Расчет диаметр провода трансформатора

Расчет диаметр провода трансформатора

РАСЧЕТ СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА

В радиолюбительской практике иногда возникает необходимость в изготовлении трансформатора с нестандартными значениями напряжения и тока.

Хорошо, если удается подобрать готовый трансформатор с нужными обмотками, в противном случае трансформатор приходится изготавливать самостоятельно.

Эта страничка посвящена изготовлению силового трансформатора своими силами. В промышленных условиях расчет трансформатора — весьма трудоемкая работа, но для радиолюбителей созданы упрощенные методики расчета. С одной из таких методик я и хочу вас познакомить.

Перед началом расчета нам нужно определиться с выходными данными будущего трансформатора.

Во-первых — номинальная мощность (P). Мощность трансформатора определяется как сумма мощностей всех вторичных обмоток. Мощность любой из вторичных обмоток определяем из произведения напряжения на вторичной обмотке и снимаемого с нее тока (напряжение для расчета берем в Вольтах, а ток — в Амперах).

Исходя из полученной номинальной мощности трансформатора можно вычислить минимальное сечение сердечника (S) (измеряется в квадратных сантиметрах). При выборе сердечника руководствуются шириной центральной пластины сердечника и толщиной набора. Площадь сечения сердечника определяется как произведение ширины пластины на толщину набора.

S серд = L*T (все величины берутся в Сантиметрах!)

Также полезно сразу рассчитать площадь окна выбранного нами сердечника. Эта величина будет использоваться для проверки коэффициента заполнения окна ( проще говоря — поместятся все обмотки на данном трансформаторе, или нет).

Далее — приступаем к вычислению коэффициента N. Этот коэффициент показывает, сколько витков нужно намотать для получения напряжения на обмотке в 1 вольт.

Дальнейший расчет сводится к умножению напряжения на обмотке на это коэффициент (N). Эта процедура для всех обмоток одинакова.

Далее — рассчитываем рабочий ток в сетевой обмотке исходя из мощности трансформатора и сетевого напряжения.

Диаметр провода в обмотках рассчитывается по приведенным формулам (ток берется в Миллиамперах !). Иногда не удается приобрести провод нужного сечения (но есть провод меньшего диаметра) — для этого случая полезно воспользоваться следующей табличкой:

Как пользоваться табличкой? Предположим, в результате расчета диаметр провода обмотки у нас получился равным 0,51 миллиметра. Для получения эквивалентного по сечению провода нам нужно взять либо 2 провода, диаметром 0,31 миллиметра, либо 3 провода с диаметром 0,29 миллиметров. Соответственно, обмотка будет состоять не из расчетного провода, а из нескольких, вместе сложенных проводов меньшего сечения. Надеюсь, что пример довольно понятный для понимания.

В конце расчета проверяем коэффициент заполнения окна обмотками. Если этот коэффициент не превышает 0,5 — всё в порядке — можно приступать к намотке, в противном случае придется использовать сердечник с большей площадью сечения и произвести весь расчет заново.

Сборка сердечника у силового трансформатора производится «в перекрышку» — так как показано на рисунке внизу:

Если у вас найдется готовый силовой трансформатор с номинальной мощностью не ниже, чем необходимо, то можно сетевую обмотку не перематывать, а ограничиться расчетом только вторичной обмотки.

Для примера : нам нужен силовой трансформатор для зарядки автомобильного аккумулятора с номинальным током зарядки 5 ампер.

Таким образом — мощность такого трансформатора должна быть не менее 90 ватт (18 вольт помноженное на 5 ампер).

В данном случае можно использовать силовой трансформатор типа ТС180 от лампового черно-белого телевизора. Переделка такого трансформатора сводится только к перемотке вторичной обмотки. Данный трансформатор изготовлен с применением так называемого «О» — образного сердечника и имеет две катушки. Все обмотки такого трансформатора разделены пополам и наматываются на обе катушки. Для переделки разбираем аккуратно сердечник (предварительно пометив одну из сторон сердечника, так как половинки при сборке трансформатора пришлифовываются друг к другу), сматываем все обмотки, кроме помеченных цифрами 1-3. Во время сматывания накальной обмотки (она намотана самым толстым проводом) нужно сосчитать число витков . Полученное число витков делим на 6,5 — получаем количество витков обмотки данного трансформатора на 1 вольт. Затем умножаем это число на 18 и получаем нужное число витков вторичной обмотки. По формуле рассчитываем диаметр провода вторичной обмотки. При данном токе обмотки диаметр провода должен быть не менее, чем 1,42 миллиметра. Если вы найдете такой провод, то вторичную обмотку нужно разделить на 2 части и наматывать на каждый каркас, после чего соединить обмотки последовательно. Можно использовать провод меньшего диаметра (например 1,0 миллиметра). В этом случае на каждый каркас наматываем полное число витков и обмотки соединяем параллельно.

Ниже приведена табличка для изготовления силового трансформатора с «типовыми» размерами сердечника:

Пользование табличкой, думаю, не составит трудностей.

