По форме магнитопровода трансформаторы подразделяются на стержневые, броневые и тороидальные. Казалось бы, разницы нет, ведь главное - мощность, которую способен преобразовать трансформатор. Но если взять три трансформатора с магнитопроводами разной формы на одну и ту же габаритную мощность, то выяснится, что тороидальный трансформатор покажет лучшие рабочие характеристики из всех. Именно по этой причине чаще всего для питания различных устройств во многих промышленных сферах выбор останавливают, конечно, на тороидальных трансформаторах в силу их высокой эффективности.
Сегодня тороидальные трансформаторы применяют в различных сферах промышленности, и наиболее часто тороидальные трансформаторы устанавливают в источники бесперебойного питания, в стабилизаторы напряжения, применяют для питания осветительной техники и радиотехники, часто тороидальные трансформаторы можно увидеть в медицинском и диагностическом оборудовании, в сварочном оборудовании и т.д.
Как вы понимаете, говоря «тороидальный трансформатор», подразумевают обычно сетевой однофазный трансформатор, силовой или измерительный, повышающий или понижающий, у которого тороидальный сердечник оснащен двумя или несколькими обмотками.
Работает тороидальный трансформатор принципиально так же как и : он понижает или повышает напряжение, повышает или понижает ток - преобразует электроэнергию. Но тороидальный трансформатор отличается при той же передаваемой мощности меньшими размерами и меньшим весом, то есть лучшими экономическими показателями.
Главная особенность тороидального трансформатора - небольшой общий объем устройства, доходящий до половины в сравнении с другими типами магнитопроводов. вдвое больше по объему чем тороидальный ленточный сердечник при той же габаритной мощности. Поэтому тороидальные трансформаторы удобнее устанавливать и подключать, и уже не так важно, идет ли речь о внутреннем или о наружном монтаже.
Любой специалист скажет, что тороидальная форма сердечника является идеальной для трансформатора по нескольким причинам: во-первых, экономия материалов на производстве, во-вторых, обмотки равномерно заполняют весь сердечник, распределяясь по всей его поверхности, не оставляя неиспользованных мест, в-третьих, поскольку обмотки имеют меньшую длину, КПД тороидальных трансформаторов получается выше в силу меньшего сопротивления провода обмоток.
Охлаждение обмоток - еще один важный фактор. Обмотки эффективно охлаждаются будучи расположены в форме тороида, следовательно плотность тока может быть более высокой. Потери в железе при этом минимальны и ток намагничивания сильно меньше. В итоге тепловая нагрузочная способность тороидального трансформатора оказывается очень высокой.
Экономия электроэнергии - еще один плюс в пользу тороидального трансформатора. Примерно на 30% больше энергии сохраняется при полной нагрузке, и примерно 80% на холостом ходу, в сравнении с шихтованными магнитопроводами иных форм. Показатель рассеяния у тороидальных трансформаторов в 5 раз меньше чем у броневых и стержневых трансформаторов, поэтому их можно безопасно использовать с чувствительным электронным оборудованием.
При мощности тороидального трансформатора до киловатта, он настолько легок и компактен, что для монтажа достаточно применить прижимную металлическую шайбу и болт. Потребителю всего то и нужно выбрать подходящий трансформатор по току нагрузки и по первичному и вторичному напряжениям. При изготовлении трансформатора на заводе рассчитывают площадь сечения сердечника, площадь окна, диаметры проводов обмоток, - и выбирают оптимальные габариты магнитопровода с учетом допустимой индукции в нем.
Надоело уже собирать усилители НЧ на микросхемах, руки чешутся, и захотелось что-нибудь серьезное спаять. Задумал я паять транзисторный усилитель с двуполярным питанием. Источником питания будет служить линейный блок питания с тороидальным трансформатором, о намотке которого я буду рассказывать в этой статеечке.
Сначала нужно нам определится с мощностью усилителя, количеством каналов и сопротивления нагрузки.
Каналов у меня будет два, выходная мощность будет приблизительно 100Вт на канал, сопротивление нагрузки будет составлять 4Ом.
Можно не заморачиваться и взять трансформатор мощностью 300Вт, но это лишние размеры и масса. По хорошему, если усилитель класса АБ имеет КПД приблизительно 50%, то чтобы на выходе получить 100Вт, необходимо потребить 200Вт. Если два канала по 100Вт, то потребление будет 400Вт. Это все приблизительно, и с условием, что входным сигналом будет являться синусоида с постоянной амплитудой. Я не думаю, что среди разумных людей есть любители слушать ужасный писк в колонках.
Музыка, которую мы прослушиваем, имеет форму сигнала в виде синусоиды, которая меняется как по частоте, так и по амплитуде. Этот сигнал будет не всегда иметь максимальную амплитуду, в такие моменты будет заряжаться электролитический конденсатор источника питания, а на максимальных амплитудах разряжаться, тем самым можно сэкономить на мощности трансформатора. Опять же если вы не любитель слушать писк в акустической системе.
Вычислим мощность и напряжение нашего будущего трансформатора. Скачиваем и запускаем программу .
Заполняем в верхней части программы все поля, ток покоя ставим 10мА, ток предусилителя 0мА, назначение и тип сигнала выбираем по вкусу прослушиваемой музыки. Нажимаем “Применить”.
Программа произвела расчет напряжение холостого хода источника питания, а также емкость конденсаторов, эти номиналы имеют рекомендательный характер и даны для одного плеча.
Далее заполняем два нижних окошка в соответствии с рекомендательными величинами и нажимаем “Вычислить”. Получили выходное напряжение обмоток трансформатора, у меня 34,5В на каждое плече, ток вторичных обмоток 1,7А, параметры диодов и схему подключения.
С параметрами трансформатора мы определились, теперь скачиваем и запускаем программу . Будем вычислять намоточные данные.
Сердечник у меня тороидальный и имеет размеры 130*80*25. Заполняем поля программы.
Амплитуду индукции выставляем 1.2 Тл, можно полтора (как в моем случае), это для ленточных сердечников, а для пластинчатых ставим 1 Тл. Этот параметр зависит от железа.
Плотность тока для класса АБ от 3.5- 4 А/мм2, для класса А 2.5 А/мм2.
Выставляем токи и напряжение вторичных обмоток, нажимаем рассчитать.
Итак, мы получили количество витков первичной и вторичных обмоток, а также диаметры проводов.
Можно обойтись без расчетов, мотать примерно 900 витков, и периодически обмотку включать в сеть 220В последовательно через лампу накаливания, с номинальным напряжением 220В.
Если лампа будет гореть, даже в пол накала, то мотаем дальше, периодически проверяя. Как только лампа перестанет светиться, необходимо замерить ток холостого хода (но уже без лампы, обмотку подключаем в сеть напрямую), который должен составлять 10-100мА.
Если ток холостого хода будет меньше 10мА, то это не очень хорошо. Из-за большого сопротивления трансформатор будет греться на нагрузке. Если ток будет превышать 100мА, то трансформатор будет греться на холостом ходу. Хотя есть трансформаторы с током холостого хода и 300мА, но они греются без нагрузки и ужасно гудят.
Можно приступать к самой намотке трансформатора. Мотать мне нужно 1291 виток первичной обмотки, проводом, диаметр которого составляет 0,6мм. Заметьте диаметр, а не сечение! У меня провод 0.63мм.
Обматываю тряпочной изолентой. Как-то раз я обмотал сердечник одной лавсановой лентой, без изоленты (или картона), после намотки нескольких слоев произошел пробой. Видимо передавило нижние слои провода, и повредился лак об острую кромку сердечника. Теперь всегда при намотке тороидальных трансформаторов, произвожу обмотку сердечника тряпочной изолентой.
