+7 495 120-13-73 | 8 800 500-97-74

(для регионов бесплатно)

Содержание

Самодельный намоточный станок с приспособлением для намотки трансформаторов » Полезные самоделки

Простой намоточный станок

(рис. 1) позволяет наматывать катушки проводом диаметром от 0,15 до 1,5 мм виток к витку или внавал с подсчетом количества витков провода, намотанных на катушку.

 

 

Рис. 1 Простой намоточный станок.


На деревянном основании размерами 370x230x18 мм укрепляют шурупами два направляющих бруска с фасками под углом 45°. Между ними устанавливают деревянные стойки, одна из которых подвижная, другая — неподвижная. Между стойками устанавливают деревянный брусок с каркасом для намотки провода. Размер бруска должен соответствовать размеру каркаса катушки. С одной стороны на ось бруска надевают и закрепляют винтом ручку для вращения, а с другой стороны подключают счетчик для подсчета количества витков провода (счетный механизм берут от старого электросчетчика). Во время работы намоточный станок крепят к столу шурупом или винтом.

 

Приспособление для намотки катушек на базе точильного станка

(рис. 2). Для намотки катушек проводом диаметром от 0,1 до 0,6 мм можно приспособить точильный станок, снабдив его специальной оправкой, навинчиваемой на валик точильного круга вместо крепежной гайки, как показано на рисунке.

Если намоточными работами приходится заниматься часто, то целесообразно изготовить универсальную оправку, состоящую из двух одинаковых частей в виде усеченных пирамидок (рис. 2).

 

 

Рис. 2. Приспособление для намотки катушек на базе точильного станка.

 

Приспособление для намотки катушек на базе ручной дрели.

(рис. 3). Для намотки высокочастотных катушек, дросселей, малогабаритных трансформаторов проводом диаметром от 0,1 до 0,5 мм в любительских условиях можно приспособить обычную ручную дрель, зажатую в тиски.\

 

 

Рис. 3. Приспособление для намотки катушек на базе ручной дрели.

 

В. Г. Бастанов
Пособие для радиолюбителей конструкторов

Простой настольный намоточный станок » Полезные самоделки

В прошлой статье я поделился с Вами, как перемотать вторичные обмотки трансформатора под необходимое напряжение. Толстая проволока наматывалась вручную, так как другим способом в домашних условиях аккуратно уложить виток к витку не представлялось возможным. С меньшим диаметром обмоточного провода можно применить более технологичный способ, что позволит сократить время и усилия при намотке, а так же, что немало важно, изготовление трансформатора не будет отличаться от заводского исполнения. Далее будет описана простая конструкция самодельного намоточного станка, с помощью которого Вы с легкостью сможете намотать катушки, дроссели, силовые и звуковые трансформаторы.

Метод работы намоточного станка

Станок для намотки – востребованное оборудование, с помощью которого наматывают трансформаторные однослойные и многослойные катушки цилиндрического типа и всевозможные дроссели. Намоточное устройство равномерно распределяет проволоку обмотки с определенным уровнем натяжения. Оно бывает ручным и автоматическим, и работает по такому принципу:


Как работает станок для намотки

  • Вращение рукоятки задает намотку проводки или кабеля на каркас катушки. Она служит основанием изделия и надевается на специальный вал.
  • Проволока перемещается горизонтально благодаря направляющему элементу укладчика.
  • Количество витков определяют специальные счетчики. В самодельных конструкциях эту роль может выполнять велосипедный спидометр или магнитно-герконовый датчик.

Ручной прибор для укладки провода довольно примитивный, поэтому редко применяются на производстве.

Намоточный станок на механическом приводе позволяет выполнять сложную обмотку:

  • рядовую;
  • тороидальную;
  • перекрестную.


Ручной намоточный станок с механическим счетчиком оборотов

Он функционирует с помощью электрического двигателя, который задает движение промежуточного вала с использованием ременной передачи и трехступенчатых шкивов.

Большую роль при этом играет фрикционная муфта сцепления. Благодаря ей станок работает плавно, без толчков и обрывов проволоки. Шпиндель с закрепленной оправой, на которую надета катушка, производит запуск счетчика. Намоточный станок настраивается с помощью винта под любую ширину катушечного каркаса.

Современные модели оснащены цифровым оборудованием. Они работают посредством специально заданной программы, которая хранит информацию в запоминающем устройстве. Значение длины и диаметра провода позволяет точно определить точку пересечения линий.


Современные намоточные станки оснащены специальными счетчиками

Механизм намоточного станка

Станок для намотки классифицируют по группам:

  • рядовой;
  • универсальной;
  • тороидальной намотки.

Каждое изделие имеет индивидуальную конструкцию.

Намоточный станок, выполняющий рядовую укладку проволоки, состоит из таких элементов:

  • Механизм намотки имеет вид сварной рамы, которая оборудована двигателем, зубчато-ременной передачей, передней и задней бабкой.
  • Механизм раскладки позволяет перемещать длинномерный материал вдоль оси намотки. Это сварная конструкция, по которой двигается каретка с направляющими роликами для провода.
  • Модели устройств отличаются друг от друга габаритами и функциональными возможностями.

Стандартная модель прибора для укладки провода несколькими перегибами за один оборот предполагает наличие таких элементов:


Составляющие станка

  • Основной каркас, состоящий из деревянных или металлических стоек, которые занимают вертикальное положение.
  • Между опорами расположены две горизонтальные оси: одна предназначена для пластин, другая – для катушки.
  • Сменные шестерни, посылающие на катушку вращение.
  • Рукоятка, которая вращает катушечную ось. Для ее фиксации используют цанговый зажим.
  • Фиксаторы: гайки, винты.

Намотка проволоки на тороидальные сердечники осуществляется посредством специализированного оборудования кольцевого типа:

  • Приспособление имеет вид челнока, работающего по принципу швейной иглы.
  • Шпуля представляет собой механизм двух пересекающихся колец с вынимающимся сектором, на который устанавливают тороидальный каркас.
  • Вращение шпули задает электродвигатель.

Необходимые материалы и комплектация для изготовления

Чтобы собственноручно сделать станок для намотки проволоки на круглый каркас, понадобится несколько деталей.

Станина из листового материала, скрепленного сварочным методом. Оптимальная толщина основания – 15 мм, боковых частей – 6 мм. Устойчивость конструкции обеспечивается ее тяжестью:


Схема станины станка

  • Боковые части прикладывают друг к другу, одновременно просверливают в них отверстия.
  • Подготовленные элементы приваривают к основанию.
  • В высоко расположенные пробоины монтируют втулки, в нижние – подшипники, которые можно взять из использованного дисковода.
  • Крепежные детали с внешней стороны боковин надежно фиксируют крышками.

Важные составляющие конструкции станка – валы:

  • Верхний вал диаметром 12 мм держит каркас катушки. Его роль может исполнять аналогичная конструктивная деталь вышедшего из строя матричного принтера.
  • На средний вал такого же диаметра опирается устройство подачи длинномерного материала. Перед вводом в эксплуатацию его желательно отполировать.
  • Нижний вал является подающим элементом. Его размеры зависят от шага резьбы.


Самодельный намоточный станок — схема устройства

Втулка укладчика диаметром и длиной по 20 мм. Ее внутренняя резьба совпадает с резьбой нижнего вала.

Шкивы – трехступенчатые, выточенные из стали, общей толщиной не более 20 мм. В противном случае придется увеличить хвостовики верхнего и нижнего валов. Каждый блок содержит три канавки с разным диаметром, в зависимости от сечения проволоки. Их ширина определяется пассиками. Такая комбинация обеспечивает большое разнообразие шагов намотки провода.

↑ Таблица шагов

В строках указаны диаметры ведущих шкивов, в колонках – диаметры ведомых шкивов. В ячейках таблицы – шпаг намотки провода.

253035354555607080
25***0,710,5550,4540,4160,3570,31
30***0,8570,6660,5450,50,4280,375
35***1,00,770,6340,5830,50,437
351,41,1661,0***0,5830,50,4375
451,81,51,28***
0,75
0,6420,56
552,21,8331,57***0,910,780,6875
602,42,01,711,711,331,09***
702,82,332,02,01,551,27***
803,22,662,082,081,771,45***

Данная таблица только ориентировочная, поскольку зависит от точности изготовления шкивов, диаметра пассика и шага резьбы на нижнем(подающем валу). После изготовлении всего станка необходимо уточнить получившиеся соотношения методом пробной намотки и составить аналогичную таблицу. Неточность при изготовлении не скажется на работоспособности, другие соотношения диаметров приведут к другим шагам намотки. Но большое количество комбинаций позволит подобрать нужный шаг в любом случае. Если необходимо делать намотку более тонким проводом, можно изготовить еще один тройной шкив с диаметрами например 12, 16 и 20 мм. Наличие такого шкива еще больше расширит ассортимент применяемого провода (начиная с диаметра 0,15 мм)

Устройство укладчика проволоки

Укладка и намотка проволоки осуществляются за счет трех пластин, скрепленных между собой винтами диаметром 20 мм. В верхней части делают небольшое отверстие 6 мм, куда вставляют винт регулировки натяжения:

  • В верхнюю и нижнюю часть внутренней пластины монтируют фторопластовую и стальную втулки диаметром и длиной по 20 мм.
  • Между наружными элементами вклеивают кожаный желобок толщиной до 2-х мм, необходимый для выравнивания и натягивания проволоки катушки.
  • Вверху укладчика монтируют специальный стержень с резьбой или мини-струбцину, которая скрепляет внешние пластины и регулирует натяжение. Расстояние крепления зависит от диаметра провода.
  • Для удобства работы конструкцию дополнительно оснащают откидным кронштейном для катушки.

Изоляционные прокладки

В ряде случаев между соседними рядами обмоток трансформатора образуется большое напряжение, и тогда прочность изоляции самого провода оказывается недостаточной. В таких случаях между рядами витков необходимо класть изоляционные прокладки из тонкой плотной бумаги, кальки, кабельной, конденсаторной или папиросной бумаги. Бумага должна быть ровной и при рассматривании на просвет в ней не должно быть видимых пор и проколов.

Изоляция между обмотками в трансформаторе должна быть еще лучше, чем между рядами витков, и тем лучше, чем выше напряжение. Лучшая изоляция — лакоткань, но кроме нее, нужна еще и плотная кабельная или оберточная бумага, которые прокладываются также и с целью выравнивания поверхности для удобства намотки сверху следующей обмотки. Один слой лакоткани всегда желателен, однако ее можно заменить двумя-тремя слоями кальки или кабельной бумаги.

Измерив расстояние между щечками готового каркаса, можно приступить к заготовке изоляционных полос бумаги. Для того чтобы крайние витки обмотки не заваливались между краями полос и щечками, бумагу нарезают несколько более широкими полосами, чем расстояние между щёчками каркаса, а края на 1,5-2 мм надрезаются ножницами или просто загибаются.

При намотке надрезанные или загнутые полосы закрывают крайние витки обмотки. Длина полос должна обеспечить перекрытие периметра намотки с нахлестом концов на 2-4 см.

Для изоляции выводов, мест паек и отводов обмоток применяются отрезки кембриковых или хлорвиниловых трубок и кусочков лакоткани.

Для затяжки и закрепления начала и конца толстых обмоток (накальных и выходных), заготавливают куски (10-15 см) киперной ленты или полоски, вырезанные из лакоткани и сложенные для прочности втрое, вчетверо.

Если наружный ряд обмотки близко подходит к сердечнику, то из тонкого листового текстолита или картона вырезают прямоугольные пластинки, которые вставляются между обмоткой и сердечником после сборки трансформатора.

Изготовление счетчика витков

Для определения количества намотанных витков на станке необходим специальный счётчик. В самодельном станке устройство делают так:


Счетчик для намоточного станка — схема

  • К верхнему валу крепят электромагнит.
  • Герметизированный контакт располагают на одной из боковин.
  • Выведенные контакты геркона соединяют с калькулятором в том месте, где находится кнопка «=».
  • Катушку с проводом размещают отдельно – на другом валу с рычагами, которые поднимают устройство вверх и складывают его внутрь станка.

Благодаря этим элементам, оборудование становится компактным и не занимает много места.

Справочные таблици

Таблица 1. Характеристики медных эмалированных проводов ПЭЛ и ПШО.

Таблица 2. Число витков, приходящихся на сантиметр длины сплошной намотки.

Таблица 3. Данные выходных трансформаторов от некоторых радиоприемников.

Источник: А. Н. Подъяпольский. Как намотать трансформатор.

Принцип работы на станке

Трудиться на сконструированном станке несложно. Технологический процесс требует выполнения определенных действий:

  1. Верхний вал подготавливают к работе: снимают шкив, задают нужную длину каркаса катушки, устанавливают правый и левый диски.
  2. В отверстие верхнего вала вставляют крепежное изделие, центрируют и зажимают каркас специальной гайкой.
  3. На подающий вал монтируют нужный шкив для первичной обмотки.
  4. Напротив каркаса катушки устанавливается укладчик.
  5. Пассик одевают на шкивы кольцом или восьмеркой, в зависимости от вида укладки.
  6. Металлический провод заводят под дополнительный вал, укладывают в желобок, закрепляют.
  7. Натяжение проволоки регулируют при помощи зажимов, расположенных вверху укладчика.
  8. Провод должен плотно наматываться на основу катушки.
  9. На калькуляторе фиксируют числовое значение «1+1».
  10. Каждый оборот вала прибавляет заданный счет.
  11. Если витки нужно отмотать назад, на вычислительном устройстве нажимают «–1».
  12. Когда провод достигнет противоположной части каркаса, с помощью цангового зажима меняют положение пассика.

Под разную толщину металлического провода соотносят шкив с шагом намотки.

Простейшие испытания

Трансформатор, после его намотки и сборки необходимо испытать. Силовые трансформаторы испытываются путем включения первичной (сетевой) обмотки в электросеть.

Для проверки отсутствия коротких замыканий в обмотках трансформатора можно рекомендовать следующий простой способ. В сеть последовательно с первичной обмоткой / проверяемого трансформатора включается электрическая лампа Л (фиг. 17), рассчитанная на соответствующее напряжение сети.

Для трансформаторов мощностью 50-100 вт берут лампу 15- 25 вт, а для трансформаторов 200-300 вт — лампу 50- 75 вт. При исправном трансформаторе лампа должна гореть примерно «в четверть накала».

Если при этом замкнуть накоротко какую-либо из обмоток трансформатора, то лампа будет гореть почти полным накалом. Таким путем проверяются целость обмоток, правильность выводов и отсутствие короткозамкнутых витков в трансформаторе.

После этого, проследив за тем, чтобы выводы обмоток не были замкнуты, первичную обмотку трансформатора надо включить на один-два часа непосредственно в сеть (замкнув выключателем Вк лампу Л). В это время можно вольтметром измерить напряжение на всех обмотках трансформатора и убедиться в соответствии их величин с расчетными.

Фиг. 17. Схема для испытания обмоток трансформатора.

Кроме того, нужно испытать надежность изоляции между отдельными обмотками трансформатора. Для этого одним из выводных концов повышающей обмотки II надо поочередно коснуться каждого из выводов сетевой обмотки 1.

В этом случае напряжение повышающей обмотки совместно с напряжением сетевой обмотки будет действовать на изоляцию между этими обмотками.

Таким же образом, прикасаясь выводным концом повышающей обмотки II к выводным концам других обмоток, испытывается изоляция и этих обмоток. Отсутствие искры или слабое искрение (за счет емкости между обмотками) при этом показывает достаточность изоляции между обмотками трансформатора.

Испытание трансформатора нужно производить внимательно, соблюдая осторожность, чтобы не попасть под высокое напряжение повышающей обмотки.

Другие виды трансформаторов (выходные и т. п.) с обмотками из достаточно большого числа витков испытываются таким же образом. Измеряя при этом напряжения на обмотках трансформатора, можно определить коэффициент трансформации.

Убедившись в результате испытания в исправности изготовленного трансформатора, последний можно считать готовым к установке и монтажу.

Станок Н. Филенко для намотки трансформаторов и катушек

Статью прислал один из датагорцев, автором является Н. Филенко, (UA9XBI).

Отсутствие нужного трансформатора заставило подумать над созданием намоточного станка. Конечно, можно было заказать трансформатор на заводе или намотать самому с помощь оборудования друзей, но кто же откажется от наличия в своем арсенале такого необходимого “средства производства” как удобный станок для намотки трансформаторов, катушек и дросселей?

Станок получился простым и вместе с тем функциональным. Вид спереди и сверху.


Он позволяет наматывать обмотки на круглых полых каркасах внутренним диаметром от 10 мм, а также на каркасах квадратного или прямоугольного сечения внутренним размером от 10х10 мм.

· Максимальная длина намотки – 180 -200 мм.
· Максимальный диаметр(диагональ прямоугольного каркаса) составляет 200 мм.

