Изготовление трансформатора для ра

Расчёт и изготовление трансформатора для импульсного блока питания
на тороидальном (кольцевом) ферритовом сердечнике. Онлайн калькулятор обмоток.

«Как-то лет в 12 нашёл я старый трансформатор, слегка перемотал его и включил.
Энергосистема опознала нового радиотехника и приветливо моргнула всем домом.
Вот так я и начал изучать силовую электронику».

А тем временем традиционные линейные источники питания на силовых трансформаторах всё чаще стали вытесняться своими импульсными коллегами.
При этом, что бы там не говорили авторитетные товарищи про многочисленные технические достоинства импульсных преобразователей, плюс у них только один — массогабаритные показатели. Всё остальное — сплошной минус.
Однако этот единственный плюс оказался настолько жирным, что заслонил собой все многочисленные минусы, особенно в тех замесах, когда к электроустройствам не предъявляется каких-либо жёстких требований.

Наиболее популярными среди радиолюбителей стали сетевые источники питания, собранные на микросхемах IR2153 и IR2155, которые представляют из себя самотактируемые высоковольтные драйверы, позволяющие получать полумостовые импульсные блоки питания мощностью до 1,5 кВт с минимальной обвязкой.
И если сердце импульсного блока питания колотится внутри готовой буржуйской микросхемы, то главным, ответственным за электрохозяйство среди остальных наружных образований, безусловно, является правильно выполненный трансформатор.

Для наших высокотоковых дел лучше всего применять трансформаторы с тороидальным магнитопроводом. В сравнении с другими сердечниками они имеют меньший вес и габариты, а также отличаются лучшими условиями охлаждения обмоток и повышенным КПД.
Но самое главное — при равномерном распределении обмоток по периметру сердечника практически отсутствует магнитное поле рассеяния, что в большинстве случаев отметает потребность в тщательном экранировании трансформаторов.

По сути дела, умных статей в сети на предмет расчёта импульсных трансформаторов великое множество, с картинками, формулами, таблицами и прочими авторитетными причиндалами. Наблюдаются в свободном доступе и многочисленные онлайн-калькуляторы на интересующую нас тематику.

И снизошла б на нас благодать неземная, кабы вся полученная информация сложилась в наших любознательных головах в единое большое целое.
Да вот, что-то не получается. Ништяк обламывается из-за того, что следуя этими различным компетентным источникам, мы устойчиво получаем на выходе и различные результаты.

Вот и гуляют по сети идентичные радиолюбительские схемы импульсных блоков питания на IR2153 с идентичными заявленными характеристиками, трансформаторами на одних и тех же кольцах, но радикально не идентичным количеством витков первичных обмоток трансформаторов.
А когда эти различия выражаются многими разами, то возникает желание «что-то подправить в консерватории». Объясняется это желание просто — существенной зависимостью КПД устройства от значения индуктивности, на которую нагружены ключевые транзисторы преобразователя. А в качестве этой индуктивности как раз и выступает первичная обмотка импульсного трансформатора.

А для лучшего восприятия сказанного, приведу типовую схему источника питания на IR2153, не обременённую ни устройством защиты, ни какими-либо другими излишествами.


Рис.1

Схема проверена временем и многочисленными опытами изрядно пощипанных током, неустрашимых радиолюбителей, так что не работать в ней — просто нечему.

Ну и наконец, переходим к расчёту импульсного трансформатора.

Мотать его будем на бюджетных низкочастотных ферритовых кольцах отечественного производителя 2000НМ или импортных — EPCOS N87, а для начала определимся с габаритной мощностью тороидального ферритового магнитопровода.

Концепция выбора габаритной мощности с запасом в 10% от максимальной мощности в нагрузке, заложенная в режимы автоматического подбора сердечника в большинстве калькуляторов, хотя и не противоречит теоретическим расчётам, учитывающим высокий КПД импульсного трансформатора, но всё же наводит на грустную мысль о ненадлежащей надёжности и возможной скорой кончине полученного моточного изделия.
Куда мне ближе трактовка этого параметра, описанная в литературе: Pгаб>1,25×Рн .

Расчёты поведём исходя из частоты работы преобразователя IR2153, равной 50 кГц. Почему именно такой?
Не ниже, потому что такой выбор частоты позволяет нам уложиться в достаточно компактные размеры ферритового сердечника, и при этом гарантирует полное отсутствие сигналов комбинационных частот ниже 30 кГц при работе девайса в составе качественной звуковоспроизводящей аппаратуры.
А не выше, потому что мы пилоты. А феррит у нас низкочастотный и может почахнуть и ответить значительным снижением магнитной проницаемости при частотах свыше 60-70 кГц. Не забываем, что сигнал, на выходах ключей имеет форму меандра и совокупная амплитуда гармоник, с частотами в 3-9 раз превышающими основную, имеет весьма ощутимую величину.

Параметры первичной обмотки трансформатора рассчитаем при помощи программы Lite-CalcIT, позволяющей, на мой взгляд, вполне адекватно оценить как размер сердечника, так и количество витков первичной обмотки.
Результаты сведём в таблицу.

Как сделать трансформатор своими руками?

Несмотря на многообразие электрооборудования на рынке, далеко не во всех ситуациях можно найти подходящий преобразовательный агрегат для решения конкретной задачи. Поэтому многие обыватели пытаются изготовить трансформатор своими руками для получения определенных параметров работы. Стоит отметить, что намотать трансформатор может каждый, даже без специализированного оборудования и особых навыков, но этот процесс довольно трудоемкий и кропотливый. Поэтому изначально вам придется определиться с типом и характеристиками прибора.

Что понадобится для сборки?

Все преобразователи подразделяются на две основные категории – повышающие и понижающие трансформаторы.