Лавсановую ленту можно купить в магазине, в виде рукава для запекания, который нарезается лентами с помощью лезвия бритвы и металлической линейки.
Берем деревянную линейку на 40см, пропиливаем оба края, чтобы на нее можно было намотать провод. Наматываем большое количество провода (мне пришлось несколько раз наматывать 1300 витков).
Я мотаю все обмотки по часовой, как на картинке.
Закрепляем скотчем, можно ниткой, свободный конец провода и мотаем виток к витку слой обмотки.
Припаиваем провода первичной обмотки. Изолируем места пайки и зачистки лака.
Дам вам один маленький совет. Припаивая провода, к выводам первичной обмотки выбирайте качественные и прочные провода, либо не припаивайте, а уложите их в диэлектрические трубки (термоусадка, кембрик). Пока я мотал вторичные обмотки, мои выводы из-за многократных изгибов отломились. Я брал провода от блока питания ПК.
Мотаем внахлёст 4-5 слоев лавсановой ленты, добытой из рукава для выпекания.
Не забываем записывать на листочек количество витков в каждом слое, чтобы не забыть. Ведь намотка трансформатора может продолжаться не 1-2 дня, а месяц или несколько месяцев, когда нет времени, и вы все можете позабыть.
Мотаем в том же направлении остальные слои провода, между которыми располагаем слои изоляции лавсановой ленты.
Места соединения необходимо паять и изолировать термоусадочной трубкой.
Когда намотаете необходимое количество витков первичной обмотки тороидального трансформатора, нужно подключить обмотку последовательно через лампу 220В к сети, как говорилось выше. Лампа не должна светиться. Если светиться, значит у вас малое количество витков, либо короткое замыкание между слоями или витками (если провод плохой).
У меня ток холостого хода 11мА.
Припаиваем отвод. Изолируем первичную обмотку от вторичной хорошенько, можно слоев 6-8 лавсановой ленты.
Вторичную обмотку можно мотать по расчетам, сделанным выше, либо следующим методом.
Берем тонкий провод и мотаем десятка два-три витков поверх “первички”. Далее включаем первичную обмотку в сеть и измеряем напряжение на нашей экспериментальной обмотке. У меня получилось 18 витков 2,6В.
Разделив 2.6В на 18витков, я вычислил, что один виток равен 0,144В. Чем больше витков на экспериментальной обмотке будет намотано, тем точнее расчет. Далее беру необходимую мне величину напряжения на одной из вторичных обмоток (у меня 35В) и делю на 0,144В, получаю количество витков вторичной обмотки равное 243.
Намотка “вторички” ничем не отличается. Мотаем в туже сторону, тем же челноком, только диаметр провода берем из расчетов выше. Мой диаметр провода равен 1,25мм (меньше у меня не оказалось).
Намотка трансформатора своими руками сама по себе является несложной процедурой, однако требует существенных подготовительных работ. Некоторые люди, занимающиеся изготовлением различной радиоаппаратуры или силовых инструментов, имеют потребности в трансформаторах под конкретные нужды. Поскольку не всегда возможно приобретение определенного трансформатора под конкретные случаи, то многие наматывают их самостоятельно. Те, кто в первый раз изготавливает трансформатор своими руками, часто не могут решить проблемы, связанные с правильностью расчета, подбора всех деталей и технологии обмотки. Важно понимать, что собрать и намотать повышающий трансформатор и понижающий трансформатор – не одно и то же.
Также существенно отличается и намотка тороидального устройства. Поскольку большая часть радиолюбителей или мастеров, которым требуется создать трансформирующее устройство для нужд своего силового оборудования, не всегда имеют соответствующие знания и навыки о том, как изготовить трансформирующее устройство, поэтому данный материал ориентирован именно на эту категорию людей.
Подготовка к намотке
Первым делом необходимо произвести правильный расчет трансформатора. Следует вычислить нагрузку на трансформатор. Она вычисляется суммированием всех подключенных устройств (двигателей, передатчиков и т.д.), которые будут запитаны от трансформатора. Например, на радиостанции имеется 3 канала с мощностью 15, 10 и 15 Ватт. Суммарная мощность будет равна 15+10+15 = 40 Ватт. Далее берут поправку на КПД схемы. Так большинство передатчиков имеют КПД около 70% (точнее будет в описании конкретной схемы), поэтому такой объект следует запитать не 40 Вт, а 40/0,7 = 57,15 Вт. Стоит отметить, что и трансформатор имеет свой КПД. Обычно КПД трансформатора составляет 95-97 %, однако следует взять поправку на самоделку и принять КПД равном 85-90% (выбирается самостоятельно). Таким образом, требуемая мощность увеличивается: 57,15/0,9 = 63,5 Вт. Стандартно трансформаторы такой мощности весят около 1,2-1,5 кг.
Далее определяются с входными и выходными напряжениями. Для примера возьмем понижающий трансформатор с напряжениями 220 В входное и 12 В выходное, частота стандартная (50 Гц). Определяют количество витков. Так, на одной обмотке их количество равно 220*0,73 = 161 виток (округляется в большую сторону до целого числа), а на нижней 12*0,73 = 9 витков.
После определения количества витков приступают к определению диаметра провода. Для этого необходимо знать протекающий ток и плотность тока. Для установок до 1 кВт плотность тока выбирают в пределах 1,5 – 3 А/мм 2 , сам ток примерно рассчитывают, исходя из мощности. Так, максимальный ток для выбранного примера будет составлять около 0,5-1,5 А. Поскольку трансформатор будет работать максимум со 100Вт нагрузки с естественным воздушным охлаждением, то плотность тока принимаем равной около 2 А/мм 2 . Исходя из этих данных, определяем сечение провода 1/2 = 0,5 мм 2 . В принципе сечения достаточно для выбора проводника, однако иногда требуется и диаметр. Поскольку сечение находится по формуле pd 2 /2, то диаметр равен корню из 2*0,5/3,14 = 0,56 мм.
Таким же образом находят сечение и диаметр второй обмотки (или, если их больше, то всех остальных).
Материалы для намотки
Намотка трансформатора требует тщательного подбора используемых материалов. Так, важное значение имеют практически все детали. Понадобятся:
- Каркас трансформатора. Он необходим для изолирования сердечника от обмоток, также он удерживает катушки обмоток. Его изготовление осуществляется из прочного диэлектрического материала, который обязательно должен быть довольно тонким, чтобы на занимать место в интервалах («окно») сердечника. Часто для этих целей применяют специальные картонки, текстолит, фибры и др. Он должен иметь толщину минимально 0,5 м, а максимально 2 мм. Каркас необходимо приклеивать, для этого применяют обычные клеи для столярных работ (нитроклеи). Формы и габариты каркасов определяются формами и размерами сердечника. При этом высота каркаса должна быть чуть больше высоты пластин (высоты обмотки). Для определения его габаритов необходимо произвести предварительные замеры пластин и прикинуть примерно высоту обмотки.
- Сердечник. В качестве сердечника применяют магнитопровод. Лучше всего для этого подойдут пластины из разобранного трансформатора, поскольку они изготовлены из специальных сплавов и уже рассчитаны на определенное количество витков. Наиболее распространенная форма магнитопровода напоминает букву «Ш». При этом его можно вырезать из различных заготовок, имеющихся в наличии. Чтобы определиться с размерами, необходимо предварительно намотать провода обмоток. К обмотке, которая имеет наибольшее количество витков определяют длину и ширину пластин сердечника. Для этого берется длина обмотки + 2-5 см, и ширина обмотки + 1-3 см. Таким образом происходит примерное определение размеров сердечника.