Намотку можно вести вручную проводом диаметром до 3,2 мм, в режиме “полуавтоматической” намотки проводом от 0,31 до 2,0 мм. “Полуавтоматическая” намотка предусматривает намотку и укладку слоя провода синхронно с намоткой, с последующей ручной укладкой слоя изоляции и сменой направления укладки провода. На круглых оправках с укладкой вручную можно мотать даже трубкой диаметром до 6 мм.

Для укладки провода разных диаметров предусмотрен набор сменных шкивов, позволяющих выбрать 27 различных шагов намотки в диапазоне 0,31 – 1,0 мм или 54 шага намотки в диапазоне 0,31 – 3,2 мм. Сам станок легко умещается на обычной кухонной табуретке, благодаря большому весу не требует дополнительного крепления.

Содержание / Contents

Прост до безобразия. Вал, на котором установлен каркас трансформатора, кинематически соединен с валом, по которому перемещается укладчик провода. Укладчик провода имеет втулку, внутри которой нарезана резьба. При вращении вала втулка перемещается и движет за собой направляющее устройство для провода.

Скорость вращения вала определяется диаметрами шкивов, установленных на верхнем и нижнем валах, а скорость перемещения втулки кроме этого и шагом резьбы вала укладчика. Набор из 3-х тройных шкивов позволяет получить до 54 комбинаций шага укладки провода. Направление укладки изменяется перестановкой пассика соединяющего шкивы.

Вращение вала с каркасом можно осуществлять вручную, а можно приспособить электродрель в качестве привода.

Все размеры указаны как в оригинале.

Станина


Станина станка сварена из стальных листов. Основание станины выбрано толщиной 15 мм, боковины – толщиной 6 мм. Выбор обусловлен в первую очередь устойчивостью станка(чем тяжелее, тем лучше)

Перед сваркой боковины станины складываются вместе и производится сверление отверстий одновременно в обоих боковинах. После этого станины устанавливают на основание и привариваются к нему.

В верхние и средние отверстия боковин вставляются бронзовые втулки, в нижние – подшипники. Подшипники взяты от старого 5 дюймового дисковода. От перемещения подшипники и втулки с внешней стороны боковин фиксируются крышками.

Верхний вал, на котором крепится каркас катушки, изготовлен из прутка диаметром 12 мм. В этой конструкции все валы изготовлены из подходящих по диаметру валов от выслуживших свои сроки матричных принтеров, они изготовлены из хорошей стали, закалены, хромированы или отшлифованы.


Средний вал, на который опирается устройство подачи провода, также изготовлен из прутка диаметром 12 мм. Вал желательно отполировать.


Выбор диаметра нижнего вала – подающего, обусловлен необходимостью иметь шаг резьбы 1 мм, а нашлась только одна подходящая лерка 10х1,0. Желательно(в целях большей надежности) изготовить этот вал также диаметром 12 мм.


Втулка укладчика.

Диаметр 20 мм, длина 20 мм, внутренняя резьба такая же как на нижнем валу М12х1,0 ( в оригинале — М10х1,0)

Шкивы

Шкивы выполнены тройными, т.е. по 3 канавки разного диаметра в одном блоке. Диаметры выбраны так, чтобы наиболее оптимально перекрыть необходимый диапазон сечений провода.


Выточены из стали, комбинация шкивов позволяет получить 54 различных шагов намотки провода. Ширина канавки для пассика выбирается исходя из имеющихся пассиков, в конкретном случае 6 мм. Обратите внимание: общая толщина шкивов должна быть не более 20 мм. Если толщина шкивов больше – необходимо увеличить длину левых хвостовиков нижнего и верхнего вала (диаметр которых 8 мм, длина 50 мм)

При необходимости можно изготовить одинарные шкивы соответствующих диаметров. Выбранные диаметры шкивов обеспечивают намотку провода с 54 различными шагами.

В строках указаны диаметры ведущих шкивов, в колонках – диаметры ведомых шкивов. В ячейках таблицы – шпаг намотки провода.



253035354555607080
25 * * * 0,71 0,555 0,454 0,416 0,357 0,31
30 * * * 0,857 0,666 0,545 0,5 0,428 0,375
35 * * * 1,0 0,77 0,634 0,583 0,5 0,437
35 1,4 1,166 1,0 * * * 0,583 0,5 0,4375
45 1,8 1,5 1,28 * * * 0,75 0,642 0,56
55 2,2 1,833 1,57 * * * 0,91 0,78 0,6875
60 2,4 2,0 1,71 1,71 1,33 1,09 * * *
70 2,8 2,33 2,0 2,0 1,55 1,27 * * *
80 3,2 2,66 2,08 2,08 1,77 1,45 * * *

Данная таблица только ориентировочная, поскольку зависит от точности изготовления шкивов, диаметра пассика и шага резьбы на нижнем(подающем валу). После изготовлении всего станка необходимо уточнить получившиеся соотношения методом пробной намотки и составить аналогичную таблицу. Неточность при изготовлении не скажется на работоспособности, другие соотношения диаметров приведут к другим шагам намотки. Но большое количество комбинаций позволит подобрать нужный шаг в любом случае. Если необходимо делать намотку более тонким проводом, можно изготовить еще один тройной шкив с диаметрами например 12, 16 и 20 мм. Наличие такого шкива еще больше расширит ассортимент применяемого провода (начиная с диаметра 0,15 мм)


Чертеж пластин укладчика.


Выполнен из 3-х пластин соединенных между собой винтами М4. Диаметр отверстий 20 мм. Отверстие в верхней части диаметром 6 мм для винта регулировки натяжения.

Внутренняя пластина – стальная, в нижнее отверстие вваривается стальная втулка диаметром 20 мм , длиной 20 мм и с внутренней резьбой 12х1,0. В верхнее отверстие вставляется фторопластовая втулка внешним диаметром 20мм и внутренним диаметром 12,5 мм, Длина втулки 20 мм. Пластины стягиваются между собой 2-мя винтами М4, на рисунке отверстия для них не показаны.

В паз между внешними пластинами вклеивается желобок из кожи толщиной 1,8-2 мм , он способствует выпрямлению и натяжению провода. Для регулировки натяжения в верхней части укладчика устанавливается винт или министрубцина, стягивающия верхнюю часть внешних пластин в зависимости от диаметра провода и необходимого натяжения. В задней части станины устанавливается откидной кронштейн для катушки с проводом, необязательная, но удобная вещь.

Привод. В качестве привода применена шестерня большого диаметра, к которой приклепана рукоятка. На правой боковине станины (по месту) установлен узел фиксации и вспомогательного привода, представляющий вал с шестерней, закрепленный на отдельном кронштейне с цанговым зажимом и выступающей осью. Ось можно закрепить в патроне аккумуляторного шуруповерта или электродрели и сделать таким образом электропривод. При намотке толстого провода можно на оси закрепить ручку, тогда наматывать даже толстую трубку будет легче.

Цанговый зажим позволяет надежно зафиксировать вал с наматываемой катушкой, если по каким то обстоятельствам приходится прервать намотку на длительное время.


На шестерне верхнего вала закреплен магнит, а на правой боковине – геркон, выводы которого соединаны с контактими кнопки “=” калькулятора. Все остальные мелкие детали и детальки устанавливаются по месту и делаются из чего бог пошлет.

На последнем фото видно что катушка с проводом размещена на отдельном валу. вал установлен на 2-х рычагах, которые можно поднять вверх, тога они сложаться внутрь станка. Это сделано, чтобы станок во время своего бездействия не занимал много места.

Хотя и так видно, что и как делается, опишу порядок работы. Незначительная сложность установки каркасов и кажущаяся сложность смены направления укладки компенсируются простотой станка.

Снять верхний шкив, выдвинуть верхний вал вправо на необходимую для установки каркаса длину. Установить на вал правый диск, затем оправку катушки и на оправку надеть каркас катушки или трансформатора. Установить левый диск, навинтить гайку и вставить вал в левую втулку. Установить на место и закрепить верхний шкив (соответствующий таблице для намотки первичной обмотки).

Вставить в отверстие на верхнем валу шплинт или гвоздик, отцентрировать каркас на оправке и зажать каркас с оправкой с помошью гайки. Установить на подающий вал нужный (для намотки первичной обмотки) шкив.

Вращая шкив подающего вала установить укладчик против правой или левой шечки каркаса катушки. Одеть пассик на шкивы. Если укладка провода будет производиться слева направо пассик одевается “кольцом”.


Если укладку провода нужно делать справа налево – пассик одевается “восьмеркой”.


Провод продевается под дополнительным валом, затем укладывается снизу вверх в кожаный желобок укладчика и закрепляется на каркасе. Зажимами в верхней части укладчика регулируется натяжение провода так, чтобы он плотно наматывался на каркас.

На калькуляторе нажимают 1 + 1 . Теперь с каждым оборотом вала с каркасом калькулятор будет прибавлять 1, то есть будет считать витки провода. Если нужно отмотать несколько витков нажмите — 1 и с каждым оборотом вала показания калькулятора будут уменьшаться на 1.

Во время намотки провода следите за укладкой витков, при необходимости поправляя витки на каркасе. По достижении проводом противоположной щечки каркаса зажмите цанговый зажим и поменяйте положение пассика с “кольца” на “восьмерку” или наоборот. Отпустив цанговый зажим, подложите под провод прокладочную бумагу и продолжайте намотку.

При необходимости изменить толщину провода подберите соотношение шкивов под требуемый шаг намотки. Ну вот и все. Прощу прощения за низкое качество фотографий, но надеюсь, что все вам станет понятно из приведенных фото и чертежей.

Удачи вам! 73! Н. Филенко, (UA9XBI)

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

🌻 Купон до 1000₽ для новичка на Aliexpress

Никогда не затаривался у китайцев? Пришло время начать!
Камрад, регистрируйся на Али по нашей ссылке. Ты получишь скидочный купон на первый заказ. Не тяни, условия акции меняются.

🌼 Полезные и проверенные железяки, можно брать

Куплено и опробовано читателями или в лаборатории редакции.

 

Подъяпольский А.Н. Как намотать трансформатор

Подъяпольский А.Н. Как намотать трансформатор

При постройке приемника, усилителя или другой радиоаппаратуры радиолюбителю приходится сталкиваться с работой по переделке старого или по изготовлению нового трансформатора. Радиолюбители, впервые приступающие к такой работе, часто не представляют себе достаточно ясно, как произвести намотку, какой подобрать материал и как испытать изготовленный трансформатор. Сведения по этим вопросам, почерпнутые из журнальных статей и книг, обычно бывают недостаточны, и радиолюбителю приходится большую часть работы делать, полагаясь на свою смекалку, или прибегать к помощи и советам более опытного товарища.

Учитывая это, автором данной брошюры предпринята попытка дать в систематизированном виде необходимые указания по изготовлению маломощных трансформаторов и научить практическим приёмам их намотки в домашних условиях или в радиокружке.

Приспособление для намотки

На заводах при массовом серийном или поточном производстве трансформаторы обычно наматываются на специальных, часто автоматизированных станках. Радиолюбителям трудно, конечно, рассчитывать на специальный намоточный станок, и поэтому намотку трансформаторов они производят обычно или непосредственно от руки, или с помощью простых намоточных приспособлений.

Рассмотрим, как можно из подручных материалов и при помощи обычных инструментов изготовить простые приспособлении для намотки.

Простейшее такое приспособление показано на фиг. 1. Оно состоит из двух стоек 1 (или металлической скобы), укрепленных на доске 2, и оси 3 из толстого (диаметром 8-10 мм) металлического прутка, продетого сквозь отверстия в стойках и изогнутого на одном конце в виде рукоятки.

Для намотки провода на готовый каркас 4 изготовляют деревянную колодку 5, по размерам немного меньшую, чем окно каркаса. В колодке просверливают отверстие для насадки ее на ось. Каркас надевают на колодку, которая затем помещается на оси и закрепляется там шпилькой 6. Для того чтобы каркас не болтался и не съезжал с колодки, между ними надо вставить уплотняющий клин 7 из твердого картона или тонкой фанеры. Чтобы избежать при намотке осевого люфта, что очень важно для ровной укладки витков, на свободные участки оси между колодкой и стойками необходимо надеть отрезки трубок 8, которые можно изготовить из металлических листочков, обернув их вокруг оси 3.


Подъяпольский А. Н. — Как намотать трансформатор


А. Н. Подъяпольский — Как намотать трансформатор

Брошюра рассчитана на начинающего радиолюбителя и содержит практические сведения по намотке, сборке и простейшим испытаниям трансформаторов для маломощных усилителей и приемников.

При постройке приемника, усилителя или другой радиоаппаратуры радиолюбителю приходится сталкиваться с работой по переделке старого или по изготовлению нового трансформатора. Радиолюбители, впервые приступающие к такой работе, часто не представляют себе достаточно ясно, как произвести намотку, какой подобрать материал и как испытать изготовленный трансформатор. Сведения по этим вопросам, почерпнутые из журнальных статей и книг, обычно бывают, недостаточны, и радиолюбителю приходится большую часть работы делать, полагаясь на свою смекалку, или прибегать к помощи и советам более опытного товарища.

Учитывая это, автором данной брошюры предпринята попытка дать в систематизированном виде необходимые указания по изготовлению маломощных трансформаторов и научить практическим приемам их намотки в домашних условиях или в радиокружке.

ПРИСПОСОБЛЕНИЯ для НАМОТКИ

На заводах при массовом серийном или поточном производстве трансформаторы обычно наматываются на специальных, часто автоматизированных станках. Радиолюбителям трудно, конечно, рассчитывать на специальный намоточный станок, и поэтому намотку трансформаторов они производят обычно или непосредственно от руки, или с помощью простых намоточных приспособлений.

Рассмотрим, как можно из подручных материалов и при помощи обычных инструментов изготовить простые приспособления для намотки. Простейшее такое приспособление показано на фиг. 1.

Оно состоит из двух стоек  (или металлической скобы), укрепленных на доске 2, и оси 3 из толстого (диаметром 8—10 мм) металлического прутка, продетого сквозь отверстия в стойках и изогнутого на одном конце в виде рукоятки. Для намотки провода на готовый каркас 4 изготовляют деревянную колодку 5, по размерам немного меньшую, чем окно каркаса. В колодке просверливают отверстие для насадки ее на ось. Каркас надевают на колодку, которая затем помещается на оси и закрепляется там шпилькой 6.

Для того чтобы каркас не болтался и не съезжал с колодки, между ними надо вставить уплотняющий клин 7 из твердого картона или тонкой фанеры. Чтобы избежать при намотке осевого люфта, что очень важно для ровной укладки витков, на свободные участки оси между колодкой и стойками необходимо надеть отрезки трубок 8, которые можно изготовить из металлических листочков, обернув их вокруг оси 3. Для снятия намотанного каркаса нужно вынуть шпильку б и вытащить ось 3.

Более удобное и надежное намоточное приспособление выполняется из ручной дрели  (фиг. 2), которую надо зажать в тиски 2 или прикрепить к столу так, чтобы ничто не мешало свободному вращению рукоятки дрели. В патрон дрели зажимается металлический прут 5, на который насаживают колодку с каркасом. Прут диаметром 4-—6 мм лучше всего нарезать, и тогда колодку с каркасом можно зажимать между двумя ганками 4. В этом случае можно обойтись без колодки, зажимая каркас двумя щечками из фанеры или текстолита с отверстиями в центре.

В качестве намоточного приспособления удобно также использовать готовый станочек для текстильных шпулей, моталку для перемотки кинопленки, телефонный индуктор и пр. Особенно удобна моталка для кинопланки (после небольшой переделки), так как она сделана прочно и имеет мягкий безлюфтозый ход. Переделка ее заключается в замене короткого валика с замком для бобин с кинопленкой на длинную ось с резьбой и барашками для закрепления различных каркасов.

Не меньшее значение для намоточных работ, чем сам намоточный станок, имеет размоточное приспособление, на которое надевается катушка с проводом или каркас старого трансформатора, провод которого используется для новой намотки. Чтобы у разматываемого провода не портилась изоляция, а также, чтобы не было толчков (что важно при рядовой укладке витков), провод должен идти совершенно равномерно.

Простейшее приспособление для размотки провода изображено на фиг. 3. Это обычный металлический пруток, продетый в отверстия деревянных стоек 2, укрепленных на доске 3. Изготовление деревянной колодки для каркаса разматываемой катушки 4 в этом случае необязательно. Для того чтобы она не била и не прыгала при размотке, можно из толстого кар гона или бумаги свернуть нужного диаметра трубку 5, пропустить сквозь нее прут и достаточно плотно вставить ее в окно каркаса. Лучше, однако, изготовить специальное размоточное приспособление, изображенное на фиг. 4. Из полосы мягкой стали или другого подходящего материала сгибается скоба, которая крепится к доске 2 (или столу). В вертикальных стойках скобы делают отверстия (диаметром 5—6 мм) с нарезкой (резьба М-5 или М-6), в которые ввинчивают заточенные с концов на конус болтики 3. Из металлического прута диаметром 5—6 мм изготовляется нарезанная по всей длине шпилька 4, с торцов которой высверлены неглубокие отверстия (3—4 мм). Конусы и шпилька комплектуются соответствующими гайками (лучше барашками) 5 и щечками 6 для зажима катушки или каркаса с проводом.