Расчет тороидального сетевого трансформатора

Исходные данные для расчета: напряжение/ток всех вторичных обмоток. Исходя из этих данных получаем минимальную габаритную мощность трансформатора. Пример: нужен трансформатор с двумя вторичными обмотками . Первая — на 14 вольт при токе в 1 ампер, вторая — 30 вольт при токе 0,05 ампера. Получаем сумму мощности во вторичных обмотках (14*1)+(30*0,05)=15,5 ватт. Главный качественный показатель силового трансформатора для радиоаппаратуры — это его надежность. Следствие надежности — это минимальный нагрев трансформатора при работе и минимальная просадка выходных напряжений под нагрузкой (иными словами, трансформатор должен быть «жестким»).
В расчетах примем КПД трансформатора 0,95 . Учитывая то, что нам нужен надежный трансформатор, и учитывая то, что напряжение в сети может иметь отклонения от 220 вольт до 10%, принимаем В=1,2 Тл
Плотность тока принимаем 3,5 А/мм2
Коэффициент заполнения сердечника сталью принимаем 0,95
Коэффициент заполнения окна принимаем 0,45
Исходя из принятых допущений, формула для расчета габаритной мощности у нас примет вид:

Далее считаем количество витков первичной (сетевой) обмотки — оно равно n1=40 * 220 / Sc
Где: Sc — площадь поперечного сечения сердечника, соответственно [кв. см]; 220 — напряжение первичной обмотки [В]; Количество витков во вторичных обмотках считаем по той же формуле, но учитываем падение напряжения под нагрузкой — добавляем примерно 5 % к расчитанному количеству.

Диаметр провода всех обмоток расчитываем по формулам

— для меди

— для алюминия

Расчет трансформатора

В раздел : Советы → Расcчитать силовой трансформатор

Как рассчитать силовой трансформатор и намотать самому.
Можно подобрать готовый трансформатор из числа унифицированных типа ТН, ТА, ТНА, ТПП и других. А если Вам необходимо намотать или перемотать трансформатор под нужное напряжение, что тогда делать?
Тогда необходимо подобрать подходящий по мощности силовой трансформатор от старого телевизора, к примеру, трансформатор ТС-180 и ему подобные.
Надо четко понимать, что чем больше количества витков в первичной обмотке тем больше её сопротивление и поэтому меньше нагрев и второе, чем толще провод, тем больше можно получить силу тока, но это зависит от размеров сердечника — сможете ли разместить обмотку.
Что делаем далее, если неизвестно количество витков на вольт? Для этого необходим ЛАТР, мультиметр (тестер) и прибор измеряющий переменный ток — амперметр. Наматываем по вашему усмотрению обмотку поверх имеющейся, диаметр провода любой, для удобства можем намотать и просто монтажным проводом в изоляции.

Формула для расчета витков трансформатора

Сопутствующие формулы: P=U2*I2 Sсерд(см2)= √ P(ва) N=50/S I1(a)=P/220 W1=220*N W2=U*N D1=0,02*√i1(ma) D2=0,02*√i2(ma) K=Sокна/(W1*s1+W2*s2)

50/S — это эмпирическая формула, где S — площадь сердечника трансформатора в см2 (ширину х толщину), считается, что она справедлива до мощности порядка 1кВт.
Измерив площадь сердечника, прикидываем сколько надо витков намотать на 10 вольт, если это не очень трудно, не разбирая трансформатора наматываем контрольную обмотку через свободное пространство (щель). Подключаем лабораторный автотрансформатор к первичной обмотке и подаёте на неё напряжение, последовательно включаем контрольный амперметр, постепенно повышаем напряжение ЛАТР-ом, до начала появления тока холостого хода.
Если вы планируете намотать трансформатор с достаточно «жёсткой» характеристикой, к примеру, это может быть усилитель мощности передатчика в режиме SSB, телеграфном, где происходят довольно резкие броски тока нагрузки при высоком напряжении ( 2500 -3000 в), например, тогда ток холостого хода трансформатора устанавливаем порядка 10% от максимального тока, при максимальной нагрузке трансформатора. Замерив полученное напряжение, намотанной вторичной контрольной обмотки, делаем расчет количества витков на вольт.
Пример: входное напряжение 220вольт, измеренное напряжение вторичной обмотки 7,8 вольта, количество витков 14.

Рассчитываем количества витков на вольт
14/7,8=1,8 витка на вольт.

Если нет под рукой амперметра, то вместо него можно использовать вольтметр, замеряя падение напряжение на резисторе, включенного в разрыв подачи напряжения к первичной обмотке, потом рассчитать ток из полученных измерений.

Вариант 2 расчета трансформатора.
Зная необходимое напряжение на вторичной обмотке (U2) и максимальный ток нагрузки (Iн), трансформатор рассчитывают в такой последовательности:

Ориентировочный диаметр провода для намотки обмоток трансформатора в таблице 1.

