Як розрахувати і намотати імпульсний трансформатор
Як вибрати феритовий кільцевої сердечник?
Вибрати приблизний розмір феритового кільця можна за допомогою калькулятора для розрахунку імпульсних трансформаторів і довідника по феритовим магнітопроводом. І те й інше Ви можете знайти в «Додаткових матеріалах».
Вводимо в форму калькулятора дані передбачуваного муздрамтеатру і дані, отримані в попередньому параграфі, щоб визначити габаритну потужність срдечніка.
Не варто вибирати габарити кільця впритул до максимальної потужності навантаження. Маленькі кільця мотати не так зручно, та й витків доведеться мотати набагато більше.
Якщо вільного місця в корпусі майбутньої конструкції досить, то можна вибрати кільце зі свідомо бо'льшую габаритної потужністю.
Запустіть програму. Виберете «Pacчёт тpaнcфopмaтopa пoлумocтoвoго пpeoбpaзoвaтeля c зaдaющім гeнepaтopoм».
Щоб калькулятор не «лаявся», заповніть нулями віконця, невикористовувані для розрахунку вторинних обмоток.
Як розрахувати число витків первинної обмотки?
Вводимо початкові дані, отримані в попередніх параграфах, в форму калькулятора і отримуємо кількість витків первинної обмотки. Змінюючи типорозмір кільця, марку фериту і частоту генерації перетворювача, можна змінити число витків первинної обмотки.
Потрібно відзначити, що це дуже-дуже спрощений розрахунок імпульсного трансформатора.
Але, властивості нашого чудового блоку живлення з самозбудженням такі, що перетворювач сам адаптується до параметрів трансформатора і величиною навантаження, шляхом зміни частоти генерації. Так що, з ростом навантаження і спробі трансформатора увійти в насичення, частота генерації зростає і робота нормалізується. Точно також компенсуються і дрібні помилки в наших обчисленнях. Я пробував міняти кількість витків одного і того ж трансформатора більш ніж в півтора рази, що і відобразив в нижче наведених прикладах, але так і не зміг виявити ніяких істотних змін в роботі БП, крім зміни частоти генерації.
Як розрахувати діаметр проводу для первинних і вторинних обмоток?
Діаметр проводу первинних і вторинних обмоток залежить від параметрів БП, введених в форму. Чим більше струм обмотки, тим більший буде потрібно діаметр проводу. Струм первинної обмотки пропорцонален "використовуваної потужності трансформатора".
Особливості намотування імпульсних трансформаторів.
Намотування імпульсних трансформаторів, а особливо трансформаторів на кільцевих і тороїдальних магнитопроводах має деякі особливості.
Справа в тому, що якщо будь-яка обмотка трансформатора буде недостатньо рівномірно розподілена по периметру муздрамтеатру, то окремі ділянки муздрамтеатру можуть увійти в насичення, що може привести до істотного зниження потужності БП і навіть привести до виходу його з ладу.
Здавалося б, можна просто розрахувати відстань між окремими витками котушки так, щоб витки обмотки вклалися рівно в один або кілька шарів. Але, на практиці, мотати таку обмотку складно і утомливо.
Ми ж намагаємося мотати «ледачу обмотку». А в цьому випадку, найпростіше намотати одношарову обмотку «виток до витка».
Що для цього потрібно?
Потрібно підібрати провід такого діаметру, щоб він вклався «виток до витка», в один шар, в вікно наявного кільцевого сердечника, та ще й так, щоб при цьому число витків первинної обмотки не сильно відрізнялося від розрахункового.
Якщо кількість витків, отримане в калькуляторі, не відрізнятиметься більш ніж на 10-20% від кількості, отриманого у формулі для розрахунку укладання, то можна сміливо мотати обмотку, не рахуючи витків.
Правда, для такої намотування, швидше за все, знадобиться вибрати муздрамтеатр з дещо завищеною габаритної потужністю, що я вже радив вище.
1 - кільцевої сердечник.
3 - витки обмотки.
D - діаметр по якому можна розрахувати периметр, яку він обіймав витками обмотки.
На зображенні видно, що під час намотування «виток до витка», розрахунковий периметр буде набагато менше, ніж внутрішній діаметр феритового кільця. Це обумовлено і діаметром самого проводу і товщиною прокладки.
Насправді ж, реальний периметр, який буде заповнюватися проводом, буде ще менше. Це пов'язано з тим, що обмотувальний провід не прилягає до внутрішньої поверхні кільця, утворюючи деякий зазор. Причому, між діаметром проводу і величиною цього зазору існує пряма залежність.
Не варто збільшувати натяг проводу під час намотування з метою скоротити цей зазор, так як при цьому можна пошкодити ізоляцію, та й сам провід.
За нижчеприведений емпіричною формулою можна розрахувати кількість витків, виходячи з діаметра наявного проводу і діаметра вікна сердечника.
Максимальна помилка обчислень становить приблизно -5% + 10% і залежить від щільності укладання дроти.
w - число витків первинної обмотки,
D - внутрішній діаметр кільцевого муздрамтеатру,
S - товщина ізолюючої прокладки,
d - діаметр проводу з ізоляцією,
Як виміряти діаметр проводу і визначити товщину ізоляції - розказано тут.
Кілька прикладів розрахунку реальних трансформаторів.
● Потужність - 50 Ватт.
Магнитопровод - К28 х 16 х 9.
w = π (16 - 10 * 0,1 - 4 * 0,39) / 0,39 ≈ 108 (витків).