В зависимости от предназначения, конструктивных особенностей и места установки их можно разделить на такие категории:

Практически каждое из вышеперечисленных устройств вы можете воссоздать в домашних условиях. Наиболее простым вариантом является перемотка трансформатора из заводского изделия, так как он уже содержит необходимые элементы. Главное, чтобы первичная обмотка подходила по номиналу питающего напряжения и мощности. Куда хуже, если перематывать нужно обе обмотки, к примеру, если и первичная, и вторичная обмотка пробиты или получили механическое повреждение.

Для изготовления трансформатора своими руками вам понадобятся:

  • Магнитопровод – служит в качестве проводника магнитного потока, лучше взять из старого трансформатора, так как он изготовлен из электротехнической стали и обеспечивает необходимые параметры работы, характеризуется малыми потерями в железе.
  • Провода нужного вам сечения в лаковой, полимерной или стеклотканевой изоляции. Чем тоньше этот слой, тем плотнее прилягут витки к каркасу и друг к другу.
  • Каркас – служит в качестве основания для обмоток трансформатора, устанавливает габариты по ширине. Можно взять из старого трансформатора, а можно изготовить своими руками. Материалом для каркаса может послужить электротехнический картон, гетинакс или текстолит, важно чтобы он не занимал много места в зазоре между сердечником и проводом.
  • Изоляция – предназначена для электрического отделения токоведущих элементов друг от друга и от конструктивных элементов трансформатора. В промышленном производстве используется лакотканевая лента, фторопласт, парафиновая пропитка, но при самостоятельном изготовлении подойдет любой имеющийся у вас материал, главное, чтобы его диэлектрической прочности хватало для напряжения сети.
  • Намоточный станок – позволяет упростить процесс и обеспечить постоянное натяжение. Можно изготовить своими руками из ручной дрели или по принципу вертела на двух шарнирах. Важно, чтобы изготовленный станок имел как можно меньший люфт.

Помимо этого вам могут пригодиться: молоток с деревянной пресс-планкой, паяльник для соединения проводов, ножницы, пассатижи. Но перед изготовлением, обязательно рассчитайте параметры трансформатора.

Расчеты

Наиболее сложный вариант, если вы будете изготавливать трансформатор своими руками с нуля. В таком случае расчет электрической машины производится в зависимости от выходной мощности. Исходя из этого параметра, рассчитывается мощность первичной обмотки. Если вы используете заводской сердечник, то можно считать эти величины одинаковыми, если вы соберете его самостоятельно, то P2 = 0,9 * P1

Это приблизительный расчет с учетом потерь в сердечнике. В зависимости от качества шихтовки своими руками, разница мощностей может находиться в пределах от 5 до 20%.

В зависимости от мощности первички определяется сечение магнитопровода, которое вычисляется по формуле: S = √P1

Следует отметить, что мощность для вычислений берется в Ваттах, а размеры сердечника получаем в квадратных сантиметрах.

Далее определяется коэффициент передачи электромагнитной энергии: k = f/S,

Где k – коэффициент передачи, f – частота сетевого напряжения переменного тока, S – площадь сечения магнитопровода.

Исходя из полученного коэффициента, определяется число витков в обмотках по величине входных и выходных напряжений: N1 = k*U1, N2 = k*U2

Это приблизительные вычисления, предназначенные для бытового применения радиолюбителями. Заводские трансформаторы имеют более сложную процедуру расчета, которая производится по справочникам и зависит от их типа и назначения (силовые, измерительные, трехобмоточные, тороидальные устройства и т.д.)

Далее рассчитывается сила тока в первичной обмотке трансформатора: I1 = P1 / U1

Соответственно, ток, протекающий по вторичной обмотке трансформатора, вычисляется по формуле: : I2 = P2 / U2

Исходя из величины тока в каждой обмотке, выбирается сечение жилы. Но заметьте, что проводник в обмотке значительно хуже охлаждается, поэтому запас сечения делается на 20 – 30%. Проще выполнять данную работу медными проводами, но это требование не критично.

Таблица: выбор сечения, в зависимости от протекающего тока

Медный проводник Алюминиевый проводник
Сечение жил, мм 2 Ток, А Сечение жил. мм 2 Ток, А
0,5 11
0,75 15
1 17
1.5 19 2,5 22
2.5 27 4 28
4 38 6 36
6 46 10 50
10 70 16 60
16 80 25 85
25 115 35 100
35 135 50 135
50 175 70 165
70 215 95 200
95 265 120 230
120 300

Сборка повышающего трансформатора

Особенностью повышающего трансформатора является большее сечение жил первичной обмотки трансформатора по отношению к вторичной. Ярким примером может служить любой агрегат, повышающий напряжение питания 220 Вольт до 400, 500, 1000 В и т.д., соответственно класс изоляции трансформатора выбирается по номиналу вторичной обмотки, как в сетевых трансформаторах.

Заметьте, что проводник большого сечения не получится намотать самодельным станком, поскольку вы не сможете выдать достаточное усилие. Определить это довольно просто – если первые витки свободно двигаются по каркасу катушки или хуже того, вы видите явный зазор между жилой и каркасом, переходите к ручной намотке.

Для сборки вам потребуется выполнить такую последовательность действий:

  • Соберите основание из диэлектрического материала, для этого можно вырезать его по лекалу из картона. Сборка каркаса производится внахлест при помощи клея. Рис. 2: изготовьте каркас для трансформатора

Если у вас имеется готовый образец, можете переходить к следующему этапу.

  • Сделайте отверстия в щеке катушки под выводы в электрическую сеть и к потребителю. Проденьте в них выводы. Рис. 3: проденьте вывод первичной обмотки
  • Уложите первый слой изоляции под первичку. Рис. 4: нанесите слой изоляции на катушку
  • Намотайте первичную обмотку трансформатора – если позволяет толщина, используйте станок, в противном случае, сделайте это руками. При намотке каждые 4 -5 витков проверяйте жесткость фиксации и плотность прилегания. Рис. 5: намотайте первичку

В случае наличия видимых зазоров рекомендуется придавливать витки деревянной пресс-плашкой или прибивать их через плашку молотком.