По такому же принципу можно подобрать готовый трансформатор на практически любое напряжение и ток, на мощность до 200 Вт, конечно, если напряжение и ток имеют более или менее стандартные величины.
Разные вопросы и советы.
1. Проверяем готовый трансформатор, а у него ток первичной обмотки оказывается завышенным, что делать? Чтобы не перематывать и не тратить лишнее время домотайте поверх еще одну обмотку, включив ее последовательно с первичной.
2. При намотке первичной обмотки когда мы делаем большой запас, чтобы уменьшить ток холостого хода, то учитывайте, что соответственно уменьшается и КПД транса.
3. Для качественной намотки, если применен провод диаметром от 0,6 и выше , то его обязательно надо выпрямить, чтоб он не имел малейшего изгиба и плотно ложился при намотке, зажмите один конец провода в тиски и протяните его с усилием через сухую тряпку, далее наматывайте с нужным усилием, постепенно наматывая слой за слоем. Если приходится делать перерыв, то предусмотрите фиксацию катушки и провода, иначе придется делать все заново. Порой подготовительные работы занимают много времени, но это того стоит для получения качественного результата.
4. Для практического определения количества витков на вольт, для попавшегося железа в сарае, можно намотать на сердечник проводом обмотку. Для удобства лучше наматывать кратное 10, т.е. 10 витков, 20 витков или 30 витков, больше наматывать не имеет большого смысла. Далее от ЛАТРа постепенно подаем напряжение его увеличивая от 0 и пока не начнет гудеть испытываемый сердечник, вот это и является пределом. Далее делим полученное напряжение подаваемое от ЛАТРа на количество намотанных витков и получаем число витков на вольт, но это значение немного увеличиваем. На практике лучше домотать дополнительную обмотку с отводами для подбора напряжения и тока холостого хода.
5. При разборке — сборке броневых сердечников обязательно помечайте половинки, как они прилегают друг к другу и собирайте их в обратном порядке, иначе гудение и дребезжание вам обеспечено. Иногда гудения избежать не удается даже при правильной сборке, поэтому рекомендуется собрать сердечник и скрепить чем либо (или собрать на столе, а сверху через кусок доски приложить тяжелый груз), подать напряжение и попробовать найти удачное положение половинок и только потом окончательно закрепить. Помогает и такой совет, поместить готовый собранный трансформатор в лак и потом хорошо просушить при температуре до полного высыхания (иногда используют эпоксидную смолу, склеивая торцы и просушка до полной полимеризации под тяжестью).

Смотрите так же:  Формула соединение звездой

Соединение обмоток отдельных трансформаторов

Иногда необходимо получить напряжение нужной величины или ток большей величины, а в наличии имеются готовые отдельные унифицированные трансформаторы, но на меньшее напряжение чем нужно, встает вопрос: а можно ли отдельные трансформаторы включать вместе, чтобы получить нужный ток или величину напряжения?
Для того чтобы получить от двух трансформаторов постоянное напряжение, к примеру 600 вольт постоянного тока, то необходимо иметь два трансформатора которые бы после выпрямителя выдавали бы 300 вольт и после соединив их последовательно два источника постоянного напряжения получим на выходе 600 вольт.

Расчет диаметр провода трансформатора

С праздником!
Всем привет! для постройки ИИП необходимо намотать трансформатор, взяв программку ExcellentIT рассчитал все необходимые данные, намотал на колечке от комповского БП, в итоге индуктивность первичной и вторичной обмотки не совпадает, а точнее в реальности она почти отсутствует.
Первичной обмотки L=0.60mH, вторичной L=0.04mH. Замеры производил перепрошитым транзистор тестером. в чем может быть причина? межвитковое кз? неплотно уложенные витки?

Первый раз строю ИИП и опыта по намотки трансформаторов не имел.

p/s/ включил в рабочую схему ИИП, на выходе 1,5-2,5В не более, ключи холодные.

Продам новый тороидальный трансформатор для усилителя. Две независимые вторички по 32 вольта/8 ампер, +13 вольт/1 ампер для сервиса.
Покупал себе, но немного ошибся с напряжениями.

3500 руб
Питер, Ленобласть.
Перешлю.

Расчет трансформатора на Ш — образном ферритовом сердечнике.

Здравствуйте уважаемые коллеги!!

Как построить импульсный трансформатор на ферритовом кольце я уже рассказывал в своих уроках здесь. Теперь расскажу как я изготавливаю трансформатор на Ш — образном ферритовом сердечнике. Использую я для этого подходящие по размеру ферриты от старого «советского»оборудования, старых компьютеров, от телевизоров и другой электротехнической аппаратуры, которое у меня в углу валяется «до востребования».

Для ИБП по схеме двухтактного полумостового генератора, напряжение на первичной обмотке трансформатора, согласно схемы составляет 150 вольт, под нагрузкой примем 145 вольт. Вторичная обмотка выполнена по схеме двухполупериодного выпрямления со средней точкой.
Смотреть схему ИБП здесь.

Приведу примеры расчета и изготовления трансформаторов для ИБП небольшой мощности 20 — 50 ватт для этой схемы. Трансформаторы такой мощности я применяю в импульсных блоках питания для своих светильников на светодиодах. Схема трансформатора ниже. Необходимо обратить внимание, чтобы сложенный из двух половинок, Ш — сердечник не имел зазора. Магнитопровод с зазором используется только в однотактных ИБП.