Весьма важным в процессе намотки является возможность точного счета числа витков. Простой, но требующий особого внимания способ — это устный отсчет каждого оборота (или через один оборот) ручки станка. Если обмотка должна содержать большое число витков, то удобнее, отсчитав сотню витков, делать отметку на бумаге (в виде палочки), суммируя затем все отметки. В станочке с шестеренчатой передачей учитывается при этом коэффициент передачи, который следует всегда помнить.

Гораздо лучше применение механического счетчика, в качестве которого можно приспособить велосипедный спидометр или счетный механизм от электросчетчика, водометра и т. д.

Сочленение счетчика со станком можно выполнить при помощи гибкого валика (куска толстостенной резиновой трубки), соединяющего ось счетчика с осью станка (фиг. 5а).

В этом случае каждый раз при установке нового каркаса приходится разъединять со-

членение осей, снимая гибкий валик, и после установки нового каркаса надевать его вновь. Более удобный, но и более сложный способ сочленения заключается в том, что счетчик связывается со станком посредством пары одинаковых шестерен (фиг. 5,6). При этом способе счетчик сцеплен со станком все время.

КАРКАС

Каркас трансформатора (или дросселя) нужен для изоляции обмоток от сердечника и для удержания в порядке обмоток, изоляционных прокладок и выводов. Поэтому он должен быть изготовлен из достаточно прочного изоляционного материала. Вместе с тем он должен выполняться из достаточно тонкого материала, для того чтобы не занимать много места в окне сердечника. Обычно материалом для каркаса служат плотный картон (прессшпан), фибра, текстолит, гетинакс и т. п. В зависимости от размеров трансформатора или дросселя толщина листового материала для каркаса берется от 0,5 до 2,0 мм.

Для клейки картонного каркаса можно употреблять конторский универсальный клей или обычный столярный клей. Лучшим клеем, обладающим хорошей влагоустойчивостью, следует считать нитроклей (эмалит, геркулес). Гетинаксовые или текстолитовые каркасы обычно не склеиваются, а собираются «в замок».

По размерам сердечника определяются форма и размеры каркаса, после чего вычерчиваются, а затем нарезаются его детали. Если применяются трансформаторные пластины с просечкой среднего керна, то высоту каркаса делают на несколько миллиметров меньше высоты окна, чтобы без затруднений можно было вставлять пластины сердечника. Во избежание ошибок размеры пластин сердечника нужно тщательно измерить (если они неизвестны) и начертить на бумаге эскиз с размерами отдельных частей каркаса. Особенно важно согласование отдельных частей каркаса при сборке его «в замок». Соотношения размеров каркаса и пластин сердечника для разного типа пластин даны на фиг. 6.

Обычный каркас для трансформатора можно изготовить так. Сначала вырезают щечки каркаса и выкраивают гильзу с отворотами на торцевых сторонах согласно фиг. 7. Сделав надрезы в местах сгиба, выкройку свертывают в коробочку, причем сторона 1 склеивается со стороной 5. После этого обе щечки надеваются на гильзу. Затем нужно отогнуть отвороты гильзы и, раздвинув щечки на края гильзы, приклеить отвороты к наружным плоскостям щечек. В углы на наружной стороне щечек можно вклеить кусочки того же картона, из которого изготовлялась гильза каркаса. Если клей достаточно прочен и надежен, то гильзу можно делать без отворотов, приклеивая щечки непосредственно на краях гильзы.

Более сложным в изготовлении является  сборный каркас, но зато он обладает большой прочностью и не требует склеивания. Детали сборного каркаса изображены на фиг. 8.

Они изготовляются следующим образом. Размеры с эскиза путем разметки переносятся на лист материала (текстолита, гетинакса, фибры). Если материал не слишком толст, то детали вырезают ножницами. Затем напильником пропиливают в них пазы. В щечках /, после высверливания в них нескольких отверстий, выпиливают окна. После этого, разложив детали на столе, производят подгонку сторон 2 и 3 гильзы так, чтобы при сборке каркаса сошлись все пропилы и выступы «замка». При разметке и изготовлении деталей 2 у одной из них можно «замочную» часть сделать значительно больших размеров (контуры показаны пунктиром на фиг. 8) для размещения на ней контактов или лепестков для подпайки выводов обмоток. Чтобы не спутать детали, их следует перед сборкой пронумеровать. Порядок сборки каркаса ясен из фиг. 9.Сразу же после изготовления щечек лучше заранее насверлить в них «в запас» отверстия для выводов. При сборке каркаса или приклейке щечек необходимо учесть, с какой из сторон трансформатора (или с обеих) и на какой из сторон щечек будут сделаны выводы, чтобы правильно расположить стороны щечек, имеющие отверстия для выводов. Надо обратить внимание на то, чтобы стороны щечек с отверстиями в случае квадратного сечения сердечника не оказались закрытыми пластинами сердечника.

Готовый склеенный или собранный каркас нужно подготовить к намотке, для чего следует напильником скруглить углы гильзы и щечек, а также снять заусеницы. Полезно (но необязательно) промазать или пропитать каркас шеллаком, бакелитом и пр.


Технология намотки катушек трансформаторов сухого типа производства Триол

Корпорация Триол отказалась от применения китайских трансформаторов в пользу увеличения качества продукции и ее надежности. В рамках данной статьи мы хотим рассказать о процессе реализации трансформаторов сухого типа Триол, а именно о процессе намотки катушек. При изготовлении обмоток трансформаторов используются электроизоляционные материалы класса нагревостойкости H (180°С), а в качестве основного материала обмоток – медные шины. Применение данных решений позволяет улучшить массогабаритные показатели частотно-регулируемых приводов. Итак, в Триоле существует две отработанные технологии —  отдельная посекционная намотка, когда происходит сварка пар колец, и непосредственная — на изоляционный цилиндр.   Отдельная посекционная намотка

Намотка 1-го кольца секции

    Первый этап процесса — подготовительный. В шпиндель станка устанавливается и фиксируется специальное приспособление для посекционной намотки катушек ВН или оправка для установки цилиндра, если требуется выполнить непосредственную намотку на цилиндр. При изготовлении секций обмотки производится установка провода в паз конструкции для намотки и выполняется намотка секции катушки. После намотки первой секции стягиваются витки при помощи кабельных стяжек. Затем выполняется разметка провода и, катушка отматывается на 0,5 оборота. Следующий шаг – выполнение перехода (с одного кольца катушки на следующее) с помощью оснастки для формования. Переходы изолируются липкой лентой NITOFLON 903UL с 50% перекрытием в несколько слоев.  

Выполнение перехода между кольцами секции

    Далее провод фиксируется при помощи струбцины и производится намотка одного витка. Провод, размещенный с двух сторон относительно перехода, изолируется при помощи ленты NITOFLON и армируется Миканитом, после чего выполняется намотка секции катушки. Затем оба кольца стягиваются при помощи кабельных стяжек. По окончании процесса секция извлекается из оснастки и укладывается на стеллаж.   Сплошная намотка   Процесс сплошной (непосредственной) намотки выполняется на цилиндр, установленный на оправку. При этом как секции, так и провод устанавливаются на специальный профиль I-образного сечения. Это необходимо для обеспечения зазора между цилиндром и катушкой. Также между каждым кольцом обмотки имеется зазор для охлаждения.  

Сборка обмотки на цилиндре

    Готовая обмотка спрессовывается с помощью оснастки и пропитывается лаком, а далее запекается. Это необходимо для улучшения механических, изоляционных и тепловых характеристик обмоток.  

Обмотка, подготовленная к пропитке

    До и после запекания проводятся испытания обмоток, при которых тестируется сопротивление обмотки и состояние изоляции.  После осуществления всех необходимых испытаний оформляется протокол выпуска, где описываются все выпаленные операции.  

Готовая обмотка

Далее происходит непосредственно сборка трансформаторов, о которой мы поговорим в следующей статье.   Триол – высококачественные технологии для Вашего бизнеса! 

Что представляет собой станок намотки трансформаторов. Обзор и работа станков намотки

Станок намотки трансформаторов состоит из блока управления, механизма намотки с оправкой, задней бабки, механизма перемещения края ленты, механизма настройки датчика положения края ленты, механизма прижимного вала, смоточного устройства, которые размещены на общей раме.

    На заводах при массовом серийном или поточном производстве трансформаторы обычно наматываются на специальных, часто автоматизированных станках. Радиолюбителям трудно, конечно, рассчитывать на специальный намоточный станок, и поэтому намотку трансформаторов оии производят обычно или непосредственно от руки, или с помощью простых намоточных приспособлений.
    Рассмотрим, как можно из подручных материалов и при помощи обычных инструментов изготовить простые приспособления для намотки.

    Простейшее такое приспособление показано на фиг. 1. Оно состоят из двух стоек / (или металлической скобы), укрепленных на доске 2, и оси 3 из толстого (диаметром 8—10 мм) металлического прутка, продетого сквозь отверстия в стойках и изогнутого на одном конце в виде рукоятки.

    Для намотки провода на готовый каркас 4 изготовляют деревянную колодку 5, по размерам немного меньшую, чем окно каркаса. В колодке просверливают отверстие для насадки ее на ось. Каркас надевают на колодку, которая затем помещается на оси и закрепляется там шпилькой 5. Для того чтобы каркас не болтался и не съезжал с колодки, между ними надо вставить уплотняющий клин 7 из твердого картона или тонкой фанеры. Чтобы избежать при намотке осевого люфта, что очень важно для ровной укладки витков, на свободные участки оси между колодкой и стойками необходимо надеть отрезки трубок 8, которые можно изготовить из металлических листочков, обернув их вокруг оси 3.

Для снятия намотанного каркаса нужно вынуть шпильку 5 и вытащить ось 3.
    Более удобное и надежное намоточное приспособление выполняется из ручной дрели / (фиг. 2), которую надо зажать в тиски 2 или прикрепить к столу так, чтобы ничто не мешало свободному вращению рукоятки дрели. В патрон дрели зажимается металлический прут 3, на который насаживают колодку с каркасом. Прут диаметром 4—6 мм лучше всего нарезать, и тогда колодку с каркасом можно зажимать между двумя гайками 4. В этом случае можно обойтись без колодки, зажимая каркас двумя щечками из фанеры или текстолита с отверстиями в центре.

    В качестве намоточного приспособления удобно также использовать готовый станочек для текстильных шпулей, моталку для перемотки кинопленки, телефонный индуктор и пр. Особенно удобна моталка для кинопленки (после небольшой переделки), так как она сделана прочно и имеет мягкий безлюфтозый ход. Переделка ее заключается в замене короткого валика с замком для бобин с кинопленкой на длинную ось с резьбой и барашками для закрепления различных каркасов.

    Не меньшее значение для намоточных работ, чем сам намоточный станок, имеет размоточное приспособление, на которое надевается катушка с проводом или каркас старого трансформатора, провод которого используется для новой намотки. Чтобы у разматываемого провода не портилась изоляция, а также чтобы не было толчков (что важно при рядовой укладке витков), провод должен итти совершенно равномерно.

    Простейшее приспособление для размотки провода изображено на фиг. 3. Это обычный металлический пруток /, продетый в отверстия деревянных стоек 2, укрепленных на доске 3. Изготовление деревянной колодки для каркаса разматываемой катушки 4 в этом случае необязательно. Для того чтобы она не била и не прыгала при размотке, можно из толстого картона или бумаги свернутьнужного диаметра трубку 5, пропустить сквозь нее прут и достаточно плотно вставить ее в окно каркаса.

    Лучше, однако, изготовить специальное размоточное приспособление, изображенное на фиг. 4. Из полосы мягкой стали или другого подходящего материала сгибается скоба /, которая крепится к доске 2 (или столу). В вертикальных стойках скобы делают отверстия (диаметром 5—6 мм) с нарезкой (резьба М-5 или М-6), в которые ввинчивают заточенные с концов на конус болтики 3. Из металлического прута диаметром 5—6 мм изготовляется нарезанная по всей длине шпилька 4, с торцов которой высверлены неглубокие отверстия (3—4 мм). Конусы и шпилька комплектуются соответствующими гайками (лучше барашками) 5 и щечками 6 для зажима катушки или каркаса с проводом.   

    Весьма важным в процессе намотки является возможность точного счета числа витков. Простой, но требующий особого внимания способ — это устный отсчет каждого оборота (пли через один оборот) ручки станка. Если обмотка должна содержать большое число витков, то удобнее, отсчитав сотню витков, делать отметку на бумаге (в виде палочки), суммируя затем все отметки. В станочке с шестеренчатой передачей учитывается при этом коэффициент передачи, который следует всегда помнить.
    Гораздо лучше применение механического счетчика, в качестве которого можно приспособить велосипедный спидометр или счетный механизм от электросчетчика, водометра и т. д.

    Сочленение счетчика со станком можно выполнить при помощи гибкого валика (куска толстостенной резиновой трубки), соединяющего ось счетчика с осью станка (фиг. 5,а). В этом случае каждый раз при установке нового каркаса приходится разъединять сочленение осей, снимая гибкий валик, и после установки нового каркаса надевать его вновь. Более удобный, но и более сложный способ сочленения заключается в том, что счетчик связывается со станком посредством пары одинаковых шестерен (фиг. 5,б). При этом способе счетчик сцеплен со станком все время.   

Что представляет собой намотка?

    Катушка с проводом, предназначенным для очередной намотки, зажимается между съемными щечками нарезной шпильки размоточного устройства. Шпилька с катушкой устанавливается в конусах этого устройства (фиг. 4). В зависимости от диаметра провода регулируются нажим конусов и степень притормаживания разматываемой катушки.

    Катушку необходимо зажимать так, чтобы она при размотке не била, так как от этого зависят успешность и легкость укладки провода виток к витку. Размоточное приспособление располагается впереди намоточного станка не ближе 1 м (дальше —лучше).

    Подготовленный каркас трансформатора зажимается между двумя свободно насаженными на шпильке щечками. Шпилька затем вставляется в патрон дрели или зажимается на валу намоточного станка. Каркас, так же как и катушку с проводом, надо хорошо отцентровать, чтобы он при намотке равномерно вращался и не бил. Зажимные щетки нужно располагать таким образом, чтобы не закрыть ими отверстий для выводов в каркасе.

    Устанавливать катушку с проводом на размоточном приспособлении и намоточный станок на столе надо так, как изображено на фиг. 10.

Провод должен итти сверху катушки на верх каркаса трансформатора. Станок или дрель располагается над столом на такой высоте, чтобы между осью станка и плоскостью стола было расстояние 15—20 см\ тогда при намотке левую руку можно свободно положить на стол, не мешая вращению станка с каркасом.
  
  Перед тем как приступить к намотке, надо приготовить изоляционные прокладки, выводные проводники, изоляционную трубку для .выводов, лист бумаги и карандаш для отметок при счете витков, если нет счетчика, ножницы для подрезки прокладок, кусочек мелкой наждачной бумаги для зачистки изоляции и разогретый паяльник для припайки выводов.

Самому надо свободно сесть против стола (верстака) и поупражняться во взаимодействиях рук. Правой рукой надо вращать намоточный станок с таким расчетом, чтобы провод ложился на каркас сверху, а левой — придерживать и натягивать провод, направляя его движение так, чтобы он ложился равномерно виток к витку (для этого левую руку надо положить на стол под ось станка или приспособления, вытянув ее как можно дальше вперед). Чем дальше от каркаса направлять провод, тем точнее и легче укладывается провод. 

Изоляционные прокладки и их использование

    В ряде случаев между соседними рядами обмоток трансформатора образуется большое напряжение, и тогда прочность изоляции самого провода оказывается недостаточной.

В таких случаях между рядами витков необходимо класть изоляционные прокладки из тонкой плотной бумаги, кальки, кабельной, конденсаторной или папиросной бумаги. Бумага должна быть ровной и при рассматривании на просвет в ней не должно быть видимых пор и проколов.

    Изоляция между обмотками в трансформаторе должна быть еще лучше, чем* между рядами витков, и тем лучше, чем выше напряжение. Лучшая изоляция — лакоткань, но кроме нее, нужна еще и плотная кабельная или оберточная бумага, которые прокладываются также и с целью выравнивания поверхности для удобства намотки сверху следующей обмотки. Один слой лакоткани всегда желателен, однако ее можно заменить двумя-тремя слоями кальки или кабельной бумаги.