  • Посчитайте количество витков, оно должно соответствовать расчетному, выводы проденьте в отверстия. Уложите слой изоляции на первичку.
  • После слоя изоляции намотайте вторичку, так как здесь будет использоваться более тонкий провод, эту процедуру проще выполнять на станке. Рис. 6: намотайте вторичную обмотку

Периодически проверяйте плотность витков и их фиксацию на стержне. Хорошая фиксация не должна прогибаться и деформироваться при нажатии пальцами.

  • Если все витки не помещаются в один слой, их выкладывают в несколько, тогда важно соблюдать одно и то же количество витков в каждом из них. Слои перекладываются диэлектрическим материалом, заметьте, что толщина изоляции не должна существенно влиять на общие габариты катушек. Рис. 7: заизолируйте первый слой
  • Выведете концы вторичной обмотки на щечку каркаса.
  • Поместите магнитопровод в окно каркаса, сборка сердечника выполняется поочередно с каждой стороны, иначе потери окажутся слишком большими. Затем сердечник распирается для плотности фиксации. Рис. 8: поместите катушки на сердечник
Читайте также  Монтаж соединения с пайкой

Мощные трансформаторы на большой номинал напряжения дополнительно пропитывается парафиновой изоляцией. Такая процедура приводит к повышению емкостных потерь, но создает дополнительную защиту от электрического тока.

Сборка понижающего трансформатора

Понижающий трансформатор будет отличаться большим количеством витков на первичке. В быту их можно часто встретить в блоках питания, сварочных аппаратах и прочем оборудовании. Правда, в импульсных блоках используется другая технология, поэтому ремонт таких устройств производится без трансформаторов.

Так как изготовление сварочного трансформатора своими руками довольно актуально для домашних самоделок, рассмотрим на примере этот вариант. Требования к процессу сборки соответствует предыдущему. Отличительной особенностью такого агрегата является большое сечение провода во вторичной обмотке, так как сварочный ток может достигать сотен ампер.

Процесс изготовления заключается в следующем:

  1. Возьмите старое или изготовьте основание для катушки.
  2. Зафиксируйте на трансформаторном каркасе слой изоляции.
  3. Намотайте первичную обмотку с попеременной изоляцией слоев.
  4. Заизолируйте первичку и намотайте вторичную обмотку, так как большой диаметр проводов не позволит сделать это вручную, используйте слесарный инструмент.
  5. Зафиксируйте выводы обеих катушек.
  6. Установите пластины сердечника.

Испытание

Для проверки работоспособности П-образных или тороидальных трансформаторов в домашних условиях можно воспользоваться обычным мультиметром. Для этого переведите измерительный прибор в режим прозвона и проверьте целостность каждой из обмоток. Затем проверьте изоляцию между каждой из обмоток и магнитопроводом и сопротивление между обеими обмотками. Это наиболее простой комплекс испытаний, который даст общее представление об исправности самодельного агрегата.

Для проверки отсутствия короткозамкнутых витков используется лампа, включающаяся последовательно к первичной обмотке.

Помимо этого электрические машины испытываются в режиме холостого хода и короткого замыкания. Такие проверки показывают, насколько качественно собран преобразователь, но выполнять их в домашних условиях не обязательно.

Изготовление малогабаритного сварочного трансформатора

Перед радиолюбителем или любым мастером самоделкиным встаёт вопрос, где взять сварочный трансформатор, для работ часто возникающих на даче и дома, которые необходимо устранить при помощи сварочных работ. Сварочный аппарат вы можете сделать сами. Изготовление сварочного трансформатора сделано по методике написанной ранее Изготовление трансформатора для РА

Предъявляемые требования к данному трансформатору должны быть следующие:
— быть малогабаритным и легко переносным
— мало потребляющим ток, когда не производится сварка или резка.
— возможность производить сварку переменным током.
— обеспечить использование для сварки часто встречающихся марок электродов
— по возможности получить, как можно больший выбор диаметров применяемых электродов, как для сварки так и резки металла.

Все эти требования продиктованы не возможностью создать что-то, а теми условиями, с которыми приходится сталкиваться большинству радиолюбителей и тем, кто занимается конструированием.

Для получения среднего по весу сердечника будущего вашего сварочного трансформатора использованы пластины шириной в 200 мм от трансформаторных подстанций с масляным охлаждением и длиной 1,60 м.

Сечение окна трансформатора 150 cм. квадратных для первичной обмотки трансформатора необходимо использовать провод диаметром от 2,0-3,0 мм более нет смысла наматывать, так как остальное увеличение диаметра не добавит вам большого тока в первичной обмотке, а вот вес у вас прибавится.

Для вторичных обмоток трансформатора необходимо использовать все, что есть у вас под рукой. Желательно использовать только то, что обладает достаточной гибкостью при намотке. Хорошо себя зарекомендовала медная шина сечением от 2х8 мм до 2х16 мм, 2х18 мм, 2х20 мм, жила от гибких кабелей сечением 18, 20 квадратных мм в резиновой изоляции. Более другие сечения достаточно жесткие и трудно наматываемые на трансформаторы такого вида.

Прежде всего каждому надо определится под какой электрод или под какие диаметры электродов вам необходимо делать ваш варочный трансформатор, от этого будет зависеть и вес и ток. Мы будем исходить из того что вы хотите охватить как можно больше часто встречающихся диаметров электродов и чтобы не быть «привязанными» к одному диаметру электрода.

Для регулировки тока вашего трансформатора произведена регулировка по предварительно подобранным виткам первичной обмотки рис1.

Для намотки для сетевой обмотки трансформатора использован провод — 2,5 мм, для вторичной обмотки была использована медная шина сечением — 2 х 12 мм. В первичной обмотки трансформатора намотано — 250 витков, при этом ток холостого хода — 1,5 А. (ток первичной обмотки вашего трансформатора). После получения тока в 1 ампер необходимо домотать сетевую обмотку для получения тока в 100 mА.