- Провод. Здесь рассматривается обмоточный и провода для выводов. Лучшим выбором для намотки катушек трансформирующего устройства считаются медные провода с эмалевой изоляцией (типа «ПЭЛ»/«ПЭ»), этих проводов достаточно для намотки не только трансформаторов для радиолюбительских нужд, но и для силовых трансформаторов (например, для сварочного). Они имеют широкий выбор сечений, что позволяет приобрести провод нужного сечения. Провода, которые выводятся от катушек, должны иметь большее сечение и изоляцию из ПВХ или резины. Часто применяют провода серии «ПВ» с сечением от 0,5 мм 2 . Рекомендуется брать на вывод провода с изоляцией разных цветов (чтобы не было путаницы при подключении).
- Подкладки изоляционные. Они необходимы для увеличения изоляции провода обмотки. Обычно в качестве прокладок применяется плотная и тонкая бумага (хорошо подходит калька), которую укладывают между рядами. При этом бумага должна быть целостной, без обрывов и проколов. Также такой бумагой оборачивают обмотки после того, как все они готовы.
Способы ускорения процесса
Многие радиолюбители часто имеют специальные примитивные устройства для осуществления намотки обмоток. Пример: примитивный станок для намотки обмоток представляет собой стол (часто подставку), на котором установлены бруски с вращающейся продольной осью. Длина оси выбирается в 1,5-2 раза больше длины каркаса катушек трансформирующего устройства (берется максимальная длина), на одном из выходов из брусков ось должна иметь ручку для вращения.
На ось надевается катушечный каркас, который стопорится с двух сторон ограничительными шпильками (они не дают каркасу перемещаться вдоль оси).
Далее на катушку закрепляется обмоточный провод с одного из концов и осуществляется намотка путем вращения ручки оси. Такая примитивная конструкция существенно ускорит намотку обмоток и сделает ее более точной.
Процесс намотки обмоток
Намотка трансформатора заключается в намотке обмоток. Для этого провод, который планируется использовать для обмоток, наматывается на любую катушку туго (для упрощения процесса). Далее сама катушка устанавливается либо на приспособление, указанное выше, либо наматывается «вручную» (это сложно и неудобно). После этого на катушке обмотки закрепляется конец обмоточного провода, к которому припаивают выводной провод (это можно сделать как вначале, так и в конце операции). Далее начинают вращение катушки.
При этом катушка не должна никуда смещаться, а провод должен иметь сильное натяжение для плотной укладки.
Намотка витков провода продольно должна производиться так, чтобы витки прилегали друг к другу максимально плотно. После того, как был намотан первый ряд витков по длине, его обматывают специальной изоляционной бумагой в несколько слоев, после чего наматывают следующий ряд витков. При этом ряды должны плотно прилегать друг к другу.
В процессе намотки следует контролировать количество витков и остановиться после намотки нужного количества. Важно, чтобы считались полные витки, не учитывая расход провода (т.е. второй ряд витков требует большего количество провода, однако наматывают количество витков).
Стоят сварочные инверторы недорого, приобрести их сегодня – не проблема. И все же многих домашних мастеров интересует вопрос, как сделать трансформатор (сварочный) своими руками. Насколько это сложно, и как будет работать самодельный аппарат. В принципе, сделать его при правильном подходе несложно. Главное – это намотка трансформатора, потому что от правильно подобранного количества витков, от сечения используемой проволоки зависит мощность агрегата, качество его работы.
Итак, перед тем как намотать сварочный трансформатор, необходимо рассчитать его по всем требуемым параметрам. Необходимо отметить, что проводимый расчет не всегда соответствует типовым правилам и схемам, потому что собирается сварочный аппарат подчас не из тех материалов, которые используются при сборке в заводских условиях. То есть, что нашли, то и использовали.
К примеру, использовалось не самое лучшее трансформаторное железо или обмоточная проволока. Но даже после такой намотки трансформаторы прекрасно варят, хотя гудят и сильно нагреваются. Добавим, что выбирая трансформаторное железо, нужно обращать внимание на такой показатель, как форма сердечника. Она бывает броневой или стержневой. Второй тип используется в самодельных сварочных трансформаторах чаще, потому что обладают лучшим коэффициентом полезного действия. Правда, трудоемкость намотки трансформатора своими руками здесь намного выше. Но это не пугает мастеров.
Добавим, что намотать трансформатор можно по нескольким схемам.
- Сетевая обмотка – это когда обе катушки получаются равноправными по числу витков и соединены они последовательно.
- Обе обмотки соединены по принципу встречно-параллельно.
- Намотанный провод расположен с одной стороны сердечника.
- То же самое, что и в предыдущем положении, только на двух сторонах, соединенных последовательно.
Самая простая схема – последняя. Ее обычно и используют для сборки трансформатора в домашних условиях. В ней вторичная обмотка состоит из двух равных половинок. И они расположены на противоположных плечах магнитопровода. Соединение, как уже было сказано выше, последовательное.
В основе расчета лежат теоретические параметры, на основе которых придется сделать выбор фактических параметров магнитопровода. Главным параметром сварки является ток, который подается на электрод. Так как в быту чаще всего используют электроды диаметром 2; 3 или 4 мм, то для них достаточен будет ток мощностью 120-130 ампер. Теперь можно правильно рассчитать мощность сварочного трансформатора вот по этой формуле:
P=U x I x cos φ / η
U – это напряжение холостого хода, I – это сила тока (120-130 А), cos φ – принимается равным 0,8, η – это коэффициент полезного действия, который для самодельных сварочных аппаратов составляет 0,7.
Расчетная величина мощности должна по таблице свериться с сечением магнитопровода. Табличное значение при таких параметрах обычно составляет 28 см², но фактически необходимо выбирать из диапазона 25-60 см². Теперь по другим таблицам справочников подбирается количество витков провода относительно сечения сердечника.
Очень важный момент – чем больше площадь используемого сердечника для трансформатора, тем меньше витков в катушке должно быть. Все дело в том, что большое количество наматываемых витков может не поместиться в отверстие магнитопровода. Сам расчет количества витков производится вот по этой формуле:
N = 4960 × U/(S × I), где U – это напряжение источника питания на первичной обмотке, I – это ток вторичной обмотки, по сути, это тот самый сварочный ток, S – площадь сечения сердечника.
А количество витков на вторичной обмотке можно вычислить, используя соотношение:
U1/U2=N1/N2
Напряжение холостого хода на вторичной обмотке в самодельных сварочных трансформаторах равно 45-50 вольтам.
Как намотать трансформатор
Итак, расчеты проведены, определены параметры используемых элементов повышающего трансформатора, определена схема намотки, можно переходить к самому процессу перемотки. Но перед этим необходимо разобраться с проводами, которые будут наматываться на сердечник.
На первичную обмотку наматывается медный провод в стеклотканевой или хлопчатобумажной изоляции. Никакой резины. Исходя из силы тока на первичной обмотке, равной 25 ампер, сечение наматывающего провода – 5-6 мм². Сечение провода на вторичной обмотке должно быть 30-35 мм², потому что по ней протекает ток большой силы (120-130 А). Особое внимание изоляции этого провода, она должна быть термостойкой. Теперь все готово, можно переходить к намотке тероидального трансформатора.
Перед тем как перемотать трансформатор, необходимо понять одну истину, что провода первичной обмотки подвергаются большим нагрузкам, потому что здесь используется проводник меньшего сечения. К тому же плотность уложенных витков здесь выше, поэтому они и греются больше. Вот почему качеству укладки в первичной обмотке надо уделить особое внимание.