    Измерив расстояние между щечками готового каркаса, можно приступить к заготовке изоляционных полос бумаги. Для того чтобы крайние витки обмотки не заваливались между краями полос и щечками, бумагу нарезают несколько более широкими полосами, чем расстояние между щёчками каркаса, а края на 1,5—2 мм надрезаются ножницами или просто загибаются. При намотке надрезанные или загнутые полосы закрывают крайние витки обмотки. Длина полос должна обеспечить перекрытие периметра намотки с нахлестом концов на 2—4 см.
    Для изоляции выводов, мест паек и отводов обмоток применяются отрезки кембриковых или хлорвиниловых трубок и кусочков лакоткани.
Для затяжки и закрепления начала и конца толстых обмоток (накальных и выходных), заготавливают куски (10—15 см) киперной ленты или полоски, вырезанные из лакоткани и сложенные для прочности втрое, вчетверо.
Если наружный ряд обмотки близко подходит к сердечнику, то из тонкого листового текстолита или картона вырезают прямоугольные пластинки, которые вставляются между обмоткой и сердечником после сборки трансформатора.

 Станки тороидальной намотки и их применение

Говоря о сегодняшнем рынке тороидальных намоточных станков можно выделить несколько категорий оборудования ряда производителей, среди которых Ruff GmbH занимает очень интересное положение. Объяснением данной ситуации может быть некоторая уникальность производимых компанией станков тороидальной намотки.

Одна из самых популярных в России серий станков тороидальной намотки – станки настольного исполнения Ruff Mini, Ruff RWE наиболее ярко отражает весь спектр технологических решений, применяемых компанией Ruff в станках тороидальной намотки. И во многом это неудивительно, поскольку именно станки Ruff имеют максимально широкий рабочий диапазон наматываемых изделий, оснастки и вариантов исполнения.
Основной концепцией любого станка Ruff является модульность конструкции, позволяющая варьировать оснасткой в зависимости от габарита наматываемого изделия и вида намотки. Для настольных моделей предлагается большая гамма оснастки: 24 намоточные головки, более 10 вариантов роликовых столов, 7 лентонамоточных головок для изолировки. В зависимости от серийности наматываемых изделий и сложности намотки Ruff предлагает варианты исполнения контроллеров от простогос двумя счетчиками для многосерийной намотки простых изделий до систем с ПЛК контроллером или промышленным ПК для выполнения сложных задач по намотке как серийных, так и единичных изделий.

Бесспорным преимуществом оборудования является взаимозаменяемость всех видов оснастки и их совместимость с любым типом базовой станины, что позволяет быстро переналаживать имеющееся на производстве оборудование под задачи настоящего времени с минимальными затратами. Проще говоря, производителю нет смысла покупать новый станок для решения той или иной появившейся задачи – достаточно просто установить один из имеющихся дополнительных элементов (намоточная головка, контроллер, роликовый стол, шпули и прочее). Что в свою очередь снижает конечную стоимость изделия.

Настольные станки тороидальной намотки Ruff можно разделить на два основных сегмента – станки для тороидальных изделий с конечным внешним диаметром до 51мм (серия Ruff Mini) и станки для тороидальных изделий с конечным внешним диаметром до 350мм.

Без преувеличения компания Ruff является единственным в мире производителем тороидальных намоточных станков, позволяющих наматывать тороидальные изделий с конечным внутренним диаметром 1 мм!

В большинстве случаев общепризнанные производители предлагают решения только от 3,0 мм внутреннего диаметра и выше. Показатель, достигнутый компанией Ruff, позволяет применять станки для намотки изделий, ранее наматываемых только в ручную. Однозначно, можно сделать вывод о том, что у компании Ruff в данном сегменте просто нет конкурентов!

Наиболее популярны подобные станки среди отечественных предприятий военно-промышленного комплекса. Как известно, их многие изделия характеризуются своими нестандартными конструктивными решениями, в том числе и очень сложными, требования же к качеству намотки обычно очень высоки. Одним из первых станков, установленных на предприятии ВПК, был Ruff Mini Standard (вставить фото), который до сих пор эксплуатируется на ФГУП «Моринформасистема» (ФГУП НПО «Агат»). Внедрение 1 станка на производстве с двумя комплектами оснастки (2 намоточные головки, 1 роликовый стол) позволило значительно повысить скорость и качество намотки изделий.

По статистике ООО «Технический центр «Виндэк» можно сказать, что 60% продаваемых настольных тороидальных станков ориентированы на намотку именно нестандартных изделий, основными производителями которых являются предприятия ВПК России. Среди клиентов ООО «ТЦ «Виндэк», относящихся к ВПК, можно выделить ФГУП НПО «Деталь» (Свердловская обл.), ФГУП «Уральский электрохимический комбинат» (Свердловская обл.), ОАО «Завод Радиоприбор» (Санкт-Петербург) и другие.

Отзывы клиентов и опыт специалистов ООО «Технический центр «Виндэк» показывают, что у потребителя никогда не возникают трудности в переналадке эксплуатируемого оборудования даже при невысокой квалификации обслуживающего персонала. В большинстве случаев переналадка даже при замене оснастки занимает не более 20 минут при условии написания новой программы и отладки.

На сегодняшний день в России эксплуатируется не менее 90 единиц тороидальных станков Ruff различных конфигураций.

К сожалению, в современной России наблюдаются невысокие темпы роста объемов производства при большой номенклатуре выпускаемой продукции, что требует гибкости производства. Именно в такой ситуации тороидальные станки Ruff являются лучшим решением!

Гибкость и удобство эксплуатации оборудования для гибкого производства. Для подобных задач большинство клиентов используют станки серии Ruff RWE Standard, Ruff RWE Micro-PC с высокой степенью автоматизации и малым временем переналадки программ. Встроенная система самодиагностики оборудования позволяет значительно снизить время на настройку оборудования. Время, необходимое на написание даже сложной программы для нового изделия, не превысит 5 минут!

Хотя и не все производители применяют станки Ruff для намотки только сложных изделий. Высокая надежность оборудования, высокая степень повторяемости ориентируют станки для намотки крупносерийных партий тороидальных изделий. Для подобных задач в большинстве случаев используют станки с простыми контроллерами, что позволяет значительно снизить затраты на приобретение оборудования.

В мае 2009 года на выставке CWIEME 2009 комания Ruff презентовала клиентам и посетителям совершенно новый контроллер для станков тороидальной намотки серий RWE и RWS. Контроллер имеет большой сенсорный дисплей, который позволяет оператору станка легко ориентироваться в программировании станка.

Программное обеспечение выполнено на базе операционной системы Windows CE, которая не требует большое времени освоения. Внедрение нового контроллера позволило компании первой предложить на рынок тороидальный намоточный станок с полностью русифицированным программным обеспечением. Ввиду этого новая модификация станка получила символичное названия — Evolution (эволюция, развитие). Среди всех Российских клиентов посетивших стенд компании Ruff станок тороидальной намотки версии Evolution вызвал большой интерес.

Намоточные станки и оборудование

   SMC-1E Станок тороидальной намотки с микропроцессорным управлением и программируемым шагом обмотки.

Модель SMC-1E является достойным продолжением модельного ряда машин Jovil. Эта модернизированная машина по-прежнему обеспечивает высокую производительность и обладает надежной конструкцией. Эта модель оснащена тем же контроллером, что и  SMC-1. Машина так же оснащена шаговым двигателем привода поворотного стола. Таким образом,   производительность и набор функций как всегда находятся на высочайшем уровне.

Эта машина способна выполнять все необходимые операции, оставаясь по-прежнему полностью программируемой. Никаких сложных программ и трудностей управления. Оператор любого уровня подготовки легко сможет запрограммировать и начать работу с машиной SMC-1E в считанные минуты. Превосходный набор функций обеспечивает повышенную точность, стабильность и надежность работы машины.

Стандартные и опциональные возможности:

    Раздельное управление скоростью заправки провода и скоростью намотки
    Программируемое управление шаговым двигателем в обоих направлениях с минимальной погрешностью
    Программируемый шаг намотки
    Плавное изменение скорости позволяет центровать сердечник в процессе намотки
    Измерение длины подаваемого провода
    Возможность хранения в памяти  99 программ намотки – светодиодная индикация – встроенный счетчик числа витков – счетчик готовых изделий.
    Быстрая смена обмоточных головок и поворотных механизмов     Секторная намотка
    Кнопочное и/или ножное управление машиной
.

SMC-1. Станок тороидальной намотки с микропроцессорным управлением и программируемым шагом намотки.
           

SMC 1 — станок тороидальной намотки, отвечающий современным требованиям производства. Основными преимуществами станка являются наглядность и удобство управления. Функциональные возможности станка позволяют выполнять все требуемые сегодня операции при изготовлении тороидальных моточных изделий. Возможность быстрого освоения и переналадки станка обусловлены наличием элементов индикации и оперативной корректировки режима работы. Возможность хранения программ в памяти повышает эффективность работы. Надежность обусловлена высококлассным исполнением всех узлов и деталей. Широкий выбор оснастки дает возможность точного подбора комплектации станка. Использование всех преимуществ обеспечивает эффективную эксплуатацию станка на всем периоде эксплуатации.

Стандартные и опциональные возможности:

    Раздельное управление скоростью загрузки провода и скоростью намотки
    Привод поворотного стола с автоматическим реверсом
    Регулирование шага намотки
    Плавное изменение скорости позволяет центровать сердечник в процессе намотки
    Измерение длины подаваемого провода
    Элементы управления лентообмотчиком.
    Микропроцессорный контроллер – 99 программируемых режимов намотки – светодиодная индикация – встроенный счетчик числа витков – возможность хранения программ – счетчик готовых изделий. Элементы управления лентообмотчиками
    Быстрая смена намоточных головок и  поворотных столов.
    Кнопочное и/или ножное управление машиной
    Секторная намотка

Станок намотки трансформаторов состоит из блока управления, механизма намотки с оправкой, задней бабки, механизма перемещения края ленты, механизма настройки датчика положения края ленты, механизма прижимного вала, смоточного устройства, которые размещены на общей раме. Блок управления устанавливается на механизме намотки. Станок, предназначен для намотки высоковольтных трансформаторов вакуумных отражателей медной лентой шириной не более 400 мм. 

Базовые технические характеристики
Толщина наматываемой ленты, мм 0,13
Ширина наматываемой ленты, мм 280-400
Регулируемые обороты двигателя, об/мин 0-200
Максимальный крутящий момент, кг м 5,8 Максимальный диаметр каркаса, мм 250
Количество записываемых секций 800
 
Дополнительные технические характеристики
Габаритные размеры, мм 1640х1170х1550
Вес, кг 300
Напряжение/частота питания 220 (+/-10%) В / 50 (+/-2%) Гц
Задняя бабка с ручной фиксацией есть
Ход задней бабки, мм 160
Ход пиноли задней бабки, мм 54
 
Параметры изделия Станок намоточный в комплекте:
рама
механизм намотки с оправкой
задняя бабка
механизм перемещения края ленты
механизм настройки датчика положения края ленты
механизм прижимного вала с 2-мя сменными поджимными роликами
смоточное устройство
 
Механизм намотки состоит из сварного корпуса, внутри которого расположены: электродвигатель переменного тока (асинхронный двигатель) (N = 1.1 кВт, n = 1500 мин-1), червячный редуктор и регулятор скорости электродвигателя переменного тока (асинхронный двигатель) — частотный преобразователь. ВНИМАНИЕ. Червячный редуктор, установленный в станке, обязан пройти 70-часовую обкатку. Во избежание перегрузки электродвигателя при обкатке пользоваться только пониженной нагрузкой. На оси вала намотки расположен диск с прорезями, управляющий работой фотодатчика. Во время технических осмотров необходимо следить за тем, чтобы диск не касался корпуса фотодатчика и был чистым, иначе возможны сбои в работе станка. На выходном конце вала намотки установлена ступица с поводком.
 
Механизм перемещения края ленты cостоит из основы швеллера, на котором размещены:
направляющий вал, один конец которого имеет возможность вертикального перемещения
шаговый двигатель (номинальный вращающий момент 0,16 нм, номинальный шаг 1,8º ), осуществляющий вертикальное перемещение через винтовую пару конца направляющего вала
механизм настройки датчика положения края ленты
 
Механизм настройки датчика положения края ленты состоит из линейки, датчика положения края ленты и индикатора. Этот механизм крепится к швеллеру — основе механизма перемещения края ленты. Датчик положения края ленты состоит из корпуса и 3-х вставленных в него оптопар. Две оптопары определяют край ленты, а одна — наличие ленты в датчике. Индикатор датчика представляет из себя коробочку с 3-мя светодиодами (желтым, зеленым, красным).
 
Механизм прижимного вала состоит из рамы, на которой размещены: прижимной ролик, ручка отвода прижимного ролика, фиксатор. Усилие поджима осуществляется при помощи 3-х амортизаторов (2-а регулируются при помощи соответствующих винтов).
Смоточное устройство предназначено для установки исходного рулона ленты, регулировки исходного положения края ленты и регулировки натяжения ленты.
Задняя бабка состоит из основания перемещаемого по направляющим рамы станка. Задняя бабка во время работы фиксируется зажимами к раме, для предотвращения случайного перемещения. На основании задней бабки установлена пиноль. Перемещение выдвижной пиноли осуществляется вращением рукоятки и фиксируется стопором. Для смазки рабочей части пиноли имеется масленка.

Конфигурации обмоток

| Трансформеры | Учебник по электронике

Трансформаторы с несколькими вторичными обмотками

Трансформаторы — очень универсальные устройства. Базовая концепция передачи энергии между взаимными индукторами достаточно полезна между одной первичной и одной вторичной обмотками, но трансформаторы не обязательно должны быть сделаны с двумя наборами обмоток. Рассмотрим схему трансформатора:

Трансформатор с несколькими вторичными обмотками обеспечивает несколько выходных напряжений.

Здесь три катушки индуктивности имеют общий магнитный сердечник, магнитно «связывая» или «связывая» их вместе. Связь между коэффициентами витков обмотки и отношениями напряжений, наблюдаемая с одной парой взаимных индукторов, все еще сохраняется здесь для нескольких пар катушек.

Вполне возможно собрать трансформатор, подобный приведенному выше (одна первичная обмотка, две вторичные обмотки), в котором одна вторичная обмотка является понижающей, а другая — повышающей.

Фактически, такая конструкция трансформатора была довольно распространена в цепях питания электронных ламп, которые требовались для подачи низкого напряжения на нити ламп (обычно 6 или 12 вольт) и высокого напряжения для пластин ламп (несколько сотен вольт). от номинального первичного напряжения 110 вольт переменного тока.

С таким трансформатором возможны не только напряжения и токи совершенно разных величин, но все цепи электрически изолированы друг от друга.

Фотография многообмоточного трансформатора с шестью обмотками, первичной и пятью вторичными обмотками.

Трансформатор на рисунке выше предназначен для обеспечения как высокого, так и низкого напряжения, необходимого в электронной системе с использованием электронных ламп. Низкое напряжение требуется для питания нитей вакуумных трубок, в то время как высокое напряжение требуется для создания разности потенциалов между пластиной и катодными элементами каждой трубки.

Одного трансформатора с несколькими обмотками достаточно, чтобы обеспечить все необходимые уровни напряжения от одного источника 115 В.Провода для этого трансформатора (их 15!) На фотографии не показаны, они скрыты от глаз.

Если электрическая изоляция между вторичными цепями не имеет большого значения, аналогичный эффект может быть получен путем «постукивания» одной вторичной обмотки в нескольких точках по ее длине, как показано на рисунке ниже.

Одноотводная вторичная обмотка обеспечивает несколько напряжений.

Многополюсный коммутирующий трансформатор

Ответвитель — это не что иное, как соединение проводов, сделанное в некоторой точке обмотки между концами.Неудивительно, что соотношение витков обмотки / величины напряжения обычного трансформатора сохраняется для всех сегментов обмоток с ответвлениями. Этот факт можно использовать для производства трансформатора с несколькими передаточными числами:

Вторичная обмотка с ответвлениями, использующая переключатель для выбора одного из многих возможных напряжений.

Переменный трансформатор

Продолжая концепцию отводов обмотки, мы получаем «регулируемый трансформатор», в котором скользящий контакт перемещается по длине открытой вторичной обмотки и может соединяться с ней в любой точке по ее длине.Эффект эквивалентен наличию отвода обмотки на каждом витке обмотки и переключателя с полюсами на каждом положении отвода:

Скользящий контакт на вторичной обмотке непрерывно изменяет вторичное напряжение.

Одно из применений переменного трансформатора для потребителей — это регуляторы скорости для модельных поездов, особенно поездов 1950-х и 1960-х годов. Эти трансформаторы были по существу понижающими блоками, максимальное напряжение, получаемое от вторичной обмотки, было существенно меньше, чем первичное напряжение от 110 до 120 вольт переменного тока.

Контакт с регулируемой разверткой обеспечивает простое средство управления напряжением с небольшими потерями энергии, намного более эффективное, чем управление с использованием переменного резистора!

Подвижно-скользящие контакты слишком непрактичны для использования в крупных промышленных силовых трансформаторах, но многополюсные переключатели и отводы обмоток являются обычным явлением для регулировки напряжения. В энергосистемах необходимо периодически производить регулировку, чтобы приспособиться к изменениям нагрузки в течение месяцев или лет во времени, и эти схемы переключения обеспечивают удобное средство.

