Перемотка трансформатора без розбирання

Лежало кілька трансформаторів без діла, і один з них (радянський ТСА-30-1, 30 Вт) вирішив використовувати для універсального блоку живлення.

Оскільки його рідні обмотки мене не влаштовували (в основному по припустимому струмі), то вирішив прибрати все його вторинні обмотки і намотати свої. Процес супроводжувався безліччю "відкриттів" і ставлять в тупик питань, в процесі вирішення яких зібралося багато корисних деталей, якими захотілося поділитися з такими ж новачками в цій справі, як і я.

У статті є відео з подробицями деяких етапів.

У чому мені тут несправедливо пощастило:

1. Був вільний час і ніхто не заважав.
2. Було багато різних старих запасів, в т.ч. мідного дроту потрібної довжини.
3. Багато інформації в Інтернет (особливо по частині теорії).

Заратустра мене пробачив ...

Відео перемотування трансформатора

Час різних етапів цього відео:

26 хв 28 сек - екран з фольги між первинним і вторинним

27 хв 52 сек - як правильно послідовно з'єднати обмотки

36 хв 43 сек - як дізнатися напрямок витків за допомогою батарейки і мультиметра

44 хв 14 сек - розрахунок і намотування нової вторинної обмотки

1 ч 24 хв 20 сек - просадка напруги і інші втрати

1 год 30 хв 01 сек - струм холостого ходу

1 год 32 хв 14 сек - пайка алюмінію

1 год 33 хв 42 сек - підсумок

Рекомендую читати далі тільки після перегляду відеоролика. У ньому набагато більше важливих подробиць.

Дослідження модифікується трансформатора

Трансформатор ТСА-30-1 виявився намотаний алюмінієвим дротом (буква "А" як раз означає алюміній).

Інформації про нього в Інтернет, на щастя, було досить, хоча реальність не збіглася зі знайденим на нього паспортом. За паспортом одна з обмоток повинна була бути начебто як мідної (провід ПЕВ-1, не має літери "А" в назві як інші - ПЕВА), і я планував її не чіпати, але в процесі роботи виявилося, що ця обмотка теж алюмінієва . Тому я її теж видалив. Тобто залишилася недоторканою тільки первинна обмотка.

Екран з алюмінієвої фольги

У процесі розбирання, я з цікавості відмотав трохи пропарафіненной паперу над первинною обмоткою хотів на неї подивитися, і натрапив на один виток фольги, який був присутній між первинною обмоткою і вторинної. Цей виток фольги йшов внахлест разом з папером, тобто він не замикався, і тільки один з кінців був відрізком мідного дроту з'єднаний точковим зварюванням з корпусом. Такий поділ використовують як екран від перешкод, хоча з приводу його ефективності точаться суперечки. Трансформатор радянський і екран був закладений на заводі виробнику - я його чіпати не став.

напрямок витків

Витки на трансформаторі були намотані на різних котушках (лівої і правої) абсолютно однаково (не дзеркальна, а саме однаково). Надалі стало зрозуміло, що така намотування зроблена виключно для зручності при подальшому послідовному з'єднанні обмоток з різних котушок. Мабуть, з тієї ж причини напрямок різних вторинних обмоток чергується. В цьому випадку перемички між обмотками при послідовному з'єднанні просто зручніше ставити з одного боку.

металеві клеми

Клеми цього трансформатора дуже важко паяти і лудити, оскільки вони судячи по-всьому зроблені не з міді. Мідь, чим краще її прогреешь, тим краще вона паяется, а у сталевих (?) Клем прогрів призводить до скочування припою в кульку і його перетікання з клеми на жало паяльника. Потрібно ловити один з початкових моментів прогріву, щоб припій залишився на клеми в прийнятному вигляді.

У досліджуваному трансформаторі було важко подвійно, тому що до металевих клем був припаяний алюміній. Довелося використовувати для пайки ортофосфорну кислоту з наступним промиванням водою і сушкою на радіаторі.

первинна обмотка

У цьому трансформаторі дві котушки, і кожна обмотка розділена на дві рівні частини, які намотані на кожну з двох котушок, з послідовним з'єднанням. Вважається, що так вище ККД - рівномірніше навантаження.

Первинна обмотка складається з двох по 110v на кожній котушці, з'єднаних послідовно перемичкою. Крім того до кожної з обмоток послідовно приєднана невелика додаткова обмотка, яку я від'єднав і використовував в своїх цілях (перетворивши таким чином у вторинну). Напруга цієї додаткової пари - близько 36v (при 230v в мережі).

Розрахунок вторинної обмотки трансформатора

Головна помилка яку я допустив - розраховував вторинну обмотку, виходячи з напруги в мережі 220v. Тим часом, напруга в мережі в пікові навантаження може просідати до 185v, - це майже на 20% нижче ніж треба! Тому, розраховуючи вторинну обмотку, треба виходити з цього показника - НЕ 220, а наприклад 180. Інакше можна сильно прорахуватися.