Вот два примера расчета типичного трансформатора для различных нужд. В принципе, все трансформаторы на разные мощности имеют одинаковый способ расчета, почти одинаковые диаметры провода и одинаковые способы намотки. Если вам нужен трансформатор для ИБП мощностью до 30 ватт, то это первый пример расчета. Если нужен ИБП мощностью до 60 ватт, то второй пример.

Первый пример .
Выберем из таблицы ферритовых сердечников №17, Ш — образный сердечник Ш7,5×7,5. Площадь сечения среднего стержня Sк = 56 мм.кв. = 0,56 см.кв.
Окно Sо = 150 мм.кв. Расчетная мощность 200 ватт.
Количество витков на 1 вольт у этого сердечника будет: n = 0,7/Sк = 0,7 / 0,56 = 1,25 витка.
Количество витков в первичной обмотке трансформатора будет: w1 = n х 145 = 1,25 х 145 = 181,25. Примем 182 витка.
При выборе толщины провода для обмоток, я исходил из таблицы «Диаметр провода — ток».
В своем трансформаторе я применил, в первичной обмотке, провод диаметром 0,43 мм. (провод большим диаметром не умещается в окне). Он имеет площадь сечения S = 0.145 мм.кв. Допустимый ток (смотреть в таблице) I = 0,29 A.
Мощность первичной обмотки будет: Р = V x I = 145 х 0,29 = 42 ватта.
Поверх первичной обмотки необходимо расположить обмотку связи. Она должна выдавать напряжение v3 = 6 вольт. Количество витков ее будет: w3 = n x v3 = 1,25 x 6 = 7,5 витка. Примем 7 витков. Диаметр провода 0,3 — 0,4 мм.
Затем мотается вторичная обмотка w2. Количество витков вторичной обмотки зависит от необходимого нам напряжения. Вторичная обмотка, например на 30 вольт, состоит из двух равных полуобмоток, w3-1 и w3-2 (смотреть по схеме).
Ток во вторичной обмотке, с учетом КПД (k=0,95) трансформатора: I = k xР/V = 0,95 x 42 ватта / 30 вольт = 1,33 А ;
Подберем провод под этот ток. Я применил провод, нашедшийся у меня в запасе, диаметром 0,6 мм. Его площадь сечения S = 0,28 мм.кв.
Допустимый ток каждой из двух полуобмоток I = 0,56 А. Так, как эти две вторичные полуобмотки работают вместе, то общий ток равен 1,12 А, что немного отличается от расчетного тока 1,33 А.
Количество витков в каждой полуобмотке для напряжения 30 вольт: w2.1 = w2.2 = n х 30 = 1,25 х 30 = 37,5 вит.
Возьмем по 38 витков в каждой полуобмотке.
Мощность на выходе трансформатора: Рвых = V x I = 30 В х 1,12 А = 33,6 Ватт, что с учетом потерь в проводе и сердечнике, вполне нормально.

Все обмотки: первичная, вторичная и обмотка связи вполне уместились в окне Sо = 150 мм.кв.

Вторичную обмотку можно таким образом рассчитать на любое напряжение и ток, в пределах заданной мощности.

Второй пример.
Теперь поэкспериментируем. Сложим два одинаковых сердечника №17, Ш 7,5 х 7,5 .

При этом площадь поперечного сечения магнитопровода «Sк», увеличится вдвое. Sк = 56 х 2 = 112 мм.кв. или 1,12 см.кв.
Площадь окна останется та же «Sо» = 150 мм.кв. Уменьшится показатель n (число витков на 1 вольт). n = 0,7 / Sк = 0,7 /1,12 = 0,63 вит./вольт.
Отсюда, количество витков в первичной обмотке трансформатора будет:
w1 = n х 145 = 0,63 х 145 = 91,35. Примем 92 витка.

В обмотке обратной связи w3, для 6-ти вольт, будет: w3 = n x v3 = 0,63 х 6 = 3,78 витка. Примем 4 витка.
Напряжение вторичной обмотки примем также как и в первом примере равным 30 вольт.
Количество витков вторичных полуобмоток, каждая по 30 вольт: w2.1 = w2.2 = n х 30 = 0,63 х 30 = 18,9. Примем по 19 витков.
Провод для первичной обмотки я использовал диаметром 0,6 мм. : сечение провода 0,28 мм.кв., ток 0,56 А.
С этим проводом мощность первичной обмотки будет: Р1 = V1 x I = 145 В х 0,56 А = 81 Ватт.
Вторичную обмотку я мотал проводом диаметром 0,9 мм. Сечением 0,636 мм.кв. на ток 1,36 ампера. Для двух полуобмоток ток во вторичной обмотке равен 2,72 ампера.
Мощность вторичной обмотки Р2 = V2 x I = 30 x 2,72 = 81,6 ватт.
Провод диаметром 0,9 мм. немного великоват, подходит с большим запасом, это не плохо.

Провод для обмоток я применяю из расчета 2 А на миллиметр квадратный (так он меньше греется, и падение напряжения на нем будет меньше), хотя все «заводские» трансформаторы мотают из расчета 3 — 3,5 А на мм.кв. и ставят вентилятор для охлаждения обмоток.
Общий вывод из этих расчетов таков:
— при сложении двух одинаковых Ш — образных сердечников увеличивается площадь «Sк» в два раза при той же площади окна «Sо».
— число витков в обмотках (в сравнении с первым вариантом) изменяется.
— первичная обмотка w1 с 182 витков уменьшается до 92 витка;
— вторичная обмотка w2 с 38 витков уменьшается до 19 витков.