Обычно такие «переключатели ответвлений» не предназначены для работы с током полной нагрузки, а должны срабатывать только тогда, когда трансформатор обесточен (отсутствует питание).

Автотрансформатор

Видя, как мы можем отвести любую обмотку трансформатора, чтобы получить эквивалент нескольких обмоток (хотя и с потерей гальванической развязки между ними), имеет смысл полностью отказаться от гальванической развязки и построить трансформатор из одной обмотки.Действительно, это возможно, и получившееся устройство называется автотрансформатором :

.

Этот автотрансформатор повышает напряжение с помощью одинарной ответвленной обмотки, экономя медь и жертвуя изоляцией.

Автотрансформатор, изображенный выше, выполняет функцию повышения напряжения. Понижающий автотрансформатор будет выглядеть примерно так, как показано на рисунке ниже.

Этот автотрансформатор понижает напряжение с помощью одной обмотки с ответвлениями, экономящей медь.

Автотрансформаторы

находят широкое применение в приложениях, требующих небольшого повышения или понижения напряжения на нагрузке.

Альтернативой обычному (изолированному) трансформатору может быть либо правильное соотношение первичной / вторичной обмоток, предназначенное для работы, либо использование понижающей конфигурации с вторичной обмоткой, подключенной последовательно («повышающая») или последовательно. -противоположная мода.

Первичное, вторичное напряжение и напряжение нагрузки приведены для иллюстрации того, как это будет работать.

Конфигурации автотрансформатора

Во-первых, «повышающая» конфигурация. На рисунке ниже полярность вторичной катушки ориентирована так, что ее напряжение напрямую складывается с первичным напряжением.

Обычный трансформатор, подключенный как автотрансформатор для повышения сетевого напряжения.

Далее, «раскладывающаяся» конфигурация. На рисунке ниже полярность вторичной катушки ориентирована так, что ее напряжение напрямую вычитается из первичного напряжения:

Обычный трансформатор, подключенный как автотрансформатор для понижения напряжения в сети.

Основным преимуществом автотрансформатора является то, что та же функция повышения или понижения достигается только с одной обмоткой, что делает его более дешевым и легким в производстве, чем обычный (изолирующий) трансформатор, имеющий как первичную, так и вторичную обмотки.

Автотрансформатор с вариатором

Как и у обычных трансформаторов, обмотки автотрансформатора могут иметь ответвления для изменения передаточного числа. Кроме того, их можно сделать бесступенчато регулируемыми с помощью скользящего контакта, чтобы постучать по обмотке в любой точке по ее длине.

Последняя конфигурация достаточно популярна, чтобы заслужить собственное имя: Variac . (рисунок ниже)

Вариак — автотрансформатор со скользящим отводом.

Маленькие вариаторы для настольного использования — это популярное оборудование для экспериментаторов в области электроники, поскольку они могут понижать (а иногда и повышать) напряжение переменного тока в домашних условиях с широким и точным диапазоном регулировки простым поворотом ручки.

ОБЗОР:

  • Трансформаторы могут быть оснащены более чем одной парой первичной и одной вторичной обмоток. Это позволяет использовать несколько коэффициентов повышения и / или понижения в одном устройстве.
  • Обмотки трансформатора также могут иметь «ответвления»: то есть пересекаться во многих точках для разделения одной обмотки на секции.
  • Переменные трансформаторы могут быть изготовлены с помощью подвижного плеча, который перемещается по длине обмотки, контактируя с обмоткой в ​​любой точке по ее длине.Обмотка, конечно же, должна быть оголенной (без изоляции) в области движения плеча.
  • Автотрансформатор — это одинарная катушка индуктивности с ответвлениями, используемая для повышения или понижения напряжения, как трансформатор, за исключением гальванической развязки.
  • A Variac — регулируемый автотрансформатор.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

Что такое электрические трансформаторы? | Triad Magnetics

Трансформаторы — это электрические устройства, способные изменять уровень напряжения переменного тока (AC) в цепи.Они работают только с цепями переменного тока, а не с цепями постоянного тока (DC). Основные компоненты трансформатора — это две отдельные катушки с проволокой, намотанные на один сердечник. Катушка, подключенная к входящему источнику или источнику напряжения, является первичной катушкой, катушка, подключенная к выходному выходу или выходу напряжения, является вторичной катушкой, а сердечник представляет собой электромагнитное устройство, которое препятствует (ограничивает) или усиливает (увеличивает) поток напряжения в соответствии с требованиями к выходу. .

Более глубокое исследование того, как работают трансформаторы, их различные типы и общие области применения, помогает лучше понять критически важную функцию, которую они выполняют, обеспечивая полезную мощность для работы компьютеров, бытовой техники, осветительных приборов и многих других электрические и электронные устройства.


Как работают трансформаторы и их различные типы

Трансформаторы не вырабатывают электроэнергию. Вместо этого они передают его из одной цепи переменного тока в другую. Этот процесс передачи начинается, когда электрический ток входит в трансформатор. Ток поступает через соединение с первичной обмоткой (также называемой обмоткой, потому что она наматывается на часть сердечника). Эта обмотка вокруг сердечника преобразует электрическую энергию в магнитное поле, которое затем течет через сердечник в обмотки вторичной катушки.Вторичная катушка превращает электромагнитный поток обратно в электрическую энергию с необходимым выходным напряжением.

Как указано выше, основной трансформатор состоит из четырех основных компонентов:

  • Входные соединения: Также называемое первичной стороной, входное соединение — это место, где мощность поступает на трансформатор.
  • Выходные соединения: Выходное соединение — или вторичная сторона — трансформатора передает преобразованную мощность (повышенную или пониженную) за пределы трансформатора на нагрузку.
  • Обмотки трансформатора: В большинстве случаев первичная и вторичная обмотки представляют собой не отдельные катушки, а несколько катушек, связанных с их основным входным или выходным источником для уменьшения магнитного потока (мера силы электрического поля через заданную поверхность). Величина увеличения или уменьшения напряжения зависит от соотношения витков первичной и вторичной обмоток или количества витков каждой катушки вокруг сердечника. Например, трансформатор с соотношением витков 3: 1 преобразует 3 вольта в 1 вольт в понижающем трансформаторе, а коэффициент 3: 5 преобразует 3 вольта в 5 вольт в повышающем трансформаторе.
  • Сердечники трансформатора: Сердечник трансформатора усиливает магнитную связь между первичной и вторичной цепями. Он обеспечивает контролируемый путь магнитного потока через трансформатор от первичной обмотки ко вторичной обмотке. Сердечники — это не цельный стальной стержень. Вместо этого они состоят из множества тонких ламинированных листов стали. Эта конструкция помогает ограничить или исключить накопление тепла внутри трансформатора. В трансформаторах используются два типа сердечников — сердечник и корпус, которые отличаются друг от друга расположением первичной и вторичной катушек.Обмотки наматываются вокруг сердечника в варианте с сердечником, в то время как в варианте с оболочкой сердечник окружает обмотки.

Доступно много различных типов трансформаторов, и Triad Magnetics предлагает широкий спектр этих стандартных продуктов для самых разных применений. Различные категории трансформаторов включают:

Силовые трансформаторы

Силовые трансформаторы увеличивают или уменьшают линейное напряжение и, если это необходимо для работы интегральной схемы или других специализированных схем, могут помочь с преобразованием напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока.Эти трансформаторы работают на одной из трех частот, измеряемых в герцах (Гц), или на количестве циклов в секунду. Хотя некоторые импульсные силовые трансформаторы работают на частотах 2,5 мегагерца и выше, стандартные линейные силовые трансформаторы работают на частотах 50, 60 и 400 Гц.

Поскольку частота остается постоянной от источника к выходу в силовом трансформаторе, герц является важным измерением, которое влияет на размер сердечника и количество тепла, выделяемого трансформатором.При проектировании или покупке силового трансформатора необходимо учитывать это измерение, наряду с первичным напряжением, вторичным среднеквадратичным напряжением и током, монтажными характеристиками и, иногда, пробивным напряжением между первичной обмоткой.

Разделительные трансформаторы и автотрансформаторы

Изолирующие трансформаторы и автотрансформаторы — это два противоположных типа силовых трансформаторов.

Разделительные трансформаторы состоят из первичной и вторичной обмоток, которые не соединены, поскольку они намотаны независимо друг от друга.Такая конструкция позволяет этим устройствам изолировать части схемы, предотвращая сотрясение.

С другой стороны, автотрансформаторы используют часть первичной обмотки как часть вторичной обмотки, что создает прямое соединение между двумя линиями с помощью медного провода. Эти устройства используют меньше меди в катушках, что делает их менее дорогими и более компактными. Их основное применение — это приборы американского производства, предназначенные для зарубежных рынков, где линейное напряжение составляет 230 В, а устройство должно работать при 115 В.

Трансформаторы звуковые

Аудиотрансформатор выполняет другую функцию, чем силовой или изолирующий трансформатор. Аудио преобразователи преобразуют электрические сигналы, несущие звук. Катушки в аудиопреобразователях имеют различные уровни импеданса (сопротивление электрической цепи, измеряемое в омах) в диапазоне частот от 20 Гц до 100 000 Гц. Различные уровни импеданса в аудиокомпонентах возникают из-за изменений материала сердечника или коэффициента трансформации трансформатора и влияют на качество звука.

Импульсные трансформаторы

Этот тип трансформатора обрабатывает импульсы электрических токов очень высокой частоты без искажения сигнала. Разработка импульсного трансформатора для одновременного повышения или понижения импульса связана с соотношением витков катушек. Этот тип трансформатора может передавать импульс переменного тока от одной цепи к другой, одновременно блокируя сигналы постоянного тока.


Применение и применение трансформаторов

Силовые трансформаторы и изолированные трансформаторы присутствуют на различных этапах распределения электроэнергии, от электростанции до розеток в доме или офисе.Повышающие трансформаторы преобразуют мощность электростанции в более высокое напряжение для улучшения передачи, в то время как понижающие трансформаторы на подстанциях и барабанах трансформаторов снижают напряжение для общего использования. Хотя это их наиболее распространенный вариант использования, существует бесчисленное множество других электрических и электронных применений трансформаторов, в том числе:

  • Настенные трансформаторы (например, зарядные электронные устройства)
  • Электростанции и возобновляемые источники энергии
  • Средства автоматизации и управления промышленными процессами
  • Системы освещения
  • Мелкая бытовая техника (например, компьютеры, телевизоры, тостеры, микроволновые печи)
  • Крупная бытовая техника (например, стиральные машины, сушилки, копировальные аппараты)
  • Усилители звука и динамики
  • Медицинские устройства (включая оборудование для МРТ и компьютерной томографии, кислородные насосы и контроллеры капельницы)

Самый оптимальный тип трансформатора зависит от технических характеристик конкретного приложения.Некоторые из характеристик, которые следует учитывать, включают:

  • входное напряжение (т.е. первичное напряжение),
  • выходное напряжение (т.е. вторичное напряжение),
  • выходной ток,
  • уровня мощности и
  • Размер трансформатора
  • (от рисового зерна до большого полуприцепа).

Свяжитесь с Triad Magnetics сегодня для ваших нужд трансформатора

Трансформаторы

различных типов и форм позволяют безопасно использовать широкий спектр электрических и электронных устройств.Это простое устройство с относительно простой функцией, но они являются важным элементом электроснабжения домов и рабочих мест.

Компания Triad Magnetics поставляет различные трансформаторы для широкого спектра применений. Свяжитесь с нами, чтобы узнать больше о широком ассортименте трансформаторов, которые у нас есть, или запросите смету на трансформатор, который наилучшим образом соответствует вашим потребностям, у одного из наших экспертов.

Как рассчитать обмотку трансформатора

Обновлено 28 декабря 2020 г.

Автор: S.Hussain Ather

Если вы когда-нибудь задумывались, как дома и здания используют электроэнергию электростанций, вы должны узнать о трансформаторах в распределительных сетях электроснабжения, которые преобразуют токи высокого напряжения в те, которые вы используете в бытовых приборах. Эти трансформаторы имеют простую конструкцию для большинства типов трансформаторов, но могут сильно различаться по степени изменения входного напряжения в зависимости от конструкции.

Формула обмотки трансформатора

Трансформаторы, которые используются в системах распределения электроэнергии, имеют простую конструкцию, в которой используется катушка, намотанная на магнитный сердечник в различных областях.

Эти катушки с проводом принимают входящий ток и изменяют напряжение в соответствии с коэффициентом поворота трансформатора , который равен

\ frac {N_P} {N_S} = \ frac {V_P} {V_S}

для числа обмотки первичной обмотки и вторичной обмотки N p и N s соответственно, а напряжение первичной обмотки и вторичной обмотки V p и V s соответственно.

Эта формула обмотки трансформатора сообщает вам, на какую долю трансформатор изменяет входящее напряжение, и что напряжение обмоток катушки прямо пропорционально количеству обмоток самих катушек.

Имейте в виду, что, хотя эта формула называется «соотношением», на самом деле это дробь, а не соотношение. Например, если у вас есть одна обмотка в первичной обмотке и четыре обмотки во вторичной обмотке трансформатора, это будет соответствовать доле 1/4, что означает, что трансформатор снижает напряжение на значение 1/4.Но соотношение 1: 4 означает, что для одного из чего-то есть четыре из чего-то другого, что не всегда означает то же самое, что и дробь.

Трансформаторы могут увеличивать или уменьшать напряжение и известны как повышающие трансформаторы , или понижающие трансформаторы , , в зависимости от того, какое действие они выполняют. Это означает, что коэффициент трансформации трансформатора всегда будет положительным, но может быть больше единицы для повышающих трансформаторов или меньше единицы для понижающих трансформаторов.

Формула обмотки трансформатора верна только тогда, когда углы первичной и вторичной обмоток совпадают по фазе друг с другом. Это означает, что для данного источника питания переменного тока (AC), который переключается вперед и назад между прямым и обратным током, ток как в первичной, так и во вторичной обмотках синхронизируется друг с другом во время этого динамического процесса.

Могут быть трансформаторы с коэффициентом трансформации 1, которые не изменяют напряжение, а вместо этого используются для разделения различных цепей друг от друга или для небольшого изменения сопротивления цепи.

Калькулятор конструкции трансформатора

Вы можете понять свойства трансформаторов, чтобы определить, что калькулятор конструкции трансформатора будет учитывать в качестве метода определения того, как сконструировать трансформаторы.

Хотя первичная и вторичная обмотки трансформатора отделены друг от друга, первичная обмотка индуцирует ток во вторичных обмотках с помощью метода индуктивности. Когда источник питания переменного тока подается через первичные обмотки, ток течет по виткам и создает магнитное поле с помощью метода, называемого взаимной индуктивностью.

Формула обмотки трансформатора и магнетизм

Магнитное поле описывает, в каком направлении и насколько сильный магнетизм будет действовать на движущуюся заряженную частицу. Максимальное значение этого поля составляет dΦ / dt , скорость изменения магнитного потока Φ за небольшой промежуток времени.

Поток — это измерение того, сколько магнитного поля проходит через определенную площадь поверхности, например прямоугольную. В трансформаторе силовые линии магнитного поля направляются наружу от магнитной катушки, вокруг которой намотаны провода.

Магнитный поток связывает обе обмотки вместе, а сила магнитного поля зависит от силы тока и количества обмоток. Это может дать нам калькулятор расчета трансформатора , который учитывает эти свойства.

Закон индуктивности Фарадея, который описывает, как магнитные поля индуцируются в материалах, диктует, что напряжение от любой из обмоток индуцируется

либо для первичной, либо для вторичной обмоток. Обычно это называется наведенной электродвижущей силой (ЭДС , ЭДС ).

Если бы вы измерили изменение магнитного потока за небольшой период времени, вы могли бы получить значение dΦ / dt и использовать его для расчета ЭДС . Общая формула для магнитного потока:

\ Phi = BA | cos {\ theta}

для магнитного поля B , площадь поверхности плоскости в поле A и угол между магнитным полем линии и направление, перпендикулярное области θ .

Вы можете учесть геометрию обмоток вокруг магнитного сердечника трансформатора, чтобы измерить поток. ) и Φ max — максимальный поток.В этом случае частота f относится к количеству волн, которые проходят через заданное место каждую секунду. Инженеры также называют произведение силы тока на количество витков обмоток как « ампер-виток », что является мерой силы намагничивания катушки.

Примеры калькулятора обмоток трансформатора

Если вы хотите сравнить экспериментальные результаты того, как обмотки трансформаторов влияют на их использование, вы можете сравнить наблюдаемые экспериментальные свойства с характеристиками калькулятора обмоток трансформатора.

