить.
Берем любой провод и наматываем 10 витков провода на сердечник. Затем собираем сердечник и зажимаем его струбциной, чтобы он не развалился. Обязательно через предохранитель подаем 220 В на первичную обмотку. А в это время замеряем напряжение на выходе 10 -ти витковой обмотки. В теории должно быть 10 В. Если нет, значит коэффициент трансформации не такой как обычно и вам нужно производить расчеты для вычисления напряжения для вашей обмотки. Все это не сложно, математика пятый класс.
У меня имеется в наличии два трансформатора. Один я буду делать на 500 В, другой на 36 В. Вы же можете сделать на любое другое напряжение.
Намотка катушки трансформатора на 500 В
Коэффициент трансформации у моего экземпляра один к одному. И чтобы намотать обмотку на 500 В мне нужно соответственно сделать 500 витков провода на катушке. Берем провод.
Конечно не такой, а смотанный на барабане. Прикидываем силу тока и объем катушки. Из этих значений выбираем диаметр провода.
Вот такое простенькое приспособление я собрал для намотки катушки. Сам сердечник из дерева, боковины из оргстекла. Закрепить его можно на дрель или шуруповерт.
Намотал, собрал, подключил. Замеряю выходное напряжение, почти попал — 513 В, что для меня приемлемо.
Трансформатор на 36 В
Обмотку на 36 В можно намотать и вручную, взяв соответствующий провод. Чтобы одеть и распрямить обмотку на сердечнике можно использовать такие клинья, смотрите фото.
После того как обмотка вся натянется, в образовавшиеся отверстия, после снятия клиньев положите плотно спрессованную бумагу. Это мой примитивный способ. Обмотку потом рекомендую пропитать эпоксидкой, иначе будет сильно гудеть.
Работа над ошибками
Я перемотал обмотку, чтобы сделать её более плотной и мощной. Для этого я намотал её двойным проводом, вместо одного толстого. В конце я их соединю.
После того как все обмотки закреплены, пришло время собрать сердечник трансформатора. Для этого закрепляем всю конструкцию струбциной и свариваем дуговой сваркой те же места что и были раньше. Делать толстый шов не нужно, все должно выглядеть как и было.
Я буду нагружать выпрямитель на 20 А, естественно диодный мост нужно установить на радиатор.
Так же, если вы будете использовать металлический корпус как и я, то не забудьте его заземлить.
О безопасности
Будьте осторожный при подключении трансформатора, никогда не торопитесь и все дважды проверяйте. Подключайте трансформатор только через предохранитель, чтобы избежать возможного замыкания цепи. Не дотрагивайтесь до токоведущих частей во время работы трансформатора.
Также при обработке металла обязательно будьте внимательны и используйте средства защиты органов зрения.
Помните, что все действия вы делаете на свой страх и риск!
Источник
СДЕЛАЕМ УПРОЩЕННЫЙ РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРА 220/36 ВОЛЬТ.
Мощность во вторичной цепи: Р_2 = U_2 · I_2 = 60
ватт
Где:Р_2
– мощность на выходе трансформатора, нами задана 60 ватт
;
U
_2
— напряжение на выходе трансформатора, нами задано 36 вольт
;
I
_2
— ток во вторичной цепи, в нагрузке.
КПД трансформатора мощностью до 100 ватт
обычно равно не более η = 0,8
.КПД определяет, какая часть мощности потребляемой от сети идет в нагрузку. Оставшаяся часть идет на нагрев проводов и сердечника. Эта мощность безвозвратно теряется.
Определим мощность потребляемую трансформатором от сети с учетом потерь:
Р_1 = Р_2 / η = 60 / 0,8 = 75 ватт
.
Мощность передается из первичной обмотки во вторичную через магнитный поток в магнитопроводе.Поэтому от значения Р_1
, мощности потребляемой от сети 220
вольт,
зависит площадь поперечного сечения магнитопровода S
.
Магнитопровод – это сердечник Ш – образной или О – образной формы, набранный из листов трансформаторной стали. На сердечнике будут располагаться первичная и вторичная обмотки провода.
