Станок для намотки тороидальных трансформаторов своими руками

Что представляет собой намоточный станок для трансформаторов?

Для опытных электриков и радиолюбителей, при работе своими руками, обязательно потребуется станок для намотки трансформаторов. Бытовая техника имеет в составе своей конструкции массу всевозможных катушек, трансформаторов (в том числе тороидальных), которые со временем приходят в негодность и их необходимо ремонтировать.

Станок для намотки трансформаторов

Кроме того, многие мастера не отказались бы иметь в своем арсенале инструментов самодельный ручной или электрический намоточный станок для катушек, так как он позволяет существенно сократить время и улучшить качество намотки.

1 Устройство самодельного намоточного станка

В промышленных условиях используются специальные приспособления для массового производства различных типов электрических катушек и трансформаторов. Производство однотипных изделий позволяет вкладывать финансовые средства в скоростное, автоматическое оборудование для увеличения количества выпускаемой продукции.

В работе своими руками при ремонте, восстановлении, создании новых катушек или трансформаторов, необходимости в полной автоматизации процесса перемотки нет, но метод ручной укладки каждого витка проволоки устраивает далеко не всех мастеров. Поэтому появилась практика создания своих собственных моделей.

Самым простым вариантом является ручной намоточный станок, сделанный своими руками, который оснащен регулируемым укладчиком и счетчиком витков. При его создании следует уделить внимание лишь нескольким условным требованиям:

  • простота конструкции;
  • использование подручных материалов;
  • возможность намотки катушек разного размера и конфигурации.

Устройство простейшего самодельного намоточного станка для трансформаторов

Примером такого станка сделанного своими руками может послужить такая конструкция, работающая по принципу колодезного ворота:

  • основание с двумя вертикальными стойками, сделанными из дерева или фанеры;
  • горизонтальная ось, закрепленная на стойках сделанная из толстой проволоки один конец которой выгнут в форме ручки для вращения;
  • две трубки одетые на ось, на одной из которых размещена деревянная колодка, которая фиксируется шпилькой из металла и имеет клин для надежной фиксации на вращающейся оси;
  • счетчик витков (велосипедный одометр), который подсоединяется к свободному концу оси через плотную резиновую трубку или витую пружину подходящего сечения.

Принцип работы такого устройства основан на насаживании каркаса трансформатора на ось устройства, и вращении своими руками ворота с ручным контролем плотности укладки провода и визуальным — по отсчету витков.
к меню ↑

1.1 Намотка тороидальных трансформаторов

Широкое применение тороидальных трансформаторов в бытовой технике и приборах дающих низковольтное освещение, создает необходимость в станке, а точнее, приспособлении, которое поможет намотать проволоку на каркас круглой замкнутой формы.

В промышленных условиях используются специальные кольцевые станки для качественной намотки тороидальных трансформаторов. В домашних же условиях, приходится мотать вручную долго и без гарантии качественной ровной укладки проволоки.

Приспособление в виде челнока, который работает по принципу швейной иглы, несколько облегчает работу по намотке тороидальных трансформаторов, но в недостаточной степени.

Станок для намотки тороидальных трансформаторов

Для создания более производительного устройства по намотке тородоидальных трансформаторов потребуется обод велосипедного колеса. Он закрепляется на стене при помощи штыря и имеет резиновое кольцо для закрепления проволоки.

Так как обод является цельным, то для того чтобы одевать на него каркасы тородоидальных трансформаторов, его необходимо будет разрезать и затем скрепить разборными пластинами.

Намотка тороидальных катушек при помощи этого приспособления происходит следующим образом:

  • на разъединенный обод одевается подготовленная к намотке катушка;
  • пластинами скрепляют (соединяют) обод, чтобы он являлся цельным кругом;
  • наматывают на него необходимое количество проволоки;
  • присоединяют конец провода к свободно перемещающейся по ободу катушке;
  • начинают передвигать катушку по ободу полными кругами, за счет чего проволока сама укладывается на каркас трансформатора.

При выполнении такой, практически ручной намотки, необходимо следить за натяжением проволоки и плотностью витков.

Обод велосипедного колеса подходит лишь для катушек большого размера. Этот же принцип намотки, для небольших тороидальных трансформаторов, можно применять, используя любое плоское кольцо подходящих размеров.
к меню ↑

2 Электрический намоточный станок

Ручной намоточный станок не всегда в состоянии значительно облегчить работу по перемотке трансформаторов. Для того, чтобы сделать более совершенное устройство, следует обратиться к следующей информации, которая позволяет с использованием деталей матричного принтера создать более эффективную конструкцию.