Это значит, что в том же окне «Sо», с уменьшением количества витков в обмотках, можно разместить более толстый провод обмоток, то есть увеличить реальную мощность трансформатора в два раза.

Смотрите так же:  Как приварить медные провода

Я наматывал такой трансформатор, со сложенными сердечниками № 17, изготавливал под них каркас.

Нужно иметь в виду, что трансформаторы, по первому и второму примеру, можно использовать под меньшую нагрузку, вплоть от 0 ватт. ИБП вполне хорошо и стабильно держат напряжение.

Сравните внешний вид трансформаторов: пример-1, c одним сердечником и пример-2, с двумя сложенными сердечниками . Реальные размеры трансформаторов разнятся незначительно.

Анализ ферритовых сердечников №18 и №19 подобен предыдущим примерам.
Все наши выполненные расчеты — это теоретические прикидки. На самом деле, получить такие мощности от ИБП на трансформаторах этих размеров довольно сложно. Вступают в силу особенности построения схем самих импульсных блоков питания. Схему ИБП смотрите здесь.
Выходное напряжение (а следовательно и выходная мощность) зависят от многих причин:
— емкости сетевого электролитического конденсатора С1,
— емкостей С4 и С5,
— падения мощности в проводах обмоток и в самом ферритовом сердечнике;
— падения мощности на ключевых транзисторах в генераторе и на выходных выпрямительных диодах.
Общий коэффициент полезного действия «k» таких импульсных блоков питания около 85%.
Этот показатель все же лучше, чем у выпрямителя с трансформатором на стальном сердечнике, где k = 60%. При том, что размеры и вес ИБП на феррите существенно меньше.

Порядок сборки ферритового Ш — трансформатора.

Используется готовый или собирается — изготавливается новый каркас под размеры сердечника.
Как изготовить «Каркас для Ш — образного трансформатора» смотрите здесь. Хотя в этой статье и говорится про каркас для трансформатора со стальным сердечником, описание вполне подходит и к нашему случаю.
Каркас нужно поставить на деревянную оправку. Намотка трансформатора производится вручную.
На каркас сначала мотается первичная обмотка. Виток к витку заполняется первый ряд, затем слой тонкой бумаги, лакоткани, далее второй ряд провода и т.д. На начало и конец провода надевается тонкая ПВХ трубочка (можно изоляцию с монтажного провода) для жесткости провода, чтоб не обломился.
Поверх первичной обмотки наносится два слоя бумаги (межобмоточная изоляция), затем нужно намотать витки обмотки связи w3. Обмотка w3 имеет мало витков, а потому ее располагают скраю на каркасе. Затем наносятся витки вторичной обмотки. Здесь желательно поступить таким образом, чтобы витки вторичной обмотки w2 не располагались поверх витков w3. Иначе могут возникнуть сбои в работе импульсного блока питания.
Намотка ведется сразу двумя проводами (две полуобмотки), виток к витку в ряд, затем слой бумаги или скотч и второй ряд двух проводов. ПВХ трубку на концы провода можно не надевать, т.к. провод толстый и ломаться не будет. Готовый каркас снимается с оправки и надевается на ферритовый сердечник. Предварительно проверьте сердечник на отсутствие зазора.
Если каркас туго одевается на сердечник, будьте очень осторожны, феррит очень легко ломается. Сломанный сердечник можно склеить. Я клею клеем ПВА, с последующей просушкой.
Собранный ферритовый трансформатор, для крепости, стягивается по торцу скотчем. Нужно проследить, чтобы торцы половинок сердечника совпали без зазора и сдвига.

Расчёт и изготовление силового трансформатора

Наиболее ответственной и дорогой деталью силового блока радиоустройства, питающегося от сети переменного тока, является силовой трансформатор. Один из примеров принципиальной схемы трансформатора приведён на рис. 1. Трансформатор имеет сердечник, собранный из тонких пластин трансформаторной стали. Обмотки трансформатора выполняются из медного изолированного провода на прессшпановом каркасе.

Сердечники трансформатора собираются из пластин двух типов: Г-образных и Ш-образных. Типом пластин определяется и конструкция трансформаторов, которые показаны на рис. 2.

На стержневом сердечнике (Г-образные пластины) обмотки трансформатора размещаются равномерно на обоих стержнях (рис. 2, а), например на одном стержне размещаются первичная (сетевая) обмотка и понижающая для накала ламп, а на другом — вторичная повышающая (высоковольтная) обмотка. При этом типе пластин обмотки иногда размещаются и на одном стержне сердечника.

На броневом сердечнике (Ш-образные пластины) все обмотки помещаются на его среднем стержне (рис. 2, б).

Если мы подключим первичную обмотку I трансформатора к источнику переменного тока (рис. 3), по ней будет протекать переменный ток, который создаст в сердечнике переменный магнитный поток. Так как на втором стержне трансформатора расположена вторичная обмотка II, переменный магнитный поток будет пересекать витки вторичной обмотки, вследствие чего в ней (по закону электромагнитной индукции) будет наводиться электродвижущая сила (ЭДС). Если параллельно вторичной обмотке включить прибор (вольтметр), он покажет величину индуктированного напряжения.

