Лежало несколько трансформаторов без дела, и один из них (советский ТСА-30-1 , 30 Вт) решил использовать для универсального блока питания.

Поскольку его родные обмотки меня не устраивали (в основном по допустимому току), то решил убрать все его вторичные обмотки и намотать свои. Процесс сопровождался множеством "открытий" и ставящих в тупик вопросов, в процессе решения которых собралось много полезных деталей, которыми захотелось поделится с такими же новичками в этом деле, как и я.

В статье есть видео с подробностями некоторых этапов.

В чем мне здесь несправедливо повезло:

1. Было свободное время и никто не мешал.
2. Было много разных старых запасов, в т.ч. медного провода нужной длины.
3. Много информации в Интернет (особенно по части теории).

Заратустра меня простил...

Видео перемотки трансформатора

Время разных этапов этого видео:

26 мин 28 сек - экран из фольги между первичкой и вторичкой

27 мин 52 сек - как правильно последовательно соединить обмотки

36 мин 43 сек - как узнать направление витков при помощи батарейки и мультиметра

44 мин 14 сек - расчет и намотка новой вторичной обмотки

1 ч 24 мин 20 сек - просадка сетевого напряжения и другие потери

1 ч 30 мин 01 сек - ток холостого хода

1 ч 32 мин 14 сек - пайка алюминия

1 ч 33 мин 42 сек - итог

Исследование модифицируемого трансформатора

Трансформатор ТСА-30-1 оказался намотан алюминиевым проводом (буква "А" как раз означает алюминий).

Информации о нем в Интернет, к счастью, было достаточно, хотя реальность не совпала с найденным на него паспортом. По паспорту одна из обмоток должна была быть вроде бы как медной (провод ПЭВ-1, не имеет буквы "А" в названии как другие - ПЭВА), и я планировал ее не трогать, но в процессе работы оказалось, что эта обмотка тоже алюминиевая. Поэтому я ее тоже удалил. Т.е. осталась нетронутой только первичная обмотка.

Экран из алюминиевой фольги

В процессе разборки, я из любопытства отмотал немного пропарафиненной бумаги над первичной обмоткой хотел на нее посмотреть, и натолкнулся на один виток фольги, который присутствовал между первичной обмоткой и вторичной. Этот виток фольги шел внахлест вместе с бумагой, т.е. он не замыкался, и только один из концов был отрезком медного провода соединен точечной сваркой с корпусом. Такое разделение используют в качестве экрана от помех, хотя по поводу его эффективности идут споры. Трансформатор советский и экран был заложен на заводе изготовителе - я его трогать не стал.

Направление витков

Витки на трансформаторе были намотаны на разных катушках (левой и правой) абсолютно одинаково (не зеркально, а именно одинаково). В дальнейшем стало понятно, что такая намотка сделана исключительно для удобства при последующем последовательном соединении обмоток с разных катушек. Видимо, по той же причине направление разных вторичных обмоток чередуется. В этом случае перемычки между обмотками при последовательном соединении просто удобнее ставить с одной стороны.

Металлические клеммы

Клеммы этого трансформатора очень трудно паять и лудить, поскольку они судя по-всему сделаны не из меди. Медь, чем лучше ее прогреешь, тем лучше она паяется, а у стальных (?) клемм прогрев приводит к скатыванию припоя в шарик и его перетеканию с клеммы на жало паяльника. Нужно ловить один из начальных моментов прогрева, чтобы припой остался на клемме в приемлемом виде.

В исследуемом трансформаторе было тяжело вдвойне, т.к. к металлическим клеммам был припаян алюминий. Пришлось использовать для пайки ортофосфорную кислоту с последующей промывкой водой и сушкой на радиаторе.

Первичная обмотка

В этом трансформаторе две катушки, и каждая обмотка разделена на две равные части, которые намотаны на каждую из двух катушек, с последовательным соединением. Считается, что так выше КПД - равномернее нагрузка.

Первичная обмотка состоит из двух по 110v на каждой катушке, соединенных последовательно перемычкой. Кроме того к каждой из обмоток последовательно присоединена небольшая добавочная обмотка, которую я отсоединил и использовал в своих целях (превратив таким образом во вторичную). Напряжение этой добавочной пары - около 36v (при 230v в сети).