Компания-разработчик программного обеспечения Micro Digital предлагает онлайн-калькулятор обмотки трансформатора для расчета стандартного калибра проводов (SWG) или американского калибра проводов (AWG). Это позволяет инженерам изготавливать провода соответствующей толщины, чтобы они могли нести заряды, необходимые для их целей. Калькулятор оборотов трансформатора подскажет вам индивидуальное напряжение на каждом витке обмотки.

Другие калькуляторы, такие как калькулятор от компании-производителя Flex-Core, позволяют рассчитать сечение провода для различных практических применений, если ввести номинальную нагрузку, номинальный вторичный ток, длину провода между трансформатором тока и измерителем и входную нагрузку. метра.

Трансформатор тока создает напряжение переменного тока во вторичной обмотке, пропорциональное току в первичной обмотке. Эти трансформаторы снижают токи высокого напряжения до более низких значений, используя простой метод контроля фактического электрического тока. Нагрузка — это сопротивление самого измерительного прибора пропускаемому через него току.

Hyperphysics предлагает онлайн-интерфейс расчета мощности трансформатора, который позволяет использовать его в качестве калькулятора конструкции трансформатора или в качестве калькулятора сопротивления трансформатора.Чтобы использовать его, вам необходимо ввести частоту напряжения питания, индуктивность первичной обмотки, индуктивность вторичной обмотки, количество катушек первичной обмотки, количество катушек вторичной обмотки, вторичное напряжение, сопротивление первичной обмотки, сопротивление вторичной обмотки, сопротивление нагрузки вторичной обмотки и взаимная индуктивность.

Взаимная индуктивность M учитывает влияние изменения нагрузки на вторичную обмотку на ток через первичную обмотку с ЭДС:

ЭДС = -M \ frac {\ Delta I_1} {\ Delta t }

для изменения тока через первичную обмотку ΔI 1 и изменения во времени Δt .

Любой онлайн-калькулятор обмотки трансформатора делает предположения о самом трансформаторе. Убедитесь, что вы знаете, как каждый веб-сайт рассчитывает заявленные ценности, чтобы вы могли понять теорию и принципы, лежащие в основе трансформаторов в целом. Насколько они близки к формуле обмотки трансформатора, вытекающей из физики трансформатора, зависит от этих свойств.

Трансформатор


2

Инженеры на пути к более компактным и эффективным радиочастотным трансформаторам

14 мая 2018 г. — Будущее электронных устройств частично связано с «Интернетом вещей» — сетью устройств, транспортных средств и устройств, встроенных в электронику для обеспечения связи и передачи данных…


Исследования могут снизить экономические потери электростанций после землетрясений

1 октября 2020 г. — На силовых трансформаторах установлены системы вводов, которые играют решающую роль в снабжении населенных пунктов электричеством. Однако эти объекты также подвержены разрушению во время землетрясений. …


Без привязки: максимальная эффективность беспроводной зарядки с использованием нескольких передатчиков

5 декабря 2020 г. — Ученые разработали стратегию управления, которая позволяет передавать энергию по беспроводной сети через несколько катушек передатчика с максимальной эффективностью.В отличие от традиционных подходов, в которых только …


Ученые связывают намагниченность со сверхпроводимостью для квантовых открытий

6 сентября 2019 г. — В недавнем исследовании ученые создали миниатюрную сверхпроводящую схему на основе микросхемы, которая связывает квантовые волны магнитных спинов, называемые магнонами, с фотонами эквивалентного …


Использование возможностей спин-орбитальной связи в кремнии: масштабирование квантовых вычислений

Декабрь7, 2018 — Исследовательские группы изучают несколько способов масштабирования вычислительных архитектур на основе атома с использованием спин-орбитальной связи, продвигаясь к своей цели создания квантового ядра на основе кремния …


Спины электронов в медленно движущихся квантовых точках могут управляться электрическими полями

15 января 2020 г. — В новой статье представлен теоретический анализ электронных спинов в движущихся полупроводниковых квантовых точках, показывающий, как ими можно управлять с помощью электрических полей, что предполагает их применимость…


Физики открыли новый магнитоэлектрический эффект

14 сентября 2020 г. — Обнаружен специальный материал, который демонстрирует новый удивительный эффект: его электрические свойства можно контролировать с помощью магнитного поля. Этот эффект работает совершенно иначе, чем обычно. Это может быть …


Повышение коэффициента магнитосопротивления открывает дверь в высокочувствительные датчики магнитного поля

20 декабря 2018 г. — Создав новую многослойную структуру с улучшенным коэффициентом магнитосопротивления, исследователи показывают, что можно повысить чувствительность к магнитному полю…


Осмысление гибких сенсорных систем

28 января 2020 г. — Группа исследователей разработала самую тонкую и легкую в мире матричную систему магнитных датчиков, которая визуализирует двумерное распределение магнетизма на различных поверхностях с …


Концерт магнитных моментов

13 июня 2019 г. — Исследователи открыли новый способ, с помощью которого спины электронов в слоистых материалах могут …


Объяснение испытания сопротивления обмотки трансформатора

Это руководство представляет собой введение в методы и процедуры испытания сопротивления обмотки трансформатора.Фото: TestGuy

.

Измерение сопротивления обмотки — важный диагностический инструмент для оценки возможных повреждений трансформаторов в результате плохой конструкции, сборки, обращения, неблагоприятных условий окружающей среды, перегрузки или плохого обслуживания.

Основная цель этого теста — проверить большие различия между обмотками и обрыв в соединениях. Измерение сопротивления обмоток трансформатора гарантирует, что каждая цепь подключена правильно и все соединения герметичны.

Сопротивление обмоток трансформаторов изменится из-за короткого замыкания витков, ослабленных соединений или ухудшения контактов в переключателях ответвлений. Независимо от конфигурации, измерения сопротивления обычно производятся между фазами, и показания сравниваются друг с другом, чтобы определить, приемлемы ли они.

Измерения сопротивления обмотки трансформатора получают путем пропускания известного постоянного тока через испытуемую обмотку и измерения падения напряжения на каждой клемме (закон Ома).Современное испытательное оборудование для этих целей использует мост Кельвина для достижения результатов; Вы можете представить себе набор для измерения сопротивления обмоток как очень большой омметр с низким сопротивлением (DLRO).


Содержание руководства


Будьте осторожны при тестировании

Перед проведением испытания сопротивления обмотки трансформатора важно, чтобы соблюдал все предупреждения по технике безопасности и принимал надлежащие меры предосторожности. Убедитесь, что все тестируемое оборудование правильно заземлено, и относитесь ко всему высоковольтному силовому оборудованию как к находящемуся под напряжением, пока не будет доказано обратное с помощью соответствующих процедур блокировки / маркировки.

Во время испытания важно не отключать провода тока или напряжения, пока ток все еще течет через трансформатор. Это приведет к возникновению чрезвычайно высокого напряжения в точке обрыва тока, что может привести к возникновению смертельного напряжения.


Подключение тестового набора

Доступно оборудование для испытания сопротивления обмотки в различных стилях в зависимости от конкретного применения. Испытательный комплект, используемый для силового трансформатора, будет сильно отличаться от комплекта, разработанного для небольших измерительных трансформаторов.Независимо от типа, измерители сопротивления обмоток всегда оснащены токовым выходом, измерителем напряжения и измерителем сопротивления. Фото: Testguy

.

Как первичные, так и вторичные выводы трансформатора должны быть изолированы от внешних подключений, и измерения должны выполняться на каждой фазе всех обмоток. Подключение испытательного оборудования производить в следующем порядке:

  1. Заземление Убедитесь, что трансформатор сначала заземлен непосредственно на землю местной станции, а затем подсоедините заземление испытательного комплекта.
  2. Принадлежности Подключите любые необходимые принадлежности, такие как пульты дистанционного управления, сигнальный маяк, ПК и т. Д.
  3. Измерительные провода Отключив измерительные провода от тестируемого устройства, подключите провода тока и напряжения к испытательному комплекту и проверьте герметичность всех соединений.
  4. Подключение к трансформатору Для каждой конфигурации трансформатора требуются разные тестовые соединения, некоторые примеры приведены в следующем разделе.Особое внимание следует уделить , чтобы не допустить выпадения проводов во время тестирования или подключения проводов друг к другу или слишком близко друг к другу. Выводы напряжения всегда должны быть размещены внутри (между) токоподводами и трансформатором.
  5. Входная мощность Подключите испытательный комплект. Перед выполнением этого подключения убедитесь, что заземление источника питания имеет путь с низким сопротивлением к заземлению местной станции.

Подключение к тестируемому трансформатору

Для однофазных и простых конфигураций Delta-Wye можно использовать следующие соединения.Имейте в виду, что каждая конфигурация трансформатора отличается, и ваша конкретная настройка может не применяться к тому, что показано ниже. Для получения дополнительной информации обратитесь к руководству пользователя, поставляемому с вашим испытательным комплектом.

Пример однофазного трансформатора

Соединения для проверки сопротивления обмотки трансформатора — одиночная обмотка. Фото: TestGuy

.

Пример трехфазной обмотки треугольником

Соединения для проверки сопротивления обмотки трансформатора — трехфазная обмотка, треугольник. Фото: TestGuy

.
№ испытания. I + И- V1 + V1- V2 + V2-
A-фаза h2 h3 h2 h3
B-фаза h3 h4 h3 h4
C-фаза h4 h2 h4 h2

Пример трехфазной вторичной обмотки звездой

Соединения для проверки сопротивления обмотки трансформатора — трехфазная обмотка звездой.Фото: TestGuy

.
Тест № I + И- V1 + V1- V2 + V2-
A-фаза Х1 X0 Х1 X0
B-фаза Х2 X0 Х2 X0
C-фаза Х3 X0 Х3 X0

Пример испытания двойной обмотки (однофазный)

Чтобы сэкономить время при испытании двухобмоточных трансформаторов, можно одновременно проверять первичную и вторичную обмотки, используя схемы соединений, показанные ниже:

Соединения для проверки сопротивления обмотки трансформатора — двойная обмотка.Фото: TestGuy

.
Тест № I + Джемпер И- V1 + V1- V2 + V2-
1 h2 h3-X1 Х3 h2 h3 Х1 Х2

Пример испытания двойной обмотки (трехфазный)

Соединения для испытания сопротивления двойной обмотки трехфазного трансформатора.Фото: TestGuy

.
Тест № I + Джемпер И- V1 + V1- V2 + V2-
A-фаза h2 h3-X1 X0 h2 h3 Х1 X0
Фаза B h3 h4-X2 X0 h3 h4 Х2 X0
C-фаза h4 h2-X3 X0 h4 h2 Х3 X0

Для сокращения времени насыщения сердечника перемычка, используемая для соединения обеих обмоток, должна быть подключена к противоположным полярностям трансформатора.Если положительный вывод тока подключен к положительному выводу первичной обмотки, испытательный ток возбуждения от первичной обмотки h3 перескакивает на положительный вывод вторичной обмотки X1.

Примечание: Если сопротивление между двумя обмотками больше, чем в 10 раз, может быть желательно получить более точные показания, протестировав каждую обмотку отдельно.


Пример трансформатора тока

Соединения для проверки сопротивления обмотки трансформатора тока.Фото: TestGuy

.

Измерение сопротивления обмотки

При измерении сопротивления обмотки следует наблюдать и записывать показания , когда значение сопротивления стабилизируется . Значения сопротивления сначала будут «дрейфовать» из-за индуктивности трансформатора, которая более характерна для больших обмоток, соединенных треугольником.

Для небольших трансформаторов дрейф длится всего несколько секунд; для однофазных трансформаторов высокого напряжения дрейф может длиться менее минуты; для больших трансформаторов необходимое время дрейфа может составлять пару минут и более.Любое изменение тока приведет к изменению значения сопротивления.


Сопротивление обмотки устройства РПН

Многие силовые и распределительные трансформаторы оснащены переключателями ответвлений для увеличения или уменьшения коэффициента передачи в зависимости от напряжения питания. Поскольку изменение передаточного числа связано с механическим перемещением из одного положения в другое, каждый отвод следует проверять во время испытания сопротивления обмотки.

Во время планового технического обслуживания не всегда возможно проверить каждый отвод из-за ограничений по времени или других факторов.В таких случаях допустимо измерять сопротивление каждой обмотки только в обозначенном положении отвода.

Для ответвлений «без нагрузки» трансформатор должен разряжаться между переключениями ответвлений. Устройства РПН и регуляторы напряжения могут работать с включенным испытательным комплектом при переключении от ответвления к ответвлению, это не только экономит время, но также позволяет проверить функцию включения перед размыканием переключателя ответвлений.


Результаты испытаний

Интерпретация результатов сопротивления обмотки обычно основана на сравнении каждого значения сопротивления с каждой соседней обмоткой на одном отводе.Если все показания находятся в пределах одного процента друг от друга, считается, что образец выдержал испытание.

Также можно проводить сравнения с исходными данными испытаний, измеренными на заводе, с использованием значений с поправкой на температуру, имея в виду, что испытания на сопротивление в полевых условиях не предназначены для дублирования протокола испытаний производителя, который, скорее всего, проводился в контролируемой среде на заводе-изготовителе. время изготовления.


Пример данных испытаний

В зависимости от размера тестируемой обмотки трансформатора показания сопротивления будут выражены в омах, миллиомах или микромомах.В таблице ниже показано, как можно записать данные испытаний для простого трехфазного трансформатора 13,200–208 / 120 В с тремя положениями переключателя ответвлений без напряжения.

ОБМОТКИ ПОЛОЖЕНИЕ ОТВЕРСТИЯ СОПРОТИВЛЕНИЕ (МИЛЛИОМОВ)
h2-h3 1 750,3
h3-h4 1 749,8
h4-h2 1 748.5
h2-h3 2 731,8
h3-h4 2 731,4
h4-h2 2 729,4
h2-h3 3 714,6
h3-h4 3 714,3
h4-h2 3 712.3
X1-X0 НЕТ 0,3550
X2-X0 НЕТ 0,3688
X3-X0 НЕТ 0,3900

Температурная коррекция

Поскольку сопротивление зависит от температуры, при сравнении результатов для данных трендов необходимо использовать скорректированные значения. Очень важно оценить температуру обмотки во время измерения.

Если трансформатор имеет датчик температуры обмотки, используйте эти показания, в противном случае предполагается, что температура обмотки равна температуре масла. Если трансформатор измеряется без масла, температура обмотки обычно принимается такой же, как температура окружающего воздуха.

Измеренное сопротивление следует скорректировать на обычную температуру, например 75 ° C или 85 ° C, по следующей формуле:

где:

  • R C — скорректированное сопротивление
  • R M — это измеренное сопротивление
  • C F — поправочный коэффициент для меди (234.5) или алюминиевые (225) обмотки
  • C T — скорректированная температура (75C или 85C)
  • W T — температура обмотки (C) во время испытания

Трансформатор размагничивания

После завершения всех испытаний выполните операцию размагничивания трансформатора. Этот шаг очень важен для бесперебойной работы трансформатора при вводе в эксплуатацию.

Размагничивание трансформатора устраняет остаточный магнитный поток, вызванный пропусканием поляризованного постоянного тока через обмотки во время испытания сопротивления.Фото: Викимедиа.

Если операция размагничивания не выполняется, избыточный остаточный магнитный поток в сердечнике трансформатора может вызвать большие пусковые токи на первичной стороне, которые могут привести к срабатыванию защитных реле. Размагничивание трансформатора достигается пропусканием нескольких циклов пониженного тока через обмотку как в положительном, так и в отрицательном направлении (переменный постоянный ток).

Размагничивание необходимо выполнять только на одной обмотке после завершения всех испытаний сопротивления.При использовании современных испытательных комплектов с функцией размагничивания рекомендуется подключать провода как по току, так и по напряжению к обмотке на стороне высокого напряжения для процесса размагничивания.

Для трансформаторов тока выполните испытание на насыщение, чтобы размагнитить ТТ по завершении всех испытаний сопротивления обмоток.


Список литературы

Комментарии

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы комментировать.

Патент США на устройство намотки провода для трансформатора высокого уровня. Патент (Патент № 7,808,352, выданный 5 октября 2010 г.)

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Область изобретения

Настоящее изобретение относится к усовершенствованию обмоточных трансформаторов и, более конкретно, это изобретение относится к усовершенствованию процесса намотки вращающихся трансформаторов с двунаправленной передачей энергии высокого уровня .

2. Предпосылки изобретения

Ветряные мельницы, ветряные турбины и другие приводимые в действие ветром силовые устройства могут использовать вращающийся трансформатор, который содержит один или несколько роторов и статоров, расположенных на вершине мачты или башни.Эта парадигма представляет особые проблемы. Во-первых, и статор, и особенно ротор должны быть небольшими по размеру. Кроме того, ротор вращается с высокой скоростью вокруг горизонтальной оси. Однако обмотки статора и ротора должны выдерживать большие токи; таким образом, необходимо обеспечить ему эффективное охлаждение. Во-вторых, роторный трансформатор обязательно должен выдерживать экстремальные погодные условия.