Электрический станок для намотки трансформаторов, дросселей, катушек

Используя каркас принтера и многие его узлы и детали можно получить устройство со следующими особенностями:

  • намоточный станок имеет небольшие размеры;
  • его шпиндель плавно стартует и останавливается;
  • наличие счетчика позволит избежать ошибок при подсчете витков;
  • провод укладывается автоматически;
  • возможность секционной намотки без перенастройки устройства;
  • надежное закрепление каркасов, которые не имеют центрального отверстия.

Узлы и детали намоточного станка:

  • катушка с проволокой (бобина подачи);
  • механизм притормаживания вращения шпинделя;
  • шаговый электродвигатель центровки бобины;
  • направляющие (шариковая мебельная гарнитура);
  • шторка оптических датчиков на механизме центровки бобины;
  • ручка для перенаправления позиционера к другой секции (при секционной намотке);
  • кнопки для ручного изменения направления укладки;
  • светодиоды для контроля направления укладки;
  • шаговый электродвигатель позиционера;
  • шторки для оптических датчиков контролирующих границу намотки;
  • регулировочный винт позиционера;
  • катушка для намотки;
  • электродвигатель намотки;
  • счетчик количества витков;
  • кнопки настройки устройства;
  • оптический датчик синхронизации;
  • регулятор скорости вращения.

Самодельный электрический станок для намотки трансформаторов

2.1 Назначение и принцип работы отдельных частей и узлов

Подающий узел — используется для установки в нем бобины с проводом с обеспечением нужной величины его натяжения при подаче. Состоит из приспособления для крепления бобин и системы притормаживания вращения вала.

Подтормаживание необходимо для обеспечения качественной намотки за счет натяжения подающегося провода.

Центровка подающей бобины необходима из-за небольших габаритов станка и выполняется при помощи центрирующего механизма, который работает следующим образом:

  • провод, сматываемый с бобины, проходит через шторку, которая имеет форму вилки;
  • шаговый двигатель, через редуктор с зубчатым ремнем, автоматически передвигает бобину по роликовым направляющим.

Позиционер — устройство, при помощи которого выставляются границы укладки провода. Шаговый электродвигатель перемещает укладчик до тех пор, пока шторка не перекроет один из контролирующих датчиков. Как только это происходит — направление укладки изменяется.

Укладчик — позволяет проводить перенастройку при намотке провода различного диаметра — от 0,2 до 0,4 мм.

Приемная катушка, на которую происходит намотка слоев

Приемный узел — вращение катушки, на которую наматывается провод, обеспечивается высокоскоростным электродвигателем, имеющим редуктор. Редуктор состоит из 3-х шестеренок с общим делением 18, что позволяет получить достаточный вращающий момент на небольших оборотах. Регулировка скорости вращения самого электродвигателя осуществляется за счет изменения величины подающегося к нему напряжения.

Конструкция крепления позволяет закреплять каркасы без наличия сквозного отверстия, за счет двух плоских пластин, которые сжимают их с обеих сторон.

Подобная конструкция не является догматической. Все элементы, детали, отдельные узлы, подбираются в соответствии с конкретными задачами и возможностями любителя поработать своими руками. Главная идея заключается в том, что при достаточном желании и некоторых принципиальных знаниях, каждому мастеру вполне под силу самостоятельно собрать намоточный станок для любого типа трансформаторов.
к меню ↑

2.2 Самодельный намоточный станок для трансформаторов (видео)

Способ намотки тороидального трансформатора

Предлагается упрощенный способ намотки повышающего тороидального трансформатора для использования его в электронных самоделках. На примере изготовления образца, рассматривается технология и процесс намотки трансформатора с помощью простого намоточного станка, что обеспечивает вариант менее трудоемкого изготовления трансформатора, возможно и с некоторым снижением его характеристик.

В практике радиолюбителя часто появляется вопрос, какой трансформатор использовать в изготовляемом устройстве. Приобрести трансформатор с нужными параметрами обычно не удается, поэтому его приходится наматывать самому, полностью или перематывать из имеющихся в наличии. При этом приходится выбирать конструктивное исполнение трансформатора — броневой, стержневой или тороидальный (кольцевой).

Среди приведенных конструкций, тороидальный трансформатор имеет немало преимуществ — это компактность, хорошее соотношение между размером и мощностью, а также высокий КПД. Но имеются и минусы — такая конструкция трансформатора трудоемка в изготовлении, особенно при намотке обмоток с большим коэффициентом трансформации, да еще и для современных малогабаритных импульсных устройств.

Для намотки тороидального трансформатора можно использовать автоматизированный механизм с кольцевым расцеплением или мотать обмотки вручную с помощью челнока – катушки. Первый вариант позволяет мотать быстро и без усилий, но мероприятие дорогостоящее, а самостоятельное изготовление такого механизма для разовых использований нецелесообразно. Второй способ проще, но требует много времени и терпения. Поэтому радиолюбители опасаются браться за изготовление своими руками тороидального трансформатора, тем более что намотать открытую катушку броневого трансформатора намного проще, используя недорогой ручной намоточный станочек.