Реально помістилося - 114 витків.
● Потужність - 20 Ватт.
Магнитопровод - К28 х 16 х 9.
w = π (16 - 10 * 0,1 - 4 * 0,25) / 0,25 ≈ 176 (витків).
Реально помістилося - 176 витків.
● Потужність - 200 Ватт.
Магнитопровод - два кільця К38 х 24 х 7.
w = π (24 - 10 * 0,1 - 4 * 1,07) / 1,07 ≈ 55 (витків).
Реально помістилося 58 витків.
У практиці радіоаматора нечасто випадає можливість вибрати діаметр обмотувального проводу з необхідною точністю.
Якщо провід виявився занадто тонким для намотування «виток до витка», а так часто буває під час намотування вторинних обмоток, то завжди можна злегка розтягнути обмотку, шляхом розсовування витків. А якщо не вистачає перетину дроту, то обмотку можна намотати відразу в кілька проводів.
Як намотати імпульсний трансформатор?
Спочатку потрібно підготувати ферритові кільце.
Для того щоб провід не прорізав ізоляційну прокладку, та й не пошкодився сам, бажано притупити гострі кромки ферритового сердечника. Але, робити це не обов'язково, особливо якщо провід тонкий або використовується надійна прокладка. Правда, я чомусь завжди це роблю.
За допомогою наждачного паперу скругляются зовнішні гострі грані.
Те ж саме робимо і з внутрішніми гранями кільця.
Щоб запобігти пробою між первинною обмоткою і сердечником, на кільце слід намотати ізоляційну прокладку.
В якості ізоляційного матеріалу можна вибрати лакоткань, Стеклолакоткань, кіперному стрічку, лавсанову плівку або навіть папір.
При намотуванні великих кілець з використанням проводу товщі 1-2мм зручно використовувати кіперному стрічку.
Іноді, при виготовленні саморобних імпульсних трансформаторів, радіоаматори використовують фторопластову стрічку - ФУМ, яка застосовується в сантехніці.
Працювати цією стрічкою зручно, але фторопласти мають холодної плинністю, а тиск дроти в області гострих країв кільця може бути значним.
У всякому разі, якщо Ви збираєтеся використовувати стрічку ФУМ, то прокладете по краю кільця смужку електрокартону або звичайного паперу.
При намотуванні прокладки на кільця невеликих розмірів дуже зручно використовувати монтажний гачок.
Монтажний гачок можна виготовити з шматка сталевого дроту або велосипедної спиці.
Акуратно наметовому ізолюючу стрічку на кільце так, щоб кожен черговий виток перехлёстивал попередній із зовнішнього боку кільця. Таким чином, ізоляція зовні кільця стає двошаровою, а всередині - чотирьох-пятислойной.
Для намотування первинної обмотки нам знадобиться човник. Його можна легко виготовити з двох відрізків товстої мідного дроту.
Необхідну довжину проводу обмотки визначити зовсім просто. Досить виміряти довжину одного витка і перемножити це значення на необхідну кількість витків. Невеликий припуск на висновки і похибка обчислення теж не завадить.
Якщо для обмотки використовується провід тонше, ніж 0,1 мм, то зачистка ізоляції за допомогою скальпеля може знизити надійність трансформатора. Ізоляцію такого проводу краще видалити за допомогою паяльника і таблетки аспірину (ацетилсаліцилової кислоти).
Будьте обережні! При плавленні ацетилсаліцилової кислоти виділяються отруйні пари!
Якщо для будь-якої обмотки використовується провід діаметром менше 0,5 мм, то висновки краще виготовити з багатожильного дроти. Припаюємо до початку первинної обмотки відрізок багатожильного ізольованого проводу.
Ізолюємо місце пайки невеликим відрізком електрокартону або звичайного паперу товщиною 0,05 ... 0,1 мм.
Наметовому початок обмотки так, щоб надійно закріпити місце з'єднання.
Ті ж самі операції проробляємо і з висновком кінця обмотки, тільки на цей раз закріплюємо місце з'єднання х / б нитками. Щоб натяг нитки не ослабло під час зав'язування вузла, кріпимо кінці нитки краплею розплавленої каніфолі.
Якщо для обмотки використовується провід товщі 0,5 мм, то висновки можна зробити цим же проводом. На кінці потрібно надіти відрізки поліхлорвінілової або інший трубки (кембрика).
Потім висновки разом з трубкою потрібно закріпити х / б ниткою.
Поверх первинної обмотки наметовому два шари лакоткани або інший ізолюючої стрічки. Це межобмоточная прокладка необхідна для надійної ізоляції вторинних ланцюгів блоку живлення від освітлювальної мережі. Якщо використовується провід діаметром більше 1-го міліметра, то непогано в якості прокладки використовувати кіперному стрічку.
Якщо передбачається використовувати випрямляч з нульовою точкою. то можна намотати вторинну обмотку в два дроти. Це забезпечить повну симетрію обмоток. Витки вторинних обмоток також повинні бути рівномірно розподілені по периметру сердечника. Особливо це стосується найбільш потужних в плані відбору потужності обмоток. Вторинні обмотки, що відбирають невелику, порівняно із загальною, потужність, можна мотати як попало.
Якщо під рукою не виявилося проводу достатнього перетину, то можна намотати обмотку декількома проводами, з'єднаними паралельно.
На зображенні вторинна обмотка, намотана в чотири дроти.