Случается так, что самодельный трансформатор собирается не из цельного куска провода, а из нескольких отрезков. Ничего страшного в этом нет, ведь концы кусков можно соединить. Для этого нельзя использовать скрутку, лучше соединить два конца медной проволочкой в несколько витков, а затем пропаять стык и заизолировать.
Мотать витки надо аккуратно, плотно прижимая их друг к другу. При этом укладка провода должна проводиться не строго перпендикулярно касательной железа, а немного в сторону. Но как бы впереди должна идти внутренняя намотка. Это просто обеспечит простоту прижима следующего витка к предыдущему. При этом нет необходимости подравнивать провод.
Обратите внимание, чтобы в процессе перемотки трансформатора провод подавался в ровном состоянии. Перегибы и изгибы только усложнят сам производимый процесс. Поэтому лучше провод смотать на руку и натягивать во время укладки.
Для намотки тороидального трансформатора необходимо каждый уложенный слой изолировать. Для этого лучше использовать специальную пропитанную латоткань, которая при соприкосновении прилипает ко всему. Или можно использовать строительный скотч, который наматывается на трансформатор своими руками. Удобнее всего, если скотч нарезать на полоски шириною 15 мм. Ими легко покрывать слой провода, и при этом нужно постараться сделать так, чтобы внутренняя часть обмотки была покрыта изоляционным материалом в два слоя, а снаружи в один.
После чего всю обмотку надо смазать клеем ПВА. Он, во-первых, укрепит изоляцию, сделав ее монолитной. Во-вторых, обмотка не будет гудеть. ПВА жалеть не стоит, надо хорошо им обработать всю поверхность. После чего прибор надо высушить. А после еще намотать слой витков и так далее до полной готовности сварочного трансформатора. Намотка тороидального трансформатора своими руками закончена.
Перемотка трансформатора, правильно проведенная – это гарантия высокого качества и долгосрочной его эксплуатации. Перемотанный прибор будет работать точно так же, как практически новый. Конечно, он сильнее гудит, но во всем остальном это все тот же необходимый прибор.
Материалы для намотки
В качестве сердечника используют в основном профильные пластины, изготовленные из специального сплава. Их собирают по необходимой толщине, учитывая расчетное сечение сердечника. Существует несколько форм пластин, но чаще всего используются Ш-образные элементы.
Каркас трансформатора – это, в принципе, изолятор, который ограждает сердечник от обмоток. На нем же держится и катушка. Изготавливают каркас и диэлектрического материала, он должен быть тонким (0,5-2,0 мм), чтобы поместиться в окошке сердечника. Если будет перематываться старый трансформатор, то функции каркаса могут выполнять картон, текстолит и так далее. Размеры каркаса и его форма определяются параметрами сердечника. Но высота конструкции должна быть больше размеров обмотки.
Для тороидальных трансформаторов лучше использовать медные провода, покрытые защитной эмалью. Для сварочных аппаратов лучше использовать провода медные или алюминиевые с целлюлозной, хлопчатобумажной и ли стекловолокнистой изоляцией. Последний вид не самый лучший. Он прекрасно справляется с нагрузками, особенно с высокими температурами, но в процессе вибрации волокна расслаиваются, а это нарушение изоляционного слоя. Что касается выводных проводов, то оптимально, если они будут разного цвета. Это упростит способ подключения.
Как видите, перемотать свой собственный старый трансформатор не очень сложно. Это, конечно, займет много времени, но работать прибор будет неплохо. Во всяком случае он будет дешевле, чем покупать новый.
Данная статья не претендует на звание бестселлера научно популярной литературы, а скорее руководством для начинающих. В статье рассказывается сам процесс намотки, а не его расчёт.
Рано или поздно в практике каждого радиолюбителя возникает вопрос о том чем питать то или иное устройство. Самые ходовые мощности УНЧ это 2*100 или 2*200. Поэтому оптимальным вариантом есть «бублик» на 150 ватт габаритной мощности, в первом случае такой нужен один для 2 каналов, в другом парочка для двойного моно. Тороидальный трансформатор обладает лучшим соотношением размер-мощность, высокий КПД, а также минимальными помехами. Именно поэтому их так любят аудиофилы. Рассмотрим процесс намотки этого типа трансформаторов более подробно.
Основное, что должен знать и главное понимать человек который мотает трансформатор:
- длина провода (количество витков) это напряжение;
- сечение проводника- это ток которым можно нагружать его;
- если число витков в первичной цепи малое, то это лишний нагрев провода;
- если габаритная мощность недостаточная (потребляется больше возможного) , это опять таки тепло;
- перегрев трансформатора приводит к снижению надёжности.
Итак, что нужно для намотки:
- Трансформаторное железо в форме тора (далее я напишу где взять);
- Лакопровод (на обмотку трансформатора нужен обмоточный провод);
- Скотч малярный (бумажный);
- Клей ПВА;
- Тканевая изолента или киперка;
- Кусочки провода в изоляции;
- И последнее, но главное - это желание.
ТРАНСФОРМАТОРНОЕ ЖЕЛЕЗО
Рассказывать о том как рассчитать мощность железа я не буду для этого есть уже очень много статей… Расчёт мощности сложен с практической точки зрения, так как не известна марка стали, качество её производства. Поэтому два сердечника с одной габаритной массой имеют разные параметры. Рассмотрим пример намотки сердечника на уже «отработанном» сердечнике. Один из самых легко доставаемых сердечников, качество которого достойно внимания. Является сердечник из советского стабилизатора «Украина-2»(сн-315). В своё время их много погорело, и на рынке можно достать такой аппарат за 20 грн… Нас интересует тор. Намотан этот бублик алюминиевым лакопроводом, мы нещадно его сматываем (или скусываем), нам необходим сердечник (аккуратно чтобы не повредить сердечник). Алюминиевый провод можно использовать для других целей (веники скручивать или провода), или как в моём случае я его переплавляю для других целей (делаю радиаторы). После сматывания получается красивый сердечник с габаритами 96-54-32 мм, соответственно наружный, внутренний диаметр и высота. Ниже приведён пример такого сердечника (Рис.1). Габаритная мощность такого сердечника не менее 120 ватт (проверено на практике).
Перед намоткой необходимо подготовить железо к намотке. Если посмотрите на углы трансформатора то уведите что они под углом 90 градусов, в этих точках будет изгибаться провод и будет облущиваться лак, что б этого не было необходимо обработать углы напильником скруглив их максимально (понимаю что лень но нужно). Минимальный радиус окружности 3мм. На Рис.1 видно что углы уже обработаны, и тор готов к намотке. Небольшая хитрость, при обработке углов напильником необходимо избегать зализывания стали, дабы слои между собой оставались не замкнутыми! Для этого следует производить движения напильником вдоль направления трансформаторной ленты. После обработки рекомендую просмотреть углы на замыкание слоев и доработать их мелким напильником.
Что-б изолировать сердечник от обмотки необходимо его изолировать ТКАНЕВОЙ изолентой (или киперкой пропитанной парафином-воском). Лучше использовать изоленту из шириной около 25мм (Рис.2), тогда будет максимальное покрытие металла в один слой, что позволяет экономить место в окне. Конец намотки не заклеиваем (читаем дальше).
После этих операций сердечник готов к намотке и мы переходим к следующему шагу.
ЛАКОПРОВОД
Лакопроводом я называю электрический проводник изоляция которого сделана из лака (по культурному намоточный или обмоточный провод). Бывает разных марок ПЭВ, ПЭВ-2, ПЭТ-155 и другие. Рекомендую использовать ПЭВ-2, насыщенный оранжевый цвет. Также очень хорошо себя показал провод очень тёмный с виду (ПЭЛ), цвета гнилой вишни, такой имеет толстый слой изоляции, что позволяет его использовать для трансформаторов высоковольтников (более 500В). К примеру провод ПЭВ-2, диаметром 1,6мм имеет толщину изоляции около 0,06-0,07мм, а «чёрный» 0,1-0,11мм.