Все это нам необходимо для того, чтобы наш сварочный трансформатор при включении в сеть 220V потреблял малый ток.
Ток выбран из расчета 100 mA, это во первых небольшой ток и пока вы готовитесь к сварке ваш счетчик намотает совсем мало, вся основная нагрузка только на время сварки или резки. Это хорошая экономия ваших денег особенно в это нестабильное время.

Для вторичной обмотки надо ориентироваться на напряжение 40-50 вольт. Количество витков не приводится, так как все зависит от имеющегося у вас материала.

На этом отводе с током в 1А (резка) вы будете производить резку металла электродом в 4 мм и с несколько худшими характеристиками электродом в 5 мм. Электродом в 3 мм можно производить резку с применением добавочного сопротивления применяемого сварщиками, так как при резке из-за большого тока после сгорания электрода на 50% сам электрод краснеет, что приводит к прилипанию в случае кратковременного прекращения работы.

Для сварки под диаметры в 5, 4, 3 мм надо ориентироваться на ток под электрод диаметром в 3мм. Почему ориентироваться на электрод диаметром 3мм — это самый рапостраненный электрод для работ с более тонкими металлами и часто применяемый радиолюбителями для разного вида сварок своих конструкций.

В качестве переключателя можно использовать любой переключатель способный выдержать ток до 20А.

В следствии большого тока при применении электродов 4, 5 мм и долгой работе с электродами диаметром 3 мм необходимо не забывать давать вашему сварочному отдохнуть.

Для сварки используются стандартные или самодельные держатели электродов, которые несложно сделать каждому. Для хорошего контакта с массой при сварке применена самодельная струбцина, к которой прикреплен провод «массы».

Изготовление трансформатора для РА

При изготовлении РА, а также любых других устройств часто возникает проблема с подбором хорошего трансформатора. В основном к нему предъявляются следующие условия достаточно мощный и малогабаритный. К таким требованиям можно отнести только виды трансформаторов, которые получили распространение среди радиолюбителей это трансформаторы марки ШЛ, ПЛ и О (тороид). Остановимся на самом малогабаритном трансформаторе типа – “тороид”, но сразу возникает проблема где взять ленту трансформаторного железа из которой делают в заводских условиях такие сердечники.

Предлагается технология изготовления трансформаторов из листового трансформаторного железа применяемого в мощных трансформаторных подстанциях с масляным охлаждением на напряжениe от 380 до 6000 и более вольт.

Для изготовления сердечника берутся самые длинные пластины, которые соединяют в наборном пакете трансформатора подстанции более короткие проходящие через катушки трансформатора. Коротких пластин должно быть три наборных пакета так, как трансформаторы подстанций все трехфазные.

На рис1 приведена такая пластина на ней четко видно отверстие для стягивания набора пластин трансформатора и срез для округления углов готового трансформатора при размещении его в баке охлаждения с трансформаторным маслом.

Изготовление

Попробую дать методику изготовления трансформатора при наличии всего только одного прибора типа тестер, ЛАТРа и ламп накаливания на 220 вольт и пара рукавиц. Важнейшей характеристикой трансформатора является его габаритная мощность которая исходит из внутреннего и внешнего диаметров вашего сердечника и высоты, а в нашем случае ширины пластины.
Если вам попались широкие пластины то их можно разрезать ножницами по металлу в длину из пластины шириной в 200 мм, прекрасно можно сделать две по 100 мм. Самое трудное пожалуй это сформировать первое кольцо вашего будущего сердечника трансформатора так, как потребуются дополнительные руки удерживать свернутое в кольцо пластину.

Начало.

Одеваете рукавицы и скручиваете первую пластину в кольцо, после этого между оставшимся кончиком пластины и самим свернутым кольцом в накладку примерно в 50 мм вы вкладываете вторую пластину и накатываете на первую в результате вы прижимаете второй пластиной конец первой и по такой технологии накатываете все остальные пластины пока у вас не получится что-то похожее на такой тороид, как на рис2

Полученный таким образом сердечник для придания ему плотности между пластинами необходимо закрутить внутри (как закручиваете фотопленку в трубочку) с прокруткой внутренней части сердечника относительно наружной. После двух — трех раз плотность вашего сердечника будет достаточной и он уже не будет прокручиваться внутри.

Зафиксируйте сердечник при помощи металлической ленты или лучше временно под 120 градусов медной проволокой.
Теперь давайте возьмем линейку и замерeем сечение сердечника трансформатора. Если вы делаете РА на лампах типа ГУ43Б или ГС35Б, то грубо без расчетов можно остановится, что сечение окна трансформатора должно быть в пределах — 60 квадратных сантиметров. Высота вашего сердечника определяется шириной вашей пластины, толщина набора количеством накрученных пластин. В данном случае высота сердечника равна 10 см, а толщина набора 6 см при этом наружный диаметр сердечника трансформатора — 28 см, а внутренний — 22 см.

Для предохранения вашей сетевой обмотки от механического повреждения на углах вам необходимо вырезать из картона кольца внутренний и внешний диаметры будут равны вашему сердечнику с припуском на то, чтобы завернуть на углах.
Это необходимо чтобы убрать острые края получившиеся при резке пластин в длину и на углах при намотке провода.
Кольца лучше вырезать из электрокартона толщиной 1,0-1,5 мм, но можно из картона от коробок из под обуви из разместить в 2-3 слоя с заворачиванием на углах, как наружу сердечника так и во внутрь по 10 мм с временной дополнительной фиксацией в нескольких местах медной проволокой.

Таким образом, вы фиксируете только одно кольцо то, что у вас внизу под сердечником оно у вас по всему сердечнику будет напоминать небольшую ванну. Для чего это необходимо:

  • во первых сердечник собранный таким образом, как бы мы его не уплотняли прокручиванием он все равно имеет достаточную неплотность и щели которые образованы наложенными концами пластин друг на друга.
  • во вторых неплотно зафиксированные пластины в основном являются причиной трансформаторного «гула».