При розрахунку напруги в трансформаторі блоку живлення слід враховувати:

• Мінімальна напруга в мережі ~ 180 V
• Падіння напруги на діодному мосту - понад 2 V
• Падіння напруги на стабілізаторі - наприклад 3 V
• Просідання напруги на вторинних обмотках при збільшенні струму навантаження (множимо в середньому на 1,02 - 1,06, в залежності від граничного струму)

На малюнку нижче - напруга на одному елементі діодного моста KBU801 при струмі 8 A доходить до 1,08 V. Тобто на всьому мосту падіння напруги буде більше 2 V (клінуть мишею для збільшення).

Для уточнення кількості витків на вольт у вторинній обмотці можна зробити тимчасову контрольну обмотку (наприклад 10 витків) і заміряти видається нею напруга (обов'язково перевірити напругу в мережі!). Після чого розділити ці 10 (витків) на отримане напруга. Таким чином отримаємо кількість витків на вольт.

ВАЖЛИВО! Необхідно ділити витки контрольної обмотки на її напруга, а не навпаки!

Приклад.

Необхідно напруга живлення 20 V при максимальному постійному струмі 2 A.

Приблизний підрахунок виглядає приблизно так:

20 + 3 = 23 V (падіння напруги на стабілізаторі)

23 + 2,2 = 25,2 V (падіння напруги на діодному мосту)

25,2 / 1,41 = ~ 17,3 V (переводимо постійна напруга після діодного моста з конденсатором в необхідне змінне вторинки)

17,3 * 1,06 = ~ 18,4 V (враховуємо просідання напруги в обмотці при максимальному струмі навантаження)

Якщо у нас йде наприклад 4,4 витка на вольт при ідеальних ~ 220 V, то при напрузі ~ 180 V в мережі, нам знадобиться

18,4 * 4,4 = 81 виток (для ідеального напруги ~ 220 V)

81 * (220/180) = 99 витків (для пікового падіння напруги до ~ 180 V)

Тобто при ~ 220 V в мережі, вторинна обмотка, яка містить 99 витків, буде видавати близько ~ 22,5 V
(А при осіданні в мережі до ~ 180 V, необхідні ~ 18,4 V)

намотування

Я намотував одночасно чотири паралельних дроти. В результаті отримав чотири обмотки на кожній котушці в кожному ряду. Така кількість обмоток дає можливість, поєднуючи їх послідовно (або паралельно), комбінувати необхідну напругу (і струм).

Для лабораторного блоку живлення, що використовується як інструмент при роботі, це найбільш зручний варіант.

ВАЖЛИВО! Для трансформатора має сердечник у вигляді букви "О", з двома котушками справа і зліва (такого, як розглядається в цій статті), краще за все кожну обмотку розділити на дві (однакові), намотані на різні котушки і з'єднані послідовно. У цьому випадку буде вище ККД.

ДО РЕЧІ при укладанні на каркас, бажано злегка вигинати провід назовні перед кожним загином на кутах, щоб витки потім не відходили в сторони від каркаса, утворюючи зазор при якому погіршується щільність намотування. Я додатково ще придавлював провід сосновим бруском після кожного загину на каркасі.

Розрахунок довжини проводу.
Перед намотуванням необхідно заміряти ширину каркаса і ширину вікна між каркасами котушок (або каркасом і сердечником).
Після цього необхідно розрахувати довжину проводу, і врахувати його діаметр (з лакової ізоляцією!). Якщо намотування відбувається без розбирання сердечника, способом протягування проводу в вікно, то шматок / шматки дроту необхідної довжини потрібно буде "відкусити" заздалегідь, тому важливо не помилитися. Якщо провід досить тонкий (наприклад менш ᴓ 0,5 мм) і довгий, то має сенс зробити тонкий човник, на який намотати дріт потрібної довжини - так його буде легше протягувати в вікно.

У мене тут наприклад внутрішня довжина каркаса була 54 мм, і розраховуючи укласти 52 витка дроту діаметром 1мм, я не вгадав - останні пів витка мені довелося робити частково внахлест (мабуть я не врахував товщину лакової ізоляції).
Див. Малюнок (для збільшення - натиснути мишею):

При розрахунку можливостей вікна потрібно враховувати сумарну товщину ізоляційних прокладок з паперу або лакоткани між обмотками.