Площадь поперечного сечения магнитопровода рассчитывается по формуле:
S = 1,2 · √P_1.
Где:S
— площадь в квадратных сантиметрах,P
_1 — мощность первичной сети в ваттах.
S = 1,2 · √75 = 1,2 · 8,66 = 10,4 см².
По значению S
определяется число витков w
на один вольт по формуле:
w = 50/S
В нашем случае площадь сечения сердечника равна S = 10,4 см.кв.
w = 50/10,4 = 4,8
витка на 1 вольт.
Рассчитаем число витков в первичной и вторичной обмотках.
Число витков в первичной обмотке на 220 вольт:
W1 = U_1 · w = 220 · 4.8 = 1056 витка.
Число витков во вторичной обмотке на 36 вольт:
W2 = U_2 · w = 36 · 4,8 = 172.8 витков
,
округляем до 173 витка
.
В режиме нагрузки может быть заметная потеря части напряжения на активном сопротивлении провода вторичной обмотки. Поэтому для них рекомендуется число витков брать на 5-10 % больше рассчитанного. Возьмем W2 = 180 витков.
Величина тока в первичной обмотке трансформатора:
I_1 = P_1/U_1 = 75/220 = 0,34 ампера
.
Ток во вторичной обмотке трансформатора:
I_2 = P_2/U_2 = 60/36 = 1,67 ампера.
Диаметры проводов первичной и вторичной обмоток определяются по значениям токов в них исходя из допустимой плотности тока, количества ампер на 1 квадратный миллиметр площади проводника. Для трансформаторов плотность тока,для медного провода,
принимается 2 А/мм² .
При такой плотности тока диаметр провода без изоляции в миллиметрах определяется по формуле: d = 0,8√I
.
Для первичной обмотки диаметр провода будет:
d_1 = 0,8 · √1_1 = 0,8 · √0,34 = 0,8 · 0,58 = 0,46 мм. Возьмем 0,5 мм
.
Диаметр провода для вторичной обмотки:
d_2 = 0,8 · √1_2 = 0,8 · √1,67 = 0,8 · 1,3 = 1,04 мм. Возьмем 1,1 мм.
ЕСЛИ НЕТ ПРОВОДА НУЖНОГО ДИАМЕТРА,
то можно взять несколько, соединенных параллельно, более тонких проводов. Их суммарная площадь сечения должна быть не менее той, которая соответствует рассчитанному одному проводу.
Площадь поперечного сечения провода определяется по формуле:
s = 0,8 · d².
где
: d — диаметр провода
.
Например: мы не смогли найти провод для вторичной обмотки диаметром 1,1
мм.
Площадь поперечного сечения провода диаметром 1,1
мм. равна:
s = 0,8 · d² = 0,8 · 1,1² = 0,8 · 1,21 = 0,97 мм²
.
Округлим до 1,0
мм².
Изтаблицывыбираем диаметры двух проводов сумма площадей сечения которых равна 1.0 мм².
Например, это два провода диаметром по 0,8 мм
. и площадью по0,5 мм²
.
Или два провода: — первый диаметром 1,0 мм
. и площадью сечения 0,79 мм²
,— второй диаметром 0,5 мм
. и площадью сечения 0,196 мм²
.что в сумме дает: 0,79 + 0,196 = 0,986 мм².
Намотка катушки ведется двумя проводами одновременно, строго выдерживается равное количество витков обоих проводов. Начала этих проводов соединяются между собой. Концы этих проводов также соединяются.
Получается как бы один провод с суммарным поперечным сечением двух проводов.
Смотрите статьи:— «Как намотать трансформатор на Ш-образном сердечнике».— «Как изготовить каркас для Ш — образного сердечника».
Электрический аппарат — трансформатор используется для преобразования поступающего переменного напряжения в другое — исходящее, к примеру: 220 В в 12 В (конкретно это преобразование достигается использованием понижающего трансформатора). Прежде чем разбираться с тем, как рассчитать трансформатор, вы в первую очередь должны обладать знаниями о его структуре.