Расчёт сечения провода очень интересный процесс. На эту тему в интернете есть много литературы, и писать о всяких расчётах и тонкостях я не буду (Google в помощь). В зависимости от выбранной вами плотности тока будет разное сечение провода. Главное, что требуется это правильно соотношение мощностей. Необходимо чтоб мощность вторичной обмотки не привышала больше возможности первичной. Как известно КПД трансформаторов в виде тора очень высок и равняется около 97%, поэтому при намотке тора мощностью в 200 ватт, 6 ватт потерь это мелочь которой можно пренебречь. Считаем, что мощность первичной обмотки больше или равна мощности сумме всех вторичных обмоток.
Пример расчёта. Нужно намотать трансформатор. Первичная обмотка рассчитана на 220В. Вторичных обмоток две по 28В. Диаметр провода первичной обмотки 0,6мм в лаке. Толщина лака около 0,06мм и того «чистый» диаметр провода первичной обмотки около 0,54мм. Подставляем в формулу площади круга и получаем сечение 0,228 мм 2 (если вы не знаете как я это рассчитал то купите усилитель и не заморачивайтесь). И так за пропорциею получаем 220В/28В*2=3,92 это значит что вторичная обмотка должна иметь сечение в 3,92 раза толще за первичную обмотку. Как вы видите я не использовал мощность и соответственно плотность тока. Каждый берет плотность тока какую считает правильной (для себя я принимаю 4А/мм 2 , и мои мысли подтверждают реальный тест транса который я дальше опишу).
Для сердечника который описан выше лучше использовать провод по первичке не менее 0,6мм в диаметре. Провод такого сечения и необходимой длины можно найти в старых ламповых телевизорах, ввиде петель размагничеваний. На рынке всегда есть люди которые занимаются покупкой старых телевизоров («барахольщики»), у них можно найти необходимый провод. У нас на рынке есть два вида петель: маленькие и большие, меньшие по 20 грн, большие по 50.
Маленькие по диаметру, таких в телевизорах используется по 2 штуки. Диаметр такой половинчатой петли размагничивания около 40-50см, сечения проводника где-то около 0,6мм. При качественной укладке этой петли хватает на намотку первичной обмотки одного тора с запасом в пару метров.
Если же использовать большую петлю, то длина провода такой буквально в полтора раза больше маленькой по этому выгоднее покупать маленькие петли. Бывает попадается петля от лампового, цветного телевизора, длина провода в такой петле аналогична но сечение провода может достигать 0,7мм. Если вам такая попалась значит повезло.
И так вы нашли петлю размагничивания как правило она обмотана киперной тканью (тряпочная полоска), а сверху прозрачной лентой или изолентой. Возле выводов проводов находится стык, где можно зацепится и аккуратно размотать петлю. Не нужно срезать, спиливать, срывать изоляцию вы можете повредить провод, кроме того эта изоляция нам ещё понадобится. После сматывания у нас остаётся красивый провод который можно использовать. Некоторые перематывают провод на «челнок», лично я так не делаю, зачем провод лишний раз изгибать, если он и так нужной формы, кроме того если наматывать маленькие торы, то челнок займёт больше места и может не пролезть в окно, а также повредить лак. Перед тем как начать его наматывать необходимо сделать скрутки чтоб провод не разъезжался. Для того чтоб делать скрутки необходимо взять кусочки одножильного провода (желательно в ПВХ-изоляции) длиной по 5-7см. Обматываем петлю по кругу из несильно плотным шагом, потом в ходе намотки чтоб добавить (отмотать провода) нужно будет просто прокрутить эту пружинку и провод отделится (смотрим фото Рис.3).
Теперь наша петля имеет один конец с наружной части, а другой где-то внутри, нам нужен именно наружный. Далее вернёмся к железу которое у нас уже обработано и обмотано изолентой или киперкой. Помните мы не заклеивали край вот зачем (смотри на Рис.4). С той стороны где будет верх транса(выводы вверх выходят) на углу тора делаем надрез по центру изоленты и продеваем туда лакопровод уже в изоляции это будет отвод начала обмотки. Некоторые рекомендуют припаивать кусочек гибкого многожильного провода в изоляции и делать такой отвод. Меня такой вариант не устраивает потому что таким образом я не знаю какой провод находится в первичке, а так даже через десяток лет микрометром померил и знаешь что можно жать с него, а с отводом кто знает что там за сечение. Хотя дело ваше.
Изготовим выводы для провода. Выводы обмоток необходимо «усилить» при помощи дополнительной изоляции. Для этих вещей очень хорошо подходит ПВХ-изоляция (советская белая), но ещё лучше подходит изоляция из провода необходимого сечения. Применять термоусадку можно, но лучше использовать ПВХ или изоляцию потому как первая имеет свойство изгибаться в одном месте что нам очень не нужно мы от этого пытаемся защитится дабы провод не отломался. Для того, чтобы стянуть изоляцию рекомендую взять провод который имеет дополнительную изоляцию в виде нитки обмотанную вокруг проводника. В этом случае нить не дает сильной связи между ПВХ и медью и позволяет стянуть изоляцию. Чтоб было проще стягивать провод нужно немного перегибать (под 45 градусов). Рекомендую за раз «натягать» изоляции и пользоваться. (Рис.2).
Отечественные обмоточные провода
Наибольшее распространение получили обмоточные провода в эмалевой изоляции на основе высокопрочных синтетических лаков с температурным индексом (ТИ) в диапазоне 105...200. Под ТИ понимается температура провода, при которой его полезный ресурс не менее 20000 ч.
Медные эмалированные провода с изоляцией на основе масляных лаков (ПЭЛ) выпускаются с диаметром жилы 0,002...2,5 мм. Такие провода обладают высокими электроизоляционными характеристиками, которые практически не зависят от внешнего влияния повышенных температур и влажности.
Проводам типа ПЭЛ свойственна большая зависимость от внешнего воздействия растворителей, относительно проводов с изоляцией на основе синтетических лаков. Обмоточный провод ПЭЛ можно отличить от других даже по внешнему признаку - эмалевое покрытие по цвету близко к черному.
Медные провода типов ПЭВ-1 и ПЭВ-2 (выпускаются с диаметром жилы 0,02...2,5 мм) имеют поливинилацетатную изоляцию и отличаются золотистым цветом. Медные провода типов ПЭМ-1 и ПЭМ-2 (с тем же диаметром, как и ПЭВ) и прямоугольные медные проводники ПЭМП (сечением 1,4...20 мм2) имеют лакированную изоляцию на поливинил-формалевом лаке. Индекс «2» в соответствующем обозначении проводов ПЭВ и ПЭМ характеризует двухслойную изоляцию (повышенной толщины).
ПЭВТ-1 и ПЭВТ-2 - эмалированные провода с температурным индексом 120 (диаметром 0,05...1,6 мм), они имеют изоляцию на основе полиуретанового лака. Такие провода удобно монтировать. При пайке не требуется зачищать лакированную изоляцию и применять флюсы. Достаточно обычного припоя марки ПОС-61 (или аналогичного) и канифоли.
Эмалированные провода с изоляцией на полиэфирамидной основе ПЭТ-155 имеют ТИ равный 155. Они выпускаются с жилами не только круглого сечения (диаметра), но и прямоугольного (ПЭТП) типа с диаметром проводника 1,6-1 1,2 мм2. По своим параметрам провода ПЭТ близки к рассмотренным выше проводам типа ПЭВТ, но имеют более высокую стойкость к нагреванию и тепловому удару. Поэтому обмоточные провода типов ПЭВТ и ПЭТ, ПЭТП особенно часто можно встретить в мощных трансформаторах, в том числе в трансформаторах для сварочных работ.