Для того чтобы понизить напряжение электросети, вторичная обмотка должна иметь меньшее количество витков, чем сетевая, а для повышения напряжения — большее по сравнению с первичной (сетевой) обмоткой.

Для питания радиоаппаратуры требуются различные напряжения: высокое (с последующим выпрямлением) для питания анодных цепей и цепей экранных сеток ламп и два низких — для питания цепей накала ламп и отдельно для накала кенотрона, если он применяется в выпрямителе (исключение составляет только кенотрон 6Ц5С, нить накала которого можно питать от общей обмотки накала).

Вследствие потерь в сердечнике и обмотках от вторичной обмотки трансформатора никогда нельзя получить ту же мощность, какая была подведена к первичной обмотке. Отсюда существует понятие о КПД (коэффициент полезного действия) трансформатора. Самодельные трансформаторы, рассчитанные по упрощенным формулам к выполненные на обычной трансформаторной стали, имеют КПД обычно ее выше 70-80%.

Предположим, что трансформатор должен обеспечить питанием усилитель или приёмник, потребляющий по анодным цепям ток 100 мА при напряжении 250 В и по цепи накала ток 2 А при напряжении 6,3 В. Для выпрямления переменного тока берем кенотрон 5Ц4С, для накала нити которого требуется ток 2 а при напряжении 5 В (для определения токов, потребляемых электродами той или иной лампы, следует пользоваться их справочными данными).

Таким образом, с большим приближением (без учета падения напряжения на внутреннем сопротивлении кенотрона и дросселе фильтра) вторичная обмотка должна быть рассчитана на напряжение 250 В и силу тока 100 мА (0,1 А), обмотка накала ламп на напряжение 6,3 В и силу тока 2 А, а обмотка накала кенотрона на 5 В и ток 2 А. Подсчитываем их мощность по формуле

где U в вольтах, а I в амперах. Следовательно, P1=250*0,1=25 Вт, Р2=5*2=10 Вт, Р3=6,3*2=12,6 Вт.

Pсб = P1 + P2 + P3 . Вт (2)

Мощность во всех трех вторичных обмотках будет равна

Рсб = 25 + 10+ 12,6 = 47,6 Вт.

Если принять КПД трансформатора, изготовленного в любительских условиях, не выше 80%, потребляемую от сети мощность можно подсчитать по формуле

В нашем случае мощность, потребляемая от сети, будет равна

Следующий этап расчёта — определение сечения сердечника, т, е площади сердечника в квадратных сантиметрах — Q см 2 . Рассчитывается она по формуле

Qсм 2 = 1,2*Pпер 0,5 = см 2 . (4)

Так как сердечник собирается из тонких пластин, изолированных друг от друга, в формулу введён коэффициент 1,2, учитывающий заполнение сердечника. Таким образом, сечение сердечника нашего трансформатора будет равно

Q см 2 = 1*2 57,12 0,5 = 9,07 см 2

(считаем округленно 9,0 см 2 ).

После этого нужно определить ширину пластин среднего стержня (если пластины Ш-образные) и толщину набора в см. Перемножив эти величины, получим площадь сечения стержня. Так как расчет всех геометрических размеров сердечника (площадь окна, толщина набора и ширина пластин) для начинающего радиолюбителя — дело довольно сложное, можно просто считать отношение ширины пластин стержня к толщине набора равным от 1 до 2.

При таком соотношении можно быть уверенным, что полученное из дальнейшего расчёта количество витков уложится в окно сердечника. Из приведенных в табл. 1 данных выбираем пластины Ш-25, при которых толщина набора получится 3,6 см, а отношение сторон будет равно 1,44, так как 9 см 2 : 2,5 см = 3,6 см, а 3,6:2,5 = 1,44.

Далее рассчитываем количество витков обмоток трансформатора, для чего следует определить количество витков, приходящихся на один вольт, по формуле

n0 = (45 — 60)/Q = витков, (5)

где Q — сечение сердечника в см 2 . Если имеются пластины из трансформаторной стали хорошего качества, в числитель следует подставлять число 45, если сталь плохая — 60. При расчете считаем, что сердечник взят от заводского трансформатора, тогда число витков на один вольт будет равно

Дальнейший расчёт обмоток уже не представляет никакой сложности, следует только перемножить количество витков, приходящееся на один вольт, на заданное напряжение той или иной обмотки. Первичная обмотка для включения в сеть с напряжением 127 В должна иметь П1 = 127х5 = 635 витков, повышающая на 250 В — П2 = 250х5 = 1250 витков, для накала кенотрона 5 В — П3 = 5х5 = 25 витков и для накала ламп 6,3 В — П4 = 6,3х5 = 31,5 витка (округляем до 32 витков).

Последний этап расчёта обмоток — определение диаметра обмоточного провода по формуле, предусматривающей длительную, беспрерывную нагрузку трансформатора, при которой плотность (сила) тока на один квадратный миллиметр сечения провода берётся не более двух ампер,

d = 0,8*I 0,5 = мм, (6)

где d — диаметр провода в миллиметрах, I — сила тока в амперах.