Расчет вторичной обмотки трансформатора

Главная ошибка которую я допустил - расчитывал вторичную обмотку, исходя из напряжения в сети 220v. Между тем, напряжение в сети в пиковые нагрузки может проседать до 185v , - это почти на 20% ниже положенного! Поэтому, рассчитывая вторичную обмотку, надо исходить из этого показателя - не 220, а например 180. Иначе можно сильно просчитаться.

При расчете напряжения в трансформаторе блока питания следует учитывать:

• Минимальное напряжение в сети ~180 V
• Падение напряжения на диодном мосту - более 2 V
• Падение напряжения на стабилизаторе - например 3 V
• Просадку напряжения на вторичных обмотках при увеличении тока нагрузки (умножаем в среднем на 1,02 - 1,06, в зависимости от предельного тока)

На рисунке ниже - напряжение на одном элементе диодного моста KBU801 при токе 8 A доходит до 1,08 V. Т.е. на всем мосту падение напряжения будет более 2 V (клинуть мышью для увеличения).

Для уточнения количества витков на вольт во вторичной обмотке можно сделать временную контрольную обмотку (например 10 витков) и замерять выдаваемое ею напряжение (обязательно проверить напряжение в сети !). После чего разделить эти 10 (витков) на полученное напряжение. Таким образом получим количество витков на вольт.

ВАЖНО! Необходимо делить витки контрольной обмотки на ее напряжение, а не наоборот!

Пример .

Необходимо напряжение питания 20 V при максимальном постоянном токе 2 A.

Приблизительный подсчет выглядит примерно так:

20 + 3 = 23 V (падение напряжения на стабилизаторе)

23 + 2,2 = 25,2 V (падение напряжения на диодном мосту)

25,2 / 1,41 = ~17,3 V (переводим постоянное напряжение после диодного моста с конденсатором в необходимое переменное вторички)

17,3 * 1,06 = ~18,4 V (учитываем просадку напряжения в обмотке при максимальном токе нагрузки)

Если у нас идет например 4,4 витка на вольт при идеальных ~220 V, то при напряжении ~180 V в сети, нам понадобится

18,4 * 4,4 = 81 виток (для идеального напряжения ~220 V)

81 * (220/180) = 99 витков (для пикового падения напряжения до ~180 V)

Т.е. при ~220 V в сети, вторичная обмотка, содержащая 99 витков, будет выдавать около ~22,5 V
(а при просадке в сети до ~180 V, необходимые ~18,4 V)

Намотка

Я наматывал одновременно четыре параллельных провода . В результате получил четыре обмотки на каждой катушке в каждом ряду. Такое количество обмоток дает возможность, соединяя их последовательно (или параллельно), комбинировать необходимое напряжение (и ток).

Для лабораторного блока питания, используемого как инструмент при работе, это наиболее удобный вариант.

ВАЖНО! Для трансформатора имеющего сердечник в виде буквы "О", с двумя катушками справа и слева (такого, как рассматривается в этой статье), лучше всего каждую обмотку разделить на две (одинаковые), намотанные на разные катушки и соединенные последовательно. В этом случае будет выше КПД.

КСТАТИ при укладке на каркас, желательно слегка выгибать провод наружу перед каждым загибом на углах, чтобы витки потом не отходили в стороны от каркаса, образуя зазор при котором ухудшается плотность намотки. Я дополнительно еще придавливал провод сосновым бруском после каждого загиба на каркасе.

Расчет длины провода.
Перед намоткой необходимо замерять ширину каркаса и ширину окна между каркасами катушек (или каркасом и сердечником).
После этого необходимо рассчитать длину провода, и учесть его диаметр (с лаковой изоляцией!). Если намотка происходит без разборки сердечника, способом продевания провода в окно, то кусок/куски провода необходимой длины нужно будет "откусить" заранее, поэтому важно не ошибиться. Если провод достаточно тонкий (например менее ᴓ 0,5 мм) и длинный, то имеет смысл сделать тонкий челнок, на который намотать провод нужной длины - так его будет легче протаскивать в окно.

У меня здесь например внутренняя длина каркаса была 54 мм, и рассчитывая уложить 52 витка провода диаметром 1мм, я не угадал - последние пол витка мне пришлось делать частично внахлест (видимо я не учел толщину лаковой изоляции).
См. рисунок (для увеличения - нажать мышью):

При расчете возможностей окна нужно учитывать суммарную толщину изоляционных прокладок из бумаги или лакоткани между обмотками.