ПРОЦЕСС НАМОТКИ
Для намотки транса вам потребуется 4-5 вечеров и по 2 часа времени, почему не менее 4 дней поймёте дальше.
Один конец провода мы уже запустили и прижали. Далее начинается самое муторное намотка. Мотать рекомендую так. Берём транс (пока что железо), одеваем перчатку или берём в руку какую либо ветошь из натуральной ткани. Усаживаемся на диван или кровать включаем фильм который уже видел или музыку (чтоб не сильно отвлекаться), и начинаем мотать. Каждый виток продеваем в кольцо железа. Мотать нужно виток к витку из внутренней стороны (некоторые умудряются с наружной, каким образом не представляю).
Для того чтоб легче было считать витки их лучше группировать по 5 или 10 витков. Натягивать провод необходимо не чётко перпендикулярно (пунктир красная линия) к касательной (чисто красная), а слегка наклонено в сторону намотки(желтый), как будто внутренняя часть намотки идёт впереди наружной (Рис.5). Таким образом намотки провод при натяжке будет сам прижимается к другим уже уложенным виткам. Если у вас провод погнутый он идеально не уложится поэтому он должен быть максимально прямым, для этого во время намотки его нужно сильно натягивать тем самым его выпрямляя. Вот зачем нужны перчатки или ветошь, если не применять перчатки то пальцы и ладонь очень быстро устают и болят. Если наматывать провод сечением больше 1,5мм (очень тяжело) то рекомендую провод для простоты выпрямления слегка перегибать под натяжкой.
(Отец моего друга мотает сварочники 50 герц, вторичка шинка медь 35 квадратов укладывает руками идеально ровно, так он изгибает 5 копеек украины в пельмень- пальцами).
Во время намотки провод осматривается на наличие изъянов, особенно в местах изгиба, если лак нарушен то замазываем его аккуратно изолирующем цапон лаком или краской (на крайний случай обычным лаком для ногтей).
Когда намотали слой до конца. Между слоями необходимо делать межслойную изоляцию. Мне повезло и у меня есть некоторые заначки лакоткани, причем ткань такая что тянется и пропитана чем то липким. Такая если прилипает друг до друга(сложилась) то её очень сложно разделить. От неё слипаются пальцы. Такая лакоткань идеальный изолятор, кроме того обмотка не дребезжит даже при перегрузке. Но такое есть у очень малого числа людей. Теже функции изолятора очень хорошо реализовать при помощи малярного скотча.
После того как намотали слой берём и изолируем его при помощи малярного скотча. Делаем полосочки шириной где-то по 15мм. И этими полосками обматываем транс изначально что-б про изолировать внутреннюю часть намотки провода (изнутри бублика). Затем изолируем пробелы с наружной части бублика. В результате изоляции скотчем получится, что изнутри изоляция накладыванием слоев, станет в два раза толще, с наружи одинарная. После того как обмотали необходимо обильно смазать тор клеем ПВА, это делается для того что-б скотч не разматывался, а также он станет крепче и как будто цельный. Помимо всего клей будет удерживать обмотки что-б те не «гудели». Клея жалеть не нужно, смазываем пальцем и слегка втираем. После чего тору необходимо высохнуть. Я обычно мотаю тор вечером, намотав слой пропитываю клеем, а сам тор для хорошей циркуляции воздуха, ложу на игольчатый радиатор. За ночь тор высыхает и его можно мотать дальше. Вот почему минимум 4 вечера потребуется на намотку (4 вечера- 4 слоя). При необходимости можно ускорить процесс высыхания феном. Мотаем следующий слой… сам процесс намотки аналогичен и ни чем не отличается. По окончанию намотки конец намотки помещаем в такую же изоляцию как в начале обмотки. Затем конец обмотки закрепляем малярным скотчем, изолируем обмотку при помощи скотча малярного и пропитываем клеем.
Есть ещё один хороший вариант изоляции между слоями. Очень хорошо будет если в ходе намотки будете использовать бумагу для выпечки (пергамент) нарезанную на такие же полосочки и после обмотанной. В итоге транс необходимо будет пропитать, а реально сварить на паровой бане смеси 50:50 соответственно парафин:воск. Паровая баня берем в кастрюлю набираем воды и ставим кипятится(нам нужен пар). Сверху устанавливаем емкость в которой помещен трансформатор и воск-парафин. Трансформатор зарание подвязываем на проволоку, конец оставляем(когда смесь потечёт за эту нить нужно в мокать трансформатор как пакетик чая в чашке). Когда будете окунать трансформатор нужно осторожно дабы капли воска не попали на пламя, очень сильно горючь!!! Ранее именно таким "расстовором" пропитывались выходные трансформаторы для ламповых УНЧ, Хотя и другие качественные трансы тоже. Когда смесь разогрета она имеет очень высокую текучесть почти как у воды, в результате чего бумага стает буквально пропитана парафином и воском. Однако этот вариант будет изначально не эффективен если транс будет греться (теплый) при температуре в 50 градусов, воск уже достаточно мягкий и не будет сдерживать провод от вибрации 50Гц, хотя и будет выполнять функции диэлектрика. (Правда именно из-за вибрации и тре ния провода перетираются и получается замкнутый виток, который приводит к повреждениям уже в ходе эксплуатации ).
Для импульсных трансформаторов рекомендую в качестве пропитки использовать не скотч, а бумагу+ клей БФ-2. Этот клей прежде всего применяется в изготовлении катушек для динамиков. Но в импульсном трансформаторе тоже очень хорошо себя проявил. При неоднократной перегрузке не малейшего писка на частоте преобразования в 15КГц. Разматывая обмотки из каркаса, они снимались шлейфом ш ириной у 8 жил.
В ходе намотки периодически измеряем ток холостого хода, для этого необходимо подключать тестер последовательно с первичной обмоткой в режиме амперметра(читаем инструкцию на тестер). Измерять ток х.х. необходимо очень осторожно ведь работа от сети! Для избегания всяких ЧП рекомендую последовательно с первичкой включить лампочку на 220В, мощности порядка 40Вт. Лампочка будет гореть если число витков сильно мало, если транс намотан правильно то она должна быть лишь с розовым оттенком, что говорит о низком токе который через неё протекает. Трансформатор имеет большие пусковые токи, в момент запуска трансформатора перегрузки могут достигать 160 раз. Поэтому запуск трансформатора необходимо делать не непосредственно через тестер, а при помощи «перемычки» которую потом размыкаешь и ток начинает течь через тестер. Перемычку можно реализовать простым замыканием щупов тестера, которые потом разомкнуть. Каким должен быть ток холостого хода я напишу ниже.
Для трансформаторов у которых низкий ток потребления рекомендуется использовать резистор 10 или 100 Ом(2-5Вт) который включается последовательно с первичной обмоткой. Измерив падение напряжения на резисторе, при помощи закона ома перещетать ток. Такой метод является более предпочтительный нежели первый, но в тоже время более опасным при высоком токе потребления- резистор превращается в уголь за доли секунд!!!