В нашем случае d2 = 0,8*0,1 0,5 = 0,8х0,316 = 0,25 мм; d3 = d = 0,8*2 0,5 = 8х1,41= 1,1 мм (округлённо).

Смотрите так же:  Как проверить стабилитрон мультиметром на плате

Для того чтобы рассчитать диаметр провода первичной обмотки, следует определить протекающий по ней ток. Для этого потребляемую от сети мощность следует разделить на напряжение питающей сети

I1 = 57,12/127 = 0,45 А (округлённо),

отсюда d1= 0,8*0,45 0,5 = 0,54 мм, или, округлённо, 0,55 мм.

Для большей уверенности можно проверить, уложатся ли обмотки в окне выбранного нами сердечника. Делается это так. Из табл. 1 видно, что длина окна пластины сердечника равна 6 см, а ширина 2,5 см, но так как обмотки наматываются на каркас, который в окне занимает много места, указанные размеры следует уменьшить на толщину щёк каркаса и толщину гильзы. В результате длина окна получится примерно 5,2 см, а ширина 2,2 см. По табл. 2 находим, что провода обмоток в эмалевой изоляции будут иметь следующие внешние диаметры: d1 = 0,59 мм, d2 = 0,27 мм, d3 = d4 = 1,15 мм.

Диаметр провода в изоляции, мм

Таким образом, в одном слое из провода диаметром 0,59 уложится 52/0,59 = 88 витков, а число слоев этой обмотки будет равно

685/88 = 7 (округлённо). По ширине окна слои займут 7×0,59 = 4,2 мм, или 0,42 см.

Для провода диаметром 0,27 (с изоляцией) число витков в слое будет 2/0,27 = 192. Соответственно получим количество слоев 6,5, считаем с запасом семь слоев. Они займут по ширине окна 2 мм, или 0,2 см.

Количество витков в слое провода диаметром 1,15 равно 52/1,15 = 45. Таким образом, обмотки накала уложатся в два слоя, что займёт по ширине окна 2,3 мм, или 0,23 см.

Сложив полученные величины 0,42+0,2+0,23, получим, что все обмотки по ширине окна займут 0,85 см.

В своём расчете мы не предусмотрели, что много места займут выводные концы обмоток, прокладки между слоями из папиросной или конденсаторной бумаги и прокладки между обмотками из лакоткани или нескольких слоев кабельной бумаги.

Следует учесть, что начинающие радиолюбители не смогут сразу плотно и аккуратно, виток к витку, наматывать обмотки. Поэтому мы примем, что обмотки в окне займут не 0,85 см, а 1 см. Если же при подсчете окажется, что обмотки в окне не уместятся, тогда следует взять пластины большего размера или увеличить толщину пакета пластин. Таким образом, можно будет уменьшить число витков обмоток на одни вольт.

Для изготовления трансформатора необходимы также прессшпан, фибра или гетинакс толщиной 1,5-2 мм. Для изоляции обмоток друг от друга и между слоями обмоток понадобится лакоткань, кабельная или, в крайнем случае, обычная писчая бумага. Лакоткань, обладающая высокими изоляционными свойствами, можно заменить несколькими слоями чертежной кальки.

Изготовление катушки трансформатора начинается с изготовления деревянной болванки для каркаса, стороны которой должны быть несколько больше (на 0,5 мм) сторон стержня сердечника, а её длина на 1,5-2 см больше длины стержня трансформатора.

В центр деревянной болванки нужно вбить гвоздь без шляпки, как показано на рис. 4.

После этого приступают к изготовлению каркаса из прессшпана или гетинакса указанной толщины, на котором делается разметка сторон гильзы и щёк каркаса, как показано на рис. 5. Длина каркаса должна быть несколько меньше длины стержня (на 1-2 мм).

Несмотря на то что такой каркас изготовляется без клея, он при аккуратном выполнении обладает большой прочностью. Собранный каркас (рис. 5) надевается на болванку, и в том случае, если он держится на ней неплотно, между каркасом и болванкой следует проложить полоску картона или обвернуть болванку несколькими слоями бумаги.

Если у радиолюбителя имеются дрель и тиски, намотка катушки трансформатора не представляет больших трудностей. В тисках нужно зажать в горизонтальном положении дрель, в патрон которой зажать гвоздь болванки. При вращении дрели гильза ни в коем случае не должна бить вследствие перекосов или эксцентриситета, так как витки будут ложиться неправильно, что затруднит процесс намотки, ухудшит её качество, вследствие чего обмотка займёт значительно больше места. После того как каркас укреплён в патроне дрели, следует заготовить полоски из бумаги, лакоткани или другого изоляционного материала, ширина которых должна быть на 4-5 мм больше расстояния между щеками гильзы.

Выводы обмоток (за исключением обмоток накала) ни в коем случае нельзя делать той же проволокой, а многожильным, хорошо изолированным проводом длиной 10-12 см, к которому припаивается намоточный провод. Место спайки нужно хорошо изолировать путем обвертывания его кусочком лакоткани, укрепить катушку с проволокой, как показано на рис. 6, и приступить к намотке.