Чтобы дополнительно зафиксировать пластины можно применить ферритовую массу, изготовленную из порошка феррита низкочастотных марок и лака, но где их взять столько феррита по этому используем только лак. Лак используется любой, но только масляный или лак применяемый при ремонте эл. двигателей для наших целей не плохо зарекомендовал себя лак марки ПФ283-4С применяемый для пола. Пред заливкой лака в щели сердечника необходимо подогреть лак до 40-60 градусов, а сам сердечник примерно до 80-100 градусов.

Читайте также  Фотовспышка с лампой накаливания

Для чего это необходимо — при нагревании щели вашего сердечника увеличатся до максимального и больше нагревать нет смысла, а хорошо текучий лак, затекает легко во все мелкие щели. Все это делается до появления с противоположной стороны вашего сердечника в образованной картоном ванне лака. После этого процесс можно прервать и дать сердечнику остыть до комнатной температуры вместе с залитым лаком. После небольшой просушки лак обретет свою вязкость и перестанет протекать через сердечник.

Вам остается подогретым лаком при остывающем сердечнике долить лак до появления его сверху сердечника и наложить сверху второе кольцо из картона. Стяните временно образовавшийся пакет медной проволокой, а после просушки ее можно убрать.

Для защиты первичной обмотки вашего трансформатора во внутрь и снаружи по всему периметру вставим кольца из картона.
На заводах для изоляции подобных трансформаторов применяют «киперную ленту», но опять хорошо если есть, а если нет.

В место киперной ленты используются старые простыни, которые разорваны в длину на ленты длиной 2-2,5 м в зависимости от длины простыни и шириной 20-30 мм. Лентой вокруг сердечника с легким натяжением делается 3-4 слоя по всему периметру сердечника трансформатора. После намотки все эти слои необходимо пропитать лаком и оставить сушится. Для тех кто не верит, что эта пропитка выдержит 220 вольт можно обмотать сверху пропитанной ленты еще и лакотканью толщиной 0,3-0,4 мм.

Полученный таким образом монолитный и хорошо пролаченный сердечник послужит вам верой и правдой в вашем трансформаторе.

Намотка

Для намотки первичной обмотки, необходим провод от 0,8 до 1,5 мм при этом средний диаметр равен 1,0 мм. Если у вас провод диаметром 0,8-0,9 мм то вам придется мотать две обмотки с одинаковым количеством витков и током холостого хода вашего трансформатора включенного в сеть 220 вольт. Будем исходить из условного сечения провода равного 1,0 мм это необходимо для того, чтобы можно ориентироваться, что при диаметре в

1,0 мм количество витков первичной обмотки на вольт стремится к 1 витку/на вольт. Все это необходимо, для того чтобы могли смело мотать 220-250 витков провода для сетевой обмотки. Если диаметр провода меньше чем 1,0 мм, то 250-300 витков.

Теперь ответственный момент первый пуск вашего трансформатора для подстраховки включите последовательно с сетевой обмоткой трансформатора в цепь ЛАТР с предварительно выставленным движком на 250 вольт. Начинайте уменьшать на ЛАТРе напряжение к нулю, если вы услышите гул вашего трансформатора — это говорит о том, что намотано малое количество витков в сетевой обмотке. Необходимо домотать до такого предела, когда с полностью выведенном на нуль ЛАТРом ваш трансформатор не гудит и прыгает от большого тока в сетевой обмотке.

Теперь можно тестером провести замеры, что у вас получилось? Какой ток потребляет ваш трансформатор? Ориентироваться и стремится нужно, чтобы ваш трансформатор имел ток холостого хода порядка 100 mA и вы имели возможность отрегулировать ток после того, как он будет намотан и установлен в схему. Для этих целей доматывается и делаются 3 — 4 отвода с шагом в 50 витков от уже полученного тока холостого хода трансформатора -100 mA . Изоляция между слоями сетевой обмотки может быть любая, что есть — это токая и прочная бумажная калька, лакоткань-0,3мм, просто бумага даже наша «киперная лента».

После получения тока холостого хода сетевой обмотки трансформатора в 100 mA и сделанного запаса на отводах можно обмотать обмотку «киперной лентой» на 3-4 слоя и также пропитать лаком марки ПФ283-4С.

Намотка всех других обмоток точно также. Зная значение виток/на вольт в сетевой обмотке можно подсчитать сколько нужно намотать витков для получения нужного вам напряжения в других обмотках.

Изготовленный по такой технологии трансформатор для РА при размерах оговоренных ранее имеет следующие данные:

  • ток холостого хода 100 mA
  • напряжение анодное с шагом от

1800 вольт до 2500 вольт

В качестве нагрузки использовалась гирлянда из 10 ламп накаливания на 220 вольт мощностью в 300 ватт каждая.

Данные под длительной нагрузкой в течении 2 часов непрерывной работы при проводе диаметром в сетевой и анодной обмотках — 0,95 мм:

  • ток сетевой обмотки под нагрузкой — 6 А.
  • ток анодной обмотки под нагрузкой — 1,25 А при напряжении 2500 вольт переменного напряжения.
  • температура поверхности нагрелась до 35-40 градусов.
  • гул трансформатора минимален.

Что еще желать радиолюбителю! Сделав такой трансформатор можно использовать для любых конструкций. По такой технологии можно делать на любые мощности. При этом трансформаторного железа в тех местах, где идет ремонт подобных масляных трансформаторов всегда много и оно валяется в самом прямом смысле под ногами и ржавеет.

При этом я сразу предупреждаю, что все нужно рассчитывать и габаритные мощности и диаметры проводов все то, что требуется для расчетов подобного типа трансформаторов, но условия изготовления были оговорены заранее на тот случай, когда есть только тестер, ЛАТР есть в любой школе и лампы накаливания.