О том как измерять ток х.х. я вкратце рассказал написал, теперь о значениях. Норму тока х.х. каждый определяет для каждого транса индивидуально, но обычно норма это до 50 мА при 230В, правда некоторые говорят что и 0,5А нормально. Чем ниже ток тем лучше! Чем ниже ток покоя, тем более форма тока х.х. похожа на синус. Если у вас ток х.х. от 20-50 то это терпимо, скажем так на троечку, от 10-20 это четыре, меньше 10мА эт явно пять. У маленьких ториков, ток будет маленьким из-за высокого сопротивления первичной обмотки, это нужно учитывать! Хотя как на меня мотать торы вручную меньше сотни ватт это зверство! Количество витков первичной обмотки в них достигает пару тысяч.
Намотаный мною трансформатор по моей методике имеет ток х.х. равным 11мА (при 4 слоях первички).
Если последовательно всё делать, то получится нечто похожее:
ПРОЦЕСС ТЕСТИРОВАНИЯ И ИЗМЕРЕНИЯ
О том как измерять ток х.х. я вкратце рассказал написал, теперь о значениях. Норму тока х.х. каждый определяется для каждого транса индивидуально, но обычно норма это до 50 мА при 230В, правда некоторые говорят что и 0,5А нормально. Чем ниже ток тем лучше! Чем ниже ток покоя, тем более форма тока х.х. похожа на синус. Если у вас ток х.х. от 20-50 то это терпимо, скажем так на троечку, от 10-20 это четыре, меньше 10мА эт явно пять. У маленьких ториков, ток будет маленьким из-за высокого сопротивления первичной обмотки, это нужно учитывать! Хотя как на меня мотать торы вручную меньше сотни ватт это зверство! Количество витков первичной обмотки в них достигает пару тысяч.
Очень полезно будет посмотреть форму тока холостого хода, в первичной обмотке при помощи осциллографа. НО!! это нужно делать в очень специальных условиях! Для этого необходим развязывающий трансформатор (220/220В), при том что индукция должна быть очень низкой что-б не вызывать дополнительных искажений формы "синуса". А также латр. Этот пункт теста рекомендую делать только очень опытным специалистам, последствия чреваты выгоранием осциллографа!!!
При использовании моих параметров намотки я «снимал» с такого транса 150 ватт на протяжении нескольких часов (дольше не было времени).
Изолируем первичную обмотку от вторичной.
После намотки необходимо числа слоев первичной обмотки мы подходим к моменту намотки вторички. Изолировать первичную обмотку от вторичной нужно очень тщательно.
В случае если вдруг сгорит вторичная обмотка то найхутшие последствия это выход из строя УНЧ. Но если в этот момент каким то образом вторичная обмотка «закоротит» на первичную то это уже опасность для жизнь! Ибо вторичная обмотка трансформатора в средней точке подключена к корпусу уся, представьте что когда вы крутите ручку регулировку громкости вас бьет током?! Неприятно поэтому заземление в розетке это не желаемая норма это необходимость, если вам дорого свое здоровье рекомендую уделить этому особое внимание… (Это было небольшое отступление).
Исходя из того что в розетках ОЧЕНЬ редко бывает НАСТОЯЩИЕ заземление, нужно максимально изолировать первичную обмотку от вторичной. Для этой операции можно применить уже накатанный метод и использовать скотч малярный. НО толщину слоя нужно как минимум удвоить, а лучше втрое. Притом пропитка клеем обязательно, клей придаст эластичности и дополнительный слой. Более лучшим вариантом будет применение специальных электротехнических лаков типа ЦАПОН (цвет не важен). В этом случае мы буквально вымачиваем тор в лаке, можно вплоть до того что замочить его! Лак будет более текучий если его подогреть, цапон при нагрев стает похожий на воду, и тем самым хорошо пропитывает обмотки изолируя и закрепляя их. Относительно первичной обмотки это одни из лучших мер, как на меня даже лучше парафина. Если вы собираетесь использовать пропитки то логично что использовать всякие «жёлтые-трансформаторные» скотчи противопоказанно, слой скотча просто не даст протечь глубже, в отличии от бумаги или лакоткани. Касательно «фиксации» и изолирования вторичной обмотки при помощи лаков категорически против (вдруг нужно перемотать вторичную, это будет сделать не возможно, кроме того смотанный провод только на металлолом.)
Если нет лака, а малярный-скотч не впечатляет. Очень даже неплохо будет изолировать обмотки фторопластом, этот материал супер изолятор! С виду он похож на плёнку белого слегка прозрачного цвета (фото ниже).
Основная особенность он термоустойчив к нагреванию (от минус -268 до +260 градусов). Когда мне нужно увеличить температуру жала паяльника, я просто обматываю его фторопластом не давая охлаждаться «телу» паяльника). Такие изюминки можно найти только в спец магазинах, хотя там рядом будет и лакоткань J, что тоже очень хорошо. Доступ к таким ассортиментам есть далеко не у всех, а если хочется… В таком случае рекомендую порыться в закромах. Фторопласт нужной нам формы можно достать в конденсаторах типа ФТ. Если аккуратно демонтировать алюминиевый корпус конденсатора то мы получим сердечник(сам конденсатор) из плотно намотанного так нам нужного фторопласта. Из конденсатора 0,022мкф можно смотать два куска по одному метру. Для изоляции первички нам потребуется около 5-6 метров. То бишь ищем мин 3 конденсатора. Фторопластовые конденсаторы очень хорошие на звук поэтому сначала подумайте, прежде чем их портить.
Учитывайте то что фторопласт не даст пропитаться обмотке транса подобно скотчу, поэтому если хотите пропитать парафином делайте это до изоляции обмоток фторопластом.
Об экранировании первичной обмотки от вторичной опишу немного позже, это уже скорее в раздел о высоких материях.
Финальная отделка транса и его крепёж.
Момент по намотке вторички я пропускаю, потому как он абсолютно аналогичный процессу намотки первички. Что касается финальной отделки то тут нужно понимать некоторые моменты.
Тороидальный трансформатор это замкнутый магнитопровод, лента сердечника намотана плотным рулоном после отожжённая в печи при вакууме. Намотка его осложнена необходимостью продевания провода в окно. Преимуществом его является то что сам сердечник находится внутри не испуская лишних помех, потому как их в момент подхватывают вторички транса. Таким образом сердечник транса- грубая железка находится внутри, а мягкий медный провод вскрытый хрупким лаком его (кусок железки) храбро защищает. Корпус тороида очень сильно подвержен повреждениям из вне. Падение тора из приличной высоты может его «убить» при помощи КЗ обмоток. Тогда как трансы типа ПЛ или Ш-образном железе наоборот защищают вторичную обмотку. Таким образом закрепить ТС-ник намного проще потому что его можно и нужно очень сильно сжимать металическими стяжками дабы уменьшить зазор- щель в сердечнике, и тем самым минимизировать потери и гул- вибрации пластин. Тороид закрепить намного сложнее, а точнее вариантов минимум. Прежде чем делать финальную отделку транса нужно четко представлять, как будет крепиться транс к корпусу.
И всё же, какие варианты изоляции-отделки:
Как вариант можно применить прозрачную ленту в которую была упакована петля размагничивания (кстати некоторые петли обматывались фторопластом, проверьте может вам повезло). В результате получаются очень красивые бублики (видно намотку, и красивый провод). Но повышенная температура трансформатора будет смягчать изоляции тем самым понижая уровень её прочности. Но это не главное! Когда вы изолируете трансформатор «пленкой» уровень теплоотдачи сильно падает, а тор может греться сильнее. Думаю все стараются покупать вещи из натуральных материалов, стараясь избегать синтетику, потому как в ней тело «не дышит» и человек потеет… так почему тор должен терпеть. Для этих вещей более лучше подходит применение киперной ленты (простынь нарезанная в полосы J). Для того что-б она была ещё прочнее я перед намоткой вымачиваю её в том клее- ПВА. Затем обматываю тор, во время намотки лишнее выдавливает. После засыхания образуется хороший жестковатый тряпочный каркас… Если вдруг нужно размотать достаточно просто ненадолго замочить. Также допускаются варианты обработки (по уже обмотанному трансформатору) краской как алкидной так и водоэмульсионной, или спец лаками.