Для точного расчета необходимой длины нужно сделать контрольный виток и замерять его длину. При этом, в каждом следующем ряду виток будет немного длиннее (скажется толщина нижнего ряда и толщина междурядной изоляционной прокладки). Надо понимать, что например при 50 витках ошибка длины в один миллиметр на виток даст погрешность 5 см на 50 витках. Также надо учесть запас на выводы (я добавлял к общей длине кусков по 10 см с каждой стороны, т.е. всего 20 см. - этого было достаточно и на выводы, и на возможную ошибку).

Направление витков

Я с трудом нашел информацию про направление витков обмотки, - для этого пришлось освежить школьный курс физики (правило буравчика и т.п.). Хотя этот вопрос неизбежно возникает у новичка.

Главное правило - направление витков обмотки не имеет значения ... до тех пор пока возникает необходимость соединять обмотки друг с другом (последовательно или параллельно), либо в случае применения трансформатора в каких-нибудь устройствах, где важна фаза сигнала .

Не важно в каком направлении наматывать витки - важно как потом соединяются обмотки

Последовательное соединение обмоток

При последовательном соединении обмоток трансформатора, нужно мысленно представить, что одна обмотка является продолжением другой , а точка их соединения - это разрыв единой обмотки , в которой направление вращения витков вокруг сердечника сохраняется неизменным (и конечно не может разворачиваться в обратную сторону!).

При этом любой вывод обмотки может быть началом или концом, а само направление вращения может быть любым. Главное, чтобы это направление оставалось одинаковым у соединяемых обмоток.

При этом, движение соединяемых обмоток сверху вниз катушки или снизу вверх не имеет значения (см. рисунок - увеличивается кликом мыши).

В трансформаторах, у которых сердечник имеет форму буквы "О", и катушки намотаны на двух каркасах справа и слева, действует те же правила. Но для простоты понимания можно мысленно "разорвать" сердечник (сверху или снизу), и представить, что он выпрямляется в один стержень, - так легче будет понять, как одна обмотка переходит в другую с сохранением направления вращения витков (по или против часовой стрелки). См. рисунок ниже (рисунок увеличивается кликом мыши).

Параллельное соединение обмоток

При параллельном соединении важна длина провода в обмотках.

Даже при одинаковом количестве витков , разные обмотки могут иметь разную длину провода (та обмотка, которая ближе к середине - будет короче, а та что дальше - длиннее). В результате этого могут возникать перетоки .

Если предполагается параллельное соединение обмоток, то лучше мотать их одновременно в два (три, четыре...) провода. Тогда они будут одинаковой длины, что максимально исключит перетоки при их дальнейшем параллельном соединении.

Намотку в несколько проводов также используют при отсутствии провода нужного сечения (набирают большое сечение несколькими проводами меньшего).

Проверка направления витков при помощи батарейки и мультиметра

Если есть трансформатор, в котором нужно соединить две обмотки последовательно, но направление витков не видно и не известно, можно подать импульс постоянного тока от батарейки на одну из обмоток, наблюдая за скачком напряжения на другой обмотке.

Когда скачок напряжения в момент подключения батарейки на мультиметре (на второй обмотке) будет в "+", то точками соединения обмоток будут любые "+" и "-" разных обмоток (например "+" мультиметра и "-" батарейки, или наоборот). Два других конца при этом будут выводами этих обмоток после соединения (см. рисунок - кликнуть мышью для увеличения).

Направление витков на разных катушках

Повторюсь - не важно направление намотки, важно подключение обмоток.

Хотя есть одно "но". Если говорить об удобстве, то на таком типе трансформатора (с сердечником в виде буквы "О" и двумя катушками), удобнее правую и левую катушку мотать одинаково (не зеркально, а одинаково). В этом случае удобнее будет ставить перемычки при последовательном соединении двух обмоток на разных катушках - перемычки будут с одной стороны, и не через весь каркас сверху вниз.

См. рисунок (для увеличения - кликнуть мышью на рисунке):

Ток холостого хода

Если всё сделано правильно и сердечник трансформатора был собран (на заводе) качественно, то ток холостого хода (ток первичной обмотки, при полностью отключенной от нагрузки вторичной) должен быть в пределах допустимых норм.

В моем случае этот ток был 27 мА, что просто отличный показатель.

