Как намотать трансформатор своими руками

Трансформаторы в повседневной жизни встречаются практически повсеместно: такое устройство используется в схемах питания большинства бытовых приборов. В линиях электропередач также используются мощные повышающие и понижающие устройства.

Определение трансформаторов

Трансформатором считается электромагнитный агрегат, способный преобразовывать (понижать или повышать) входящее напряжение электротока. В зависимости от назначения, прибор имеет различную конструкцию, в которую входят две и более независимые обмотки с общим стальным сердечником. Исключением из этого правила является автотрансформатор, обмотки которого за счет прямого соединения, кроме электромагнитной, дополнительно имеют электрическую связь.

Типы конструкций

В зависимости от конструктивных особенностей различают такие трансформаторы со стальным сердечником:

• Стержневые – в них расположение обмоток производится на двух стержнях, что позволяет снизить толщину намотки;
• Обмотки в броневом сердечнике расположены на центральном металлическом стержне. Это дает ряд преимуществ: упрощение конструкции, полное наполнение окна намоткой. Также обмотка трансформатора получает дополнительную защиту от механических повреждений;
• Для кольцевых сердечников характерно максимальное использование электромагнитных свойств обмотки и малое внешнее магнитное поле. Но из-за сложности производства они не нашли широкого применения.

Виды трансформаторов

От назначения зависят и характеристики выпускаемых трансформаторов. Они бывают следующих видов:

• Силовые. Делятся на маломощные, средней и повышенной мощности агрегаты. Также выделяют наличие трехфазных и однофазных устройств;
• Трансформатор напряжения – самый применяемый вид прибора. Применяется для выравнивания напряжения до необходимого уровня, что обеспечивает надежную защиту чувствительного оборудования и электронных схем;
• Назначение импульсного трансформатора – передача и трансформация кратковременных электрических импульсов.

Принцип работы

Рассмотрим принцип действия на простейшем трансформаторе со стальным сердечником, который состоит из двух обмоток. К первичной обмотке подключается питание, а к вторичной – нагрузка (потребитель тока). Разница между входящим и выходящим напряжением зависит от количества витков первичной и вторичной катушки. Это отношение называется коэффициентом трансформации.

Способы определения обмоток

Теперь рассмотрим, как можно определить обмотки трансформатора. Это может пригодиться в ситуациях, когда на аппарате нет обозначений и маркировки. Как определить, где вторичная или первичная обмотка? Ведь неправильное подключение к нагрузке и питанию выведет устройство из строя. Для этого можно использовать следующие методы:

• Определить тип обмотки можно визуально. Основной фактор, позволяющий это сделать, является сечение выводов из катушки. Радиолюбители знают, что первичная обмотка имеет тонкие выводы, а вторичная всегда подключается более мощным проводом. Таким образом, можно визуально определить выводы катушек;
• Также определить тип обмоток позволяет сравнение их сопротивлений. Если при помощи омметра измерить сопротивление обеих катушек, то вы увидите, что одна из них имеет сопротивление меньше 1 Ома, а другая обладает более высоким сопротивлением, которое может достигать значения в несколько десятков Ом.

Исходя из этих показателей, можно с уверенностью определить, что обмотка, обладающая маленьким сопротивлением – вторичная, а катушка с большим сопротивлением – первичная.

Соединительные схемы обмоток трансформаторов

Давайте разберемся, какие бывают группы соединения трансформаторов импульсного тока. В трехфазных агрегатах имеется две такие же обмотки. Они маркируются обозначением ВН и НН, что расшифровывается как высшего и низшего напряжения. При этом в каждую обмотку включено по три фазы. В итоге группы соединения любых трехфазных трансформаторов насчитывают 6 фазных катушек, что в сумме составляет 12 выводов.

Существует два способа соединения обмоток трансформаторов со стальным сердечником: звезда и треугольник. Причем выбор определенной группы зависит от условий работы и назначения трансформатора. При этом способ выполнения группы соединения определяет ориентирование вектора напряжений обмоток относительно друг друга. Отметим, что обратное подключение начал и концов обмоток позволяет изменить взаимную ориентацию векторов напряжений.