Для точного розрахунку необхідної довжини потрібно зробити контрольний виток і заміряти його довжину. При цьому, в кожному наступному ряду виток буде трохи довше (позначиться товщина нижнього ряду і товщина міжрядної ізоляційної прокладки). Треба розуміти, що наприклад при 50 витках помилка довжини в один міліметр на виток дасть похибка 5 см на 50 витках. Також треба врахувати запас на висновки (я додавав до загальної довжини шматків по 10 см з кожного боку, тобто всього 20 см. - цього було достатньо і на висновки, і на можливу помилку).

напрямок витків

Я насилу знайшов інформацію про напрямок витків обмотки, - для цього довелося освіжити шкільний курс фізики (правило гвинта і т.п.). Хоча це питання неминуче виникає у новачка.

Головне правило - напрямок витків обмотки не має значення ... до тих пір поки виникає необхідність з'єднувати обмотки один з одним (послідовно або паралельно), або в разі застосування трансформатора в якихось пристроях, де важлива фаза сигналу.

Не важливо в якому напрямку намотувати витки - важливо як потім з'єднуються обмотки

Послідовне з'єднання обмоток

При послідовному з'єднанні обмоток трансформатора, потрібно подумки уявити, що одна обмотка є продовженням іншого, а точка їх сполуки - це розрив єдиної обмотки, в якій напрям обертання витків навколо сердечника зберігається незмінним (і звичайно не може розгортатися в зворотну сторону!).

При цьому будь-який висновок обмотки може бути початком або кінцем, а сам напрямок обертання може бути будь-яким. Головне, щоб цей напрямок залишалося однаковим у з'єднуються обмоток.

При цьому, рух з'єднуються обмоток зверху вниз котушки або від низу до верху не має значення (див. Малюнок - збільшується кліком миші).

У трансформаторах, у яких сердечник має форму літери "О", і котушки намотані на двох каркасах справа і зліва, діє ті ж правила. Але для простоти розуміння можна подумки "розірвати" сердечник (зверху чи знизу), і уявити, що він випрямляється в один стрижень, - так легше буде зрозуміти, як одна обмотка переходить в іншу зі збереженням напрямку обертання витків (по або проти годинникової стрілки) . Див. Малюнок нижче (малюнок збільшується кліком миші).

Паралельне з'єднання обмоток

При паралельному з'єднанні важлива довжина проводу в обмотках.

Навіть при однаковій кількості витків, різні обмотки можуть мати різну довжину проводу (та обмотка, яка ближче до середини - буде коротше, а та що далі - довше). В результаті цього можуть виникати перетоки.

Якщо передбачається паралельне з'єднання обмоток, то краще мотати їх одночасно в два (три, чотири ...) дроти. Тоді вони будуть однакової довжини, що максимально виключить перетоки при їх подальшому паралельному з'єднанні.

Намотування в кілька проводів також використовують при відсутності проводу потрібного перетину (набирають велику перетин декількома проводами меншого).

Перевірка напрямки витків за допомогою батарейки і мультиметра

Якщо є трансформатор, в якому потрібно з'єднати дві обмотки послідовно, але напрямок витків не видно і не відомо, можна подати імпульс постійного струму від батарейки на одну з обмоток, спостерігаючи за стрибком напруги на інший обмотці.

Коли стрибок напруги в момент підключення батарейки на мультиметри (на другий обмотці) буде в "+", то точками з'єднання обмоток будуть будь-які "+" і "-" різних обмоток (наприклад "+" мультиметра і "-" батарейки, або навпаки) . Два інших кінця при цьому будуть висновками цих обмоток після з'єднання (див. Малюнок - кликнути мишею для збільшення).

Напрямок витків на різних котушках

Повторюся - не важливо напрям намотування, важливо підключення обмоток.

Хоча є одне "але". Якщо говорити про зручність, то на такому типі трансформатора (з сердечником у вигляді букви "О" і двома котушками), зручніше праву і ліву котушку мотати однаково (не дзеркальна, а однаково). В цьому випадку зручніше буде ставити перемички при послідовному з'єднанні двох обмоток на різних котушках - перемички будуть з одного боку, і не через весь каркас зверху вниз.

Див. Малюнок (для збільшення - кликнути мишею на малюнку):

Струм холостого ходу

Якщо все зроблено правильно і сердечник трансформатора був зібраний (на заводі) якісно, ​​то струм холостого ходу (струм первинної обмотки, при повністю відключеною від навантаження вторинної) повинен бути в межах допустимих норм.

У моєму випадку цей струм був 27 мА, що просто відмінний показник.

Амперметр треба включати в розрив мережевого кабелю підключеного до первинної обмотці і, бажано з'єднавши щупи мультиметра, включити трансформатор в мережу. Після чого роз'єднати щупи і спостерігати свідчення. З'єднувати щупи перед включенням в мережу необхідно для уникнення виходу мультиметра з ладу, тому що у трансформатора може виявитися великий пусковий струм (в десятки разів вище номінального).