Амперметр надо включать в разрыв сетевого кабеля подключенного к первичной обмотке и, желательно соединив щупы мультиметра, включить трансформатор в сеть. После чего разъединить щупы и наблюдать показания. Соединять щупы перед включением в сеть необходимо для избежания выхода мультиметра из строя, т.к. у трансформатора может оказаться большой пусковой ток (в десятки раз выше номинального).

Если у вас есть силовой трансформатор с подходящим (в данном случае S = 10,4 см² ) по мощности сечением сердечника, но его вторичная обмотка рассчитана на другое напряжение, можно перемотать трансформатор.

В этом случае можно не проводить такую трудоемкую работу, как намотка многовитковой первичной обмотки, а использовать уже готовую, старую первичную обмотку.

Определяем расположение первичной и вторичной обмоток на каркасе. Первичная обмотка обычно располагается на каркасе ближе к сердечнику и намотана тонким проводом с большим количеством витков.
Далее нужно определить количество витков на вольт w для этого стального сердечника. Использовать ранее рассчитанное, для предыдущей статьи, значение количества витков на вольт, нельзя.
Включим трансформатор в сеть 220 вольт. Измерим напряжение на всех вторичных обмотках. Выберем обмотку с наименьшим напряжением. Например, оно будет равно U = 30 вольт . Отметим ее расположение на каркасе.
Далее нужно разобрать трансформатор, вынув пластины сердечника, освободить каркас. Нужно перемотать трансформатор, смотать старую вторичную (или вторичные, если их несколько) обмотку и посчитать количество витков в выбранной обмотке.
Оставляем только первичную обмотку и межобмоточную изоляцию.
Допустим, количество витков в выбранной обмотке будет n = 140 .

Тогда количество витков на один вольт w для этого трансформатора будет:

w = n: U = 140: 30 = 4,67 витка.

Если вторичной обмотки совсем нет, или нет возможности ее посчитать, поступим другим способом.
Намотаем поверх первичной обмотки 100 витков изолированного провода любого диаметра – это «измерительная» обмотка.
Снова соберем трансформатор, включим в сеть 220 вольт и измерим вольтметром напряжение на «измерительной» обмотке. Допустим, оно будет 21,5 вольта .

Посчитаем количество витков на 1 вольт для этого трансформатора:
w = n: U = 100: 21,5 = 4,65 витка.
Тогда количество витков в новой вторичной обмотке на 36 вольт будет:

U_2 = 36 4,65 = 167,8 витка. Округлим до 170 витков .
«Измерительную» обмотку следует снять и намотать свою, соответствующего диаметра, проводом.

Подобный способ использования готовой первичной обмотки трансформатора можно применять в любом случае и на любое напряжение и мощность нагрузки.
Количество витков на один вольт w будет каждый раз другим.

Как намотать трансформатор на Ш-образном сердечнике?

Настоящая статья является продолжением статей:

Намотку обмоток каркаса трансформатора на Ш-образном сердечнике, нужно производить на намоточном станке, оборудованном счетчиком оборотов и специальным приспособлением для крепления каркаса и бабины с проводом. Но, как правило, под рукой такого станка нет.

Используем для намотки обычную ручную дрель. Перед намоткой нужно снять и одеть каркас на оправку несколько раз, чтобы каркас свободнее сидел на оправке. Далее вновь одеваем каркас на оправку, подкрепляем его двумя фанерными дощечками(дощечки нужны для того, чтобы щечки каркаса при намотке провода не распирало в стороны), стягиваем болтом или шпилькой и закрепляем в патроне ручной дрели. Дрель нужно закрепить в настольные тиски.

Нужно рассчитать передаточное число оборотов патрона и ручки дрели. Для этого посчитаем количество оборотов патрона дрели на один оборот ручки. Или, если есть возможность, посчитать количество зубьев на обоих шестернях. Соотношение их количества и даст коэффициент пересчета n .

Например: количество зубьев на шестерне ручки 35 шт ., количество зубьев на патроне – 7 шт ., тогда коэффициент n = 35 / 7 = 5. При одном обороте ручки дрели на каркас наматывается 5 витков провода.

При намотке каркаса трансформатора на Ш-образном сердечнике, нужно считать не количество оборотов патрона, а количество оборотов ручки дрели, что значительно проще и удобнее. Определим количество оборотов ручки для сетевой первичной обмотки.
K = 1050/5 = 210 оборотов.
Чтоб намотать первичную обмотку нужно сделать 210 оборотов ручки дрели.