Особенности подключения однофазных трансформаторов

Рассмотрим, как влияет изменение подключения контактной группы на примере простого однофазного устройства, в котором на одном стержне установлены две обмотки с односторонним направлением намотки. Для упрощения расчетов примем конец обмоток за нижние контакты, а начало – за верхние. В этом случае ЭДС 1 и 2, а также напряжения нагрузки и сети совпадают по фазе.

Теперь предпримем изменения для группы соединения, например, произведем обратное подключение во вторичной обмотке. Теперь вектор ЭДС 2 имеет обратную фазу относительно нагрузки. Такой опыт показывает, что для этого вида трансформаторов доступны две группы соединения: со смещением фазы 0 и 180 градусов.

Особенности подключения трехфазных трансформаторов

В этом отношении подключение трехфазных аппаратов более сложно: доступно 12 вариантов. Рассмотрим наиболее распространенную схему подключения.

Для примера возьмем трансформатор, катушки которого подключены звезда/звезда.

[ads-pc-1][ads-mob-1]

Чтобы совместить потенциалы, произведем соединение клемм а и А. Чтобы обозначить векторы существующих напряжений, начертим треугольник АВС. В этом случае от группы соединения зажимов зависят вектора вторичной катушки. Поскольку ЭДС обмоток полностью идентичны, также одинаковые векторы имеют фазные и линейные напряжения, поэтому такая схема обозначается как Y/Y – 0. Теперь произведем обратное подключение группы соединения вторичной обмотки.

Как видно из схемы, в этом случае происходит смещение на 180 градусов фазы ЭДС. Для такой группы соединения применяется обозначение Y/Y – 6.

Самостоятельная намотка трансформатора

В домашних условиях можно своими руками намотать небольшой трансформатор для питания небольшого потребителя или других нужд. Для этого умельцами разработан небольшой станок для намотки трансформаторов. Рассмотрим его принцип работы.

На главный вал при помощи зажимных гаек закрепляется каркас трансформатора. При помощи ремневой передачи, основной вал соединен со вспомогательным, на котором установлен подвижный укладчик провода. Шкивы обоих валов лучше сделать многопозиционными (2–3). Этим обеспечится возможность своими руками регулировать скорость намотки простой перестановкой пассика в другое положение. Также при помощи перекручивания пассика можно реверсировать процесс укладки провода. Вращение главного вала осуществляется при помощи вращающегося диска с ручкой. Также можно автоматизировать процесс намотки, если вместо вращающегося диска к валу подсоединить патрон шуроповерта, который будет играть роль электропривода.

Станину станка лучше изготовить из листов стали (потребуется электросварка), также подойдет фанера или доски толщиной 2–3 см. В этом случае для крепления своими руками нужно использовать металлические уголки и небольшие саморезы.

Перед тем как закрепить боковины на основании, сложите их вместе и одновременно просверлите отверстия для валов. Этим обеспечивается горизонтальность расположения вала. После этого боковины можно крепить к основанию.

Стоит отметить, что ширина основания выбирается исходя из устойчивости конструкции и длины выбранных валов.

Подходящие валы можно взять из старых матричных принтеров. В них установлены хорошие валы из закаленной и полированной стали. Там же можно позаимствовать подшипники для обеспечения плавности вращения. Как показывает практика разборки своими руками, эти элементы принтеров сделаны на совесть, и не успели износиться за время эксплуатации.

Укладчик провода изготавливается из металлических пластин, скрепленных при помощи подходящих винтов. В нижней части просверливается сквозное отверстие для одевания на вал для перемещения. В верхней части такой конструкции также необходимо сделать отверстие для прохождения провода.

Можно в задней части станины установить откидывающийся кронштейн, на котором крепятся катушки с проводом для намотки. Получается очень удобно и рационально.

Для подсчета количества витков на верхнем валу крепится небольшой магнит, а на боковине – геркон. Также понадобится любой работающий калькулятор: к кнопке «=» нужно подсоединить провода от геркона. В начале намотки на калькуляторе набирают 1+1, остальное считается во время вращения вала через магнитный сигнал геркона.

Такая конструкция позволяет своими руками наматывать катушки и обмотки трансформаторов довольно быстро и без особых усилий. Естественно, придется потратить немало времени на изготовление самого станка, но если вы намерены серьезно заняться перемоткой трансформаторов и других катушек, то такое приспособление довольно быстро окупит все потраченное на него время и средства.