Читайте также  Как переводится ЧПУ станок?

Хотя это сравнение справедливо лишь в том случае, если не стоит первоочередная проблема — приобретение подходящего ферритового сердечника.

Для выхода из положения, рассмотрим предлагаемый процесс намотки повышающего тороидального трансформатора, позволяющий уменьшить трудоемкость его изготовления. Это стало возможным за счет давно опробованного способа — разделения кольцевого сердечника на две части и раздельной намотки половинок. Кроме того, в изготовлении обмоток поможет намоточный станок.

Цель работы – изготовление импульсного повышающего тороидального трансформатора со средним выводом в первичной обмотке.
Будем считать, что расчет тороидального трансформатора уже выполнен (Интернет в помощь), переходим к его изготовлению.

Изготовление трансформатора

Для этого необходимо:
— Сердечник — ферритовое кольцо (в примере М2000НМ-210182 38 х 24 х 7);
— Лакированный обмоточный провод ПЭТВ (ПЭЛ) 0,10…0,15;
— Лакированный обмоточный провод ПЭЛ 0,7…1,0;
— Изоляция — скотч, фторопластовая лента, изолента;
— Кусочки провода в толстой изоляции;

1. Разделение сердечника на две части

Осмотрим тороидальный сердечник на отсутствие заусениц, неровностей и трещин, при необходимости притупим надфилем или наждачной бумагой острые кромки.

Разделим сердечник трансформатора — ферритовое кольцо, на две равные части. Для этого, по линии разметки, с помощью надфиля нанесем неглубокие риски. Слегка зажав в тиски через картонные или пластмассовые прокладки, нижнюю половину кольца (по линии разделения), с небольшим усилием надавим на верхнюю половину кольца плоским предметом, например, деревянной планкой. Получим две аккуратные половинки.

2. Изоляция сердечника

С помощью канцелярского скотча или фторопластовой ленты изолируем в 5-7 слоев половинки сердечника.

3. Условия намотки

— Намотка всех обмоток выполняется в одном направлении. Намотка каждой половинки сердечника является как бы продолжением обмотки другой половинки.
— Одноименные обмотки в каждой из половинок сердечника идентичны.

4. Намотка первичной обмотки

Двумя проводами ПЭЛ 0,7…1,0 одновременно, мотаем по 5-7 витков первичной обмотки, на каждой из половинок сердечника. Провод как можно плотнее прижимаем к сердечнику, витки равномерно распределяем по площади. Положение обмотки сразу же фиксируем скотчем от перемещения. Затем, первичные обмотки трансформатора окончательно изолируем в 5-7 слоев скотча.

5. Намотка вторичной обмотки

Намотка вторичной обмотки выполняется в следующем порядке.
— Припаять кусочек гибкого монтажного провода к началу провода обмотки трансформатора;
— Изолировать и закрепить скотчем место пайки на сердечнике;
— С помощью приспособления, на каждой из половинок сердечника, выполнить намотку по половине числа витков вторичной обмотки.
— Каждый слой обмотки изолируется от последующего в 4-5 слоев изоляции.
— В конце обмотки, также припаять кусочек монтажного провода, изолировать и закрепить скотчем место пайки.
— Окончательно изолировать в 5-7 слоев скотча вторичные обмотки трансформатора.

6. Приспособление для намотки

Приспособление для намотки полукольцевого сердечника выполнено на базе старого ручного намоточного станка «Счетмаш» (цена 7 руб). Оно позволяет стабилизировать положение обмоточного провода при намотке, иметь аккуратное расположение витков в обмотке, бОльшую скорость в работе и четкую фиксацию на механическом счетчике числа выполненных витков в обмотке.

Таким образом, вращение рукоятки намоточного станка переходит в эллипсное перемещение ведущего наконечника (без его вращения) с намоточным проводом и выполняется равномерная укладка витков в обмотку.

Изменением расположения кронштейна по длине рычага, можно изменить размеры осей эллипса, что поможет оптимизировать процесс намотки при изменении диаметра кольцевого сердечника.

Для равномерного натяжения провода при укладке, желательно на провод, между катушкой и подающей трубкой, положить небольшой груз, например, тканевую салфетку.

Используя станок, быстро и аккуратно выполняем намотку одинаковых вторичных обмоток на обеих половинках сердечника.
С помощью тестера проверяем целостность обмоток.

7. Сборка трансформатора

Сердечники с обмотками соединяем вместе по месту излома, предварительно нанеся клей на места стыка. Стягиваем половинки изолентой и сушим конструкцию.

Для выполнения цели работы — изготовления повышающего трансформатора со средним выводом в первичной обмотке, последовательно соединяем соответствующие обмотки на обеих половинках сердечника (конец одной с началом другой).

Соединение первичных обмоток даст средний вывод для работы трансформатора, а соединение вторичных обмоток заизолируем и спрячем между обмотками. Свободные концы обмоток подключим к схеме. Тороидальный трансформатор готов.

8. Испытание трансформатора

Для испытания трансформатора, навесным монтажом соберем двухтактный автогенератор на полевых транзисторах и выпрямителе на высоковольтных диодах КЦ106. К генератору подключим блок из трех последовательно соединенных никель-металлогидридных (NiMH) аккумуляторных элементов (по 1,2 В).

Включим питание, на выходе выпрямителя образуется дуга высоковольтного разряда. Делаем вывод – изготовленный импульсный повышающий тороидальный трансформатор выполняет свою функцию.

Делаем машину для намотки тороидальных катушек на базе Arduino

Всем привет, представляю вам изготовленную мною машину для намотки тороидальных катушек на базе Arduino. Машина автоматически наматывает проволоку и поворачивает тороид. В качестве интерфейса я использовал энкодер и ЖК-экран 16×2. Пользователь может вводить такие параметры, как диаметр катушки, количество оборотов и угол намотки.

В данной статье я расскажу, как построить эту машину и дам подробности её работы.

Комплектующие

Список комплектующих для самостоятельной сборки:

  • Arduino Nano
  • Драйвер шагового двигателя A4988
  • Энкодер
  • ЖК-дисплей 16×2 I2C
  • Шаговый двигатель Nema 17
  • Двигатель на 1000 RPM
  • Ремень
  • L293D
  • Алюминиевый профиль 20 × 20
  • Болты/гайки
  • Лист фанеры 12 мм

Подробности сборки

Намоточное кольцо

Кольцо я изготовил из фанеры 12 мм. Внешний диаметр – 145 мм, внутренний – 122 мм. Имеется углубление длиной 43 мм и глубиной 5 мм для катушки.

В кольце я сделал один разрез и замок для его открывания. Открыв замок, мы размещаем тороидальную катушку внутри кольца.

Также у кольца есть углубление по внешней стороне, 8 мм шириной и 4 мм глубиной, в котором размещается ремень шириной 6 мм.

Катушка

Катушка для медного провода, которую я выточил из нейлонового стержня. Все размеры показаны на картинке.

Материал выбран потому, что нейлон, во-первых, легче алюминия, во-вторых, его легко точить на станке. Кроме того, когда машина работает, он не колеблется так сильно.

Корпус машины

Корпус также сделан из фанеры 12 мм. На нём закреплены три направляющих ролика, расставленные примерно в 120° друг от друга.

Ролики сделаны из подшипников 626Z, гаек и болтов. На них будет вращаться наше деревянное намоточное кольцо.

Верхняя часть кольца откидывается, а после закрытия зажимается при помощи барашковой гайки. Откинув эту часть, мы устанавливаем кольцо внутрь машины. Вернув её на место, нужно прижать к ней ролик так, чтобы он вошёл в бороздку.

Ролики-держатели тороида

Это ролик, вращающий катушку, и одновременно удерживающий её. Я выточил их из нейлонового стержня на моём токарном мини-станке. Все размеры приведены на фото.

Ролики я снабдил поролоновой лентой, она хорошо держит катушку и та не проскальзывает. Важно использовать барашковые гайки для закрепления направляющих – обычные от вибрации откручиваются.

Сверху и снизу каждого ролика я поставил по фланцевому подшипнику.

Крепление шагового двигателя

Так я закрепил шаговый двигатель, NEMA17. Он вращает катушку, что позволяет автоматически наматывать проволоку по всей её окружности и не требует ручного вращения.

Двигатель постоянного тока

Этот мотор вращает намоточное кольцо. Я использовал Orange Jhonson 12v Dc Motor 300 RPM. Вам советую взять мотор на 600 RPM или 1000 RPM.

Ремень имеет 600 мм в длину и 6 мм в ширину. Держатель мотора, крепящийся к алюминиевому профилю, также сделан из фанеры.

Инфракрасный датчик

Я использовал датчик от SeedStudio. Он отправляет сигнал на контакт обработки прерываний Arduino – таким образом Arduino может подсчитывать количество оборотов кольца.

Я закрепил датчик на алюминиевом профиле так, чтобы замок кольца заодно работал и отражающей поверхностью, на которую реагирует датчик.

Данный датчик выдаёт по 2 сигнала за один поворот кольца – когда дерево сменяется металлом, сигнал меняется с низкого напряжения на высокое, а потом наоборот. Обработчик прерываний регистрирует два изменения состояния. Поэтому для подсчёта реального количества поворотов мне пришлось делить количество срабатываний пополам.

Читайте также  Обработка нержавеющей стали на токарном станке

Основание аппарата

Основание тоже сделано из фанеры 12 мм, имеет размеры 300х200 мм. Четыре резиновых ножки будут прочно и хорошо держать машину, и помогут избежать ненужной вибрации.

Для установки компонентов я закрепил на основании алюминиевый профиль. Обожаю его за гибкость в использовании. Все компоненты можно легко устанавливать на профиле и двигать вдоль него. Позволяет легко выравнивать компоненты относительно друг друга.

Корпус контроллера

Коробочка распечатана на 3D-принтере, внутрь установлены плата, ЖК-дисплей и энкодер. Корпус придаёт профессиональный вид всему проекту, а также обеспечивает удобную настройку аппарата. Корпус закреплён на основании при помощи металлической скобы.

Схема подключения

Навигация в меню

ЖК-дисплей используется для вывода информации, а энкодер – для ввода.

Первый экран с приветствием.

На втором экране нужно ввести внешний диаметр катушки – аппарат поддерживает катушки разных диаметров.

На третьем экране нужно ввести количество витков.

На четвёртом экране нужно ввести угол покрытия катушки. 360° означает, что катушка будет покрыта проволокой целиком. 720° означает, что катушка будет обмотана проволокой дважды по окружности.

На 5-м экране можно проверить все входные данные пред тем, как запустить машину. Если всё верно, нажимаете на энкодер, и машина стартует.

6-й экран демонстрирует количество витков в реальном времени.

Тороидальный трансформатор своими руками

На практике выделяют достаточно большое разнообразие преобразователей электрической энергии, как по конструктивным особенностям, так и по принципу действия. Среди устройств для изменения величины напряжения существуют броневые, стержневые и тороидальные трансформаторы. Последний вариант по своей форме напоминает бублик, за счет чего он является наиболее эффективным в части передачи магнитного потока. Его КПД может приближаться к 100% и отличается достаточной простотой намотки, поэтому многие радиолюбители стараются изготовить тороидальный трансформатор своими руками.

Конструкция и принцип работы

Конструктивная особенность такого трансформатора заключается в форме магнитопровода, которая представляет замкнутое кольцо, называемая тором.

В остальном состав его элементов идентичен другим типам электрических машин:

  • Обмотка – выполняется медным проводником, разделяется на первичную и вторичную. Обе обмотки могут отличаться сечением проводника.
  • Тороидальный сердечник — имеет форму кольца, изготавливается наборной шихтовкой, ленточной сталью или монолитным железом, в зависимости от габаритов и назначения. В качестве материала берутся ферромагнитные сплавы, обеспечивающие хорошую магнитную проводимость.
  • Изоляционных материалов – часть диэлектрика заранее наносится на монтажных провод, остальной диэлектрик разделяет катушку тора с железом, обмотки между собой, между катушками и кожухом. В качестве изоляции используются ленточные или лакотканевые материалы, электроизоляционный картон, клей и т.д.
  • Защитный кожух – предназначен как для защиты силового трансформатора от механических повреждений, так и для предотвращения контакта человека с поверхностью обмоток.
  • Выводы вторичной и сетевой обмотки, крепежные и вспомогательные детали.

Рис. 1. Конструкция тороидального трансформатора

Принцип действия тороидального преобразователя заключается в подаче напряжения питания на выводы первичной обмотки. После чего в ней начинает протекать электрический ток, который создает магнитный поток внутри витков. Магнитный поток перемещается внутри каркасов катушек и наводит ЭДС во вторичной обмотке. При условии подключения нагрузки к ее выводам будет происходить потребление заданной мощности.

Данное устройство нашло применение в тороидальных автотрансформаторах (ЛАТРах), радиоэлектронике, сварочных трансформаторах и прочих преобразователях. В домашних условиях занимаются перемоткой трансформатора такого типа за счет относительно простого процесса.

Изготовление своими руками

Чтобы изготовить тороидальную электрическую машину вам необходимо определиться с ее типом. Всего выделяют повышающий и понижающий трансформатор, в первом случае с низкого напряжения, к примеру, 220В получают высокое — 600В, а во втором, с высокого низкое, как наиболее распространенный вариант с 220В – 12В. Важным параметром для изготовления и расчета тороидального агрегата является коэффициент трансформации, показывающий, во сколько раз изменяется электрическая величина во вторичной обмотке по отношению к первичной. Для его определения используется одно из следующих соотношений:

U1 и U2, I1 и I2 — величина напряжения и тока в обмотках, W1 и W2 – это число витков.

Что необходимо для работы?

Вам обязательно пригодится набор слесарных инструментов для элементарных работ: отвертки, пассатижи, круглогубцы, ножи, паяльник, заклепочник и т.д. Также для того чтобы намотать тороидальный сетевой трансформатор или самодельный сварочный агрегат вам понадобятся некоторые материалы:

  • Медный провод с лаковым покрытием – можете взять и с виниловой изоляцией, но у него будет толщина больше. Как результат, намотка потребует больших усилий, что не сильно удобно при большом числе витков.
  • Устройство для намотки – чаще всего применяется либо автоматизированный механизм с кольцевым расцеплением, либо челночная катушка. Первый позволяет наматывать провода быстро и без лишних усилий, но его приобретение или самостоятельное изготовление требует дополнительных затрат. Второй способ куда проще, но он хуже применяется для жил большого сечения.
  • Изоляционный материал – вам пригодится электроизоляционный картон, полимерный диэлектрик, лакотканевая изоляция, тканевая изолента. Чтобы перемотать трансформатор можно использовать не все вышеперечисленные материалы, а выбрать некоторые из них.
  • Магнитопровод или тор – наилучшим вариантом будет готовый заводской сердечник круглой формы от другого трансформатора. Однако если его нет, можно собрать тороидальную конструкцию самостоятельно. Для этого подойдет шихтовка от стержневого магнитопровода.

Возьмите длинный лист стали и согните кольцом, на краю зафиксируйте концы.

Рис. 2. Согните пластину железа

Внутрь полученного тороидального листа поместите следующий, следите за тем, чтобы края ложились стык в стык. При необходимости, края можно подрезать, что особенно актуально на внутренних слоях. Каждую пластину необходимо четко обжимать, чтобы при мотании тор получился плотным без зазоров.

Если вы решите изготовить сердечник, его края обязательно следует обработать эпоксидным клеем с обеих сторон. После этого сборку сердечника можно считать оконченной. Помимо этого можно использовать ленточную сталь, которую по такой же технологии закручивают плотной по спирали.

Рис. 3. Намотайте сердечник из ленточной стали

Расчет

Чтобы начать вычисления, вам необходимо определиться с величиной напряжения на вторичной и первичной обмотке и нужной мощностью тороидального трансформатора. Далее вам понадобится определить сечение тора:

S = H * ((D-d))/2

  • S – площадь сечения магнитопровода;
  • H – высота тороидального сердечника;
  • D – внешний диаметр тороидального сердечника;
  • d – внутренний диаметр тороидального сердечника.

Чтобы вычислить количество витков воспользуйтесь двумя выражениями для коэффициента передачи магнитопровода:

Здесь k – коэффициент передачи, f – частота в подключаемой сети, S – площадь сечения магнитопровода. W1 – число витков в первичной катушки, U1 – напряжение в первичке. Из второй формулы вы узнаете количество витков, аналогично рассчитываются витки для вторичной обмотки тороидального трансформатора.

Чтобы определить сечение проводов катушек преобразователя, воспользуйтесь формулой:

  • S – площадь сечения проводника трансформатора;
  • P – мощность тороидального трансформатора;
  • ρ – удельная проводимость материала жил (для меди 0,017 Ом*мм 2 /м);
  • U – напряжение в соответствующей обмотке трансформатора;
  • l – длина проводника в катушке, этот параметр можно узнать из следующей формулы:

И длину и сечение трансформатора можно рассчитать для каждой обмотки отдельно. После того как расчет тороидального агрегата готов, можно переходить к его намотке.

Намотка

Процесс изготовления самодельного трансформатора будет состоять из нескольких этапов:

  • осмотрите тороидальный магнитопровод на предмет отсутствия заусениц и неровностей – поверхность должна быть ровной, без выпирающих краев.

Рис. 4. Осмотрите сердечник

  • изготовьте для пластин самодельного трансформатора изоляцию из электротехнического картона, при его отсутствии можете взять любой другой диэлектрик;

Рисунок 5: заизолируйте сердечник картоном

  • чтобы не повредить изоляцию провода, наденьте на край челнока виниловую трубку и намотайте медный провод;

Рис. 6. Виниловая изоляция на край челнока

  • припаяйте край провода к первому выводу обмотки тороидального трансформатора;

Рис. 7. Припаяйте провод к выводу трансформатора

  • заизолируйте электроизоляционным картоном и закрепите место пайки на сердечнике;

Рис. 8. Закрепите место пайки на сердечнике

  • с помощью челнока намотайте обмотку, при этом старайтесь делать витки, как можно плотнее к сердечнику;

Рис. 9. Намотайте обмотку челноком

  • заизолируйте первичную обмотку тороидального трансформатора.

Рис. 10. Заизолируйте первичную обмотку

Перемотка вторичной обмотки осуществляется аналогичным образом, после чего ее так же изолируют и всю конструкцию, при необходимости, закрывают корпусом. Тороидальный трансформатор готов.

Читайте также  Самодельный гибочный станок для листового металла

Видео инструкция


Намотка тороидального трансформатора своими руками

Намотка трансформатора своими руками — задача несложная, если к ней подготовиться заранее. Люди, которые изготавливают различную радиоаппаратуру или силовые инструменты, имеют потребность в трансформаторах для конкретных нужд. Поскольку далеко не всегда предоставляется возможность приобрести определенные изделия, то мастера зачастую наматывают тороидальные трансформаторы самостоятельно. Те, кто в первый раз пытаются провести обмотку, сталкиваются с трудностями: не могут определить правильность расчетов, подобрать соответствующие детали и технологию. Необходимо понимать, что разные типы наматываются по-разному.

  • Подготовка к проведению намотки
  • Необходимые материалы
  • Как ускорить рабочий процесс

Также кардинально отличаются тороидальные устройства. Расчет тороидального трансформатора и его намотка будут особыми. Так как радиолюбители и мастера создают детали под силовое оборудование, но не всегда обладают достаточными знаниями и опытом для их изготовления, то этот материал поможет данной категории людей разобраться с нюансами.

Подготовка к проведению намотки

  • В первую очередь нужно провести правильный расчет тороидального трансформатора по сечению сердечника. Вычисляется нагрузка, для этого суммируют все подключенные устройства (двигатели, передатчики и т. п. ), питание которых будет обеспечиваться. К примеру, радиостанция имеет 3 канала, мощность которых по 15, 10 и 15 Ватт. Суммарно это 40 Ватт.
  • Далее следует поправка на КПД схемы (в большинстве передатчиков около 70%). У трансформатора также имеется собственный КПД, составляющий 95%, но нужно сделать поправку на самоделку и выставить уровень КПД не более 90%. Значит, требуемая мощность возрастет до 63,5 Вт. Стандартный вес устройств с такой мощностью — до 1,5 кг.
  • Следующий шаг — определяют входное и выходное напряжение. Если 220 В — входное, а 12 В — выходное со стандартной частотой 50 Гц, количество витков составит на одну обмотку 220*0,73=161 виток (округляют до целых чисел), а снизу получится 12*0,73=9 витков.
  • Затем — определение диаметра провода. Для этого необходимо обладать информацией относительно плотности и протекания тока, на 1 кВт выставляют значение до 3 А/мм2.

Необходимые материалы

Материалы для намотки требуют тщательного выбора, важное значение имеет каждая из деталей. В частности, вам понадобятся:

  1. Каркас трансформаторный. Он используется для изоляции сердечника от обмоток, а также удерживает обмоточные катушки. Его изготавливают из прочных и тонких диэлектрических материалов, чтобы не занимать слишком много места в интервалах («окнах») сердечника. Можно воспользоваться картонками, микрофибрами, текстолитом. Толщина материала не должна быть более 2 мм. Каркас склеивают, пользуясь обычным клеем для столярных работ (нитроклеем). Его форма и размеры полностью зависят от сердечника, высота — немного больше, чем у пластины (высота обмотки).
  2. Сердечник. Эту роль, как правило, выполняют магнитопроводы. Лучшим решением станет применение пластин из разобранных трансформаторов, поскольку они произведены из подходящих сплавов и рассчитаны на некоторое количество витков. Магнитопроводы имеют разнообразную форму, но чаще всего встречаются изделия в виде буквы «Ш». Кроме того, их можно вырезать из различных заготовок, которые есть в наличии. Чтобы определить точные размеры, предварительно наматывают провода обмоток.
  3. Провода. Здесь нужно использовать два вида: для обмотки и для выводов. Оптимальное решение для трансформирующих устройств — медные провода, имеющие эмалевую изоляцию (тип ПЭЛ или ПЭ). Их хватит даже для силовых трансформаторов. Широкий выбор сечений позволяет подобрать самый подходящий вариант. Также часто применяют провода ПВ. Для вывода лучше всего брать провода с разноцветной изоляцией, чтобы не путаться при подключении.
  4. Изоляционные подкладки. Помогают увеличить изоляцию провода обмотки. Как правило, используют тонкую и плотную бумагу (отлично подойдет калька), которую следует уложить между рядов. Но бумага должна быть целой, разрывы и проколы, даже самые незначительные, — отсутствовать.

Как ускорить рабочий процесс

У многих радиолюбителей в арсенале имеются простые специальные агрегаты, с помощью которых делается обмотка. Во многих случаях речь идет о несложных конструкциях в виде небольшого столика либо подставки на стол, на которых установлено несколько брусков с вращающейся продольной осью. Длина самой оси должна превышать длину каркаса намотки в 2 раза. На одном из выходов из брусков крепится ручка, позволяющая вращать устройство.

На оси надеваются катушечные каркасы, которые стопорятся с двух сторон шпильками-ограничителями (они препятствуют перемещениям каркаса вдоль оси).

Намоточный станок для трансформаторов, катушек: выявляем суть

Для опытных электриков и радиолюбителей, при работе своими руками, обязательно потребуется станок для намотки трансформаторов. Бытовая техника имеет в составе своей конструкции массу всевозможных катушек, трансформаторов (в том числе тороидальных), которые со временем приходят в негодность и их необходимо ремонтировать.

Станок для намотки трансформаторов

Кроме того, многие мастера не отказались бы иметь в своем арсенале инструментов самодельный ручной или электрический намоточный станок для катушек, так как он позволяет существенно сократить время и улучшить качество намотки.

Устройство самодельного намоточного станка

В промышленных условиях используются специальные приспособления для массового производства различных типов электрических катушек и трансформаторов. Производство однотипных изделий позволяет вкладывать финансовые средства в скоростное, автоматическое оборудование для увеличения количества выпускаемой продукции.

В работе своими руками при ремонте, восстановлении, создании новых катушек или трансформаторов, необходимости в полной автоматизации процесса перемотки нет, но метод ручной укладки каждого витка проволоки устраивает далеко не всех мастеров. Поэтому появилась практика создания своих собственных моделей.

Самым простым вариантом является ручной намоточный станок, сделанный своими руками, который оснащен регулируемым укладчиком и счетчиком витков. При его создании следует уделить внимание лишь нескольким условным требованиям:

  • простота конструкции;
  • использование подручных материалов;
  • возможность намотки катушек разного размера и конфигурации.

Устройство простейшего самодельного намоточного станка для трансформаторов

Примером такого станка сделанного своими руками может послужить такая конструкция, работающая по принципу колодезного ворота:

  • основание с двумя вертикальными стойками, сделанными из дерева или фанеры;
  • горизонтальная ось, закрепленная на стойках сделанная из толстой проволоки один конец которой выгнут в форме ручки для вращения;
  • две трубки одетые на ось, на одной из которых размещена деревянная колодка, которая фиксируется шпилькой из металла и имеет клин для надежной фиксации на вращающейся оси;
  • счетчик витков (велосипедный одометр), который подсоединяется к свободному концу оси через плотную резиновую трубку или витую пружину подходящего сечения.

Принцип работы такого устройства основан на насаживании каркаса трансформатора на ось устройства, и вращении своими руками ворота с ручным контролем плотности укладки провода и визуальным — по отсчету витков.
к меню

Намотка тороидальных трансформаторов

Широкое применение тороидальных трансформаторов в бытовой технике и приборах дающих низковольтное освещение, создает необходимость в станке, а точнее, приспособлении, которое поможет намотать проволоку на каркас круглой замкнутой формы.

В промышленных условиях используются специальные кольцевые станки для качественной намотки тороидальных трансформаторов. В домашних же условиях, приходится мотать вручную долго и без гарантии качественной ровной укладки проволоки.

Приспособление в виде челнока, который работает по принципу швейной иглы, несколько облегчает работу по намотке тороидальных трансформаторов, но в недостаточной степени.

Станок для намотки тороидальных трансформаторов

Для создания более производительного устройства по намотке тородоидальных трансформаторов потребуется обод велосипедного колеса. Он закрепляется на стене при помощи штыря и имеет резиновое кольцо для закрепления проволоки.

Так как обод является цельным, то для того чтобы одевать на него каркасы тородоидальных трансформаторов, его необходимо будет разрезать и затем скрепить разборными пластинами.

Намотка тороидальных катушек при помощи этого приспособления происходит следующим образом:

  • на разъединенный обод одевается подготовленная к намотке катушка;
  • пластинами скрепляют (соединяют) обод, чтобы он являлся цельным кругом;
  • наматывают на него необходимое количество проволоки;
  • присоединяют конец провода к свободно перемещающейся по ободу катушке;
  • начинают передвигать катушку по ободу полными кругами, за счет чего проволока сама укладывается на каркас трансформатора.

При выполнении такой, практически ручной намотки, необходимо следить за натяжением проволоки и плотностью витков.

Обод велосипедного колеса подходит лишь для катушек большого размера. Этот же принцип намотки, для небольших тороидальных трансформаторов, можно применять, используя любое плоское кольцо подходящих размеров.
к меню