Один практический совет: чтоб не сбиться со счета числа оборотов при намотке катушки, после каждых 10 оборотов ручки дрели, где нибудь на бумаге нужно делать отметку — галочку.
Отсчитал количество галочек равное 21 — вот и готова первичная обмотка.

В щечке каркаса необходимо сделать отверстие для выхода провода. Отверстие делается шилом в щечке, которая выходит наружу трансформатора.
Эмалированный провод обмотки с помощью пайки соединяется с многожильным проводом. Место соединения прикрывается кусочком плотной бумаги как на рисунке…

Намотку катушек трансформатора на Ш-образном сердечнике, лучше всего (очень рекомендую) проводить виток к витку, прокладывая между слоями конденсаторную бумагу, для изоляции между слоями.

Ширина конденсаторной бумаги на 4-5 мм должна быть шире, чем расстояние между щечками каркаса и иметь надрезы по всей длине, как на рисунке….
Причина увеличения ширины бумаги такова: при намотке витки провода прижимают бумагу, она деформируется и сужается в размере. Оголяются витки нижнего слоя, возможен межвитковый пробой между слоями.

Намотав первичную обмотку и выведя конец многожильным проводом, прокладывают 2-3 слоя бумаги или лакоткани (межобмоточная изоляция), чтобы предохранить от случайного соприкосновения провода сетевой обмотки с проводами выходной обмотки.

Мотать вторичную обмотку с применением дрели не удобно, т.к. провод вторичной обмотки толстый – диаметром 1 мм... Лучше всего вторичную обмотку мотать вручную, вынув заготовку с каркасом из патрона дрели.

Вторичная обмотка также мотается виток к витку с прокладкой бумажной полосы (такой же как и у первичной обмотки) между слоями. Количество витков вторичной обмотки на 36 вольт будет 180 витков.

Концы вторичной обмотки выводятся из каркаса самим проводом, без спайки с многожильным проводом. Можно только, для прочности, надеть на провод тонкую хлорвиниловую трубку.

После намотки вторичной обмотки снова прокладываются 2-3 слоя плотной бумаги для защиты провода от внешних повреждений. Затем готовый каркас с обмотками осторожно снимают с оправки, стараясь не повредить.

Затем собираем трансформатор полностью, вставляем пластины магнитопровода вперекрышку, с разных сторон каркаса. Сначала собираем без пластин — перемычек, так удобнее. После того как все Ш-образные пластины вставлены, вставляем пластины — перемычки.

Легкими постукиваниями молотка по торцам, подравниваем пластины на ровной площадке. Затем весь магнитопровод необходимо стянуть болтами-шпильками или обжать уголками с крепежными отверстиями.

Вот наконец и добрались мы до интересного момента – пуска своего творения — трансформатора на Ш-образном сердечнике в электрическую сеть.

Для испытания трансформатора подключим сетевой провод с вилкой (через предохранитель на 1 ампер) к первичной обмотке трансформатора.

Вольтметром переменного тока нужно проверить наличие напряжения на вторичной обмотке трансформатора. Оно должно быть 35 — 37 вольт.

Если все работы выполнены правильно, то по истечении 5-10 минут работы, трансформатор не должен нагреться. После подсоединения лампочки на 36 вольт напряжение может просесть до 33-35 вольт, это нормально.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Как определить первичную обмотку?

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

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

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

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

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

Перемотка трансформатора своими руками. Практический пример

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Несколько советов:

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

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

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

Методика перемотки вторичных обмоток трансформатора

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Об Авторе:

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

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

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

В зависимости от формы магнитопровода различают три вида трансформаторов:

Материалы пластин

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

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

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

Тороидальный трансформатор своими руками

Тороидальный трансформатор, или просто тор, чаще всего изготавливают в домашних условиях в качестве главной детали для домашнего сварочного аппарата и не только. По сути, это самый распространённый вариант трансформатора, впервые изготовленный ещё Фарадеем в 1831 году.

Преимущества и недостатки тора

Тор обладает несомненными достоинствами по сравнению с другими видами:

Простейший тор состоит из двух обмоток на своём кольцевидном сердечнике. Первичная обмотка соединяется с источником электрического тока, вторичная идёт к потребителю электроэнергии. Посредством магнитопровода происходит объединение обмоток и усиление их индукции. Когда включается питание, в обмотке первичной возникает переменный магнитный поток. Соединяясь со вторичной обмоткой, этот поток порождает в ней электромагнитную силу. Величина этой силы зависит от количества намотанных витков. Изменяя число витков, можно преобразовывать любое напряжение.