Изготовление трансформатора для ра

Дельта принтеры крайне требовательны к точности изготовления комплектующих (геометрия рамы, длины диагоналей, люфтам соединения диагоналей, эффектора и кареток) и всей геометрии принтера. Так же, если концевые выключатели (EndStop) расположены на разной высоте (или разный момент срабатывания в случае контактных концевиков), то высота по каждой из осей оказывается разная и мы получаем наклонную плоскость не совпадающая с плоскостью рабочего столика(стекла). Данные неточности могут быть исправлены либо механически (путем регулировки концевых выключателей по высоте), либо программно. Мы используем программный способ калибровки.
Далее будут рассмотрены основные настройки дельта принтера.
Для управления и настройки принтера мы используем программу Pronterface.
Калибровка принтера делится на три этапа:

1 Этап. Корректируем плоскость по трем точкам

Выставление в одну плоскость трех точек — A, B, C (расположенных рядом с тремя направляющими). По сути необходимо уточнить высоту от плоскости до концевых выключателей для каждой из осей.
Большинство (если не все) платы для управления трехмерным принтером (В нашем случае RAMPS 1.4) работают в декартовой системе координат, другими словами есть привод на оси: X, Y, Z.
В дельта принтере необходимо перейти от декартовых координат к полярным. Поэтому условимся, что подключенные к двигателям X, Y, Z соответствует осям A, B, C.(Против часовой стрелки начиная с любого двигателя, в нашем случае смотря на логотип слева — X-A, справа Y-B, дальний Z-C) Далее при слайсинге, печати и управлении принтером в ручном режиме, мы будем оперировать классической декартовой системой координат, электроника принтера сама будет пересчитывать данные в нужную ей систему. Это условность нам необходима для понятия принципа работы и непосредственной калибровки принтера.

Точки, по которым мы будем производить калибровку назовем аналогично (A, B, C) и позиция этих точек равна A= X-52 Y-30; B= X+52 Y-30; C= X0 Y60.

Алгоритм настройки:

  1. Подключаемся к принтеру. (В случае “крагозяб” в командной строке, необходимо сменить скорость COM порта. В нашем случае с 115200 на 250000 и переподключится)

    После чего мы увидим все настройки принтера.
  2. Обнуляем высоты осей X, Y, Z командой M666 x0 y0 z0.
    И сохраняем изменения командой M500. После каждого изменения настроек необходимо нажать home (или команда g28), для того что бы принтер знал откуда брать отсчет.
  3. Калибровка принтера производится “на горячую”, то есть должен быть включен подогрев стола (если имеется) и нагрев печатающей головки (HotEnd’а) (Стол 60град., сопло 185 град.) Так же нам понадобится щуп, желательно металлический, известных размеров. Для этих задач вполне подойдет шестигранный ключ (самый большой, в нашем случае 8мм, он предоставляется в комплекте с принтерами Prizm Pro и Prizm Mini)
  4. Опускаем печатающую головку на высоту (условно) 9мм (от стола, так, что бы сопло еле касалось нашего щупа, т.к. высота пока что не точно выставлена.) Команда: G1 Z9.
  5. Теперь приступаем непосредственно к настройке наших трех точек.
    Для удобства можно вместо g- команд создать в Pronterface четыре кнопки, для перемещения печатающей головки в точки A, B, C, 0-ноль.

  • Последовательно перемещаясь между тремя точками (созданными ранее кнопками или командами) выясняем какая из них находится ниже всего (визуально) и принимает эту ось за нулевую, относительно нее мы будем менять высоту остальных двух точек.
  • Предположим, что точка A у нас ниже остальных. Перемещаем головку в точку B(Y) и клавишами управления высотой в Pronterface опускаем сопло до касания с нашим щупом, считая величину, на которую мы опустили сопло (в лоб считаем количество нажатий на кнопки +1 и +0.1)
    Далее командой меняем параметры высоты оси Y: M666 Y <посчитанная величина>
    M666 Y0.75
    M500
    G28
  • Ту же операцию проделываем с оставшимися осями. После чего следует опять проверить высоту всех точек, может получится, что разброс высот после первой калибровки уменьшится, но высота все равно будет отличатся, при этом самая низкая точка может изменится. В этом случае повторяем пункты 6-7.
  • 2 Этап. Исправляем линзу

    После того как мы выставили три точки в одну плоскость необходимо произвести коррекцию высоты центральной точки. Из за особенности механики дельты при перемещении печатающей головки между крайними точками в центре она может пройти либо ниже либо выше нашей плоскости, тем самым мы получаем не плоскость а линзу, либо вогнутую либо выпуклую.

    Корректируется этот параметр т.н. дельта радиусом, который подбирается экспериментально.

    Калибровка:

    1. Отправляем головку на высоту щупа в любую из трех точек стола. Например G1 Z9 X-52 Y-30
    2. Сравниваем высоту центральной точки и высоту точек A,B,C. (Если высота точек A, B, C разная, необходимо вернутся к предыдущей калибровки.)
    3. Если высота центральной точки больше остальных, то линза выпуклая и необходимо увеличить значение дельта радиуса. Увеличивать или уменьшать желательно с шагом +-0,2мм, при необходимости уменьшить или увеличить шаг в зависимости от характера и величины искривления (подбирается экспериментально)
    4. Команды:
      G666 R67,7
      M500
      G28
    5. Подгоняем дельта радиус пока наша плоскость не выровняется
    3 Этап. Находим истинную высоту от сопла до столика

    Третьим этапом мы подгоняем высоту печати (от сопла до нижней плоскости — столика) Так как мы считали, что общая высота заведомо не правильная, необходимо ее откорректировать, после всех настроек высот осей. Можно пойти двумя путями решения данной проблемы:
    1 Способ:
    Подогнав вручную наше сопло под щуп, так что бы оно свободно под ним проходило, но при этом не было ощутимого люфта,

    • Командой M114 выводим на экран значение фактической высоты нашего HotEnd’а
    • Командой M666 L получаем полное значение высоты (Параметр H)
    • После чего вычитаем из полной высоты фактическую высоту.
    • Получившееся значение вычитаем из высоты щупа.