Какие варианты крепежа:
Одним из явных способов крепления тора есть крепёж при помощи болта продетого через центр тора. При креплении таким образом учитывайте то что через болт, а потом днище корпуса, после по стенках корпуса, верхней крышке может образоваться виток сечение которого просто бешенное (в зависимости от диаметра крепёжного болта). Не в коем случае не крепите тор к днищу и верхней крышке, образуете замкнутый виток и спалите тор!
Кроме того в щели между крепежом и верхней крышкой будут наводиться помехи так как болт железный (магнетик). Чем меньше зазор тем выше уровень. Не редко говорят без крышки УНЧ играет всё отлично нет фона накрываю крышкой и появляется сумасшедший фон. Наводятся помехи, для избежание таких наводок необходимо применять крепёжный болт из материалов диамагнетиков, например хорошо себя показала латунь... (но не забываем об возможности образования витка через корпус).
Теперь нужно как то упереться в обмотку тора, при том площадь касания должна быть максимальна, для минимизации давления на провод. Я для этих целей использую заднюю шайбу и керно от магнитной системы динамиков, всё что нужно - это просверлить отверстие в керне и нарезать резьбу после получается очень хороший крепеж (фото ниже).
Также можно вырезать кусок текстолита или гитинакса толщиной от 3 мм, придать форму для максимального контакта «шайбы» с поверхностью тора. Нужно использовать прокладку между «шайбой» и телом тора для этого используйте резину, толщина которой должна быть минимум в два раза толще диаметра вторичной обмотки (почему догадайтесь сами), ложем и снизу и сверху. Изготавливая эту шайбу можно предусмотреть установку медных заклёпок для того чтобы зафиксировать выводы на «клеммной колодке». Если кому то непонятно есть фото такой конструкции.
Диаметр шпильки или болта продетого через центр тора вряд ли будет соответствует диаметру окна. Для того чтоб бублик не летал на этом болту как обруч на балерине необходимо его либо обмотать изолентой (до нужного диаметра) или можно применить толстую резину конусной формы. Такого рода резинку без проблем найдут автомобилисты например резинка из ВАЗ2107 реактивного стабилизатора или амортизатора, имеет нужно форму и стоит копейки.
Не редко в заводских версиях окно заполняют компаундом вставив туда втулку, за которую и крепят тор. В практике радиолюбители такое не применяется (обычно) потому что опять же разобрать тор не повредив провод не возможно. В домашних условиях такую заглушку можно реализовать при помощи эпоксидки.
Ещё один вариант крепежа «паук». По сути делается такая же крышка шайба только больших размеров. Форма её обычно квадратная крышка из железа или текстолита, края выступают за границы наружной части трансформатора. В этих углах просверлены отверстия и при помощи болтов притягивается к корпусу, таким образом вы не продеваете через центр болт и не создаете не доделанный виток через корпус УНЧ.
ОЧЕНЬ хорошо будет сделать железный «горшок с крышкой» из толстой стали (мин 2мм) для тороида, в который поместить тор и залить компаундом например парафином или воском (или той же эпоксидной смолой), хотя после эпоксидки его будет не разобрать. Таким образом решается не только проблема крепежа но также и экранирования от помех. (Фото подобной конструкции завалялось на компе, автора не помню но думаю он не обидится).
Немного об экранировании.
Между первичной и вторичной обмоткой очень хорошо будет разместить экранирующую обмотку. В идеале эта обмотка должна практически перекрывать все видимые части тороида, перекрывая магнитные потоки на пути от сердечника (первичной обмотки) ко вторичке. Один конец экранирующей обмотки должен быть «ввоздухе», а другой подключен на мекку(корпус) усилителя (иногда через резистор до 10 ом). Первый конец можно хорошо заизолировать и оставить внутри тора. Второй, тот который на землю корпуса, вывести при помощи многожильного гибкого провода.
В идеальном случае намотку нужно производить медной лентой шириной около 15-20мм, которая изолирована с обеих сторон лакотканью, изолентой или фторопластом, можно и скотчем малярным но очень аккуратно дабы не порвать и не сделать микро трещин (как в ленте так и в изоляторе), которые пробьет напряжением. Экранирование таким образом занимает очень много места и делает много пустот, которые ухудшают теплоотдачу, добавляя гул и «зря» отдаляют вторичку от сердечника. «Более» экономно будет если намотать экран проводом диаметром около 0,6мм. Но если будет просматриваться сердечник, то будьте уверены помехи пройдут через эти «окошки», то есть или мотаем как нужно очень плотно в несколько слоев, или не делаем пустую работу! Если есть возможность то можно сделать такой экран, однозначно хуже будет!
Гораздо лучше экранировать трансформатор по итогу намотки, то есть когда намотан полностью трансформатор (Хотя честно говоря нужно делить помехи по классам и виду, и отдельно рассматривать методы борьбы с ними). Идеально в таком случае будет использовать не медную ленту, а пермаллой. Хотя если на Вас смотрят кирпичными глазами при слове фторопласт, то о пермаллое можете мечтать;). Очень даже хорошо обвернуть трансформатор в несколько слоев трансформаторного железа, для этих целей подойдёт железо из любого трансформатора. (Я применяю сталь от старого сердечника из 2-х амперного латра).
Вот тор экранирован при помощи трансформаторной ленты, помещен в металлическую крышку и проварен в парафине, ток х.х. 1,5 мА, первички более 2500 витков, межслойная фторопласт, с последовательной проваркой в парафине. Делал в кружке + трансформаторная сталь, получилось очень даже хорошо (смотрите выше)! Этот тор использовал для работы в предварительном усилителе.
Делать горшок из алюминия не стоит, он не от чего не защитит. Делать нужно из толстой стали (не менее 2мм), и ещё очень хорошо изнутри дополнительно про экранировать медью (листовой толщиной около 1мм). Хотя сам таких вещей не делал (из медью), но авторитетные люди советовали.
В заключении о помехах из торов скажу, что тороиды очень редко генерируют помехи на оборудование, при том замечена особенность что фонят торы те которые не домотаны, имеют высокий ток х.х. ил завышенную индукцию… Поэтому если не пожадничать и намотать тороид из заниженной магнитной индукцией(увеличить число витков на вольт) то вы вряд ли столкнётесь с проблемой помех от трансформатора.
Планируется дополнить статью такими "изюминками"... пока что очень бегло...
Внутреннее сопротивление.
Все трансформаторы и источники энергии (блоки питания) имеют такой абстрактный параметр как внутреннее сопротивление. Как это понимать?! В случае с трансформатором это сопротивление будет равняться активному сопротивлению обмоток. Когда вы подключаете к трансу нагрузку, то протекающий ток и сопротивление обмоток создают просадку напряжения. Чтобы просадка по напряжению была минимальной необходимо увеличивать сечение проводника (снизив его сопротивление). Но в тоже время необходимо учитывать этот факт при эксплуатации, что габаритная мощность обмоток будет выше габаритной мощности сердечника, внимательно чтобы не перегрузить первичку.
Секционная намотка.
Заниженная индукция.
Неявный виток.
Экранирование и виды помех.
P.S. Моя первая статья да ещё и не законченная просьба помидорами не кидать.. Времени закончить никак нет, выкладываю то, что уже накатал очень давно... Сейчас эти бублик успешно работает в Натали 2012ЭА, в соответствующей ветке можете поискать фото, а вот и