Расчет мощности тороидального трансформатора

Изготовление сварочного тороидального трансформатора в домашних условиях начинается с расчёта его мощности. Основным параметром будущего тора является ток, который будет подаваться на сварочные электроды. Чаще всего для бытовых нужд вполне достаточно электродов диаметром 2−5 мм. Соответственно, для таких электродов мощность тока должна быть в пределах 110−140 А.

Мощность будущего трансформатора рассчитывается по следующей формуле:

U — напряжение холостого хода

I — сила тока

cos f — коэффициент мощности, равный 0.8

n — коэффициент полезного действия, равный 0.7

Далее расчётная величина мощности с помощью соответствующей таблицы сверяется с размером площади сечения сердечника. Для домашних сварочных трансформаторов это значение, как правило, равно 20−70 кв. см в зависимости от конкретной модели.

После этого с помощью следующей таблицы подбирается количество витков провода по отношению к площади сечения сердечника. Закономерность простая: чем больше площадь сечения магнитопровода, тем меньшее количество витков наматывается на катушку. Непосредственное количество витков вычисляется по следующей формуле:

U — напряжение тока на первичной обмотке.

I — ток вторичной обмотки, или сварочный ток.

S — площадь сечения магнитопровода.

Количество витков на вторичной обмотке вычисляется по следующей формуле:

Тороидальный сердечник

Тороидальные трансформаторы имеют достаточно сложный сердечник. Лучше всего его изготавливать из специальной трансформаторной стали (сплав железа с кремнием) в виде стальной ленты. Лента предварительно свёртывается в габаритный рулон. Такой рулон, по сути, уже имеет форму тора.

Где взять готовый сердечник? Неплохой тороидальный сердечник можно обнаружить на старом лабораторном автотрансформаторе. В этом случае будет необходимо размотать старые обмотки и намотать новые на уже готовый сердечник. Перемотка трансформатора своими руками ничем не отличается от намотки нового трансформатора.

Особенности намотки тора

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

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

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

Приспособления для намотки

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

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

Если у вас есть силовой трансформатор с подходящим (в данном случае S = 10,4 см² ) по мощности сечением сердечника, но его вторичная обмотка рассчитана на другое напряжение, можно перемотать трансформатор.

В этом случае можно не проводить такую трудоемкую работу, как намотка многовитковой первичной обмотки, а использовать уже готовую, старую первичную обмотку.

Определяем расположение первичной и вторичной обмоток на каркасе. Первичная обмотка обычно располагается на каркасе ближе к сердечнику и намотана тонким проводом с большим количеством витков.
Далее нужно определить количество витков на вольт w для этого стального сердечника. Использовать ранее рассчитанное, для предыдущей статьи, значение количества витков на вольт, нельзя.
Включим трансформатор в сеть 220 вольт. Измерим напряжение на всех вторичных обмотках. Выберем обмотку с наименьшим напряжением. Например, оно будет равно U = 30 вольт . Отметим ее расположение на каркасе.
Далее нужно разобрать трансформатор, вынув пластины сердечника, освободить каркас. Нужно перемотать трансформатор, смотать старую вторичную (или вторичные, если их несколько) обмотку и посчитать количество витков в выбранной обмотке.
Оставляем только первичную обмотку и межобмоточную изоляцию.
Допустим, количество витков в выбранной обмотке будет n = 140 .

Тогда количество витков на один вольт w для этого трансформатора будет:

w = n: U = 140: 30 = 4,67 витка.

Если вторичной обмотки совсем нет, или нет возможности ее посчитать, поступим другим способом.
Намотаем поверх первичной обмотки 100 витков изолированного провода любого диаметра – это «измерительная» обмотка.
Снова соберем трансформатор, включим в сеть 220 вольт и измерим вольтметром напряжение на «измерительной» обмотке. Допустим, оно будет 21,5 вольта .

Посчитаем количество витков на 1 вольт для этого трансформатора:
w = n: U = 100: 21,5 = 4,65 витка.
Тогда количество витков в новой вторичной обмотке на 36 вольт будет:

U_2 = 36 4,65 = 167,8 витка. Округлим до 170 витков .
«Измерительную» обмотку следует снять и намотать свою, соответствующего диаметра, проводом.