Простейший трансформатор является компоновкой магнитопровода и обмоток 2-х видов: первичной и вторичной, специально намотанных на него. Первичная обмотка воспринимает подающееся переменное напряжение от сети (н-р: 220 В), а вторичная обмотка, посредством индуктивной связи создает другое переменное напряжение. Разность витков в обмотках влияет на выходное напряжение.
Особенности намотки импульсных трансформаторов.
Намотка импульсных трансформаторов, а особенно трансформаторов на кольцевых и тороидальных магнитопроводах имеет некоторые особенности.
Дело в том, что если какая-либо обмотка трансформатора будет недостаточно равномерно распределена по периметру магнитопровода, то отдельные участки магнитопровода могут войти в насыщение, что может привести к существенному снижению мощности БП и даже привести к выходу его из строя.
Казалось бы, можно просто рассчитать расстояние между отдельными витками катушки так, чтобы витки обмотки уложились ровно в один или несколько слоёв. Но, на практике, мотать такую обмотку сложно и утомительно.
Мы же пытаемся мотать «ленивую обмотку». А в этом случае, проще всего намотать однослойную обмотку «виток к витку».
Что для этого нужно?
Нужно подобрать провод такого диаметра, чтобы он уложился «виток к витку», в один слой, в окно имеющегося кольцевого сердечника, да ещё и так, чтобы при этом число витков первичной обмотки не сильно отличалось от расчётного.
Если количество витков, полученное в калькуляторе, не будет отличаться более чем на 10-20% от количества, полученного в формуле для расчёта укладки, то можно смело мотать обмотку, не считая витков.
Правда, для такой намотки, скорее всего, понадобится выбрать магнитопровод с несколько завышенной габаритной мощностью, что я уже советовал выше.
1 – кольцевой сердечник.
3 – витки обмотки.
D – диаметр по которому можно рассчитать периметр, занимаемый витками обмотки.
На картинке видно, что при намотке «виток к витку», расчетный периметр будет намного меньше, чем внутренний диаметр ферритового кольца. Это обусловлено и диаметром самого провода и толщиной прокладки.
На самом же деле, реальный периметр, который будет заполняться проводом, будет ещё меньше. Это связано с тем, что обмоточный провод не прилегает к внутренней поверхности кольца, образуя некоторый зазор. Причём, между диаметром провода и величиной этого зазора существует прямая зависимость.
Не стоит увеличивать натяжение провода при намотке с целью сократить этот зазор, так как при этом можно повредить изоляцию, да и сам провод.
По нижеприведённой эмпирической формуле можно рассчитать количество витков, исходя из диаметра имеющегося провода и диаметра окна сердечника.
Максимальная ошибка вычислений составляет примерно –5%+10% и зависит от плотности укладки провода.
w = π(D – 10S – 4d) / d, где:
w – число витков первичной обмотки,
π – 3,1416,
D – внутренний диаметр кольцевого магнитопровода,
S – толщина изолирующей прокладки,
d – диаметр провода с изоляцией,
– дробная черта.
Как измерить диаметр провода и определить толщину изоляции – рассказано здесь.
Несколько примеров расчёта реальных трансформаторов.
● Мощность – 50 Ватт.
Магнитопровод – К28 х 16 х 9.
w= π (16 – 10*0,1 – 4*0,39) / 0,39 ≈ 108 (витков).
Реально поместилось – 114 витков.
● Мощность – 20 Ватт.
Магнитопровод – К28 х 16 х 9.
w = π (16 – 10*0,1 – 4*0,25) / 0,25 ≈ 176 (витков).
Реально поместилось – 176 витков.
● Мощность – 200 Ватт.
Магнитопровод – два кольца К38 х 24 х 7.
w = π (24 – 10*0,1 – 4*1,07) / 1,07 ≈ 55 (витков).
Реально поместилось 58 витков.
В практике радиолюбителя нечасто выпадает возможность выбрать диаметр обмоточного провода с необходимой точностью.
Если провод оказался слишком тонким для намотки «виток к витку», а так часто бывает при намотке вторичных обмоток, то всегда можно слегка растянуть обмотку, путём раздвигания витков. А если не хватает сечения провода, то обмотку можно намотать сразу в несколько проводов.