    Таким образом мы получаем величину недохода сопла до нижней плоскости, которое необходимо прибавить к полному значению высоты и и записать в память принтера командами:
    G666 H 235.2
    M500
    G28

    2 Способ:
    Второй способ прост как валенок. С “потолка”, “на глаз” прибавляем значение высоты (после каждого изменение не забываем “уходить” в home), добиваясь необходимого значения высоты, но есть шанс переборщить со значениями и ваше сопло с хрустом шмякнется об стекло.

    Как сделать авто калибровку для вашего принтера и что при этом авто калибрует принтер вы узнаете из следующих статей.

    Как сделать сварочный трансформатор своими руками?

    Время чтения: 10 минут

    Сварочный аппарат просто обязателен, если вы хотите надежно соединить металлические детали. Ему под силу не только сварка, но и резка металлических заготовок. При этом состав и толщина металла могут быть неограниченными. Существует множество разновидностей сварочного оборудования, но на сегодняшний день особой популярностью пользуются трансформаторные, инверторные и полуавтоматические.

    Многие домашние мастера хотели бы заняться сварочным делом для себя или в качестве подработки, но стоимость заводских аппаратов кажется им слишком высокой. Это не удивительно, ведь чтобы приобрести более-менее качественный аппарат вам придется выложить от 100 долларов и до бесконечности. Не все обладают такой возможностью.

    В этой ситуации лучше сделать сварочный аппарат самому. Ну а если вы ничего в этом не смыслите, то начните с малого — со сборки трансформатор. Трансформатор — это буквально сердце сварочного аппарата. На этом этапе у многих могут возникнуть бесконечные вопросы: как намотать сварочный трансформатор? Как рассчитать сварочный трансформатор? Как сделать сварочный аппарат? Не беспокойтесь. В этой статье мы расскажем, как сделать сварочный трансформатор своими руками и получить отличную основу для дальнейшего изготовления самодельного аппарата.

    Общая информация

    Как мы сказали выше, трансформатор — это сердце сварочного аппарата. Он необходим для преобразования поступающего извне напряжения в переменный или постоянный ток, пригодный для сварочных работ. Представляет собой две обмотки (первичную и вторичную), которые связаны индуктивно. Обмотки располагаются на сердечнике, который является магнитопроводом и изготавливается из электротехнической стали.

    Не важно, что вы собираете: сварочные трансформаторы для дома или мощный профессиональный аппарат. Он в любом случае должен обеспечить необходимые вам характеристики для выполнения сварки. Обычно при сборке самодельного аппарата наматывают трансформатор, рассчитанный на силу тока около 150-170 Ампер и способный выдержать напряжение около 50 В.

    Этих характеристик достаточно для бытового применения. Вы сможете варить практически любые металлы и использовать электроды диаметром до 3 мм. При желании можно варить и «четверкой», но швы не будут такими же качественными. Под больший диаметр электрода нужно собирать более мощный аппарат.

    Также при сборке трансформатора учитывайте его габариты. Размер трансформатора увеличится, если вы пожелаете сделать более мощный сварочный аппарат. Соответственно вес и габариты аппарат тоже увеличатся. Если для вас критичен вес и размер сварочника, то мы рекомендуем сделать аппарат с более слабыми характеристиками.

    Особенности аппаратов с самодельным трансформатором

    Сварочный аппарат из самодельного трансформатора не будет похож на стандартный заводской сварочник из магазина. Вы должны четко осознавать эту особенность. Не думайте, что сможете в домашних условиях собрать аппарат, идентичный заводскому. Это, конечно, возможно, но в таком случае действительно легче купить готовое устройство в магазине и не мучиться.

    Обратите внимание

    Какие же особенности стоит учитывать? Прежде всего, домашний аппарат на самодельном трансформаторе не сможет каждый раз выдавать одни и те же характеристики, даже если вы их вручную установите. Проще говоря, вы можете установить силу тока в 120 Ампер, а аппарат в большинстве случаев выдаст либо большее, либо меньшее значение. Погрешность будет всегда. В большинстве случаев она не критична, но если вам важно держать все под контролем, то лучше присмотритесь к покупным аппаратам, в которых все сделано по уму.

    В домашних условиях трудно сделать точный регулятор, который позволит без погрешностей регулировать параметры сварки. Но если вам нужно сварить теплицу или забор, то не беспокойтесь об этом. Аппарат с самодельным трансформатором подойдет для этих задач. И погрешности не сильно повлияют на результат.

    Если вы изготовите трансформатор, работающий на постоянном токе, то он будет существенно дешевле заводского. Но его надежность будет под вопросом, поскольку заводские аппараты оснащаются системой предохранителей, что редко встретишь в самоделках. Тем не менее, благодаря самостоятельно сборке вы можете намотать трансформатор с любыми характеристиками, а значит сделать как мощный, так и слабенький аппарат. Достаточно произвести расчет сварочного трансформатора для вашего аппарата.

    Если вы решите использовать самодельный трансформатор для дальнейшей сборки аппарата, то его (и все остальные компоненты) можно поместить на металлический каркас или в корпус от какого-нибудь электроприбора (блок питания от ПК, например). Также вы можете использовать для сборки любые схемы и модернизировать их при конструировании. Но не забудьте проверить все узлы самодельного аппарата (и трансформатора в частности) перед тем как впервые включить устройство в сеть и приступить к сварке.

    Это основные особенности, на которые вам нужно обратить внимание. Мы не упоминали необходимость наличия элементарных знаний в области электротехники. Это и так понятно. Но если вы ими не обладаете, то предварительно изучите тему и только затем приступайте к сборке трансформатора.

    Трансформатор переменного тока

    Самодельный сварочный трансформатор переменного тока — это классический тип трансформатора, который применятся в конструкции трансформаторного сварочного аппарата. Трансформатор, работающий на «переменке», проще трансформатора на «постоянке», дешевле и ремонтопригоднее. Но у него есть ряд существенных недостатков. На аппаратах с трансформатором переменного тока хуже поджигается дуга. Она горит нестабильно и требует от сварщика опыта. В противном случае швы получаются некачественными и дефектными.