В современных ветроэнергетических установках используются механизмы контактной щетки и токосъемного кольца для облегчения передачи мощности между статором и ротором.Они склонны к снижению надежности, частым проблемам с техническим обслуживанием и возникновению электрических шумов, которые могут создавать помехи или повредить чувствительную электронику. Окисляющие вещества и агенты окружающей среды, такие как вода, лед и пыль, оказывают неблагоприятное воздействие на передачу энергии щеткой / контактным кольцом.

Замена щеточно-контактных механизмов на бесконтактные конфигурации часто позволяет решить некоторые проблемы, связанные с работой в неблагоприятных для окружающей среды ситуациях. Однако проблемой, присущей бесконтактным системам, является создание высоких температур внутри обмоток.В конечном итоге это приводит к снижению выходной мощности и, в конечном итоге, к повреждению трансформатора.

Патент США. В US 7 288 870 (Mitcham, et al. — 30 октября 2007 г.), озаглавленном «Сердечник статора», описан сердечник статора, состоящий из пластин из статорного железа с низкими потерями, расположенных параллельно ламинатам из материала с высокой теплопроводностью, регулярно размещенным внутри сердечника.

Патент США. В US 6,388,548 (Сайто и др., 14 мая 2002 г.) раскрыт бесконтактный трансформатор, который включает в себя два дискообразных ферритовых магнитных сердечника, причем каждый диск содержит четыре четверти секции, образующие дугу.Четверть секции плотно прилегают к диску, в результате чего дуги объединяются, образуя одну или несколько непрерывных круговых канавок. Обмотки входят в пазы.

Проблема с текущими конфигурациями обмоток заключается в том, что провод, когда он впервые помещается в канавки держателя, не остается на месте. В частности, когда проволока разматывается с питающей катушки и помещается в канавку намотки, пряди проволоки не соответствуют гладким изогнутым дугам, определяемым современными держателями намотки.Это происходит потому, что проволока стремится сохранить дугообразную форму с радиусом кривизны, совпадающим с радиусом ее подающей катушки. Трос также не может быть постоянно расположен для контакта с перевозчиком. Сужение паза намотки не всегда приводит к удовлетворительному расположению, поскольку два провода могут соприкасаться друг с другом в нескольких местах. Это приведет к локальному перегреву и электронным помехам. Конфигурирование проводных путей для приема только одного провода является дорогостоящим и неэффективным, особенно если требуется большое количество обмоток.Более того, однопроводные кабели не обеспечивают достаточной гибкости при прокладке жестких проводов, подобных тем, которые часто встречаются во вращающихся трансформаторах.

В данной области техники существует потребность во вращающемся трансформаторе, чтобы в бесконтактной конфигурации передавать электрическую мощность на уровнях в диапазоне 1 мегаватт. Устройство должно работать в экстремальных условиях окружающей среды (таких как высокая влажность, среда с высоким содержанием твердых частиц) и при больших перепадах температуры окружающей среды. Устройство также должно способствовать передаче тепла от первичной и вторичной обмоток, чтобы оптимизировать работу и долговечность и, следовательно, минимизировать требования к обслуживанию.Также существует потребность в способе производства, позволяющем последовательно производить точные обмотки с экономической точки зрения.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью настоящего изобретения является создание трансформатора большой мощности, который преодолевает многие недостатки предшествующего уровня техники.

Другой целью настоящего изобретения является обеспечение более эффективных средств намотки провода для вращающихся трансформаторов для использования в ветровых и водяных турбинах, оборудовании и других приложениях для бесконтактной передачи энергии, таких как компьютерная томография (CAT).Особенностью настоящего изобретения является устройство для держателя проводов, облегчающее герметизацию обмоток трансформатора смолой с высокой теплопроводностью, действующей до 500 ° F. Преимущество настоящего изобретения состоит в том, что выходная мощность высокая, но малый вес / малый момент. Безынерционные роторы могут быть изготовлены для обеспечения скорости вращения ротора в тысячи оборотов в минуту (об / мин). Типичные скорости вращения для приложений, в которых может быть реализовано настоящее изобретение, включают 10-300 об / мин для ветряных турбин, 1000 об / мин для турбин реактивных двигателей и до 20 000-30 000 об / мин для высокоскоростных буровых установок.

Еще одной целью настоящего изобретения является создание вращающегося трансформатора с усиленной магнитной связью между статором и ротором. Особенностью этого изобретения является наличие множества ферритовых и неферритовых каналов или держателей проводов, съемно установленных в кольцевых канавках, образованных противолежащими поверхностями статора и ротора. Каналы приспособлены для приема намотки проволоки с трением. Преимущество этого изобретения состоит в том, что площадь поверхности каждого из каналов способствует отводу тепла от обмоток, проходящих через каналы.

Другой целью настоящего изобретения является создание вращающегося трансформатора, который может выдерживать силовые нагрузки, превышающие 1000 киловатт, за счет оптимизации теплопередачи от обмоток, проходящих через множество каналов. Особенность этого изобретения состоит в том, что канальные каналы с возможностью снятия входят в кольцевую канавку, образованную в фундаментной подложке ротора и статора, и каждая из канальных дорожек определяет хорду дуги, образованную кольцевыми канавками. Преимущество этой особенности заключается в более эффективном отводе тепла от каждого из каналов и, следовательно, от обмоток.Еще одно преимущество этой функции — уменьшение магнитной утечки.

Вкратце, настоящее изобретение обеспечивает устройство для удержания проводов для намотки трансформатора, которое облегчает намотку однослойных обмоток статора и ротора, заключенных в полимер. Изобретенный трансформатор может выдерживать уровни мощности до 1 мегаватта и обычно работать в диапазоне от 1 кВт до 400 кВт. Вращающийся трансформатор по изобретению содержит: неподвижный элемент, содержащий первый механический носитель с первыми обмотками на нем; вращающийся элемент, содержащий второй механический носитель со вторыми обмотками на нем, причем упомянутый вращающийся элемент совпадает с упомянутым стационарным элементом; сегментированные слитки высокопроницаемого магнитного материала, расположенные по окружности на упомянутых держателях, чтобы образовывать каналы, приспособленные для приема упомянутых обмоток, посредством чего упомянутые первая и вторая обмотки и упомянутый магнитный материал прикреплены к упомянутым механическим носителям с помощью смолы с высокой теплопроводностью; и держатели для проволоки, расположенные между этими слитками, указанные держатели для проволоки предназначены для фрикционного зацепления и, следовательно, для поддержания положения отдельных проволок в указанных обмотках, причем каждый держатель для проволоки изготовлен из слитка магнитного материала, образующего множество канавок с размером каждой канавки. для плотного приема одиночной жилы проволоки и дальнейшего образования гребня между канавками не более чем на половину диаметра проволоки.

Кроме того, настоящее изобретение обеспечивает способ намотки вращающегося трансформатора, содержащий: обеспечение неподвижного элемента, содержащего первый механический носитель, приспособленный для размещения на нем первых обмоток; обеспечение вращающегося элемента, содержащего второй механический держатель, приспособленный для приема на нем вторых обмоток, и обеспечение средств для совмещения упомянутого вращающегося элемента с упомянутым стационарным элементом; обеспечение сегментированных слитков высокопроницаемого магнитного материала, расположенных по окружности на упомянутых держателях, с образованием каналов, приспособленных для приема упомянутых обмоток; и обеспечение держателей проводов, размещенных между этими слитками, при этом указанные держатели проводов входят в зацепление с трением отдельных проводов в указанных обмотках.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Изобретение вместе с указанными выше и другими целями и преимуществами будет лучше всего понятно из следующего подробного описания предпочтительного варианта осуществления изобретения, показанного на сопроводительном чертеже, на котором:

Фиг. 1 a — схематический вид профиля вращающегося трансформатора в соответствии с признаками настоящего изобретения;

РИС. 1 b — схематический вид сверху известного устройства обмотки вращающегося трансформатора в соответствии с особенностями настоящего изобретения;

РИС.1 c — вид на фиг. 1 b , по линии 1 c 1 c ; в соответствии с особенностями настоящего изобретения;

РИС. 2 a — схематический вид сверху натяжителя обмотки вращающегося трансформатора в соответствии с признаками настоящего изобретения;

РИС. 2 b — вид на фиг. 2 a по линии 2 2 , в соответствии с признаками настоящего изобретения;

РИС.2 c — вид в вертикальном разрезе альтернативного варианта осуществления держателя провода в обмотке вращающегося трансформатора в соответствии с особенностями настоящего изобретения;

РИС. 3 a — схематический вид сверху устройства удержания проводов обмотки для вращающегося трансформатора в соответствии с признаками настоящего изобретения; и

ФИГ. 3 b — схематический вид сверху альтернативного варианта устройства удерживающей провод обмотки для вращающегося трансформатора в соответствии с особенностями настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение обеспечивает устройство и способ для использования в обмоточных вращающихся трансформаторах, используемых в сочетании с генерацией и передачей электроэнергии большой мощности (более 1000 кВт), включая приложения, включающие использование стационарных или стационарных устройств. вращающиеся трансформаторы, где мощность должна передаваться на стационарную или мобильную платформу или с нее (например, мощные трансформаторы, двигатели, генераторы, турбины, устройства CAT-сканирования и т. д.).. . ) Обычно такие трансформаторы работают на частотах в диапазоне 500 кГц и используют лицевый провод. Устройство согласно изобретению содержит держатель для одиночных жил проволоки, который удерживает такие проволоки в натянутом состоянии с постоянным разделением, но в непосредственной близости друг от друга, чтобы облегчить намотку проволоки во вращающемся трансформаторе типа «блины». Один вариант осуществления держателя проволоки по настоящему изобретению содержит в основном плоский слиток, изготовленный из магнитного материала. Слиток имеет множество канавок или желобов, при этом размер каждого желоба позволяет плотно прилегать к одной нити проволоки.Между канавками расположен выступающий вверх гребень высотой не более половины диаметра проволоки.

Одной из особенно важных областей применения настоящего изобретения является передача электроэнергии от статора к ротору для ветряных турбин. Другое многообещающее применение — это «микротурбины», особенно «микрогидротурбины», в которых используется проточная вода для подачи энергии в дом или проточный поток для обеспечения энергией в удаленном месте. В общем, настоящее изобретение облегчает передачу энергии в условиях, которые требуют использования компактных вращающихся трансформаторов с точной обмоткой.

Предлагается система бесконтактной передачи энергии, содержащая первичный элемент с сильной индуктивной связью с вторичным элементом, при этом комбинация двух элементов составляет, в одном варианте осуществления, вращающийся трансформатор с бесконтактной передачей энергии. Вращающийся трансформатор может использоваться во всех ситуациях, когда мощность должна передаваться на мобильную платформу или с нее (например, двигатели, генераторы, ветряные турбины, устройства CAT-сканирования и т. Д.). «Ротор» может вращаться с переменной частотой до 30 000 об / мин.Как ротор, так и статор имеют электропроводящие обмотки, способные выдерживать высокие токи на высоких частотах. Типичные требования к мощности составляют от 1 до 400 кВт, но могут быть пиковые значения до 1 мегаватт.

Передача высокой мощности влечет за собой высокую тепловую мощность с созданием температур до 450 ° C. Работа с такой высокой тепловой мощностью облегчается за счет средств теплопроводности в тесном тепловом контакте с обмотками для отвода тепла от них.

Изобретенный роторный трансформатор можно использовать вместе с ветряной турбиной или компьютерным томографом.Вращающийся трансформатор, воплощающий признаки настоящего изобретения, содержит неподвижный элемент с обмотками на нем; вращающийся элемент с обмотками на нем; при этом одна или несколько указанных обмоток заделаны в смолу с высокой теплопроводностью; и индуктивная связь между обмотками статора и обмотками ротора.

РИС. 1 a — схематический вид профиля, а фиг. 1 b представляет собой схематический вид сверху одного варианта осуществления изобретенного вращающегося трансформатора 4 . Трансформатор состоит из двух держателей 5 a и 5 b .Поверхность каждого из держателей образует кольцевые желоба 22 a и 22 b , так что, когда держатели установлены соответственно, желоба противостоят друг другу, образуя зазор 36 . Кольцевые желоба 22 a и 22 b принимают ферритовые слитки 20 , так что слитки вкладываются внутри желобов, чтобы не заходить в зазор. Слитки расположены так, что их в целом плоские конфигурации копланарны поверхности соответствующего держателя, поддерживающего их.Множество ферритовых слитков, принимаемых таким образом желобами, образуют один или несколько круговых проводов 11 a и 11 b . Кроме того, слитки свободно расположены внутри желобов так, чтобы иметь возможность скользящего сообщения с желобами и, в частности, сторонами желобов. Следовательно, слитки подвижно сообщаются со своим соответствующим носителем. На иллюстрации изображены плоские прямоугольные слитки, но подходят и другие формы, включая квадраты, многоугольники, треугольники и т. Д.

Отводы для проводов 11 a и 11 b принимают обмотки тока, состоящие из лицевых проводов 15 a и 15 b для определения противоположных обмоток. Провода 15 a , 15 b залиты смолой с высокой теплопроводностью 16 . Носители 5 a и 5 b вращаются относительно друг друга вокруг оси α.Чем ближе расположенные друг к другу провода 15 a и 15 b и чем больше площадь, ограничиваемая проводами, тем лучше рабочие характеристики трансформатора 4 .

Как показано на фиг. 1 b , примерный вариант осуществления изобретенного вращающегося трансформатора содержит одну или несколько проводов, обозначенных цифрой 11 , со стенками 12 и дном 14 (Фиг. 1 c показывает разрез ИНЖИР.1 b по линии 1 1 ). Множество проводов , 15, проложено «параллельно» друг другу и стенкам , 12, . Мощность, передаваемая в трансформаторе, пропорциональна количеству проводов 15 , умноженному на площадь, ограниченную проволочной обмоткой.

Кабельный канал 11 определяется последовательным набором U-образных слитков 20 феррита или другого магнитного материала, помещенных в дугообразный или кольцевой желоб 22 в держателе 5 .Фиг. 1 a 1 c изображают слитки E-образной формы. Слиток в форме буквы «Е» — это не что иное, как соединение двух слитков буквы «U»: то есть «UU», которая образует букву «E» на своей стороне. Обычно слитки 20, имеют прямоугольную форму со стороной 13 и шириной 29 и приспособлены для приема в дугообразный желоб 22 . Стенки 12 слитка перпендикулярны сторонам слитка 13 . Когда слитки 20 уложены в дугообразный желоб 22 , остаются треугольные промежутки 26 между сторонами 13 двух соседних слитков 20 и стенкой желоба 27 , а также дугообразной формы промежутки 23 между слитками 20 и стенкой желоба 27 .

РИС. 2 a показано устройство намотки, в котором изобретенные держатели проволоки , 10, размещены между слитками 20, , так что держатели проволоки либо примыкают к слиткам, либо примыкают к ним. В одном варианте осуществления держатели проволоки — это все, что находится в желобах, без слитков в желобе. В другом варианте осуществления множество слитков расположено между двумя держателями проволоки, так что множество слитков примыкают к держателям проволоки.В еще одном варианте осуществления изобретения одиночный слиток помещают рядом с одиночным держателем проволоки, и эта последовательность повторяется вдоль всего желоба или вдоль заданной области желоба.

Держатели проволоки 10 обеспечивают постоянное расстояние вдоль дугообразного желоба 22 соседних проволок 15 друг от друга, а также от стенок 12 и дна 14 проволоки -ходов 11 в слитках 20 .Держатели проволоки 10 имеют прямоугольное основание и имеют размеры со сторонами 13 w и шириной 29 w , сравнимой со сторонами и шириной слитков 20 , чтобы их можно было плотно разместить внутри Несущие желоба 22 . Взаимодействие держателей проволоки прямоугольной формы с желобами дугообразной формы, не имеющими прямолинейных участков, приводит к фрикционному зацеплению держателей проводов с желобами, обеспечивая, таким образом, средство для устранения провисания проводов 15 .(См. РИС. 3 b ). Например, такое фрикционное зацепление позволяет вставлять держатель проволоки в желоб 22, и вращать в желобе вокруг оси, перпендикулярной плоскости держателя. Это позволяет канавкам , 44, в держателе проволоки, немного смещаться с канавками для проволоки 11 соседних слитков, таким образом зажимая или иным образом затрудняя проволоку.

РИС. 2 b — вид в профиль по линиям 2 2 на фиг.2 a изобретенного держателя проволоки в соответствии с признаками настоящего изобретения. Держатель проволоки, изображенный на фиг. 2 a адаптирован для использования со слитками E-образной формы. Изобретенный держатель для проволоки должен быть рассчитан на проволоку определенного диаметра D. Обычно доступная проволока Litz имеет диаметр 4,57 ± 0,20 мм. По необходимости, для такой проволоки следует принять D равным 4,77 мм. (На самом деле, проволока Litz имеет неправильное поперечное сечение, которое можно представить как круг.) Держатель проволоки 10 содержит множество канавок 44 , каждая канавка содержит две или более дополнительных канавок 45 a , 45 b , 45 c и т. Д.. . . так что проволока 15 плотно входит и остается во фрикционном зацеплении с дополнительной канавкой, при этом ширина w дополнительной канавки приблизительно равна 1,02 × D проволоки 15 . Как показано на фиг. 2 b , проволока имеет тенденцию иметь неправильное поперечное сечение, так что между плотно удерживаемой проволокой 15 и канавкой 45 держателя проволоки могут быть воздушные зазоры.