При намотке рекомендуется вращать рукоятку дрели правой рукой, а локоть левой руки класть на стол так, чтобы пальцы, держащие провод, находились на расстоянии 20-30 см перед каркасом. Таким способом легче производить намотку виток к витку (витки реже, сбиваются).

Если радиолюбитель не располагает счетчиком, то после намотки каждого слоя следует сосчитать количество витков в слое и записать результат.

Считать витки можно и так. Сначала определить, сколько оборотов делает патрон дрели за один оборот рукоятки, и записывать число сделанных оборотов, предварительно умножив на полученное отношение. Например: за один оборот рукоятки дрели патрон делает 3,8 оборота, следовательно, за 100 оборотов, сделанных рукой во время намотки, будет намотано 380 витков.

Каждый слой наматываемой обмотки следует прокладывать заготовленной полоской бумаги и внимательно следить, чтобы последние витки каждого слоя не проваливались между щекой в нижний слой, так как в этом месте возможен пробой изоляции между слоями, который можно объяснить следующим. В нашем расчёте получилось, что на один вольт приходится 5 витков, а в двух слоях высоковольтной обмотки укладывается 192х2 = 384 витка, следовательно, эффективное напряжение, действующее между двумя слоями, будет равно 386/5, или 77 В, а амплитудное напряжение — 108 В, что при нагреве обмоток может привести к пробою изоляции.

Перед тем как приступить к намотке вторичных обмоток, в первую очередь высоковольтной, поверх первичной обмотки следует положить два слоя лакоткани или два-три слоя кабельной бумаги. Все обмотки должны быть хорошо изолированы друг от друга.

Выводные концы обмоток следует располагать на какой-либо одной стороне щёк катушки, в противном случае их легко попортить при набивке катушки, особенно если пластины изготовлены с просечкой, как показано на рис. 7. Для набивки стальными пластинами катушку кладут на стол, после чего одну половину пластин располагают с правой стороны катушки, а другую с левой. Набивка производится вперекрышку, т. е. одна пластина вдвигается в катушку с правой стороны, а другая с левой. Обычно готовые пластины с одной стороны бывают покрыты лаком, поэтому при набивке катушки нужно следить, чтобы лакированные стороны пластин были всегда обращены вверх или вниз. Набивку пластин нужно производить с максимальной плотностью, для чего перед окончанием набивки сердечник следует спрессовать путём сжатия его в тисках и тогда можно будет вставить еще большее количество пластин.

Собранный сердечник трансформатора следует со всех сторон подбить молотком, чтобы все пластины улеглись в ровную стопку, а после этого стянуть сердечник шпильками.

Изготовленный трансформатор следует испытать, включив его в электросеть. Если по истечении одного-двух часов обмотки не нагреются, значит трансформатор рассчитан и сделан правильно.

Нагрев обмотки может объясняться наличием замкнутых витков (неаккуратная намотка). Перед тем как трансформатор включить, необходимо проверить, чтобы выводные концы обмотки случайно не замкнулись между собой. Дребезжание пластин сердечника указывает на неплотную сборку. В этом случае нужно вставить сердечник ещё несколько штук пластин и сильнее затянуть тайки на шпильках. Если радиолюбитель располагает вольтметром переменного тока или авометром, следует проверить напряжения на всех вторичных обмотках.

Похожие статьи:

  • Провода на свечи бмв е34 БМВ 5 (Е34). Свечи зажигания Свеча зажигания состоит из центрального электрода, изолятора, корпуса и бокового электрода (электрода массы). Центральный электрод герметично закреплен в изоляторе, а изолятор жестко связан с корпусом. Между […]
  • Белый и черный провода где плюс какого цвета провод плюс и минус? в зарядном устройстве 2 провода черный и белый . где плюс где минус? какого цвета провод плюс и минус? в зарядном устройстве 2 провода черный и белый . где плюс где минус? можно определить с помощью […]
  • Электрические схемы микроволновых печей самсунг Электрические схемы микроволновых печей Микроволновые печи с электромеханическим управлением обычно имеют стандартную электрическую схему. Отличия между различными моделями незначительны и не носят принципиального характера. Силовая часть […]
  • Отличие провода пунп от ввг Чем отличается ВВГ от ПУНП? Чем отличается ВВГ от ПУНП? Вроде сечение одинаковое, изоляция двойная. Можно ли проводку делать ПУНПом, если она заштукатуривается? Сырьём для ПВХ, методикой испытаний. Этот кабель выпускается по ГОСТ, а […]
  • Физик заземление Физика для Детей: З - значит Заземление (6 выпуск) 8 комментариев это скорее для даунов, чтоле -_- смотреть вообще не приятно Чувырла уж прям вполне отталкивающая Глупо как-то рассказано. Да и татух у ведущей нет и в носу без кольца. А […]
  • Гибкие провода гост ПВС 4х4 провод гибкий ГОСТ ПВС-это гибкий провод с медными многопроволочными скрученными жилами в ПВХ изоляции и ПВХ оболочке. ПО последней букве в маркировке "С"-что обозначает соединительный, ясно что кабель в основном используется для […]