    Тем не менее, трансформатор на «переменке» — это основа трансформатора на «постоянке» (о котором мы расскажем далее), так что вам все равно придется научиться собирать его. И в этом нет ничего сложного.

    Выбор проводов для обмотки

    Для сборки сварочного трансформатора переменного тока вам необходимы провода для намотки первичной и вторичной обмотки. Также вам нужно сделать так называемый сердечник. Для этого нужна специальная электротехническая сталь, чтобы на этот сердечник уже намотать обмотки.

    Определимся с техническими характеристиками, которые должен обеспечить наш трансформатор. Мы в качестве примера возьмем напряжение в 60 В и сварочный максимальный сварочный то от 120 до 160 Ампер. При таком раскладе минимальное сечение у проводов составляет 4 кв.мм.

    Но мы рекомендуем использовать провода сечением 7 кв.мм., это оптимальный вариант. При использовании таких проводов ваш самодельный трансформатор не будет бояться перепадов напряжения. Ну а что касается диаметра медной жилы для первичной обмотки, то в данном случае оптимальным вариантом будет значение в 3 мм.

    Подбирая провода обратите внимание на их оболочку. Она обязательно должна быть тканевой. Ни в коем случае не полимерной. Поскольку полимеры легко плавятся от избыточного нагрева, что часто приводит к короткому замыканию. Если по какой-то причине вы не смогли подобрать провод достаточного диаметра, то можете взять два тонких провода и наматывать их вместе.

    Но учитывайте, что в такой ситуации обмотка увеличиться в размерах и трансформатор будет нуждаться в большем корпусе. Габариты аппарата и его вес так же увеличатся. Вся эта информация применима к первичной обмотке. Для вторичной обмотки можно использовать более толстые провода. Вроде тех, с помощью которых подключается держатель электрода.

    Сборка сердечника

    Итак, провода выбраны и подготовлены. Теперь нам нужно собрать тот самый сердечник. На изображении ниже показан идеальный по всем параметрам сердечник для самодельного трансформатора. Он стержневого типа.

    Для сборки вам понадобятся пластинки, изготовленные из электротехнической стали. Оптимальная толщина одной пластинки — не менее 0.35 и не более 0.55 мм. А необходимый размер сердечника (a, b, c, d на рисунке выше) рассчитывается отдельно исходя из сечения провода. Но многие умельцы выбирают размеры «на глаз». Главное, чтобы все витки поместились.

    Теперь приступаем к сборке сердечника. Возьмите пластины (они должны быть Г-образными) и складывайте в том порядке, который указан на изображении ниже. Когда вы получите сердечник достаточной толщины, скрепите все пластинки по углам с помощью болтов. Обработайте пластинки с помощью надфиля. Потом изолируйте сердечник.

    Намотка

    Следующий этап — намотка трансформатора. Сначала наматывается первичная обмотка. Необходимо сделать около 210-215 витков. Мотать нужно так, как указано на изображении ниже. Когда сделаете все витки, прикрепите сверху текстолитовую пластинку. На ней можно закрепить концы обмотки, используя болты.

    Далее вам нужно перемотать вторичную обмотку. На ней необходимо сделать около 70 витков. Затем так же прикрепите текстолитовую пластинку и на ней закрепите концы обмотки с помощью болтов. Готово! Трансформатор можно использовать и в таком виде, а можно применить для дальнейших модификаций. На изображении ниже показан конечный вид намотанного трансформатора.

    Трансформатор постоянного тока

    Из трансформатора можно собрать не только аппарат переменного тока, но и сварочник на постоянном токе. Соответственно, для этих целей нужно изготовить трансформатор постоянного тока. Такой трансформатор будет полезен для полуавтомата или инвертора. Он позволяет получить стабильную, легко поджигающуюся дугу. Подобному аппарату под силу сварка любых металлов, в том числе нержавеющей стали или чугуна.

    Для сборки трансформатора постоянного тока вам понадобится всего 10-15 минут. Поскольку мы будем просто модернизировать трансформатор переменного тока, сделанный ранее. Вам необходимо подключить выпрямитель к вторичной обмотке. Выпрямитель должен быть собран на диодах.

    У диодов должно быть нормальное охлаждение и они должны быть рассчитаны на ток с силой около 200 Ампер. Мы рекомендуем использовать диоды типа Д161. Также нам необходимо выровнять ток. Для этого нужно взять два конденсатора С1 и С2. Их основные характеристики должны быть такими: 15000 мкФ, напряжение 50В. Все компоненты собираются по схеме, которую вы можете видеть ниже. L1 — это дроссель, он нужен для регулировки тока. Х4 — это контакты, предназначенные для подключения держака электрода. А х5 — это контакты для подключения массы.

    Данная схема сварочного трансформатора проверена временем и отлично себя зарекомендовала. Вполне рабочая схема, при этом очень удобная.

    Вместо заключения

    Чтобы собрать трансформатор для сварки своими руками не обязательно обладать специфичными навыками. Но желательно иметь хотя бы базовые знания в области электротехники и понимать, как их применить. Если у вас нет этих знаний, то потратьте буквально неделю на изучение темы. В интернете есть множество бесплатных учебников и наглядных видеороликов. После такого краткосрочного самостоятельного обучения вы уже будете больше понимать и сможете попытать свои силы в сборке трансформатора. А после соберете полноценного сварочного аппарат.

    Ведь у самодельного аппарата есть множество достоинств. Он экономичный, недорогой, функциональный и ремонтопригодный. Вы сами выбираете, какие детали и какого качества использовать для сборки. Благодаря такой особенности дальнейший ремонт и техническое обслуживание самодельного сварочника не будет проблемой. И уж точно не «влетит в копеечку».

    Словом, желаем вам удачи в изучении темы и в сборке самодельного аппарата! Делитесь своим опытом и советами в комментариях ниже. Это будет полезно для многих читателей.