Дополнительные канавки разделены выступами 52 высотой k, измеренной от дна 14 вспомогательной канавки (где k примерно равно половине D для проволоки) и шириной a (примерно равной 0.3 D ). Канавка , 44, имеет проходящие вверх стенки 43 , так что обод 41 канавки 44 поднимается на расстояние h над дном 15 канавки, где h приблизительно равно 1,12D. Учитывая зависимость от фрикционного зацепления, максимальная допустимая погрешность для всех вышеуказанных размеров составляет ± 0,03D. Стенки 43 имеют направленные медиально выступы 46 , которые выступают на расстояние j от стенок 43 , причем j меньше или приблизительно равно 0.3D.

Тот факт, что высота k выступов 52 меньше диаметра D проводов 15 , имеет то преимущество, что гребень защищен от ударов (феррит — довольно хрупкий материал). Кроме того, меньшая высота k позволяет более теплопроводящей эпоксидной смоле контактировать с проволокой. Меньшая высота для k позволяет сделать ширину a выступа довольно тонкой, так что большое количество проволок 15 можно проложить рядом друг с другом, как можно дальше от оси держателя α и с постоянным расстоянием. разделение этих проводов таким образом, чтобы минимизировать передачу тепла и магнитной индукции между соседними проводами.

РИС. 2 c — вид в профиль альтернативного варианта осуществления держателя проволоки согласно настоящему изобретению. В этом альтернативном варианте осуществления выступы , 46, удалены, в то время как выступы 52 имеют ширину a ‘, равную приблизительно 0,85 D.

Можно принять во внимание, что в варианте осуществления, изображенном на фиг. 2 b больше теплопроводной смолы 16 может проводить тепло от проводов 15 к стенкам 43 , чем на фиг.2 c воплощения. Это происходит потому, что весь полукруг на периферии провода покрыт смолой с высокой теплопроводностью. Конкретные числовые размеры, указанные выше, представлены в иллюстративных целях, для проволоки разного диаметра потребуются канавки разных размеров. Однако вышеупомянутые соотношения подходят для большинства размеров проволоки.

Низкое магнитное сопротивление необходимо для компенсации высокочастотного индуцированного магнитного поля, создаваемого высокочастотными токами, часто используемыми во вращающихся трансформаторах.Как правило, подходит любой мягкий материал с высокой плотностью потока насыщения, высокой проницаемостью и стабильными температурными характеристиками. Подходящие материалы с низким магнитным сопротивлением включают ферриты, никель, нанокристаллы и порошковое железо. Нанокристаллический магнитно-мягкий материал на основе железа является особенно подходящим и коммерчески доступным. Например, особенно подходит FINEMET®, разработанный Hitachi Metals. FINEMET® получают путем быстрой закалки расплавленной смеси металлов, состоящей из Fe, Si, B и небольших количеств Cu и Nb.Эти сплавы имеют чрезвычайно однородные и очень мелкие кристаллы, размером примерно 10 нм. Использование нанокристаллических материалов на основе железа позволяет уменьшить объем и вес компонентов трансформатора.

Ферриты особенно полезны в этом применении из-за их низкой массовой плотности и низкого магнитного сопротивления. Ферриты представляют собой плотные однородные керамические соединения, состоящие в основном из оксида железа (Fe 2 O 3 ) и карбонатов металлов, таких как магний, цинк, никель или марганец.Смесь прессуют, а затем обжигают в печи.

Никель — еще один материал, обладающий низким магнитным сопротивлением. Никель имеет то преимущество, что он медленно реагирует на воздухе при нормальной температуре.

Деталь взаимодействия слитка и держателя проволоки.

Изобретенный держатель для проволоки 10 , который съемно удерживает одиночные проволоки на месте, предназначен для вкрапления слитков 20 , которые определяют проводку, в которой несколько проволок расположены рядом друг с другом.Предполагается, что оптимальной конфигурацией является соотношение двух или трех слитков 20 для каждого держателя проволоки 10 . Чтобы наилучшим образом предотвратить образование воздушных зазоров между проводом и канавками феррита, рекомендуется залить небольшое количество эпоксидной смолы в канавки перед укладкой провода.

Проволока раскладывается из катушки, и она слишком жесткая, чтобы ее можно было раскладывать по кругу. Таким образом, в некоторых точках может быть слишком длинная проволока, а в других — недостаток (обе эти ситуации схематично изображены на фиг.3 a , где 15 L представляет слишком длинный провод, а 15 S — слишком короткий провод. Из фиг. 3 a явным преимуществом является наличие проводов 15 L и 15 S, ограниченных в конечном числе точек, а не по всей их длине. Если держатели проволоки 10 A и 10 B на РИС. 3 a разделены дугой радиуса R, проходящей под углом θ, измеренным в радианах, так что длина дуги Rθ, проволока 15 s будет принята держателями проволоки 10 A и 10 B предоставленный провод 15 s длиннее 2R sin (θ / 2).

РИС. 3 b изображает другое преимущество настоящего изобретения. Как отмечалось выше, держатель для проволоки с прямоугольным основанием, помещенный в дугообразный желоб, имеет определенную степень свободы вращения. На фиг. 3 b , два последовательных держателя проволоки 10 A и 10 B повернуты так, что их обращенные друг к другу концы 71 , 72 приобретены несколько ближе друг к другу. Таким образом, расстояние между точкой выхода 73 от держателя проволоки 10 A для проволоки 15 и точкой входа 74 в держателе проволоки 10 B несколько меньше, чем расстояние, соответствующее дуге, подвешенной на два держателя для проводов.(Для ясности фиг. 3 b преувеличено). [В общем случае, если две точки x, y разнесены на расстояние s по дуге окружности радиуса R, то угол, образованный этой дугой, равен R / s, а затем расстояние по прямой между x и y равно 2R sin (R / s).]

Изобретенная конфигурация отличается от предшествующего уровня техники, состоящей из двух магнитных сердечников, каждый из которых содержит одну или несколько непрерывных круглых канавок. При таком расположении невозможно регулировать конфигурацию канавок, чтобы компенсировать изменения в натяжении и ориентации проволоки при ее разматывании с катушки.

Кроме того, изобретенный держатель для проводов отличается от предшествующего уровня техники, в котором используется жгут для удержания проводов, который используется для регулировки длины проводов при их укладке, но где жгут удаляется после того, как провода прикреплены на место.

Работа с высокой мощностью

Следствием бесконтактной передачи мощности является бесконтактное охлаждение ротора, которое, в свою очередь, требует эффективной передачи тепла от токонесущих обмоток ротора в окружающую атмосферу. Также требуется эффективная передача тепла от токонесущих обмоток статора в окружающую атмосферу.Ферриты или другие подходящие материалы с низким магнитным сопротивлением часто используются для ротора и / или статора, и они должны храниться при температуре ниже 180 ° C, чтобы предотвратить падение магнитной проницаемости материала.

В варианте осуществления настоящего изобретения токонесущие обмотки вставлены в кольцевые канавки, имеющие E-образное поперечное сечение, как показано на фиг. 2 b и РИС. 2 с . E-образная форма позволяет лучше удерживать паразитные магнитные поля вблизи обмоток.Обмотки покрыты той же эпоксидной смолой с высокой теплопроводностью 16 , которая используется для удержания слитков и держателей проводов в желобах 22 . Одной подходящей коммерчески доступной смолой является Durapot 865, доступный от Cotronics Corporation, Бруклин, штат Нью-Йорк. Такая конструкция обеспечивает быструю передачу тепла от обмоток к ротору, где тепло передается в атмосферу за счет конвекции воздушных потоков.

Предпочтительно, чтобы обмотка состояла из проволоки «Литц».Литц-проволока особенно выгодна из-за высокочастотной энергии, которая часто используется с вращающимися трансформаторами в таких приложениях, как CAT-устройства и ветряные турбины. Литц-проволока состоит из оплетки из множества тонких проводов, по отдельности покрытых изолирующей пленкой и скрученных вместе в соответствии с тщательно заданным шаблоном, разработанным для минимизации дополнительного сопротивления переменному току, вызванного «скин-эффектом» и «эффектом близости». эффект ‘относится к тенденции высокочастотного переменного электрического тока распространяться внутри проводника, так что плотность тока у поверхности проводника больше, чем у его сердцевины.Таким образом, эффективное сопротивление проводника увеличивается с увеличением частоты тока.

«Эффект близости» относится к тому факту, что переменное магнитное поле создается переменным током, протекающим через изолированный проводник, и что это переменное магнитное поле, в свою очередь, индуцирует вихревые токи в соседних проводниках, изменяя общее распределение тока, протекающего через их.

Проволока укладывается в канавку так, чтобы верх проволоки находился ниже края канавки.В варианте осуществления изобретения лицевый провод уложен в канавку так, чтобы верх обмотки находился ниже обода ферритового сердечника, например, на 0,078 мм ниже обода ферритового сердечника. Как показано на фиг. 2 b , провода 15 уложены в один слой толщиной внутри канавки. Такое расположение обеспечивает более сильную магнитную связь между первичной и вторичной обмотками за счет минимизации магнитной утечки и гораздо более эффективную передачу тепла от обмоток за счет увеличения площади поверхности обмотки.Полное омическое сопротивление обмотки 15 составляет 0,01 Ом. Еще в жидком состоянии эпоксидная смола заливается в канавку так, что она погружает проволоку, но остается ниже края канавки.

Деталь смолы:

Как правило, любая смола с очень высокой теплопроводностью (более 8 (БТЕ-дюйм / час ° Fft 2 )), низким магнитным сопротивлением и очень высоким электрическим сопротивлением (11 16 Ом · см или выше). Эта смола служит для обеспечения изоляции между проводами, составляющими каждую из обмоток.Например, Durapot имеет теплопроводность 20 (БТЕ-дюйм / час ° Fft 2 ). Его рецептура основана на новолачной смоле и аминном отвердителе.

Обычно эпоксидные смолы имеют другие преимущества, включая низкое тепловое расширение, 4,5 × 11 -5 / ° C; способность выдерживать температуру выше 200 ° С; и температура плавления полностью отвержденной эпоксидной смолы 250 ° C.

Смола с очень высокой теплопроводностью также используется при сборке ферритовых сердечников, которые используются в конструкции ротора и статора.

Изобретатели обнаружили, что эпоксидные смолы с высокой теплопроводностью позволяют сконструировать ротор с внешней площадью менее 1 квадратного метра, пропускающий установившийся ток величиной до 1100 А и рассеивающий 11 кВт тепловой энергии, т.е. рассеивание тепла 11 кВт / квадратный метр и статор с внешней площадью менее 1 квадратного метра, пропускающий ток до 1100 ампер и рассеивающий 11 кВт тепловой энергии, то есть скорость рассеивания тепла 11 кВт / квадратный метр.

Используя эпоксидную смолу с высокой теплопроводностью, можно достичь уровня передачи мощности выше 110 кВт, иначе невозможно выйти за пределы 20 кВт.

Хотя изобретение было описано со ссылкой на детали проиллюстрированного варианта осуществления, эти детали не предназначены для ограничения объема изобретения, определенного в прилагаемой формуле изобретения.

Основы электроники: трансформатор

Строительство трансформатора

Теория предыстории: что делает трансформатор?

Как в огромных количествах вырабатывается электроэнергия на огромных атомных электростанциях (или ветряных электростанциях, солнечных полях и т.), а затем подключитесь к розетке в гостиной с правильным напряжением для питания телевизора, чтобы посмотреть последний выпуск Wheel of Fortune? Первый трансформатор (создан в 1885 г.) на выставке в Германии
Трансформатор — это устройство, которое регулирует уровни переменного напряжения, что делает экономически возможным более эффективно и экономично передавать и распределять электричество на большие расстояния.

Трансформатор рассматривается многими как один из важнейших электрических компонентов, играющих ключевую роль в современном обществе.Без этого мы, вероятно, не смогли бы обеспечить электричеством столько домов и офисов, сколько мы делаем сегодня, а также не смогли бы обеспечить им более сельские районы мира.

Вы могли бы подумать, что технология, столь важная для нашей повседневной жизни, будет иметь сложную структуру, но если вы ее разложите, трансформатор — это всего лишь несколько основных частей с широким диапазоном теоретических возможностей.

Структура трансформатора


Сердечник

Сердечник трансформатора представляет собой металлическую конструкцию, которая обернута витками изолированного провода и пропускает магнитный поток.Сердечник обычно изготавливается из железа или стали и может быть выполнен в нескольких конфигурациях: квадратной, тороидальной, Е-образной, с цельным, воздушным и даже с многослойным стальным сердечником. Также можно использовать зазор в сердечнике для ограничения тока короткого замыкания. Каждая комбинация имеет свои собственные свойства минимизировать потери или быть наиболее эффективной при использовании на высоких частотах, в зависимости от области применения.

Обмотки

Входные и выходные напряжения / токи трансформатора зависят от количества витков провода, известного как «коэффициент трансформации».«Есть первичная сторона и вторичная сторона, и количество обмоток на каждой стороне представляет собой отношение, прямо пропорциональное отношению напряжений. Обе стороны зависят друг от друга через свойство индукции и магнитный поток, который проходит через сердечник трансформатора.

Квадратный магнитный сердечник трансформатора
Для расчета коэффициента оборотов используйте следующую формулу:


Где

В П = Напряжение на первичной стороне
V S = Напряжение на вторичной стороне
I P = Ток на первичной стороне
I S = Ток на вторичной стороне
N P = Количество обмоток первичной обмотки
N S = Количество витков вторичной обмотки
a = Передаточное число

Как видите, первичное и вторичное напряжения прямо пропорциональны количеству витков на первичной и вторичной стороне соответственно, но обратно пропорциональны первичному и вторичному токам.

The Project


Этот комплект для самостоятельного изготовления трансформатора дает отличный практический опыт наматывания собственного трансформатора и расчета различных коэффициентов вращения.

Предупреждение: Если вы не уверены в опасностях, связанных с вашим конкретным проектом, проконсультируйтесь с кем-нибудь, кто имеет опыт, прежде чем начинать свой проект.


Роб Урбанович демонстрирует, как наматывать собственный трансформатор в своем видео на YouTube.

Необходимые инструменты и компоненты:

(2) Магнитный провод 26 AWG
(1) Магнитный провод 20 AWG
(1) Горизонтальное крепление на катушке трансформатора
(2) Ферритовый сердечник E (без зазоров)
Паяльник
Припой
Вычислитель
Изолента
Питание от переменного тока до переменного тока источник

Направление:

1.Начнем с расчета коэффициента поворотов по формуле:

2. Намотка трансформатора несколько сотен раз займет некоторое время, поэтому убедитесь, что у вас есть время сделать это за один присест и вы можете одновременно сосредоточиться на счете. В этом уроке мы будем использовать пример создания повышающего трансформатора и увеличения выходной мощности трансформатора, чтобы удвоить входную.

3. Возьмите один конец более тонкого провода (26 AWG) и припаяйте его к контакту соединителя в углу шпульки.

4. Обмотайте вторичную сторону с рассчитанным числом оборотов. В нашем примере мы намотаем 800 витков. Постарайтесь намотать его относительно туго и равномерно по этой стороне сердечника.

5. По завершении 800 витков припаяйте конец к другому штырю углового соединителя на бобине трансформатора. Рекомендуется использовать булавку рядом с предыдущей, чтобы вам было легче отслеживать.

6. Используя более толстую проволоку (20 AWG), припаяйте один конец к третьему углу шпульки.

7. Обмотайте первичную сторону с половиной витков вторичной стороны. В нашем примере это будет 400 витков. Опять же, попробуйте намотать его относительно туго и равномерно по всей стороне сердечника.

8. Припаяв конец провода к последнему углу бобины, оберните все изолентой, чтобы защитить его от окружающей среды и исключить возможность случайного короткого замыкания.

9. Защелкните каждую деталь E-образной сердцевины на шпульке так, чтобы центр буквы E проходил через сердцевину шпульки.

Примечание: У вас есть возможность добавить дополнительный центральный ответвитель, припаяв провод к самому железному сердечнику, чтобы создать более совершенный трансформатор.

10. Вы заметите, что были использованы только четыре контакта. Это сделано в основном для безопасности и простоты. Следуя нашему примеру, вы можете добавить переменное напряжение к первичной стороне, чтобы удвоить его напряжение на вторичной стороне. Не забудьте измерить его мультиметром, прежде чем использовать его в каких-либо приложениях.

Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *