Самодельный трансформатор тока: Трансформатор тока для детектирования включений нагрузки в сети 220В / Хабр

Содержание

суть работы, как сделать самодельное понижающее устройство на 10 ампер

Чтобы преобразовать напряжение в какую-либо сторону, используют трансформаторы, понижающие либо повышающие ток. Они являют собой электрический прибор с повышенным КПД, их применяют во множестве производственных и бытовых областях.

Возможно изготовить данный прибор самостоятельно, пользуясь схемой устройства трансформатора.

Сборка устройства, повышающего напряжение, требует точного выполнения всего технологического процесса и соблюдения рекомендаций специалистов.

Каркас

Сделать каркас трансформатора своими руками не сложно. Подходящий материал для этого — картон. Полость внутри каркаса должна быть немного больше по размеру, чем тело сердечника, а боковины без труда входить в проём трансформатора. Используя круглый сердечник, наматываются две катушки, при использовании пластин в форме буквы «Е» — одну.

Применяя круглый сердечник от лабораторного автотрансформатора его нужно вначале обмотать изоляционной лентой и уже потом наматывать провод, по всему кругу распределяя витки необходимого количества.

Закончив намотку первичного слоя провода, ее надо заизолировать четырьмя слоями тканевой изоляцией, поверх начать накручивать витки вторичной обмотки. Затем такой же лентой полностью обматывают провод, оставив лишь окончания обмоток.

Используя обычные магнитопровода, каркас изготавливается следующим образом:

выкраивается гильза с отгибами на торцах;
вырезаются боковины из картона;
по разметке сворачивают основу катушки в маленькую коробку;
затем она заклеивается;
снабжают гильзу боковинами;
зафиксировав отворотами, приклеивают.

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.

Обмотки

На брусок из дерева, размерами как у стержня, одевают катушку. Но прежде нужно просверлить в нем отверстие для намоточного прутка.

Данный элемент вставляют в обмоточное приспособления и производят намотку:

сначала на катушку нужно намотать лакоткань в два слоя;
один из концов провода зафиксировать на боковине и произвести медленное вращение рукоятки станка;
наматывание витков нужно производить вплотную, делая между слоями прослойки из тканевой изоляции;
после этих действий, провод обкусывают и получившийся второй конец фиксируют на боковине вблизи с первым;
оба конца оснащают изоляционными трубками;
наружную часть обмотки изолируют;
таким же образом делается вторичная обмотка.

Так производится намотка трансформатора своими руками.

Если все выполнено правильно, то трансформатор будет работать без перебоев.

При желании наглядно посмотреть трансформаторы, собранные своими руками можно найти фото в различных источниках.

Суть работы устройства

Трансформатор — это электронное устройство, использующееся для преобразования переменного сигнала одной амплитуды в другую без изменения частоты. Сложно найти электротехническое оборудование, которое бы не содержало в своей схеме такое изделие. Оно является ключевым звеном в передаче энергии от одной части цепи к другой.

Появление трансформатора стало возможным после изобретения индукционной катушки в 1852 году механиком из Германии Румкорфом. Его устройство было похоже на катушку для наматывания ниток, но вместо последних использовалась проволока. Внутри катушки располагалась другая такая же конструкция. При подаче тока на нижнюю катушку фиксировалось напряжение и на верхней. Объяснялось это явлением, названным индуктивностью.

Кто точно изобрёл трансформатор, доподлинно неизвестно. В 1831 году Фарадей, проводя эксперименты, обнаружил, что в замкнутом контуре при изменении магнитного поля возникает электричество. Он также нарисовал примерную схему, как должен выглядеть трансформатор. Используя в 1876 году стальной сердечник и две катушки, русский учёный Яблочков фактически изготовил прообраз современного устройства. При подаче тока на одну из них он наблюдал возникновение магнитной индукции, приводящей к появлению тока на другой. При этом напряжение на катушках было разным из-за отличающегося количества витков.

Появление такой конструкции подтолкнуло других учёных к исследованиям, в результате которых появилась технология изготовления современного трансформатора.

Принцип действия

Современная промышленность выпускает трансформаторы, отличающиеся как по внешнему виду, так и по характеристикам. Но их всех объединяет принцип действия и пять элементов конструкции. Чтобы понять, как работает понижающий трансформатор с 220 на 12 вольт, необходимо знать эти основные части изделия. К ним относятся:

Сердечник. По-другому его называют магнитопровод. Его назначение проводить магнитный поток. По виду исполнения сердечники делятся на три группы: плоскостные, ленточные, формованные. Изготавливают из электротехнической стали, феррита или пермаллоя, то есть материалов, имеющих способность к высокой намагниченности и обладающих проводящими свойствами.
Обмотки. Представляют собой токопроводящую проволоку, намотанную витками. В качестве материала для её изготовления используется медь или алюминий.
Каркас. Служит для намотки на него обмоток, изготавливается из изоляционного материала.
Изоляция. Защищает катушки от межвиткового замыкания, а также их непосредственного контакта с токопроводящими частями конструкции. Чаще всего используется лак, клипперная лента, лакоткань.
Монтажные выводы. Для предотвращения обрыва обмоток во время монтажа в конструкции делаются специальные выводы, позволяющие подключать к трансформатору источник питания и нагрузку.

Основной частью обмотки является виток. Именно из-за него и создаётся магнитная сила, впоследствии приводящая к появлению электродвижущей (ЭДС).

Таким образом, трансформатор представляет собой замкнутый контур (сердечник) на котором располагаются катушки (обмотки). Их количество может составлять от двух и более штук (исключение автотрансформатор). Катушка, подключаемая к источнику питания, называется первичной, а которая соединяется с нагрузкой — вторичной.

При подключении к источнику переменной энергии через первичную обмотку устройства начинает протекать изменяющийся во времени ток (синусоидальный). Он создаёт переменное электромагнитное поле. Линии магнитной индукции начинают пронизывать сердечник, в котором происходит их замыкание. В результате на намотанных витках вторичной катушки индуцируется ЭДС, создающая ток при подключении выводов к нагрузке.

Характеристики и виды изделия

Разность потенциалов, возникающая между выводами вторичной обмотки, зависит от коэффициента трансформации, определяющегося отношением количества витков вторичной и первичной катушки. Математически это можно описать формулой: U2/U1 = n2/n1 = I1/I2, где:

U1, U2 — соответственно разность потенциалов на первичной и вторичной обмотке.
N1, N2 — количество витков первичной и вторичной катушки.
I1, I2 — сила тока в обмотках.

По виду сердечника трансформаторы на 12 В разделяются на кольцевые, Ш-образные и П-образные. По конструктивному же исполнению они бывают: броневыми, стержневыми и тороидальными (кольцевыми). Стержневой тип собирается из П-образных пластин. На броневом виде используются боковые стержни без обмоток. Этот вид самый распространённый, так как обмотки надёжно защищены от механических повреждений, хотя при этом эффективность охлаждения уменьшается.

Тороидальный же трансформатор обладает самыми лучшими характеристиками. Его конструкция способствует хорошему охлаждению. Эффективное распределение магнитного поля увеличивает КПД изделия. Этот тип является самым популярным среди радиолюбителей, так как простота конструкции позволяет быстро его разбирать и собирать. Например, очень часто, именно на базе тора делают самодельные мощные сварочные аппараты.

К основным параметрам изделия относят:

Мощность. Обозначает величину энергии, передающуюся через устройство, не приводя к его повреждению. Определяется толщиной провода, используемого при намотке катушек, а также размеров магнитопровода и частоты сигнала.
КПД. Определяется отношением мощности, затрачиваемой на полезную работу к потребляемой.
Коэффициент трансформации. Определяет способ преобразования.
Количество обмоток.
Ток короткого замыкания. Определяет максимальную силу тока, которую может выдержать устройство без перегорания обмоток.

Фото советы как сделать трансформатор своими руками

Вам понравилась статья? Поделитесь

Схемы подключения трансформаторов тока

Силового оборудования

Схема подключения для 110 кВ и выше:

Схема подключения для 6-10 кВ в ячейках КРУ:

Вторичные цепи

Схема включение трансформатора тока в полную звезду:

Схема включение трансформатора тока в неполную звезду(З а счет распределения токов на дополнительном приборе получается отобразить векторную сумму фаз А и С, которая противоположно направлена вектору фазы В при симметричном режиме нагрузки сети):

Схема включение трансформатора тока в неполную звезду(для контроля линейного тока с помощью реле):

Схема включение трансформатора тока в полную звезду с подключением обмотки реле к фильтру нулевой последовательности(ФТНП):

Технические требования к конденсатору

Для бестрансформаторного БП подойдет конденсатор, рассчитанный на амплитудное (или большее) значение переменного напряжения. Если действующее значение напряжения равно 220 В, то амплитудное рассчитывается по формуле 220 * = 311 В (номинальное 400 В). Конденсаторы лучше выбрать плёночные, оптимально подходят емкостные элементы серии К73-17.

Корпус для инвертора

Первое, что нужно учесть — потери преобразования электричества, выделяющиеся в виде тепла на ключах схемы. В среднем эта величина составляет 2–5% от номинальной мощности устройства, но показатель этот имеет свойство расти из-за неправильного подбора или старения комплектующих.

Отвод тепла от полупроводниковых элементов имеет ключевое значение: транзисторы очень чувствительны к перегреву и выражается это в быстрой деградации последних и, вероятно, их полному отказу. По этой причине основанием для корпуса должен служить теплоотвод — алюминиевый радиатор.

Из радиаторных профилей хорошо подойдёт обычная «расчёска» шириной 80–120 мм и длиной около 300–400 мм. к плоской части профиля винтами крепятся экраны полевых транзисторов — металлические пятачки на их задней поверхности. Но и с этим не всё просто: электрического контакта между экранами всех транзисторов схемы быть не должно, поэтому радиатор и крепления изолируются слюдяными плёнками и картонными шайбами, при этом по обе стороны диэлектрической прокладки металлсодержащей пастой наносится термоинтерфейс .

Возможные неисправности

Указанные устройства чаще всего выходят из строя в результате повреждения изоляции, вызванного перегревом, непредусмотренным механическим воздействием или ошибкой при сборке.

Чтобы проверить состояние прибора, измеряют сопротивление межвитковой изоляции. Если она меньше установленного значения, оборудование нуждается в замене или ремонте.

Также для диагностики используются специальные приборы – тепловизоры, позволяющие проверить состояние всей действующей схемы. Наиболее сложные диагностические процедуры производятся в лабораторных условиях. Своевременная диагностика позволяет исключить аварийные ситуации и обеспечить нормальную работу устройств.

Для чего может использоваться напряжение 12 или 24 вольт в быту

В бытовых условиях зачастую используются источники электропитания низкого напряжения. От напряжения 12 или 24В постоянного тока DС запитываются переносные/стационарные электротехнические и электронные устройства, а также некоторые осветительные приборы:

аккумуляторные электродрели, шуруповерты и электропилы;
стационарные насосы для полива огородов;
аудио-видеотехника и радиоэлектронная аппаратура;
системы видеонаблюдения и сигнализации;
батареечные радиоприемники и плееры;
ноутбуки (нетбуки) и планшеты;
галогенные и LED-лампы, светодиодные ленты;

портативные ультрафиолетовые облучатели и портативное медицинское оборудование;
паяльные станции и электропаяльники;
зарядные устройства мобильных телефонов и повербанков;
слаботочные сети электропитания в местах с повышенной влажностью и системы ландшафтного освещения;
детские игрушки, елочные гирлянды, помпы аквариумов;
различные самодельные радиоэлектронные устройства, в том числе на популярной платформе Arduino.

Большинство устройств работает от батареек и Li-ion аккумуляторов, но использование товарных позиций не всегда оправдано с точки зрения эксплуатационных затрат. Заряжать аккумуляторные батареи можно 300–1500 раз, но гальванические элементы с большой энергоемкостью и низким током саморазряда стоят дорого. Заметно дешевле обойдется приобретение батареек, особенно солевых и щелочных, но такие элементы придётся часто менять. Тем более, что для обеспечения подающего напряжения 12 В понадобится 8 последовательно соединенных пальчиковых батареек (типа АА или ААА) или 1,5-вольтовых «таблеток» в корпусе типа 27А.

Поэтому в местах с доступом к бытовой сети 220 В 50 Гц для питания электроприемников с амперажом больше 0,1 А рациональнее использовать блок питания.

КАК РАСЧИТАТЬ И ИЗГОТОВИТЬ ТРАНСФОРМАТОР ТОКА

Виктор Хрипченко пос. Октябрьский Белгородской обл.

Занимаясь расчетами мощного источника питания, я столкнулся с проблемой – мне понадобился трансформатор тока, который бы точно измерял ток. Литературы по этой теме не много. А в Интернете только просьбы – где найти такой расчет. Прочитал статью [1 ]; зная, что ошибки могут присутствовать, я детально разобрался с данной темой. Ошибки, конечно, присутствовали: нет согласующего резистора Rc (см. рис. 2) для согласования на выходе вторичной обмотки трансформатора (он и не был рассчитан) по току. Вторичная цепь трансформатора тока рассчитана как обычно у трансформатора напряжения (задался нужным напряжением на вторичной обмотке и произвел расчет).

Немного теории

Итак, прежде всего немного теории [4]. Трансформатор тока работает как источник тока с заданным первичным током, представляющим ток защищаемого участка цепи. Величина этого тока практически не зависит от нагрузки вторичной цепи трансформатора тока, поскольку его сопротивление с нагрузкой, приведенное к числу витков первичной обмотки, ничтожно мало по сравнению с сопротивлениями элементов электрической схемы. Это обстоятельство делает работу трансформатора тока отличной от работы силовых трансформаторов и трансформаторов напряжения.

На рис. 1 показана маркировка концов первичной и вторичной обмоток трансформатора тока, навитых на маг-нитопровод в одном и том же направлении (I1 – ток первичной обмотки, I2 -ток вторичной обмотки). Ток вторичной обмотки I2 пренебрегая малым током намагничивания, всегда направлен так, чтобы размагничивать магнитопровод.

Стрелками показано направление токов. Поэтому если принять верхний конец первичной обмотки за начало то началом вторичной обмотки н также является ее верхний конец. Принятому правилу маркировки соответствует такое же направление токов, учитывая знак. И самое главное правило: условие равенства магнитных потоков.

Алгебраическая сумма произведений I1 x W1 – I2 x W2 = 0 (пренебрегая малым током намагничивания), где W1 – количество витков первичной обмотки трансформатора тока, W2 – количество витков вторичной обмотки трансформатора тока.

Пример. Пусть вы, задавшись током первичной обмотки в 16 А, произвели расчет и в первичной обмотке 5 витков – рассчитано. Вы задаетесь током вторичной обмотки, например, 0,1 А и согласно вышеупомянутой формулы I1 x W1 = I2 x W2 рассчитаем количество витков вторичной обмотки трансформатора.

W2 = I1 x W1 / I2

Далее произведя вычисления L2 -индуктивности вторичной обмотки, ее сопротивление XL1, мы вычислим U2 и потом Rc. Но это чуть позже. То есть вы видите, что задавшись током во вторичной обмотке трансформатора I2, вы только тогда вычисляете количество витков. Ток вторичной обмотки трансформатора тока I2 можно задать любой – отсюда будет вычисляться Rc. И еще -I2 должен быть больше тех нагрузок, которые вы будете подключать

Трансформатор тока должен работать только на согласованную по току нагрузку (речь идет о Rc).

Если пользователю требуется трансформатор тока для применения в схемах защиты, то такими тонкостями как направление намоток, точность резистивной нагрузки Rc можно пренебречь, но это уже будет не трансформатор тока, а датчик тока с большой погрешностью. И эту погрешность можно будет устранить, только создав нагрузку на устройстве (я и имею в виду источник питания, где пользователь собирается ставить защиту, применяя трансформатор тока), и схемой защиты установить порог ее срабатывания по току.

Если пользователю требуется схема измерения тока, то как раз эти тонкости должны быть обязательно соблюдены.

На рис. 2 (точки – начало намоток) показан резистор Rc, который является неотьемлимой частью трансформатора тока для согласования токов первичной и вторичной обмотки. То есть Rc задает ток во вторичной обмотке. В качестве Rc не обязательно применять резистор, можно поставить амперметр, реле, но при этом должно соблюдаться обязательное условие – внутреннее сопротивление нагрузки должно быть равным рассчитанному Rc.

Если нагрузка не согласованная по току – это будет генератор повышенного напряжения. Поясняю, почему так. Как уже было ранее сказано, ток вторичной обмотки трансформатора направлен в противоположную сторону от направления тока первичной обмотки.

И вторичная обмотка трансформатора работает как размагничивающая. Если нагрузка во вторичной обмотке трансформатора не согласованная по току или будет отсутствовать, первичная обмотка будет работать как намагничивающая. Индукция резко возрастает, вызывая сильный нагрев магнито-провода за счет повышенных потерь в стали. Индуктируемая в обмотке ЭДС будет определяться скоростью изменениями потока во времени, имеющей наибольшее значение при прохождении трапецеидального (за счет насыщения магнитопровода) потока через нулевые значения. Индуктивность обмоток резко уменьшается, что вызывает еще больший нагрев трансформатора и в конечном итоге – выход его из строя.

Типы магнитных сердечников приведены на рис. 3 [3].

Витой или ленточный магнитопровод – одно и то же понятие, также как и выражение кольцевой или тороидальный магнитопровод: в литературе встречаются и то, и другое.

Это может быть ферритовый сердечник или Ш-образное трансформаторное железо, или ленточные сердечники. Ферритовые сердечники обычно применяется при повышенных частотах – 400 Гц и выше из-за того, что они работают в слабых и средних магнитных полях (Вт = 0,3 Тл максимум). И так как у ферритов, как правило, высокое значение магнитной проницаемости µ и узкая петля гистерезиса, то они быстро заходят в область насыщения. Выходное напряжение, при f = 50 Гц, на вторичной обмотке составляет единицы вольт либо меньше. На ферритовых сердечниках наносится, как правило, маркировка об их магнитных свойствах (пример М2000 означает магнитную проницаемость сердечника µ, равную 2000 единиц).

На ленточных магнитопроводах или из Ш-образных пластин такой маркировки нет, и поэтому приходится определять их магнитные свойства экспериментально, и они работают в средних и сильных магнитных полях [4] (в зависимости от применяемой марки электротехнической стали – 1,5. . .2 Тл и более) и применяются на частотах 50 Гц.. .400 Гц. Кольцевые или тороидальные витые (ленточные) магнитопроводы работают и на частоте 5 кГц (а из пермаллоя даже до 25 кГц). При расчете S – площади сечения ленточного тороидального магнитопровода, рекомендуется результат умножить на коэффициент к = 0,7…0,75 для большей точности. Это объясняется конструктивной особенностью ленточных магнитопроводов.

Что такое ленточный разрезной магнитопровод (рис. 3)? Стальную лента, толщиной 0,08 мм или толще, наматывают на оправку, а затем отжигают на воздухе при температуре 400.. .500 °С для улучшения их магнитных свойств. Потом эти формы разрезаются, шлифуются края, и собирается магнитопровод. Кольцевые (неразрезные) витые магнитопроводы из тонких ленточных материалов (пермаллоев толщиной 0,01.. .0,05 мм) во время навивки покрывают электроизолирующим материалом, а затем отжигают в вакууме при 1000. . .1100 °С.

Для определения магнитных свойств таких магнитопроводов надо намотать 20…30 витков провода (чем больше витков, тем точнее будет значение магнитной проницаемости сердечника) на сердечник магнитопровода и измерить L-индуктивность этой обмотки (мкГн). Вычислить S – площадь сечения сердечника трансформатора (мм2), lm-среднюю длину магнитной силовой линии (мм). И по формуле рассчитать jll – магнитную проницаемость сердечника [5]:

(1) µ = (800 x L x lm) / (N2 x S) – для ленточного и Ш-образного сердечника.

(2) µ = 2500*L(D + d) / W2 x C(D – d) – для кольцевого (тороидильного) сердечника.

При расчете трансформатора на более высокие токи применяется провод большого диаметра в первичной обмотке, и здесь вам понадобится витой стержневой магнитопровод (П-образный), витой кольцевой сердечник или ферритовый тороид.

Если кто держал в руках трансформатор тока промышленного изготовления на большие токи, то видел, что первичной обмотки, навитой на магнитопровод, нет, а имеется широкая алюминиевая шина, проходящая сквозь магнитопровод.

Я напомнил об этом затем, что расчет трансформатора тока можно производить, либо задавшись Вт – магнитной индукцией в сердечнике, при этом первичная обмотка будет состоять из нескольких витков и придется мучиться, наматывая эти витки на сердечник трансформатора. Либо надо рассчитать магнитную индукцию Вт поля, создаваемую проводником с током, в сердечнике.

А теперь приступим к расчету трансформатора тока, применяя законы [6].

Вы задаетесь током первичной обмотки трансформатора тока, то есть тем током, который вы будете контролировать в цепи.

Пусть будет I1 = 20 А, частота, на которой будет работать трансформатор тока, f = 50 Гц.

Возьмем ленточный кольцевой сердечник OJ125/40-10 или (40x25x10 мм), схематично представленный на рис. 4.

Размеры: D = 40 мм, d = 25 мм, С = 10 мм.

Далее идет два расчета с подробными пояснениями как именно расчитывается трансформатор тока, но слишком большое количество формул затрудняет выложить расчеты на странице сайта. По этой причине полная версия статьи о том как расчитать трансформатор тока была конвертирована в PDF и ее можно скачать воспользовавшись ССЫЛКОЙ.

Адрес администрации сайта: [email protected]

Самодельный понижающий трансформатор .

Пионер-электротехник

Переменный электрический ток получил очень широкое распространение в промышленности и технике благодаря легкости его преобразования. Прибор, служащий для преобразования тока одного напряжения в ток другого напряжения почти при одной и той же мощности, называют трансформатором.

Трансформатор (рис. 72, а) состоит из двух катушек 1 и 2, намотанных обмоточным проводом изолированно друг от друга и насаженных на сердечник 3, собранный из отдельных железных полос.

Рис. 72. Самодельный понижающий трансформатор и его части.

Первая обмотка 1, к которой подводится ток от генератора, называется первичной. Вторая 2, от которой ток поступает к потребителю, называется вторичной. Если число витков в первичной обмотке меньше, чем во вторичной, трансформатор называют повышающим, то есть в его вторичной обмотке напряжение выше, чем в первичной. Если же число витков во вторичной обмотке меньше, чем в первичной, трансформатор называют понижающим, то есть напряжение во вторичной обмотке меньше, чем в первичной.

Мощность тока во вторичной обмотке меньше, чем в первичной. Напряжение на обмотках пропорционально числу витков. Если во вторичной обмотке число витков в десять раз больше, чем в первичной, то и напряжение во вторичной обмотке будет в десять раз больше, чем в первичной. Если же число витков во вторичной обмотке в десять раз меньше, чем в первичной, то и напряжение во вторичной обмотке будет в десять раз меньше, чем в первичной.

Большое значение имеют трансформаторы при передаче электроэнергии на далекие расстояния. Передавая ток большой мощности при обычном напряжении (120–220 вольт), можно потерять много электроэнергии на бесполезное нагревание проводов. Эти потери будут тем меньше, чем выше будет напряжение передаваемого тока.

Для повышения напряжения применяют трансформаторы, которые повышают передаваемое напряжение до 220 тысяч и даже до 500 тысяч вольт. Такое высокое напряжение опасно для жизни. На месте потребления напряжение понижают до 120–220 вольт. А для моделей и приборов, изготовляемых юными электротехниками, напряжение надо понижать до 2—24 вольт.

Трансформатор изобрели ученый Павел Николаевич Яблочков и лаборант Московского университета Иван Филиппович Усагин.

Действие трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции. Переменный ток, проходя по первичной обмотке, создает в железном сердечнике переменное магнитное поле. Это поле действует на вторичную обмотку трансформатора, создавая в ней электрический ток.

Рассмотрим упрощенный расчет трансформатора на конкретном примере.

Допустим, что у нас имеется пакет трансформаторного железа Ш-образной формы (рис. 72, б). Нас будут интересовать размеры той части пакета, на которую надевается катушка с обмоткой. Эта часть называется сердечником. Ширина одной пластинки нашего сердечника равна 50 миллиметрам, а толщина его набора — 60 миллиметрам. Ширина окна равна 26 миллиметрам, длина — 85 миллиметрам. Надо определить количество витков для первичной и вторичной обмоток, а также определить толщину провода для них.

Весь расчет производится в следующем порядке.

1. Сначала находим площадь поперечного сечения сердечника: 5х6 = 30 кв. сантиметрам.

2. Определяем количество витков для напряжения в 1 вольт, для чего постоянный коэффициент 60 делим на площадь поперечного сечения (в квадратных сантиметрах) трансформатора: 60:30 = 2 виткам.

3. Подсчитываем полное количество витков для первичной обмотки на сеть 220 вольт: 220х2 = 440 виткам.

4. Определяем полное количество витков для вторичной обмотки 48 вольт: 48х2 = 96 виткам.

Теперь надо определить диаметр изолированного обмоточного провода, применяемого для первичной и вторичной обмоток. Диаметр провода подбирают в зависимости от мощности, которую желают получить от трансформатора.

Для наших опытов можно ограничиться мощностью в 200 ватт. Для получения такой мощности нужно по первичной обмотке в 220 вольт пропустить ток величиной: I1=200/220=0,9 ампера, где I1 — ток, проходящий по первичной обмотке.

Обмоточный провод сечением 1 кв. миллиметр выдерживает нагрузку в 2 ампера. Сечение провода первичной обмотки можно определить простым подсчетом: величина тока, проходящего по обмотке, в два раза меньше, чем допустимая величина тока, приходящаяся на 1 кв. миллиметр. Значит, площадь поперечного сечения провода для первичной обмотки равна 1:2=0,5 кв. миллиметра. Этому сечению соответствует диаметр провода приближенно 0,8 миллиметра.

Во вторичной обмотке мощность будет приблизительно 180 ватт. Значит, величина тока I2 во вторичной обмотке может достигнуть I2 = 180/48 = 3,75 ампера, где 180 — мощность во вторичной обмотке, 48—напряжение во вторичной обмотке, I2 — величина тока во вторичной обмотке.

Значит, для вторичной обмотки можно было бы вполне ограничиться проводом, сечение которого равно 3,8 кв. миллиметра. При таком сечении провод имеет диаметр 2,2 миллиметра.

После определения диаметра провода для намотки приступим к изготовлению каркаса катушки, на который будут намотаны сетевая (первичная) и понижающая (вторичная) обмотки.

Каркас катушки склейте из плотного картона (рис. 72, в). Сначала определите размеры щечек 4. Для того чтобы щечки можно было плотно надеть на основу каркаса 5, вырежьте в них отверстия 6 несколько больших размеров, чем площадь сердечника, а именно: по толщине основы каркаса. Затем вырезайте и склеивайте основу из того же плотного картона. После этого на основу наденьте щечки и приклейте их.

Склеенную катушку желательно несколько раз покрыть изоляционным лаком и дать ей просохнуть. Потом возьмите катушку и измерьте внутреннее расстояние от щечки до щечки, а также высоту щечки. Эти измерения делаются для того, чтобы проверить, уложатся ли обе обмотки, если их намотать тем проводом, который мы выбрали по расчету. Предварительный подсчет производится следующими последовательными вычислениями.

1. Определите, какое количество витков уложится в одном ряду, если их плотно укладывать виток к витку. Для этого внутреннее расстояние от щечки до щечки, выраженное в миллиметрах, разделите на диаметр провода, которым производится намотка. В нашем примере внутреннее расстояние равно 80 миллиметрам, а высота щечек—18 миллиметрам. Следовательно, в одном ряду первичной обмотки проводом с диаметром 0,8 миллиметра уложится 100 витков: 80:0,8 = 100 виткам.

2. Подсчитайте количество слоев во всей первичной обмотке. Для этого полное количество витков первичной обмотки разделите на число витков в одном ряду. Получается: 440:100 = 4,4 слоя.

Берем округленно пять слоев, учитывая, что с увеличением числа слоев количество витков в каждом из них уменьшается, то есть не доматывается по одному-два витка до щечек с каждой стороны. Это делается для того, чтобы избежать межвитковых замыканий.

3. Определите, какую высоту займут пять слоев: 5х0,8 = 4 миллиметрам.

При намотке каждый слой изолируйте друг от друга тонкой бумагой, пропитанной парафином. Ее толщину примем равной 0,25 миллиметра. Значит, изоляция (пять слоев) займет 5х0,25 = 1,25 миллиметра.

К этому же следует прибавить толщину изоляционной прокладки между первичной и вторичной обмотками, которая займет 0,8 миллиметра высоты.

Таким образом, первичная обмотка вместе с изоляцией займет 6 миллиметров: 4+1,25+0,8=6,05 миллиметра.

На долю вторичной обмотки остается часть окна высотой 12 миллиметров: 18—6=12 миллиметрам.

4. Определите количество витков, которое уложится в одном слое, если вторичную обмотку наматывать проводом в хлопчатобумажной изоляции диаметром (вместе с изоляцией) около 2,5 миллиметра: 80:2,5=32 виткам.

5. Определите число всех слоев вторичной обмотки, для чего 96:32 =3 слоям.

Вторичную обмотку наматывайте с отводами для получения различного напряжения. Поэтому для отводов от первичного слоя надо дополнительно взять не менее 2,5 миллиметра высоты на каждый слой.

6. Подсчитайте высоту трех слоев вместе с отводами: 2,5 + (2,5х3) = 10 миллиметрам.

Однако не всегда можно найти обмоточный провод с диаметром 2,5 миллиметра. Поэтому иногда приходится подбирать нужное сечение провода из отдельных изолированных проводников меньшего диаметра. В таком случае вряд ли останется свободная часть «окна», предназначенного для вторичной обмотки.

Мы предположим, что во вторичной обмотке трансформатора мощность будет не менее 180 ватт. При 24 вольтах во вторичной обмотке величина тока будет равна 7,5 ампера. При мощности 180 ватт и напряжении 4 вольта во вторичной обмотке величина тока будет 45 ампер: 180: 4 = 45 амперам.

Но провод диаметром в 2,5 миллиметра не может продолжительное время выдержать такого тока, начнет быстро нагреваться, вследствие чего может сгореть изоляция, и трансформатор станет непригодным к употреблению. Поэтому для получения тока большой величины при напряжении в 4, 6 и 12 вольт необходимо сечение провода значительно увеличить.

Если же от трансформатора брать кратковременно ток большой величины, то 1 кв. миллиметр выдерживает ток до 5 ампер. Значит, провод сечением в 2,5 миллиметра может кратковременно выдержать около 27 ампер.

Существует формула, по которой можно определить диаметр провода для вторичной обмотки при плотности тока в 2 ампера на 1 кв. миллиметр.

Эта формула выражается так: I2 =0,8?d2, где d2 — диаметр провода вторичной обмотки, 0,8 —постоянное число, I2—величина тока во вторичной обмотке.

Эту величину легко определить, зная мощность и напряжение во вторичной обмотке.

Для того чтобы можно было изменить сечение проводов при получении желаемых величин напряжения и тока, нужно обмотку на 12 вольт составить из трех отдельных секций по 4 вольта.

На каждую секцию наматывается 8 витков провода диаметром 2,5 миллиметра. Тогда для получения тока большой величины при напряжении в 4 вольта можно все три обмотки соединить между собой параллельно, то есть выводы от начала этих обмоток соединяют вместе, а выводы от концов обмоток соединяют тоже вместе. В этом случае отдаваемая величина тока будет в три раза больше, чем у одной 4-вольтной секции.

Если нужно получить напряжение в 12 вольт, надо все три секции соединить последовательно, то есть конец первой секции с началом второй, а конец второй секции с началом третьей. Оставшиеся свободные концы явятся началом и концом уже 12-вольтной обмотки. При последовательном соединении секций можно брать с 12-вольтной обмотки в три раза меньший ток, чем с тех же секций, соединенных параллельно. Для того чтобы со всей вторичной обмотки можно было получить напряжение в 24 вольта, нужно добавить еще одну секцию на 12 вольт. Тогда, соединив все секции последовательно, можно получить 24 вольта. Чтобы получить с первой секции 2 вольта, нужно сделать отвод от четвертого витка. Чтобы получить 48 вольт, надо намотать еще одну секцию на 24 вольта и присоединить ее последовательно.

На рисунке 72, г показана схема соединения секций между собой. Жирными линиями показано последовательное соединение, а пунктирными — параллельное соединение только трех первых секций. Четвертая секция дает 12 вольт, и ее нельзя включать параллельно с секциями, дающими только по 4 вольта. Для удобства в составлении последовательных и параллельных соединений нужно зажимы, соединенные с выводами от начала каждой секции, расположить в горизонтальный ряд. А против этих выводов, ниже их, следует расположить соответствующие выводы от концов секций. Отвод О от первой секции выводим в середине между выводами Н1 к К1 (начало и конец обмотки секции).

При последовательном соединении всех секций можно получить с соответствующих зажимов следующие напряжения:

Между зажимами h2 и K1 снимается напряжение 4 вольта.

Н1 и К2 — 8 вольт.

h2 и К3 — 12 вольт.

h2 и К4 — 24 вольта.

Н2 и К4 — 20 вольт.

Н1 и О — 2 вольта.

О и К2 — 6 вольт.

h2 и К5 — 48 вольт.

Так производятся простейшие расчеты обмоток трансформатора.

Теперь можно приступить к работе.

Сначала намотайте первичную обмотку. Для этого сделайте отверстие у основания щечки и проденьте через него кончик изолированного гибкого провода. Этот провод припаяйте к обмоточному проводу и намотайте обмотку ровными слоями, виток к витку, изолируя один слой от другого бумагой, пропитанной парафином. Подсчитывайте число витков в каждом слое и результаты записывайте на бумаге.

Закончив намотку первичной обмотки, просверлите в щечке катушки отверстие для вывода второго конца обмотки. Его тоже припаяйте к гибкому проводу, который проденьте в отверстие в щечке катушки. Затем всю обмотку изолируйте бумажной прокладкой так, чтобы первичная обмотка не касалась вторичной.

Вторичную обмотку составьте из пяти отдельных секций. Первые три секции намотайте по восьми витков в каждой. В четвертой секции, рассчитанной на 12 вольт, уложите 24 витка. Все секции наматывайте в одном и том же направлении. В первой секции от четвертого витка сделайте петлеобразный отвод на ток напряжением 2 вольта. На последнюю, пятую, секцию намотайте 48 витков.

Отводы от начала и конца каждой секции помечайте, чтобы не перепутать их между собой при параллельном и последовательном соединении.

После укладки обмоток приступайте к сборке трансформатора. Его пластины собирайте вперекрышку, то есть пластины замыкаются перемычками поочередно с одной и другой стороны.

Для крепления трансформатора к подставке изготовьте лапки. Эти лапки подожмите под болты, стягивающие трансформаторный пакет после сборки (см. рис. 72, д).

Теперь остается изготовить ящик для трансформатора. На передней панели ящика монтируются зажимы, к которым присоединяются соответствующие отводы и сетевая предохранительная пробка.

Вывод шнура к осветительной розетке можно сделать в нижнем правом углу. Над вторичной обмоткой сделайте надпись «Низкое напряжение». Отводы каждой секции обозначьте соответственно: Н1 — начало первой секции, К1 — конец первой секции, Н2 — начало второй секции, К2— конец второй секции, и т. д.

Кроме того, на передней панели в левом углу поместите схему соединения обмоток трансформатора на различное напряжение и силу тока (рис. 72, е).

Мы описали расчеты и изготовление понижающего трансформатора, для которого было использовано готовое трансформаторное железо. Если трудно найти готовое трансформаторное железо, можно в крайнем случае использовать отожженную железную проволоку троса.

Особенность в изготовлении такого трансформатора заключается в том, что каркас катушки делается более прочным. Верхнюю часть обмотки катушки надежно изолируйте, покрывая плотной бумагой, кембриковым полотном и в отдельных случаях изоляционной лентой.

На выводы обмоток надеваются кембриковые или резиновые трубочки. Щечки и отверстия в катушке для сердечника делаются круглой формы.

Сначала произведите намотку катушки, а потом плотно заполните заготовленными и отожженными проволоками отверстия в катушке. После этого сердечник у щечек с обеих сторон скрепите, расплетите проволоки и сгибайте их с одной и другой стороны катушки в направлении друг к другу. Затем эти концы плотно укладывайте друг на друга и расположите так, чтобы по всей окружности щечек получались ровные и аккуратные слои. На первые слои накладываются вторые, на вторые — третьи и т. д. При этом следите, чтобы выводы от обмоток не замкнулись на железную проволоку. После того как все слои проволоки будут уложены, их стягивают в поперечном направлении тоже отожженной проволокой. Затем длинные концы проволок обрезают ножницами (рис. 73).

Рис. 73. Трансформатор ежового типа: Н и К — выводы от сетевой обмотки; Н1, Н2, Н3, Н4 — выводы от начала понижающих обмоток; К1, К2, К3, К4— выводы от концов понижающих обмоток.

Такой трансформатор работает надежно и удовлетворительно. Чтобы его рассчитать, нужно сначала выбрать площадь поперечного отверстия катушки, в которое будет вставлен сердечник из проволок. Все остальные вычисления производят так же, как и в обычном трансформаторе.

Понижающий трансформатор не требует никакого ухода. Он всегда готов к действию и может выдерживать кратковременные перегрузки. Большие перегрузки трансформатора сопровождаются нагреванием обмоток. При сильном нагревании обмоток трансформатор надо выключать.

Самодельный трансформатор с 6 В до 30000 В

Порой электронику необходимо получить высокое напряжение для различных целей.

Сделать это не так уж сложно, если смастерить самодельный повышающий высоковольтный трансформатор, способный выдать 30 кВ из обычных 6 В.

Изготовление повышающего трансформатора на 30000 Вольт

Нам понадобится разборный сердечник из старого телевизора с кинескопом. Там он используется тоже в высоковольтном трансформаторе строчной развертки.

Делаем каркас под катушку. Обматываем одну сторону плотной бумагой и склеиваем суперклеем.

Снимаем с сердечника каркас и устанавливаем его для удобства на маркер. Далее обматываем слоем скотча.

Берем проволоку 0,2 мм толщиной, старый трансформатор как раз кстати.

Один конец очищаем от лака, наматываем на провод и припаиваем.

Изолируем термоусадкой. Кладем на всю длину каркаса и обматываем слоем скотча.

Матаем обмотку в ряд виток к витку. Каждый слой – 200 витков.

После каждого слоя кладем два слоя скотча и один слой изолентой.

Такая многослойность нужна обязательно, иначе катушку запросто пробьет высоким напряжением.

Намотали еще 200 витков – производим опять тройную изоляцию.

Итак должно быть 5 слоев по 200 витков. Общее количество, как вы наверное уже подсчитали, 1000 витков. Надеваем катушку на каркас.

С противоположной стороны мотаются две обмотки обычным проводом. Первая (синяя) 6 витков, вторая (желтая) 5 витков. Фиксируем суперклеем.

Схема генератора

Перед вами классическая схема блокинг-генератора на одном транзисторе. Проще не придумаешь. Собираем схему на биполярном транзисторе.

В настройке генератор практически не нуждается. И при исправных деталях работает сразу. Но если только генерация не запустилась с первого раза – попробуйте поменять вывода одной из обмоток между собой, тогда все должно заработать.

Испытания высоковольтного трансформатора

Запитываем схему от аккумуляторной батареи 6 В. Высоковольтный генератор в работе.

Дуга упала на изоляцию и тут же почти зажгла ее.

Частота генерации порядка около 10-15 кГц.

При такой частоте высоковольтные разряды не так опасны, но все же не стоит прикасаться к токоведущим проводам во время работы трансформатора.

Смотрите видео

Защитное устройство для эл. двигателей

Защитное устройство для эл. двигателей – UT1DA

Защитное устройство для электродвигателей

Описываемый здесь простое электронное устройство может оказаться очень полезным при эксплуатации однофазных электродвигателей в автоматическом режиме, без постоянного надзора. Таким устройством можно назвать безбашенные автоматические водоподъемные установки. Защитное устройство представляет собой максимально токовую защиту. Датчиком тока служит самодельный трансформатор тока. От коэффициента трансформации зависит предел токовой зашиты электродвигателя.

Практически защиту можно настроить на любую мощность двигателя которые применяются в бытовых условиях.

Рассмотрим работу защитного устройства, схема которого показана на 1. рисунке. Блок питания, который состоит из сетевого трансформатора, Tr1, выпрямительного диодного моста VD1 – VD4, и сглаживающего фильтра С1, обеспечивает напряжение питания для устройства электроники UE.

Рис. 1.

Для лучшего понятия стоит коротко взглянуть в схему устройства электроники UE. Схема показана на 2. рисунке и она представляет собой обыкновенный триггер. С вторичной обмотки трансформатора тока Tr2, выпрямленное диодным мостом VD5 – VD8 напряжение через регулятор напряжения R1 и через фильтр R2, C2, поступает на вход триггера. Если уровень напряжения достегает определенного уровня, триггер срабатывает и катушка реле Р1 получит напряжение. При этом его контакты Р1 – 1 включаются и обеспечит самоблокировку реле Р1. Это необходимо для того чтобы схема оставалась в этом положении до нажатии кнопки КС. Контакты Р1 – 2 разомкнутся и отключают магнитный пускатель МР1, который своими силовыми контактами отключает электродвигатель. Контакты Р1 – 3 замыкается и включает сигнальную лампу La1. Схема остается в этом положении пока с кнопкой КС не разрываем цеп самоблокировки реле Р1. Порог срабатывания регулируется потенциометром R1. Время срабатывания зависит от номиналов R2 и С2. С указанными на схеме номиналами, при мощности эл. двигателя до 0,6Квт. устройство срабатывает за 8 – 10 сек. Время срабатывания защиты еще зависит от того, на сколько раз превышает сила тока установленного порога. Так например при коротком замыкании на питающем кабеле двигателя или в самом двигателе, зашита срабатывает мгновенно.

Рис. 2.

Устройство электроники размещено на плате 5 х 4. На нем находится диодный мост, резисторы, транзисторы и конденсатор С2. Здесь хочу отметить, что я применил самый простой триггер.

Можно взять другие схемы на логических элементах, или на операционных усилителях. Реле был применен РКМП-2 с 4 парами переключаемых контактов на напряжение срабатывания 24В. Здесь тоже можно применить и другие типы, главное иметь соответствующее количество контактов. При выборе необходимо иметь в виду что на контакты реле будет подано напряжение ~230V. Параметров трансформатора тока определяет мощность защищаемого электродвигателя. Для эл. двигателей от 0,4 до 1Квт был взят ленточный сердечник сечением 1см2. Первичная обмотка 3 витка монтажного провода диаметром 1,5 – 2мм. Вторичная 150 – 200витков проводом ПЭЛ-0,25. точное количество определяется экспериментально при налаживании устройства. Наладка устройства заключается в том, что при запуске электродвигателя через полностью собранный защитное устройство, каким то способом затормозим вал двигателя. Потенциометр должен быть введено приблизительно на 1/4 от заземленного конца. При этом правильно настроенное устройство должен срабатывать в течении 8 – 10 сек.

Если за это время защита не сработала потенциометр регулируем в верх по схеме. Если при полностью введенного потенциометра срабатывание не происходит нужно менять количество витков трансформатора тока. Можно добавить 1 виток первичной обмотки или 30 – 50 витков вторичной. Таким же способом поступаем если защита срабатывает при работе электродвигателя, только в этом случае наоборот, то есть уменьшаем количество витков первичной обмотки на 1 виток, или отматываем с вторичной 30 – 50витков. У меня устройство было опробовано на электродвигателе насоса типа БЦ (0,6Квт) и в настоящее время на двигателе насоса «Педроло» (0,4Квт). Работает безотказно с 2003г. Все устройство вмонтировано в пульте управления безбашенной установки. Расположение отдельных узлов защитного устройства можно посмотреть на приложенной фотографии

Для увеличения кликните на фотографию

73! de UT1DA

Используются технологии uCoz

самодельный аппарат для сварки скруток

В наше время трудно представить любые работы с металлом без использования сварочного аппарата. При помощи данного устройства Вы с легкостью можете соединять или резать железо различной толщины и габаритов. Естественно для выполнения качественных работ Вам потребуются определенные навыки в этом вопросе, но в первую очередь Вам необходим сам сварочник. В наше время его естественно можно купить, как в принципе и нанять сварщика, но в данной статье речь пойдет о том, как сделать сварочный аппарат своими руками. Тем более, что при всем богатстве различных моделей, надежные стоят достаточно дорого, а дешевые не блещут качеством и долговечностью. Но даже если Вы решили купить сварочник в магазине – знакомство с данной статьей поможет выбрать необходимый аппарат, так как Вы будете знать основы их схемотехники. Сварочники бывают нескольких типов: постоянного тока, переменного, трехфазные и инверторные. Для того чтобы определится какой вариант Вам необходим, рассмотрим конструкцию и устройство первых двух типов, которые можно без специфических навыков собрать своими руками в домашних условиях.

На переменном токе

Данный вид сварочных аппаратов, является одним из наиболее распространенных вариантов, как в промышленности, так и в частных хозяйствах. Он прост в эксплуатации, по сравнению с остальными его довольно легко можно сделать в домашних условиях, что подтверждает фото ниже. Для этого вам необходимо иметь провод для первичной и вторичной обмоток, а также сердечник из трансформаторной стали для намотки сварочника. Простыми словами сварочный аппарат переменного тока – это понижающий трансформатор большой мощности.

Оптимальное напряжение при работе сварочного аппарата, собранного в домашних условиях – 60В. Оптимальный ток 120-160А. Теперь несложно посчитать, какое сечение должно быть у провода для того, чтобы сделать первичную обмотку трансформатора (ту, которая будет подключаться к сети 220 В). Минимальная площадь сечения медного провода должна быть 3-4 кв. мм, оптимальная же — 7 кв. мм, ведь необходимо учитывать и возможную дополнительную нагрузку, а также необходимый запас прочности. Получаем, что оптимальный диаметр медной жилы для первичной обмотки понижающего трансформатора должен быть 3 мм. Если Вы решите взять алюминиевый провод для того, чтобы сделать сварочный аппарат своими руками, то сечение для медного провода нужно умножить на коэффициент 1,6.

Важно, чтобы провода были в тряпичной оплетке, нельзя использовать проводники в ПВХ изоляции – она при нагреве проводов расплавится и произойдет . Если у вас нет провода необходимого диаметра, то можно использовать более тонкие жилы, наматывая их параллельно. Но тогда следует учитывать, что толщина обмотки увеличится, а соответственно и габариты самого аппарата. Нужно иметь ввиду, что ограничивающим фактором может являться свободное окно в сердечнике и провод может попросту не поместиться там. Для вторичной обмотки можно использовать толстый многожильный медный провод – такой же, как и жила на держателе. Его сечение следует выбирать исходя из тока во вторичной обмотке (напомним, что мы ориентируемся на 120 – 160А) и длинны проводов.

Первым делом необходимо изготовить сердечник трансформатора самодельного сварочного аппарата. Оптимальным вариантом будет сердечник стержневого типа как показано на рисунке 1:

Этот сердечник нужно сделать из пластин трансформаторной стали. Толщина пластин должна быть от 0,35 мм до 0,55 мм. Это необходимо для уменьшения . Прежде чем собирать сердечник нужно просчитать его размеры, делается это следующим образом:

Во-первых, рассчитывается величина окна. Т.е. размеры с и d на рисунке 1 необходимо выбирать такими, чтобы поместить все обмотки трансформатора.
Во-вторых, площадь крена, которая вычисляется по формуле: Sкрена=a*b, должна быть не меньше 35 кв. см. Если Sкрена будет больше – тогда трансформатор будет меньше нагреваться и соответственно дольше работать, и Вам не надо будет часто прерываться для того, чтобы он остыл. Лучше, чтобы Sкрена была равна 50 кв. см.

Далее приступаем к сборке пластин самодельного сварочного аппарата. Необходимо взять Г-образные пластины и складывать их, как показано на рисунке 2, пока не получится сделать сердечник необходимой толщины. После чего скрепляем его болтами по углам. В завершении необходимо надфилем обработать поверхность пластин и заизолировать их, обмотав тряпичной изоляцией, чтобы дополнительно защитить трансформатор от пробоя на корпус.

Далее приступаем к намотке сварочного аппарата из понижающего трансформатора. В начале, наматываем первичную обмотку, которая будет состоять из 215 витков, как это показано на рисунке 3.

Целесообразно сделать ответвление от 165 и 190 витка. Сверху трансформатора прикрепляем толстую текстолитовую пластину. Концы обмоток закрепляем на ней при помощи болтового соединения пометив что первый болт – это общий провод, второй – ответвление от 165 витка, 3-й – ответвление от 190 витка и 4-й – от 215-го. Это даст возможность впоследствии регулировать силу тока при сварке, путем переключения между разными выводами Вашего сварочного устройства. Это очень важная функция, и чем больше ответвлений вы сделаете, тем более точной у вас получится регулировка.

После приступаем к намотке 70-и витков вторичной обмотки, как показано на рисунке 4.

Меньшее количество витков наматывают на ту сторону сердечника – куда намотана первичная обмотка. Соотношение витков нужно сделать примерно 60% к 40%. Это способствует тому, что после того, как Вы поймаете дугу и начнете сварку, вихревые токи частично отключат работу обмотки с большим количеством витков, что приведет к уменьшению тока сварки, а соответственно улучшит качество шва. Таким образом дуга будет легко ловиться, но слишком большой ток не будет мешать качественно варить. Концы намотки также закрепим при помощи болтов на текстолитовой пластине. Можно не прикреплять их, а провести провода напрямую к держателю электродов и крокодилу на массу, это уберет соединения, где потенциально может быть просадка по напряжению и нагрев. Для лучшего охлаждения крайне желательно установить вентилятор для обдува, например от холодильника или микроволновки.

Теперь Ваш самодельный сварочный аппарат готов. Подключив держатель и массу к вторичной обмотке, необходимо подключить сеть к общему проводу и проводу, отходящему от 215-го витка первичной обмотки. Если вам необходимо увеличить силу тока, то можно сделать меньшее количество витков первичной намотки, переключив второй провод на контакт с меньшим количеством витков. Уменьшить ток можно при помощи сопротивления выполненного из изогнутой в виде пружины куска трансформаторной стали, подключенной к держателю. Всегда необходимо следить, чтобы сварочный аппарат не перегревался, для этого регулярно проверяйте температуру сердечника и обмоток. Для этих целей можно даже установить электронный термометр.

Вот таким образом можно сделать сварочный аппарат из понижающего трансформатора своими руками. Как Вы видите, инструкция не слишком уж сложная и даже неопытный электрик сможет самостоятельно собрать прибор.

На постоянном токе

Для некоторых видов сварки необходим сварочник на постоянном токе. Таким инструментом можно варить чугун и нержавеющую сталь. Сделать сварочный аппарат постоянного тока своими руками можно не больше, чем за 15 минут, переделав самоделку на переменном токе. Для этого к вторичной обмотке необходимо подключить выпрямитель, собранный на диодах. Что касается диодов, они должны выдерживать ток в 200 А и иметь хорошее охлаждение. Для этого подойдут диоды Д161.

Выравнивать ток нам помогут конденсаторы С1 и С2 со следующими характеристиками: емкость 15000 мкФ и напряжение 50В. Далее собираем схему, которая указанна на чертеже ниже. Дроссель L1 необходим для регулировки тока. Контакты х4 — плюс для подключения держателя, а х5 — минус для подачи тока на свариваемый участок детали.

Трехфазные сварочные аппараты используются для сварки в производственных условиях, на них установлены двухэлектродные держатели, поэтому в данной статье мы рассматривать их не будем, а инверторы изготавливаются на основе печатных плат и сложных схем с большим количеством дорогостоящих радиодеталей и сложным процессом настройки с использованием специального оборудования. Однако мы все же рекомендуем Вам ознакомиться с инверторной конструкцией на видео ниже.

Наглядные мастер-классы

Итак, если Вы решили сделать сварочный аппарат в домашних условиях, рекомендуем просмотреть видео уроки, предоставленные ниже, которые наглядно покажут, как самому собрать простой сварочник из подручных материалов, а также объяснят Вам некоторое детали и нюансы работы:

Теперь Вы знаете основные принципы конструкции сварочников и можете сделать сварочный аппарат своими руками, как на постоянном, так и на переменном токе, используя инструкции из нашей статьи.

Также читают:

В любой мастерской по обработке металла очень удобно работать, если под рукой есть сварочный аппарат. С его помощью можно надежно соединять металлические детали или конструкции, вырезать отверстия, а то и просто разрезать заготовки в нужном месте.

Такой полезный инструмент можно сделать своими руками, главное, во всем хорошенько разобраться, а мастерство делать красивый и надежный шов, придет с опытом.

Переменный выходной ток

Дома, на даче, на производстве чаще всего встречаются именно такие аппараты. Многие фото сварочного оборудования показывает, что оно сделано своими руками.

Самые главные составляющие для такого аппарата – это провод для двух обмоток и сердечник для них. Фактически – это трансформатор для понижения напряжения.

Размеры провода

Аппарат будет довольно хорошо работать при напряжении на выходе 60 вольт и током до 160 ампер. Расчеты показывают, что для первичной обмотки нужно взять медный провод сечением 3, а лучше 7 квадратных миллиметров. Для алюминиевого провода сечение должно быть больше в 1,6 раза.

Изоляцию проводов необходимо использовать тканевую потому, что провода в процессе работы сильно нагреваются и пластик просто расплавится.

Укладывать первичную обмотку нужно очень тщательно и аккуратно потому, что она имеет много витков и находится в зоне высокого напряжения. Желательно, чтобы провод был без разрывов, но если нужной длины нет под рукой, то куски необходимо надежно соединить и спаять.

Вторичная обмотка

Для вторичной обмотки можно брать медь, а можно алюминий. Провод может быть как одножильным, так и состоящим из нескольких проводников. Сечение от 10 до 24 квадратных миллиметров.

Очень удобно наматывать катушку отдельно от сердечника, например на деревянную заготовку, а потом набирать пластины из трансформаторной стали в готовую, надежно изолированную обмотку.

Многожильный провод

Как сделать многожильный провод подходящего сечения для сварочного аппарата? Есть такой способ. На расстоянии 30 метров (больше или меньше, в зависимости от расчетов) надежно крепятся два крюка. Между ними натягивается нужное количество тонкого провода, из которого будет составлен многожильный проводник. Потом один конец снимается с крюка и вставляется в электродрель.

На малых оборотах пучок проводов равномерно закручивается, его общая длина будет несколько уменьшаться. Концы провода зачистить (отдельно каждую жилу), залудить и хорошенько пропаять. Затем изолировать весь провод, желательно изоляционным материалом на текстильной основе.

Сердечник

Хорошие характеристики показывают самодельные сварочные аппараты на основе сердечников из трансформаторной стали. Они набираются из пластин толщиной 0,35-0,55 миллиметров.

Важно правильно подобрать размер окна в сердечнике, чтобы в него поместились обе катушки, и площадь в разрезе (его толщина) была 35-50 квадратных сантиметров. По углам готового сердечника устанавливаются болты, а гайками все плотно стягивается.

Первичная обмотка состоит из 215 витков. Для возможности регулирования сварочного тока готового аппарата можно сделать выводы от намотки на 165 и 190 витках.

Все контакты крепятся на пластине из изоляционного материала и подписываются. Схема такова: чем больше витков катушки, тем больше ток на выходе. Вторичная обмотка состоит из 70 витков.

Инвертор

Своими руками можно собрать еще один сварочный прибор – это инвертор. У него есть ряд положительных отличий от трансформатора. Самое первое, что бросается в глаза, – его небольшой вес. Всего несколько килограммов. Можно работать, не снимая аппарат с плеча. Затем, рабочий постоянный ток, это позволяет создавать более аккуратный шов, да и дуга не так скачет. Проще работать начинающим сварщикам.

Детали для сборки такого аппарата продаются в магазинах и на рынке. Необходимо лишь знать маркировку. Особого внимания требует качество транзисторов потому, что они находятся в самой напряженной области конструкционной схемы инвертора. Для охлаждения прибора используют принудительную вентиляцию в виде охлаждающих радиаторов и вытяжных вентиляторов.

Таким образом, если составить каталог самодельных сварочных аппаратов, то получится длинный список из трансформаторов различной конструкции, инверторов, сварочных полуавтоматов и автоматов. Такие приборы позволяют работать с чугуном и сталью, алюминием и медью, нержавейкой и тонким листовым железом.

Надежность и долговечность их работы зависит от точности расчетов, наличия материалов, деталей, правильности сборки, а также от соблюдения правил безопасности на всех этапах создания и эксплуатации подобных приборов.

Фото сварочного аппарата в домашних условиях

Инверторная сварка — это современное устройство, которое пользуется широкой популярностью благодаря небольшому весу аппарата и его габаритов. Инверторный механизм основывается на применении полевых транзисторов и силовых переключателей. Чтобы стать обладателем сварочного аппарата, можно посетить любой магазин инструментов и обзавестись такой полезной вещью. Но есть способ намного экономнее, который обусловлен созданием инверторной сварки своими руками. Именно второму способу и уделим внимание в данном материале и рассмотрим, как сделать сварку в домашних условиях, что для этого понадобится и как выглядят схемы.

Особенности функционирования инвертора

Сварочный аппарат инверторного типа — это не что иное, как блок питания, тот, который сейчас применяется в современных компьютерах. На чем же основывается работа инвертора? В инверторе наблюдается следующая картина преобразования электрической энергии:

2) Ток с постоянной синусоидой преобразовывается в переменный с высокой частотой.

3) Происходит снижение значения напряжения.

4) Происходит выпрямление тока с сохранением необходимой частоты.

Перечень таковых преобразований электрической цепи необходим для того, чтобы иметь возможность снизить массу аппарата и его габаритные размеры. Ведь, как известно, старые сварочные аппараты, принцип которых основывается на снижении величины напряжения и увеличения силы тока на вторичной обмотке трансформатора. В результате благодаря высокому значению силы тока наблюдается возможность дугового сваривания металлов. Для того чтобы сила тока увеличивалась, а напряжение снижалось, на вторичной обмотке уменьшается число витков, но при этом увеличивается сечение проводника. В результате можно заметить, что сварочный аппарат трансформаторного типа не только имеет значительные габариты, но и приличный вес.

Для решения проблемы был предложен вариант реализации сварочного аппарата посредством инверторной схемы. Принцип инвертора основывается на увеличении частоты тока до 60 или даже 80 кГц, тем самым осуществляя снижение массы и габаритов самого устройства. Все что потребовалось для реализации инверторного сварочного аппарата — это увеличить частоту в тысячи раз, что стало возможным благодаря применению полевых транзисторов.

Транзисторы обеспечивают сообщение между собой с частотой около 60-80 кГц. На схему питания транзисторов приходит постоянное значение тока, что обеспечивается благодаря применению выпрямителя. В качестве выпрямителя используется диодный мост, а выравнивание значения напряжения обеспечивают конденсаторы.

Переменный ток, который передается после прохождения через транзисторы на понижающий трансформатор. Но при этом в качестве трансформатора используется в сотни раз уменьшенная катушка. Почему используется катушка, потому как частота тока, которая подается на трансформатор, уже увеличена в 1000 раз благодаря полевым транзисторам. В результате получаем аналогичные данные, как и при работе трансформаторной сварки, только с большой разницей в весе и габаритах.

Что нужно для сборки инвертора

Чтобы собрать самостоятельно инверторную сварку, нужно знать, что схема рассчитывается, прежде всего, на потребляющее напряжение величиной 220 Вольт и током на 32 Ампера. Уже после преобразования энергии на выходе ток будет увеличен почти в 8 раз и будет достигать 250 Ампер. Такого тока достаточно для того, чтобы создать прочный шов электродом на расстоянии до 1 см. Для реализации блока питания инверторного типа потребуется воспользоваться следующими составляющими:

1) Трансформатор, состоящий из ферритного сердечника.

2) Обмотка первичного трансформатора со 100 витками провода диаметром 0,3 мм.

3) Три вторичных обмотки:

— внутренняя: 15 витков и диаметром провода 1 мм;

— средняя: 15 витков и диаметром 0,2 мм;

— наружная: 20 оборотов и диаметром 0,35 мм.

Кроме того, чтобы собрать трансформатор, потребуются следующие элементы:

— медные провода;

— стеклоткань;

— текстолит;

— электротехническая сталь;

— хлопчатобумажный материал.

Как выглядит схема инверторной сварки

Для того, чтобы понимать, что вообще собой представляет сварочный инверторный аппарат, необходимо рассмотреть схему, представленную ниже.

Электрическая схема инверторной сварки

Все эти компоненты необходимо объединить и тем самым получить сварочный аппарат, который будет незаменимым помощником при выполнении слесарных работ. Ниже представлена принципиальная схема инверторной сварки.

Схема блока питания инверторной сварки

Плата, на которой находится блок питания аппарата, монтируется отдельно от силовой части. Разделителем между силовой частью и блоком питания выступает металлический лист, подсоединенный к корпусу агрегата электрически.

Для управления затворками применяются проводники, припаивать которые нужно поблизости транзисторов. Эти проводники соединяются между собой парно, а сечение этих проводников не играет особой роли. Единственное, что важно учитывать — это длина проводников, которая не должна превышать 15 см.

Для человека, который не знаком с основами электроники, прочесть такого рода схему проблематично, не говоря уже о назначении каждого элемента. Поэтому если у вас нет навыков работы с электроникой, то лучше попросить знакомого мастера помочь разобраться. Вот, к примеру, ниже изображена схема силовой части инверторного сварочного аппарата.

Схема силовой части инверторной сварки

Как собрать инверторную сварку: поэтапное описание + (Видео)

Для сборки инверторного сварочного аппарата необходимо выполнить следующие этапы работы:

1) Корпус . В качестве корпуса для сварки рекомендуется воспользоваться старым системником от компьютера. Он подходит лучше всего, так как в нем имеется необходимое количество отверстий для вентиляции. Можно использовать старую 10-литровую канистру, в которой можно вырезать отверстия и разместить кулера. Для увеличения прочности конструкции из корпуса системника необходимо разместить металлические уголки, которые закрепляются с помощью болтовых соединений.

2) Сборка блока питания. Важным элементом блока питания является именно трансформатор. В качестве основы трансформатора рекомендуется воспользоваться ферритом 7х7 или 8х8. Для первичной обмотки трансформатора необходимо осуществить намотку проволоки по всей ширине сердечника. Такая немаловажная особенность влечет за собой улучшение работы устройства при появлении перепадов напряжения. В качестве проволоки обязательно нужно использовать медные провода марки ПЭВ-2, а в случае отсутствия шины, провода соединяются в один пучок. Стеклоткань используется для изоляции первичной обмотки. Сверху после слоя стеклоткани необходимо намотать витки экранирующих проводов.

Трансформатор с первичной и вторичной обмотками для создания инверторной сварки

3) Силовая часть . В качестве силового блока выступает понижающий трансформатор. В качестве сердечника для понижающего трансформатора применяются два вида сердечников: Ш20х208 2000 нм. Между обоими элементами важно обеспечить зазор, что решается путем расположения газетной бумаги. Для вторичной обмотки трансформатора характерно наматывание витков в несколько слоев. На вторичную обмотку трансформатора необходимо укладывать три слоя проводов, а между ними устанавливаются прокладки из фторопласта. Между обмотками важно расположить усиленный изоляционный слой, который позволит избежать пробоя напряжения на вторичную обмотку. Необходимо установить конденсатор напряжением не менее 1000 Вольт.

Трансформаторы для вторичной обмотки от старых телевизоров

Чтобы обеспечить циркуляцию воздуха между обмотками, необходимо оставить воздушный зазор. На ферритовом сердечнике собирается трансформатор тока, который включается в цепь к плюсовой линии. Сердечник необходимо обмотать термобумагой, поэтому в качестве этой бумаги лучше всего использовать кассовую ленту. Выпрямительные диоды крепятся к алюминиевой пластине радиатора. Выходы этих диодов следует соединить неизолированными проводами, сечение которых составляет 4 мм.

3) Инверторный блок . Главным предназначением инверторной системы — это преобразование постоянного тока в переменный с высокой частотой. Для обеспечения повышения частоты и применяют специальные полевые транзисторы. Ведь именно транзисторы работают на открытие и закрытие с высокой частотой.

Рекомендуется использовать не один мощный транзистор, а лучше всего реализовывать схему на основании 2 менее мощных. Это нужно для того, чтобы иметь возможность стабилизации частоты тока. В схеме не обойтись и без конденсаторов, которые соединяются последовательно и дают возможность решить такие проблемы:

Инвертор на алюминиевой пластине

4) Система охлаждения . На стенке корпуса следует установить вентиляторы охлаждения, а для этого можно использовать компьютерные кулера. Необходимы они для того, чтобы обеспечить охлаждение рабочих элементов. Чем больше вентиляторов будет использовано, тем лучше. В частности, обязательно требуется установить два вентилятора для обдува вторичного трансформатора. Один кулер будкт обдувать радиатор, тем самым не допуская перегрева рабочих элементов — выпрямительных диодов. Диоды монтируются на радиаторе следующим образом, как показано на фото ниже.

Выпрямительный мост на радиаторе охлаждения

Фото терморегулятора

Его рекомендуется устанавливать на самом нагревающемся элементе. Этот датчик будет срабатывать при достижении критической температуры нагрева рабочего элемента. При его срабатывании будет отключаться питание инверторного устройства.

Мощный вентилятор для охлаждения инверторного устройства

При работе инверторная сварка очень быстро нагревается, поэтому наличие двух мощных кулеров является обязательным условием. Эти кулеры или вентиляторы располагаются на корпусе устройства, чтобы они работали на вытяжку воздуха.

Поступать свежий воздух в систему будет благодаря отверстиям в корпусе устройства. В системном блоке эти отверстия уже имеются, а если вы используете любой другой материал, то не забудьте обеспечить приток свежего воздуха.

5) Пайка платы является ключевым фактором, так как именно на плате основывается вся схема. На плате диоды и транзисторы важно устанавливать на встречном направлении друг к другу. Плата монтируется непосредственно между радиаторами охлаждения, с помощью чего соединяется вся цепь электроприборов. Питающая цепь рассчитывается на напряжение 300 В. Дополнительное расположение конденсаторов емкостью 0,15 мкФ дает возможность сброса избыточной мощности обратно в цепь. На выходе трансформатора располагаются конденсаторы и снабберы, с помощью которых осуществляется гашение перенапряжений на выходе вторичной обмотки.

6) Настройка и отладка работы . После того, как инверторная сварка будет собрана, потребуется провести еще несколько процедур, в частности, настроить функционирование агрегата. Для этого следует подключить к ШИМ (широтно-импульсный модулятор) напряжение в 15 Вольт и запитать кулер. Дополнительно включается в цепь реле через резистор R11. Реле включается в цепь для того, чтобы избежать скачков напряжения в сети 220 В. Обязательно важно провести контроль за включением реле, после чего подать питание на ШИМ. В результате должна наблюдаться картина, при которой должны исчезнуть прямоугольные участки на диаграмме ШИМ.

Устройство самодельного инвертора с описанием элементов

Судить о правильности соединения схемы можно в том случае, если во время настройки реле выдает 150 мА. В случае, когда же наблюдается слабый сигнал, то это говорит о неправильности соединения платы. Возможно, имеется пробой одной из обмоток, поэтому для устранения помех потребуется укоротить все питающие электропровода.

Инверторная сварка в корпусе системного блока от компьютера

Проверка работоспособности устройства

После проведения всех сборочных и отладочных работ остается только провести проверку работоспособности получившегося сварочного аппарата. Для этого запитывается прибор от электросети 220 В, затем задается высокие показатели силы тока и по осциллографу осуществляется сверка показаний. В нижней петле напряжение должно быть в переделах 500 В, но не более 550 В. Если все выполнено правильно со строгим подбором электроники, тогда показатель напряжения не превысит значения в 350 В.

Итак, теперь можно проверить сварку в действии, для чего используем необходимые электроды и осуществляем раскраивание шва до полного выгорания электрода. После этого важно проконтроллировать температуру трансформатора. Если трансформатор попросту закипает, тогда схема имеет свои недочеты и лучше далее не продолжать рабочий процесс.

После раскраивания 2-3 швов радиаторы нагреются до высокой температуры, поэтому после этого важно дать возможность им остыть. Для этого достаточно 2-3 минутной паузы, в результате чего температура понизится до оптимального значения.

Проверка сварочного аппарата

Как пользоваться самодельным аппаратом

После включения в цепь самодельного аппарата, контроллер в автоматическом режиме задаст определенную силу тока. При напряжении провода менее 100 Вольт, то это говорит о неисправности устройства. Придется разобрать аппарат и снова повторно провести проверку правильности сборки.

С помощью такого вида сварочных аппаратов можно осуществлять спайку не только черных, но и цветных металлов. Для того чтобы собрать сварочный аппарат, потребуется не только владение основами электротехники, но и свободное время для реализации задумки.

Инверторная сварка — незаменимая вещь в гараже у любого хозяина, поэтому если вы еще не обзавелись таким инструментом, то вы можете сделать его самостоятельно.

Оборудование для сварочных работ не обязательно покупать в магазине. Его можно сделать в домашней мастерской. Ведь, по сути, конструкция простейшего прибора элементарна и собрать своими руками не составляет труда. Для этого нужны только некоторые комплектующие и немного знаний по электротехнике.

Как сделать простые и, в тоже время, функциональные аппараты для сварочных работ и что для этого потребуется – об этом далее в нашей статье.

Чтобы собрать простейший сварочный аппарат, нужно понимать принцип его работы.

Вся работа сварки основывается на преобразовании электрического тока из сети. В бытовом использовании нам доступно электричество с напряжением в 220 вольт и силой тока в 16-32 ампера.

Как мы знаем, для сварки этого недостаточно.

Для сварочной дуги требуется мощность, а ее обеспечивает сила тока, измеряемая в амперах (простым языком, это количество электронов подающихся на электрод). Чем больше заряд, тем более продуктивным будет аппарат.

Для увеличения мощности используют трансформаторы, которые понижают напряжение в несколько раз, но увеличивают силу потока электронов, что позволяет применить такой ток для образования сварочной дуги.

Трансформатор – это основной элемент, позволяющий собрать простейший аппарат, работающий на переменном токе.

Основу трансформатора составляет магнитопровод (сердечник из трансформаторной стали), на который и наматывают обмотки: первичную, из более тонкого провода и большим количеством витков. и вторичную, состоящую из толстого кабеля с наименьшим количеством намоток.

Магнитопроводы для сборки сварочных аппаратов можно использовать, например, со старых силовых трансформаторов.

Питание обеспечивается от бытовой розетки и подается на первичную обмотку.

Обмотки между собой не должны контактировать. Даже если трансформатор имеет намотки одну на другой, между ними обязательно располагается слой изоляции! Ток с одной обмотки на другую передается через сердечник магнитным потоком.

Для полноценного функционирования желательно поставить охлаждение для такого прибора. Можно использовать компьютерные вентиляторы. В противном случае потребуется постоянный контроль нагрева трансформатора и остальных элементов, а так же делать перерывы в работе для остывания.

Работу осуществляют следующим образом. Между электродами зажимают заготовку и включают ток. Поставив точку, питание отключают и перемещают деталь.

Такая сварка из микроволновки своими руками обеспечит сваривание очень тонких конструкций. Увеличить мощность можно за счет соединения двух трансформаторов. Но при этом важно правильно собрать такую сборку, иначе неизбежно замыкание.

Сварки постоянного тока

Самодельные трансформаторные аппараты работают на переменном токе, таким образом можно варить различные марки стали. Но некоторые металлы при сварке электродуговым способом требуют постоянного тока для получения качественного соединения.

Чтобы собрать такой прибор, к трансформатору потребуется добавить выпрямитель и дроссели для сглаживания тока.

Выпрямители собирают с диодов, способных выдерживать большую мощность (до 200 Ампер). Они, как правило, габаритные и, к тому же, потребуют сборки системы охлаждения. Диоды монтируют параллельно для повышения тока.

Такой выпрямительный мост позволит выровнять электрическую дугу и получить швы более высокого качества при сваривании нержавейки или алюминия.

Нужно ли все это

Сегодня на просторах интернета можно найти множество схем и конструкций различного оборудования для сварки. От простейшего массивного трансформаторного аппарата до сложнейших самодельных инверторов. Насколько целесообразно их собирать и использовать в домашней мастерской?

Еще десять лет назад инверторы были практически недоступны широким массам и все сварочные работы проводили с помощью габаритных трансформаторов, чаще всего именно самодельных. Их функции позволяют варить различные конструкции с использованием стальных деталей. А многие опытные сварщики варят такими приборами цветные металлы или чугун. Тем более сегодня намного улучшилась ситуация с электродами, которые можно подобрать практически для любого материала.

Однако трансформаторы без выпрямителя работают только на переменном токе и это затрудняет работу с нержавеющей сталью или, к примеру, алюминием. Использование дополнительно выпрямителей увеличивает габариты оборудования и стесняет подвижность. И если для мастерской это не проблема, то уже высотные работы затрудняются. Но главная проблема трансформаторной сварки самодельного изготовления – это точность настройки режимов. Инверторы заводского производства в этом случае намного выигрывают.

Различные конструкции точечных сварок тоже намного упрощают работу с тонкостенными металлами и изделиями, которые можно быстро починить. Но создание действительно мощного аппарата потребует большего количества комплектующих, а они не всегда доступны (попробуйте сейчас поискать два одинаковых трансформатора от микроволновки).

Сборка инвертора в домашней мастерской будет целесообразной в том случае, если у Вас есть почти все необходимые элементы: трансформаторы, выпрямители, транзисторы и прочие. В противном случае зачем заморачиваться поисками и сборкой прибора с сомнительной мощностью и настройкой, если он сегодня стоит от 50-100 долларов? И для небольших объемов работ такого аппарата будет более чем достаточно?

Что Вы можете добавить к этому материалу? Поделитесь своим опытом по сборке самодельного сварочного оборудования, особенно схемами сборки. Как Вы считаете: насколько эффективно применение таких приборов в домашнем хозяйстве? Оставьте свои комментарии в блоке обсуждений к этой статье.

Ни одна работа с железом не обойдётся без сварочного аппарата. Он позволяет резать и соединять металлические детали любых размеров и толщины. Хорошее решение – сделать сварку своими руками, ведь хорошие модели стоят дорого, а дешёвые – низкого качества. Для реализации идеи самостоятельного изготовления сварочника необходимо обзавестись специальным оборудованием, позволяющим оттачивать качественные навыки специалиста в реальных условиях.

Виды и характеристики инструмента

После того как все необходимые условия подготовительного этапа благополучно соблюдены, открывается возможность сделать модель сварочного устройства своими руками. Сегодня встречается множество принципиальных схем, по которым можно изготовить аппарат. Они действуют по одному из подходов:

Постоянный или переменный ток.
Импульсный или инверторный.
Автоматический или полуавтоматический.

Стоит обратить внимание на аппарат, принадлежащий к трансформаторному типу. Важной характеристикой этого устройства является работа от переменного тока, позволяющая использовать его в бытовых условиях. Аппараты переменного тока способны обеспечивать номенклатурное качество швов сварных соединений. Агрегат такого типа легко найдёт своё применение в быту при обслуживании недвижимости, расположенной в частном секторе.

Для того чтобы собрать такое устройство, необходимо иметь:

Около 20 метров кабеля или провода большого сечения.
Металлическое основание высокой магнитной проницаемости, которое будет использовано в качестве сердечника трансформатора.

Оптимальная конфигурация сердечника имеет стержневую основу П-образной формы. В теории запросто может подойти сердечник любой другой конфигурации, к примеру – круглой формы, взятой из статора, пришедшего в негодность электродвигателя. Но на практике наматывать обмотку на подобное основание значительно сложнее.

Площадь сечения для сердечника, принадлежащего бытовому сварочному аппарату самодельного образца, равна 50 см 2 . Этого будет достаточно для того, чтобы применять в установке стержни от 3 до 4 мм в диаметре. Использование большего сечения лишь приведёт к увеличению массы конструкции, а эффективность аппарата выше не станет.

Инструкция изготовления

Для первичной обмотки необходимо использовать медный провод с высокими показателями термостойкости, так как при выполнении сварочных работ она будет подвержена действию высокой температуры. Используемый провод необходимо выбирать по стеклотканевой или хлопчатобумажной изоляции , предназначенной для стационарного применения в зоне высоких температур.

Для обмотки трансформатора не допускается использование провода с ПВХ изоляцией, которая при нагревании моментально придёт в негодность. В отдельных случаях изоляцию для трансформаторной обмотки изготавливают самостоятельно.

Чтобы выполнить эту процедуру, нужно взять заготовку из хлопчатобумажной ткани или из стекловолокна, нарезать её на полоски шириной около 2 см, обмотать ими заготовленный провод и пропитать бандаж любым лаком, обладающим электротехническими свойствами. Подобная изоляция по термохарактеристикам не уступит ни одному заводскому аналогу.

Наматывают катушки по определённому принципу. Вначале накручивается половина первичной обмотки, на которую следом идёт половина вторичной. Затем приступают ко второй катушке, используя ту же технику. Для повышения качества изоляционного покрытия между слоёв обмоток вставляют фрагменты полос из картона, стекловолокна или прессованной бумаги.

Настройка оборудования

Далее следует осуществить настройку. Она производится путём включения оборудования в сеть и снятия показаний напряжения со вторичной обмотки. Величина напряжения на ней должна составлять от 60 до 65 вольт.

Точная подгонка параметров осуществляется путём уменьшения или увеличения длины обмотки. Для получения качественного результата величину напряжения на вторичной обмотке следует подогнать под заданные параметры.

К первичной обмотке готового сварочного трансформатора подключают кабель ВРП либо провод ШРПС, который будет использован для подключения к сети. Один из выводов вторичной обмотки подают на клемму, к которой впоследствии будет подключаться «масса», а второй – подаётся на клемму, подключённой к кабелю. Последняя процедура закончена и новый сварочный аппарат готов к эксплуатации.

Производство малогабаритного агрегата

Для изготовления небольшого сварочного аппарата легко подойдёт автотрансформатор от телевизора советского образца. Его можно запросто использовать для получения вольтовой дуги. Чтобы все получилось правильно, между выводами автотрансформатора подключают графитовые электроды. Эта несложная конструкция позволяет исполнить несколько простых работ с применением сварки, таких как:

Изготовление или починка термопар.
Разогрев до максимальной температуры изделий из высокоуглеродистой стали.
Закалка инструментальной стали.

Самодельный сварочный аппарат, созданный на базе автотрансформатора, обладает существенным недостатком. Использовать его необходимо соблюдая дополнительные меры предосторожности. Не имея гальванической развязки с электрической сетью, он является довольно опасным прибором.

Оптимальными параметрами автотрансформатора, пригодного для создания сварочного аппарата, считают выходное напряжение в пределах от 40 до 50 вольт и малая мощность от 200 до 300 ватт. Этот аппарат способен выдавать от 10 до 12 ампер рабочего тока, что будет достаточно при сварке проводов, термопар и других элементов.

В качестве электродов для созданного своими руками мини сварочного аппарата можно использовать грифели от простого карандаша. Держателями для импровизированных электродов могут послужить клеммы, которые есть на разных электроприборах.

Для производства сварочных работ держатель подсоединяют к одному из выводов вторичной обмотки, а свариваемую деталь к другому. Ручку для держателя лучше всего изготовить из стеклотекстолитовой шайбы или из другого термостойкого материала. Следует заметить, что дуга подобного устройства действует достаточно кратковременно, не давая перегреваться используемому автотрансформатору.

Самодельный станок для резки пенопласта – электрическая схема

Тепло и звукоизоляционные строительные материалы на рынке представлены в широком ассортименте, это вспененный полиэтилен, минеральная и базальтовая вата и многие другие. Но самым распространенным для утепления и звукоизоляции является экструдированный пенополистирол и пенопласт, благодаря высоким физико-химическим свойствам, простоте монтажа, малому весу и низкой стоимости. Пенопласт имеет низкий коэффициент теплопроводности, высокий коэффициент звукопоглощения, устойчив к воздействию воды, слабых кислот, щелочей. Пенопласт устойчив к воздействию температуры окружающей среды, от минимально возможной до 90˚С. Даже через десятки лет пенопласт не меняет своих физико-химических свойств. Пенопласт также обладает достаточной механической прочностью.

Пенопласт обладает еще очень важными свойствами, это пожароустойчивость (при воздействии огня пенопласт не тлеет как древесина), экологическая чистота (так как пенопласт сделан из стирола, то в таре из него можно хранить даже пищевые продукты). На пенопласте не возникают грибки и очаги бактерий. Практически идеальный материал для утепления и звукоизоляции при строительстве и ремонте домов, квартир, гаражей, и даже упаковки для хранения продуктов питания.

В магазинах строительных материалов пенопласт продается в виде пластин разной толщины и размеров. При ремонте зачастую нужны листы пенопласта разной толщины. При наличии электрического резака пенопласта всегда можно нарезать из толстой пластины листы нужной толщины. Станок также позволяет фигурную пенопластовую упаковку от бытовой техники превратить в пластины, как на фотографии выше, и успешно разрезать толстые листы поролона для ремонта мебели.

Как легко режется пенопласт на самодельном станке, наглядно демонстрирует видео ролик.

Всего просмотров: 71824

При желании сделать резак для пенопласта и поролона многих останавливает сложность выбора источника питания для разогрева нихромовой струны до нужной температуры. Вопросу выбора нихромовой струны и подбора источника питания для ее разогрева посвящена эта статья.

Внимание! При резке пенопласта выделяется стирол, этилбензол и другие токсичные газы. Поэтому резку пенопласта и поролона допускается производить только под вытяжкой или на открытом воздухе.

Конструкция станка

Основанием приспособления для резки пенопласта послужил лист ДСП (древесно-стружечной плиты). Размер плиты нужно брать исходя из ширины пластин пенопласта, которые планируется разрезать. Я использовал дверку от мебели размером 40×60 см. При таком размере основания можно будет разрезать пластины пенопласта шириной до 50 см. Основание можно сделать из листа фанеры, широкой доски, закрепить струну резки непосредственно на рабочем столе или верстаке.

Натягивать нихромовую струну между двумя гвоздями предел лени домашнего мастера, поэтому я реализовал простейшую конструкцию, обеспечивающую надежную фиксацию и плавную регулировку высоты расположения струны в процессе резки над поверхностью основания станка.

Крепятся концы нихромовой проволоки за пружины, одетые на винты М4. Сами винты закручены в металлические стойки, запрессованные в основание станка. При толщине основания 18 мм, я подобрал металлическую стойку длиной 28 мм, из расчета, чтобы при полном вкручивании винт не выходил за пределы нижней стороны основания, а при максимально выкрученном состоянии обеспечивал толщину нарезки пенопласта 50 мм. Если потребуется нарезать листы пенопласта или поролона большей толщины, то достаточно будет заменить винты более длинными.

Чтобы запрессовать стойку в основание, сначала в нем просверливается отверстие, диаметром на 0,5 мм меньше, чем внешний диаметр стойки. Для того, чтобы стойки легко можно было забить молотком в основание, острые кромки с торцов были сняты на наждачной колонке.

Прежде, чем закручивать в стойку винт, у его головки была проточена канавка, чтобы нихромовая проволока при регулировке не могла произвольно перемещаться, а занимала требуемое положение.

Чтобы проточить в винте канавку, сначала его резьбу нужно защитить от деформации, надев пластиковую трубку или обернуть плотной бумагой. Затем зажать в патроне дрели, включить дрель и приложить узкий надфиль. Через минуту канавка будет готова.

Для исключения провисания нихромовой проволоки из-за удлинения при нагреве, она закреплена к винтам через пружины.

Подходящей оказалась пружина от компьютерного монитора, используемая для натяжения заземляющих проводников на кинескопе. Пружина была длиннее, чем требовалось, пришлось сделать из нее две, для каждой стороны крепления проволоки.

После подготовки всех крепежных деталей можно закреплять нихромовую проволоку. Так как ток при работе потребляется значительный, около 10 А, то для надежного контакта токоподводящего провода с нихромовой проволокой я применил способ крепления скруткой с обжатием. Толщину медного провода при токе 10 А необходимо брать сечением не менее 1,45 мм². Выбрать сечение провода для подключения нихромовой проволоки можно из таблицы. В моем распоряжении имелся провод сечением около 1 мм². Поэтому пришлось каждый из проводов сделать из двух сечением 1 мм², соединенных параллельно.

После снятия изоляции с концов проводов на длину около 20 мм, медные проводники навиваются на струну нихромовой проволочки в месте ее крепления к пружине. Затем, удерживая нихромовую проволочку за петлю плоскогубцами, сделанная обвивка медного провода овивается свободным концом нихромовой в противоположную сторону.

Такой способ соединения токоподводящего медного провода с нихромовым проводом обеспечит большую площадь их контакта и исключит сильный нагрев в месте соединения при работе станка для резки пенопласта. Это подтвердила практика, после продолжительной резки пенопласта, полихлорвиниловая оболочка токоподводящего провода не оплавилась, медный провод в зоне соединения не изменил своего цвета.

Для возможности регулировки толщины резки пенопласта на приспособлении, отвод токоподводящих проводников сделан с петлей. Чтобы провода не мешали при работе, они пропущены через отверстия в основании и закреплены на обратной его стороне скобками. По углам основания прибиты такие же скобки в качестве ножек.

Токоподводящие провода резака, чтобы не запутывались, свиты между собой. На концах проводов для подключения к источнику питания, запаяны накидные клеммы.

Выбор нихромовой проволоки

Нихромовая проволока по внешнему виду мало чем отличается от стальной проволоки, но сделана она из сплава хрома и никеля. Наиболее распространена проволока марки Х20Н80, содержащая 20% хрома и 80% никеля. Однако в отличие от стальной или медной проволоки, нихромовая проволока имеет большее удельное сопротивление и выдерживает, сохраняя, высокую механическую прочность температуру нагрева до 1200˚С. Нихромовая проволока выпускается диаметром от 0,1 мм до 10 мм.

Нихромовая проволока широко используется в качестве нагревательных элементов в бытовых и промышленных изделиях, таких как электрический фен, утюг, электроплитка, лучевые обогреватели, паяльники, водонагреватели и даже в электрочайниках. И это далеко не полный перечень. Так называемые нагреватели типа ТЭН тоже изготовлены из нихромовой проволоки, только спираль размещена в металлической трубке, которая заполнена для изоляции и передаче тепла от спирали к стенкам трубки, кварцевым песком. Привел перечень приборов не случайно, просто из вышедшего из строя нагревательного элемента можно взять нихромовую проволоку для изготовления станка, конечно, если она не успела перегореть от долгой работы.

Резка пенопласта на станке заключается в расплавлении его по линии прохода, разогретой нихромовой проволоки. Температура плавления пенопласта составляет около 270˚С. Чтобы пенопласт плавился при соприкосновении с проволокой, температура ее должна быт в несколько раз больше, так как тепло будет расходоваться не только на плавление, но и за счет теплопроводности поглощаться самим пенопластом, снижая температуру проволоки. Количество поглощаемого пенопластом тепла будет напрямую зависеть от его плотности. Чем плотнее пенопласт, тем больше потребуется тепловой энергии.

Из вышесказанного следует, что в зависимости от плотности пенопласта для его резки необходимо выбирать проволоку соответствующего диаметра, чтобы нихромовая проволока не расплавилась от выделяющегося на ней тепла. Чем выше плотность пенопласта, тем большего диаметра должна быть нихромовая проволока. Стоит заметить, что резаком, на котором установлена проволока для резки плотного пенопласта с успехом будет резаться и неплотный, только продвигать его надо будет быстрее.

Длина нихромовой проволоки для резака выбирается исходя из размеров пластин пенопласта, предназначенного для резки, и от плотности пенопласта не зависит.

В результате продведенных экспериментов, было определено, что для эффективной резки пенопласта мощность, которую необходимо подавать на единицу длины проволоки должна быть в пределах 1,5-2,5 Вт на сантиметр длины проволоки, для такого режим работы лучше всего подходит нихромовая проволока диаметром 0,5-0,8 мм. Она позволяет выделить достаточное количество тепла для быстрой резки пенопласта любой плотности, сохраняя при этом свою механическую прочность. Поэтому для изготовления станка для резки пенопласта была использована нихромовая проволока диаметром 0,8 мм.

Расчет параметров источника электропитания

для нагрева проволоки

Надо отметить, что для разогрева нихромовой проволоки станка для резки пенопласта подойдет источник электропитания как переменного тока, так и постоянного.

С учетом того, что на сантиметре длины проволоки нужно выделять мощность не более 2,5 ватта и длине проволоки 50 см, можно рассчитать мощность источника электропитания. Для этого нужно умножить величину выделяемой мощности на длину проволоки. В результате получается, что для разогрева проволоки станка для резки пенопласт понадобится источник электропитания мощность 125 Вт.

Теперь необходимо определить величину напряжения источника электропитания. Для этого нужно знать сопротивление нихромовой проволоки.

Сопротивление проволоки можно рассчитать по удельному сопротивлению (сопротивлению одного метра проволоки). Удельное сопротивление проволоки из нихрома марки Х20Н80 приведено в таблице. Для других марок нихрома значения отличаются незначительно.

Как видно из таблицы, для проволоки диаметром 0,8 мм удельное сопротивление составляет 2,2 Ом, следовательно, нихромовая проволока длинной 50 см, которая была выбрана для станка резки пенопласта, будет иметь сопротивление 1,1 Ом. Если выбрать проволоку диаметром 0,5 мм, то сопротивление отрезка проволоки длиной 50 см составит 2,8 Ом.

Воспользовавшись преобразованными формулами законов Ома и Джоуля – Ленца, получим формулу для расчета величины питающего напряжения для станка резки пенопласта. Величина питающего напряжения будет равна корню из произведения величины потребляемой мощности и сопротивления проволоки. Для упрощения расчета предлагаю онлайн калькулятор. Он выполняет расчет исходя из того, что на сантиметр длины проволоки необходима мощность 2,5 Вт. Для того, чтобы узнать какой нужен источник питания достаточно ввести в соответствующие поля длину нихоромовой проволоки и ее сопротивление, выбранное из таблицы.

В результате расчетов определено, что для нагрева нихромовой проволоки изготовленного станка необходим источник питания переменного или постоянного тока, выдающий напряжение 11,7 В, и обеспечивающий ток нагрузки 10,7 А, мощностью 125 Вт.

При уменьшении или увеличении длины проволоки, напряжение источника питания необходимо будет пропорционально уменьшить или увеличить соответственно. При этом величина тока не изменится.

Выполненный расчет является оценочным, так как не учтено переходное сопротивление в точках соединения проводов и сопротивление токоподводящих проводников. Поэтому оптимальный режим нагрева проволоки в конечном итоге приходится устанавливать непосредственно при резке пенопласта на приспособлении.

Электрические схемы источника электропитания

Подать питающее напряжение на нихромовую нить станка для резки пенопласта можно с помощью нескольких схем.

Схема с использованием ЛАТР

Наиболее простым вариантом источника электропитания станка для резки пенопласта является автотрансформатор с возможностью плавной регулировки выходного напряжения. Но эта схема имеет существенный недостаток, не имеет гальванической развязки с питающей сетью, так как выход ЛАТРа непосредственно соединен с электросетью. Поэтому при использовании ЛАТРа необходимо его подключать таким образом, чтобы общий провод был подключен к нулевому проводу питающей сети.

Электрическая схема подключения нихромовой спирали к ЛАТРу.

Что такое ЛАТР и как он устроен

Промышленностью выпускаются лабораторные автотрансформаторы, которые принято называть ЛАТР (лабораторный автотрансформатор регулируемый). Они подключаются непосредственно к бытовой электросети 220 В и в зависимости от типа ЛАТРа рассчитаны на различный ток нагрузки.

ЛАТР представляет собой тороидальный трансформатор с одной первичной обмоткой, по виткам которой при вращении расположенной сверху ручки, перемещается графитовое колесико, позволяющее снимать напряжение с любого участка обмотки. Таким способом на выходе ЛАТРа можно изменять напряжение от 0 до 240 В.

Провода к ЛАТРу подсоединяются с помощью клеммной колодки, на которой нарисована его электрическая схема и нанесены надписи «Сеть» и «Нагрузка». К клеммам «Сеть» подсоединяется шнур с вилкой, для подключения к бытовой сети. К клеммам «Нагрузка» подключается изделие, которое нужно запитать напряжением, отличным от бытовой электросети.

Внимание! Один из сетевых проводов, нижние клеммы на фото, соединен непосредственно с одним из проводов нагрузки. Таким образом, если на нижний вывод попадет фаза, то прикосновение к этой цепи может привести к поражению электрическим током.

Поэтому, в случае использования ЛАТРа для нагрева нихромовой проволоки станка резки пенопласта без развязывающего трансформатора, необходимо обязательно индикатором фазы проверить отсутствие фазы на общем проводе. Если на нем фаза, вынуть питающую ЛАТР вилку из розетки и, развернув ее на 180 градусов, опять вставить. Повторно проверить нижний провод на предмет наличия фазы.

Обычно на корпусе ЛАТРа имеется этикетка, на которой приводятся данные по его нагрузочной способности. На ЛАТРе, который изображен на фотографии, этикетка установлена непосредственно на регулировочной ручке.

Из этикетки следует, что это ЛАТР типа ЛОСН, выходное напряжение можно регулировать в диапазоне от 5 до 240 вольт, максимальный ток нагрузки составляет 2 А.

Если расчетный ток не превышает 8 А, то вполне можно запитать нихромовую проволоку через ЛАТР типа РНО 250-2.

Этот ЛАТР позволяет подключать нагрузку с током потребления до 8 А, но учитывая кратковременность работы приспособления для резки пенопласта, вполне выдержит ток нагрузки и 10 А.

Перед использованием ЛАТРа в качестве источника питания, необходимо проверить его работоспособность. Для этого нужно подключить к клеммам «Сеть» ЛАТРа сетевой шнур, а к клеммам «Нагрузка» мультиметр или стрелочный тестер, включенный в режим измерения переменного напряжения, на предел не менее 250 В. Установить ручку регулировки напряжения ЛАТРа в положение минимального напряжения. Вставить вилку в розетку.

Медленно поворачивая ручку ЛАТРа по часовой стрелке убедиться, что выходное напряжение увеличивается. Вернуть ручку ЛАТРа в нулевое положение. Вынуть вилку из сети и подключить провода, идущие от нихромовой нити к клеммам «Нагрузка». Вставить вилку сетевого шнура в розетку и индикатором фазы проверить отсутствие фазы на нихромовой проволоке. Разобравшись с фазой, можно, медленно поворачивая ручку ЛАТРа подать напряжение на нихромовую проволоку. При этом нужно учесть, что проволока нагревается постепенно, в течение нескольких секунд.

Внимание! Категорически запрещается прикасаться к проволоке рукой для проверки степени ее нагрева, когда на нее подано питающее напряжение! Температура проволоки очень высокая и можно получить ожог!

Когда проволока нагреется до чуть заметного свечения, можно приступать к резке пенопласта на станке.

Схема с использованием ЛАТР и понижающего трансформатора

Если величина тока, потребляемого нихромовой проволоки будет больше, чем может обеспечить ЛАТР, то придется дополнительно после него включить понижающий трансформатор по, ниже приведенной электрической схеме.

Как видите, в отличие от предыдущей схемы, к выходу ЛАТРа подключена сетевая обмотка силового трансформатора, нихромовая спираль подсоединена к вторичной выходной обмотке трансформатора. В этой схеме, благодаря развязывающему понижающему трансформатору, нихромовая спираль гальванически не связана с электрической сетью и поэтому безопасна для эксплуатации. В дополнение появилась возможность более плавной регулировки выходного напряжения и следовательно более точной установки температуры резки пенопласта на станке.

Мощность трансформатора и напряжение на его вторичной обмотке берется на основании расчетов, выполненных по выше приведенной методике. Например, для предложенной конструкции станка для резки пенопласта, при диаметре нихромовой проволоки 0,8 мм и длине 50 см, источником электропитания послужил ЛАТР с выходным током 2 А с включенным после него понижающим трансформатором мощностью 150 Вт с напряжением на вторичной обмотке 12 В.

Схема с использованием понижающего трансформатора с отводами вторичной обмотки

Для электропитания нихромовой спирали резака для пенопласта можно применить трансформатор с отводами во вторичной обмотке. Это самый простой, надежный и безопасный вариант, особенно если станок для резки пенопласта будет использоваться регулярно. Ведь при резке пенопласта на приспособлении регулировать температуру нагрева нихромовой проволоки не нужно. Температура подбирается один раз при настройке станка. Поэтому подобрав нужное напряжение, провода от выводов нихромовой проволоки припаиваются к выводам вторичной обмотки трансформатора навсегда.

Несмотря на простоту и надежность этой схемы, стандартных готовых трансформаторов с отводами, да еще и на нужное напряжение нет. Придется найти подходящий трансформатор по напряжению и току на вторичной обмотке и отмотать лишние витки. Можно разобрать трансформатор и отмотав часть вторичной обмотки, намотать ее заново, но уже с отводами. Но эта работа требует знаний и опыта.

Схема с использованием понижающего трансформатора и токоограничивающего конденсатора

Установить стабильный выходной ток с вторичной обмотки трансформатора можно с помощью обыкновенных конденсаторов, включенных в первичную обмотку трансформатора.

Конденсатор должен быть рассчитан на напряжение не менее 300 В и иметь емкость, в зависимости от типа трансформатора и тока потребления нихромовой спиралью, порядка 50 мкФ. На таком принципе стабилизации тока на вторичной обмотке мной разработана Схема зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов. Трансформатор должен быть соответствующей мощности и иметь 10% запас по напряжению.

Схема с использованием понижающего трансформатора и тиристорного регулятора мощности

Еще одна, несколько необычная схема регулятора температуры нагрева нихромовой проволоки, с помощью тиристора. Она подобна регулировке с помощью ЛАТРа с трансформатором, но малогабаритная. Классическая схема тиристорного регулятора для этой схемы не подходит, так как искажает форму синусоидального тока.

Поэтому необходима специальная схема тиристорного регулятора, выдающая на выходе синусоидальный сигнал и рассчитанная на работу с индуктивной нагрузкой.

Возможно включение тиристорного регулятора также после вторичной обмотки трансформатора. В данном случае при выборе схемы регулятора следует учесть, что он должен быть рассчитан на ток, который необходим для разогрева нихромовой проволоки.

Схема с использованием любых электроприборов

Если ни одна из выше приведенных электрических схем разогрева нихромовой проволоки для приспособления резки пенопласта не может быть реализована, то предлагаю нестандартную схему ее разогрева.

При подключении любого электроприбора, он потребляет из электросети ток. Величина тока напрямую зависит от мощности электроприбора. Чем больше мощность, тем больше будет течь по проводам ток. Сопротивление куска нихромовой проволоки станка для резки пенопласта чуть больше сопротивления медных проводов и, следовательно, включение станка в разрыв одного из проводов электроприбора на работе его не скажется, а нихромовая проволока будет нагреваться. Этим и можно воспользоваться.

При использовании подключения станка для резки пенопласта по этой схеме, обязательно нужно проследить, чтобы нихромовой провод не был подключен непосредственно к фазному проводу электросети. Физически подключение лучше всего выполнить с помощью переходника, наподобие того, который описан для измерения силы тока потребления.

Подходят для работы в схеме электроприборы непрерывного действия, например обогреватель, пылесос. Оценить, какой ток потребляют электроприборы можно по таблице на странице сайта «Выбор сечения провода кабеля для электропроводки».

Если не известны электрические параметры нихромовой проволоки, то нужно сначала попробовать подключить маломощный электроприбор, например электрическую лампочку 200 Вт (потечет ток около 1 А), далее обогреватель на 1 кВт (4,5 А), и так увеличивать мощность подключаемых приборов, пока нихромовая проволока резака не нагреется до нужной температуры. Электроприборы можно подключать и параллельно.

К недостаткам последней схемы подключения нихромовой спирали следует отнести необходимость определения фазы для правильного подключения и низкий КПД (коэффициент полезного действия), киловатты электроэнергии будут расходоваться бесполезно.

Николай 07.05.2014

Здравствуйте, уважаемый Александр Николаевич!
Меня интересует вопрос резки пенополистирола. Пересмотрев гору информации, остановился на Вашем сайте. У Вас собрана, пожалуй, самая полная и исчерпывающая информация по интересующему меня вопросу.
Хотел бы обратиться к Вам со своим вопросом. Возможно ли использование в качестве источника питания вместо ЛАТРа или понижающего трансформатора, автомобильного зарядного устройства (с регулятором зарядного тока) заводского изготовления?
Заранее благодарю за уделенное мне время! Спасибо за объёмный, информативный сайт! С уважением Николай!

Александр

Уважаемый Николай! Спасибо за добрые слова.
Технически вполне возможно. Зарядное устройство если у него имеется регулятор тока испортить, подключая нихромовую проволоку невозможно. Но тут могут возникнуть трудности. Если зарядное устройство имеет автоматику, то оно может просто не заработать, считая, что аккумулятор не подключен.
Нужно просто попробовать, предварительно установив в ЗУ минимальный ток заряда и подключить к его выходным клеммам требуемой длины и диаметра нихромовую нить. Включить ЗУ и понемногу увеличивать ток пока нить не разогреется до нужной температуры.
Если нить будет разогреваться, но температура не достигнет требуемой, значит, мощности ЗУ не хватает, либо недостаточной величины ток или не хватает напряжения. В случае если не хватает напряжения то, можно либо укоротить длину нити, если это возможно или взять нихром большего диаметра.

Алексей 14.02.2015

Здравствуйте, Александр Николаевич!
Прочитал довольно содержательную и полезную статью по изготовлению станка для резки пенопласта, очень благодарен Вам за предоставленную информацию!
У меня возник вопрос, как рассчитать параметры источника электропитания для нагрева сразу 2-х струн проволоки (для резки пенопласта сразу на несколько заданных размеров), проволока толщиной 1 мм и длина каждой струны 1,5 м и можно ли использовать для такого подключения (2-х струн одновременно) предложенную Вами схему подключения с использованием ЛАТРа и понижающего трансформатора?
Спасибо, с уважением Алексей!

Александр

Здравствуйте Алексей! Я рад, что статьи сайта приносят пользу людям. Спасибо за добрые слова.
Резать сразу двумя струнами можно используя один ЛАТР и один понижающий трансформатор. Нихромовую проволоку лучше не разрезать на две части, а сделать петлю, так ток будет меньше и контактов всего два. То есть нихромовая проволока закрепляется на стойке с пружиной, далее идет над столом на высоте первого реза, на противоположной стороне закрепляется на одной стойке на такой же высоте. Рядом можно установить вторую стойку, чтобы закрепить струну при повороте на следующей высоте. Далее струна возвращается в исходное место, и крепиться через пружину за еще одну стойку. Таким образом, общая длина струны составит 3 м.
По оценочному расчету для нагрева нихромовой проволоки диаметром 1 мм, длиной 3 м, понадобиться мощность 750 Вт (напряжение около 56 В и ток 13 А). При параллельном соединении двух отрезков по 1,5 м ток нужен будет 26 А при напряжении 28 В. Трансформатор понадобиться мощностью, как Вы уже поняли 750 Вт. ЛАТР понадобится на ток не менее 3 А.

Виктор 04.02.2021

Здравствуйте, Александр Николаевич!
Вопрос по станку для резки пенопласта и иже с ним. Могу ли я в качестве ЛАТРа использовать сварочный аппарат инверторного типа. Есть несколько видео в ЮТубе, где народ его применяет. Однако они устанавливают ток 40 А имея проволоку диаметром 0,9-1,0 мм.
У меня будет использоваться нихромовая проволока (диаметр прошу вас подсказать) длиной порядка 1,2 метра (для резки пенопласта шириной 1 метр).
Заранее благодарен за ответ и совет.
С уважением, Виктор.

Александр

Здравствуйте, Виктор!
Сварочный аппарат инверторного типа прекрасно обеспечит нагрев нихромовой нити для резки пенопласта. Но он не должен иметь функцию защиты от короткого замыкания AntiStik, или иметься возможность ее отключения, так как будет срабатывать защита и ток не потечет.
Диаметр проволоки нужно брать 0,9-1,0 мм, и если в инверторе нет возможности регулировать величину тока плавно, то придется, нагрев нити регулировать, подбирая ее длину.
Поэтому лучше всего взять инвертор без функции AntiStik и с возможностью плавной регулировки величины тока, например, сварочный аппарат инвертор РЕСАНТА САИ-160К.

Трансформаторы тока

: как спроектировать

Марк Харрис

| & nbsp Создано: 20 января 2020 г. & nbsp | & nbsp Обновлено: 21 ноября 2020 г.

Если вам нужно измерить ток от источника переменного тока, трансформатор тока может быть недорогим и точным вариантом.Вы можете найти трансформаторы тока, разработанные специально для применения в линиях электропередач 50/60 Гц и более высоких частотах, которые больше подходят для промышленного / научного оборудования или мониторинга процессов. Трансформаторы тока являются бесконтактными и бесконтактными, что означает, что для многих моделей вам не нужно пропускать переменный ток через печатную плату. Вместо этого провод проходит через отверстие трансформатора, или сам трансформатор может открыться, чтобы позволить ему защелкнуться на проводе.

Провод, проходящий через трансформатор тока, служит как одиночной обмоткой трансформатора, так и первичной обмоткой.Корпус трансформатора имеет от десятков до тысяч обмоток, образующих вторичную обмотку. В отличие от трансформаторов напряжения, трансформатор тока имеет обратное соотношение. Это означает, что трансформатор тока с соотношением 1000: 1 будет создавать 0,001 А во вторичной обмотке на каждые 1 А через провод, являющийся первичной обмоткой.

Вы можете найти трансформаторы тока с коэффициентами намотки, подходящими для измерения от одного ампер до тысяч ампер и выше, что позволяет использовать их в гораздо более широком диапазоне приложений, чем датчики тока на печатной плате / кондуктивные датчики.

В этом проекте мы рассмотрим несколько способов преобразования выхода трансформатора тока во что-то более полезное для взаимодействия с микроконтроллером. На первый взгляд это может показаться довольно простой задачей, но если вы углубитесь, трансформаторы тока станут немного интереснее, особенно если вы их раньше не использовали. Таким образом, этот проект будет немного более практичным и практическим, чем некоторые из моих предыдущих проектов. Во-первых, мы вытащим макет, функциональный генератор и осциллограф, чтобы понять трансформаторы тока.Затем мы фактически построим плату прецизионного выпрямителя, чтобы иметь возможность оптимально использовать трансформатор тока с входом АЦП микроконтроллера. Вы можете найти файлы печатной платы и схемы для этого проекта на GitHub.

Базовый выход трансформатора тока

Используя закон Ома (V = IR), мы можем преобразовать выходной ток трансформатора в полезное напряжение. Я использую Talema AC1010 в качестве трансформатора тока для всего, что описано в этой статье. Для этого датчика нагрузочный резистор 100 Ом будет генерировать среднеквадратичное напряжение 1 В для 10 А на проводе, проходящем через трансформатор тока.

Подключив трансформатор и резистор параллельно, вы можете просто подключить один конец структуры к земле, а другой – к АЦП, чтобы получить показания. Однако это, вероятно, очень плохая идея. Я представляю эту схему только для того, чтобы показать самый простой способ увидеть трансформатор тока в действии.

Вот как будет выглядеть выходной сигнал АЦП на моем осциллографе. Это выходной сигнал моего функционального генератора для имитации 7-амперной нагрузки, а не фактический выходной сигнал датчика тока – мы скоро к этому вернемся.

Здесь следует отметить несколько важных моментов:

Размах сигнала составляет 2 В, но я сказал, что это нагрузка 7 А (т.е. 0,7 В)!
Форма волны переменного тока, поэтому от + 1 В до -1 В, что не понравится микроконтроллеру.

Трансформаторы тока просто преобразуют ток в линии, поэтому фактический ток будет среднеквадратическим (RMS) сигнала. Функциональный генератор выдает почти идеальную синусоидальную волну, но в зависимости от вашей нагрузки ток в реальной цепи трансформатора тока может быть не таким идеальным.Грубую оценку тока можно определить, считывая только пиковое напряжение, но чтобы получить точное измерение тока, вам нужно будет выполнить множество измерений, чтобы определить общую площадь под кривой, которая представляет собой потребление тока.

С размахом выходного сигнала 2 В, сосредоточенным вокруг земли, это не очень удобно для микроконтроллеров. Нам нужно что-то сделать с сигналом, чтобы его можно было использовать.

Выемка на грунт

Поскольку трансформатор тока представляет собой просто плавающее напряжение на нагрузочном резисторе, единственный способ получить эталонное напряжение трансформатора – это привязать его к земле.Вместо того, чтобы связывать его с землей, мы можем вместо этого привязать одну ногу к напряжению смещения постоянного тока, полученному через резистивный делитель. Вместо этого это обеспечит смещение постоянного тока для сигнала переменного тока.

Это простой делитель напряжения, который будет иметь половину входного напряжения 3,3 В в средней точке между резисторами, что дает смещение 1,65 В постоянного тока. Теперь наш сигнал полного размаха 2 В должен колебаться около 1,65 В для диапазона от 0,65 до 2,65 В.

Мы можем показать это с помощью осциллографа. Я использую очень дешевые комплектные резисторы, которые не дают мне единицы.65В в центре делителя напряжения. Синий – это размах сигнала 2 В, а желтый – сигнал со смещением постоянного тока.

У меня есть нагревательная подушка мощностью 1,1 кВт для предстоящего проекта, если я пропущу ее через трансформатор тока AC1010 и те же резисторы, я получу синусоидальную волну напряжения смещения. Обратите внимание на то, что форма волны не так совершенна, как у функционального генератора; реальные нагрузки почти никогда не будут идеальными синусоидальными волнами.

Разрешение АЦП

Обратной стороной этого метода измерения является то, что мы смещаем напряжение сигнала, чтобы оно оставалось в пределах диапазона нашего АЦП, а это означает, что существует значительная часть диапазона напряжений, который мы не используем эффективно.

Относительно недорогой современный микроконтроллер ARM Cortex будет иметь 12-битный АЦП, в то время как некоторые новые модели поставляются с 14-битными или 16-битными АЦП в стандартной комплектации, а некоторые старые – с 10-битными. Однако в этой статье я буду работать над предпосылкой 12-битного АЦП.

Простой 12-битный АЦП даст 212 или 4096 возможных значений. Применительно к диапазону 3300 мВ это дает нам разрешение около 0,8 мВ. Нагрузка, изображенная выше, имеет полный размах напряжения 1219 мВ и должен быть около 4.Нагрузка 5-4,7А. 1219 мВ дают нам возможные 1523 значения напряжения, отображаемого с нашим расчетным разрешением, что соответствует примерно 3 мА на значение АЦП при использовании нашего нагрузочного резистора 100 Ом (помните: это среднеквадратичное значение!). Этого более чем достаточно для датчика на 10 ампер. Однако, если вы начнете считывать все большие и большие значения силы тока или использовать трансформатор тока с гораздо большим числом витков, чем AC1010, это может не соответствовать вашим требованиям.

Тем не менее, это напряжение смещения постоянного тока по-прежнему является самым простым способом считывания показаний трансформатора тока, для чего требуется всего 3 резистора.Вы также должны включить TVS-диоды для ограничения нагрузки, чтобы гарантировать, что она не может превысить максимальное номинальное напряжение микроконтроллера во время всплеска тока.

Прецизионный выпрямитель

Вы можете использовать мостовой выпрямитель для выпрямления формы волны из трансформатора тока, но прямое напряжение диодов значительно снизит вашу способность измерения тока. Диод может легко удалить более половины вашего диапазона измерения тока, делая нечитаемым все, что меньше половины диапазона ампер датчика.Еще хуже то, что прямое напряжение диода изменяется в зависимости от напряжения, температуры и других условий, поэтому выпрямленное напряжение вряд ли будет особенно полезным.

Вместо простого мостового выпрямителя мы можем построить прецизионный выпрямитель с использованием двух операционных усилителей. Один операционный усилитель даст вам однополупериодный выпрямитель, которого может хватить для некоторых измерений силы тока. Тем не менее, стоимость дополнительных компонентов для двухполупериодного выпрямителя незначительна, поэтому мы могли бы использовать его даже в ситуациях, в которых было бы достаточно полуволнового выпрямителя.Прецизионные выпрямители широко используются в таких измерительных приборах, как это, и представляют собой фантастический способ генерировать пригодное для использования напряжение. В качестве бонуса, поскольку вы используете операционные усилители, вы также можете усилить выпрямленную форму волны, пока вы на ней.

Я использую дешевый операционный усилитель AD8542 с двумя усилителями в одном корпусе. Несмотря на то, насколько удивительно точна настройка операционных усилителей в наши дни, наличие обоих усилителей в одном корпусе значительно увеличивает вероятность того, что оба усилителя будут применять одинаковое усиление, что очень важно.В моем окончательном проекте я также буду использовать резисторы 0,1% по той же причине.

Наконец, у меня есть простой RC-фильтр 600 Гц на выходе операционного усилителя для удаления любых шумов переменного тока, которые могли быть уловлены. Этот фильтр имеет достаточно высокую частоту среза, чтобы не влиять на сигнал 50 Гц.

В прототипе на моей макетной плате, однако, используются загадочные резисторы, которые, как утверждается, составляют 5%, поэтому наши результаты не так точны.

Обратите внимание, что отрицательная волна немного ниже по напряжению, чем положительная.Это потому, что резисторы, которые я использую, не очень хорошо согласованы.

Поскольку мы тестируем это с нагревательным элементом в качестве нагрузки, ошибка не так заметна. Как и раньше, синий – это сигнал, выходящий из трансформатора тока, а желтый – выход прецизионного выпрямителя.

Поскольку я даю операционному усилителю опорное заземление (а не отрицательное напряжение для работы), у нас есть небольшое смещение постоянного тока 103 мВ для выпрямленного сигнала. Это смещение приемлемо для моего приложения, поскольку оно согласовано и, следовательно, может быть запрограммировано в микроконтроллер во время тестирования платы.

Разрешение АЦП

Для той же нагрузки, приложенной с помощью метода смещения напряжения, у нас был сигнал 1219 мВ. Тем не менее, с прецизионным выпрямителем и двукратным усилением на выходе мы фактически имеем 2066 мВ размаха для этого сигнала. Мы только что удвоили разрешение!

Поскольку на этот раз мы также можем посмотреть на исходную форму волны с помощью осциллографа, мы можем рассчитать среднеквадратичное напряжение для формы волны, чтобы определить потребляемый ток. 442,9 мВ должно означать, что мы получаем 4.429А через ТЭН. Если это верно, то наш 12-битный АЦП дает разрешение считывания тока 1,71 мА, что достаточно для моего приложения.

Правильный ли датчик тока?

Вопрос в том, как я могу проверить правильность текущего измерения или, по крайней мере, близкое к нему? Каждое устройство будет иметь свой собственный допуск и точность, а логарифмические графики таблицы данных AC1010 затрудняют определение допуска для этой части с нагрузочным резистором 100 Ом. Вместо этого мы можем рассчитать нашу ожидаемую нагрузку и сравнить ее с измеренной формой сигнала от датчика.В идеале я бы сделал это с несколькими загрузками, но в этой статье я просто воспользуюсь одной, чтобы увидеть, насколько мы хотя бы отдаленно близки к ожидаемому результату.

Измерение нагревательного элемента

Я использовал 4-проводное измерение сопротивления для измерения нагревательного элемента. После того, как мой мультиметр на некоторое время усреднил показания, он установился на уровне 50,262 Ом.

Измерение нагрузочного резистора

Учитывая, насколько плохи некоторые из резисторов 10 кОм, которые я использую, я был приятно удивлен, обнаружив, что резистор нагрузки 100 Ом, который я использовал, имеет номинал 99.983 Ом.

Измерение мощности переменного тока

После того, как сопротивление нагрузочного резистора оказалось так близко к указанному на этикетке значению, я не ожидал того же от моего переменного напряжения. Другие страны, в которых я жил, утверждают, что на них есть 240 В, но я измерил 270 В переменного тока у стены. В Великобритании 240 В + 10 / -20%, а в моем доме 239,632 В! Для меня это просто потрясающе.

Собираем все вместе

Теперь вернемся к закону Ома, V = IR, наш 239.623 В при нагрузке 50,262 Ом означает, что мы должны увидеть 4,76766 А. В последнем тесте с прецизионным выпрямителем мы измерили 4,429 В RMS от датчика. С нагрузочным резистором на 99,983 Ом это должно равняться 4,4297А, то есть примерно на 7% меньше.

Вы можете купить более точные трансформаторы тока, но они дешевые, и для моего применения достаточно 10% допуска.

Конструкция прецизионного выпрямителя

Прецизионный выпрямитель имеет довольно простую конструкцию и очень часто используется в точных измерительных приборах.Первый операционный усилитель инвертирует сигнал, а ссылка на землю отсекает отрицательное напряжение, давая нам только положительный наполовину выпрямленный сигнал. Чтобы обеспечить симметрию выпрямленного сигнала, коэффициент усиления первого операционного усилителя равен единице (R3 = R6). Второй операционный усилитель объединяет два сигнала, и с резисторами R8 и R5, установленными на 5 кОм и 10 кОм, мы удваиваем выходное напряжение.

R2 и C1, как упоминалось ранее, образуют RC-фильтр на выходе.

Максимальное напряжение

Максимальное напряжение, которое могут выдавать операционные усилители, равно V + минус прямое напряжение на диоде.Это следует учитывать при проектировании прецизионного выпрямителя. Если усиление слишком велико при попытке использовать весь диапазон напряжений, который может считывать АЦП, вы обрежете верхнюю часть осциллограммы.

Максимальный ток

Вы также должны оставить некоторый запас для скачков силы тока. Фактические текущие нагрузки, которые будет считывать этот датчик, должны быть меньше нагрузки 1100 Вт, которую я применил к нему для тестирования. Однако даже на полном диапазоне у этого прецизионного выпрямителя будет около 2.Выход 8В при полной нагрузке 10А. Этого должно быть более чем достаточно для моего приложения, но имейте это в виду на тот случай, если это не для ваших приложений.

Давайте спроектируем печатную плату!

Конструкция платы для этого проекта очень проста, так как на ней всего несколько компонентов и ничего высокочастотного. Это был бы очень хороший первый проект печатной платы для нового пользователя Altium.

Я планирую использовать 6 таких трансформаторов тока в следующем проекте, поэтому я хотел поработать над тем, чтобы конструкция была как можно меньше.Я добавил к плате защелкивающийся соединитель серии Molex SL 70553, который сделает ее практичной автономной платой для измерения тока внутри механизма или другого оборудования. С трансформатором тока, определяющим ширину, и разъемом, определяющим длину платы, мы получаем площадь 25×25 мм для размещения схемы. Я использую компоненты 0603, чтобы сделать этот проект «дружественным для новичков» к сборке и ручной пайке. Версия MSOP-8 операционного усилителя AD8542 может несколько противоречить этому, но она также доступна в корпусе SOIC-8, который можно легко разместить в дополнительном пространстве на плате.Изменение конструкции для использования более крупной ИС может стать хорошим упражнением для новичка.

Я также добавил в конструкцию несколько больших развязывающих конденсаторов 1206. Если эта плата находится на конце кабеля, всегда хорошо иметь немного дополнительной встроенной емкости.

Поскольку эта конструкция составляет 50 или 60 Гц, в зависимости от страны, в которой вы живете, нет сигналов, требующих согласования импеданса, или каких-либо других соображений, которые усложняют процесс разработки платы.

Трансформатор тока выглядит огромным на этом трехмерном изображении, что действительно показывает, насколько мала эта плата.На самом деле трансформатор тока AC1010 меньше, чем я ожидал, несмотря на то, что он смоделировал его в 3D, чтобы добавить в свою библиотеку Altium с открытым исходным кодом.

Примечание к схеме

Если вы планируете использовать его с моделью трансформатора тока на 15 А или 20 А, вы можете подумать о замене резистора 5 кОм на резистор 10 кОм, или, возможно, даже на более высокий, чтобы обеспечить усиление второго каскада операционного усилителя. не обрезать сигнал. Резистор 5 кОм хорошо подходит для датчика 10 А.

Наконец

Надеюсь, этот проект развеял для вас мифы о трансформаторах тока. Вы можете найти файлы дизайна печатной платы и схему для этого проекта на GitHub. Дизайн бесплатный и с открытым исходным кодом, поэтому не стесняйтесь использовать его как хотите.

Самодельный трансформатор

Вы можете пропустить этот первый раздел, если вас не интересует теория.

Первоначально вторичная обмотка обычно наматывалась вокруг первичной обмотки на средней ножке.Вся важная площадь поперечного сечения этой центральной стойки, где встречаются все жилы, составляла 8 квадратных дюймов. Я говорю «важно», потому что ядра большего размера, помимо прочего, лучше отводят тепло.
Величина создаваемого магнитного потока зависит от таких вещей, как размер и материал сердечника, входное напряжение и индуктивность первичной обмотки и т. Д.
Поскольку в конечном итоге вы хотите иметь высокое отношение витков, вам понадобится минимальное количество витков первичной обмотки, которое будет , а не . пропитать сердцевину. Конструкция трансформатора
на самом деле довольно сложна, и обычное упрощенное объяснение в учебниках может привести вас к ошибочному мнению, что спроектировать его легко.Зная об этом еще в подростковом возрасте, когда я учился в колледже, я пошел по легкому пути и использовал существующие первичные спецификации. Если вы также выберете этот путь, не отклоняйтесь слишком далеко от исходных спецификаций, поскольку производители стремятся с самого начала проектировать первичный источник как можно ближе к насыщению, но на самом деле этого не происходит.

Если вам нужна совершенно новая первичная обмотка, существует несколько стандартных формул для расчета необходимого размера сердечника и количества витков, но все они зависят от того, знаете ли вы магнитную проницаемость материала сердечника, а также предполагаете, что что коэффициент связи близок к единице (1).
Приближение можно найти, взяв квадратный корень из ожидаемой мощности и умножив это число на 0,14. Это означает, что мой предполагаемый DIY-трансформатор на 5800 Вт должен был иметь размер сердечника квадратный корень (5800) * 0,14 = 10,66 квадратных дюймов, на самом деле у него было 8 квадратных дюймов.
Трансформатор для электроники или, в частности, аудиоустройства должен быть изготовлен в соответствии с высокими стандартами. Но самодельные трансформаторы для использования Tesla действительно должны удовлетворять только двум требованиям: высокое выходное напряжение и способность обеспечивать как можно больший ток.
Итак, если вы используете надлежащую ламинированную сердцевину, а не старую трубу, набитую сварочными стержнями, приемлемая формула, которая, как я обнаружил, может дать отправную точку, состоит в том, чтобы измерить размер сердцевины в поперечном сечении в квадратных дюймах. Затем мы назовем это измерение «A», входное напряжение будет «E», а «K» будет равно 6,5 для системы 60 Гц или 7,507 для 50 Гц.

Количество витков первичной обмотки = (K * E) / A.

Используя на моем сердечнике, я получил 222 витка, необходимых для создания достаточного магнитного потока.

Количество витков вторичной обмотки рассчитывается следующим образом:
222 витка / 240 вольт = 0,925 вольт на один виток первичной обмотки. Если принять коэффициент «1», вторичная обмотка из 10 000 витков будет развивать 10 000 * 0,925 вольт = 9250 вольт.

Итак, сначала намотайте 222 витка первичной обмотки и подключите их к сети, чтобы проверить, что ваш незагруженный первичный ток, так называемый ток возбуждения, не слишком велик. Допускается от ~ 5% до 10% максимального ожидаемого тока короткого замыкания в первичной обмотке для этого тока возбуждения.Однако помните, что чем больше сердечник, тем выше будет ток возбуждения.
Затем, когда вы будете довольны количеством витков первичной обмотки, неплохо просто намотать временную вторичную катушку на [скажем] 50 витков, используя полный сердечник. Затем измерьте в нем наведенное напряжение и разделите его на 50. В идеальном мире это будет равно 0,925 вольт, полученному в предыдущем примере. Но если вместо этого вы получаете 0,7 В, но вам все еще требуется выходное напряжение 9250 В, вам нужно будет отрегулировать количество вторичных витков, рассчитанное следующим образом: 9 250/0.7 = 13214 оборотов.

Хотя формула фактически дала 222 витка первичной обмотки для моего собственного сердечника, на самом деле я обнаружил, что в оригинале было только 130 витков. Частично это может быть связано с проницаемостью материала сердечника, о которой у меня нет данных, но в основном потому, что в нем использовалась бифилярная обмотка. Итак, на моей первичной обмотке из 130 бифилярных витков (130 * 2) вход 260/240 В означает, что каждый первичный виток будет передавать 1,083 В.
Я решил использовать две вторичные обмотки на каждой внешней ножке (по причинам, объясненным ниже), поэтому каждая вторичная обмотка из 5432 витков будет развивать 1.083 * 5432 = 5884 вольт, а их суммарное напряжение составляет 11769 В. Из-за потерь и неидеального сцепления я фактически получил 10,87K, одна сторона выдавала 5,51K, а другая – 5,36K.

Как упоминалось в , обычно предполагается, что коэффициент связи близок к «1», но это почти наверняка будет недостижимо с трансформаторами с бытовой обмоткой, если только не используется машина для намотки трансформатора. Это происходит главным образом потому, что слои никогда не ложатся идеально ровно друг на друга, что, кстати, также может сделать обмотки намного больше, чем вы изначально планировали, поэтому здесь требуется осторожность.

В качестве примера:
Если вы использовали 20 тыс. Проводов, в обмотке шириной 10 дюймов теоретически вы должны получить 500 витков на слой (10 / 0,02). На практике вы можете получить провод 20 тыс. на зазор 2–3 тыс. перед соседней обмоткой. Таким образом, каждая действующая обмотка занимает в среднем 22,5 тыс. 10 / 0,0225 = 444 витка вместо 500.
Итак, если вы изначально планировали 30 слоев по 500, что в сумме составляет 15 000 витков, теперь вам потребуется 15 000/444 = 34 слоя.
Каждый слой также нуждается в изоляционной бумаге, и это, как вы обнаружите, является основной причиной громоздкой намотки.
Самый первый слой из 20 тысяч проводников с 5 тысячами изоляции, скорее всего, станет 26 или даже 27 тысяч, так как бумага не будет лежать ровно.
Но следующий слой, в дополнение к только что упомянутой проблеме, может также не располагаться на одном уровне с их нижележащим слоем, поэтому последующие слои могут составлять до 30 тысяч вместо 25. Также помните, что любые неровности или неровности на внутреннем слое становятся гораздо хуже к тому времени, когда он добрался до внешнего мира.

Как уже упоминал , я просто перемотал первичную обмотку новым проводом, используя те же характеристики, что и оригинал. Вы даже можете использовать существующий первичный провод, не разматывая его.

Вторичный провод , который я использовал, имел диаметр 0,4 мм / AWG # 26 / SWG # 27). После долгого изучения различных таблиц силы тока проводов я использовал цифру ~ 500 круговых мельниц на ампер (круговая милла / ампер), но только потому, что обмотки находятся под маслом. (используйте от 1000 до 750 мкм на воздух.A ‘Cir mil’ = диаметр провода в тыс. Кв. Балласт реально дает 537 м / а при первичном потреблении 21 ампер.

Бифилярная первичная обмотка представляет собой провод AWG # 14 / SWG # 16. Максимальный ток при использовании 500 круговых мил / ампер составляет 8,25 А. Бифилярная обмотка означает, что он будет выдерживать ток 16,5 ампер.
Поскольку глубина обмотки не слишком велика, масло должно иметь возможность легко циркулировать, поэтому по этой причине я использую максимум 21 ампер.Масло и обмотка нагреваются только на ощупь.

Вес всего узла в коробке с маслом составляет 31 кг или 68 фунтов.

The Current Sense Transformer – Блоги – Виртуальный класс для университетской программы ADI

Current Sense Transformer

В прошлых блогах мы обсуждали текущие измерительные функции ADALM1000 (SMU). Каналы SMU ALM1000 могут измерять постоянный ток от -200 мА до + 200 мА.Благодаря частоте дискретизации 100 KSPS он также может измерять переменный ток. Но измеряемый ток должен течь в канал SMU или выходить из него. Это ограничивает диапазон напряжений, к которым должен быть привязан ток, от 0 до + 5В. Для измерения тока в более широком диапазоне напряжений можно использовать ИС монитора токового шунта, например AD8210 из набора аналоговых деталей ADALP2000. Каналы SMU ALM1000 используют этот же чип для измерения тока. Диапазон рабочего входного синфазного напряжения AD8210 составляет от -2 В до +65 В относительно заземляющего контакта ИС.Большой диапазон напряжений, но все же недостаточный для безопасного измерения силы тока бытового прибора или осветительного прибора, работающего от 120 В переменного тока. Итак, что мы можем использовать для этого? Введите трансформатор считывания тока.

Трансформатор считывания тока – это трансформатор, который оптимизирован или спроектирован для выработки переменного тока во вторичной обмотке, который пропорционален току, «воспринимаемому» или измеряемому в первичной обмотке. Как и любой трансформатор, трансформаторы тока изолируют измерение токов в цепях высокого напряжения до гораздо более низкого напряжения и обеспечивают удобный способ безопасного контроля фактического электрического тока, протекающего в линии электропередачи переменного тока высокого напряжения.В нашем случае это может быть SMU ALM1000.

Принцип работы базового трансформатора тока немного отличается от принципа действия обычного трансформатора напряжения. В отличие от силового трансформатора, используемого для повышения или понижения напряжения, трансформатор тока часто состоит только из одного или нескольких витков в качестве первичной обмотки. Эта первичная обмотка может быть либо с одним плоским витком, либо с катушкой из сверхпрочного провода, намотанной вокруг сердечника, либо просто с проводом, вставленным через центральное отверстие, как показано на фотографии зажимного трансформатора пробника тока (модель LCTC- 0250) рисунок 1.При использовании этого токового «зонда» зажимы открываются, так что его можно зажать вокруг проводника, по которому проходит измеряемый ток, без необходимости отсоединять провод. Такие токовые пробники, как этот, предназначены для использования в сетях переменного тока с частотой 50/60 Гц. Датчик LCTC-0250 имеет диапазон измерения тока до 100 А и встроенный резистор тока к напряжению (нагрузке), поэтому выходное напряжение указано как 15 мВ / А.

Рисунок 1, Накладной трансформатор тока, модель LCTC-0250

Многие производители выпускают ряд индукторов для измерения тока, которые представляют собой тороидальную катушку с отверстием в центре, через которое пользователь пропускает провод (или петли провода) для измерения переменного тока, рис. 2.В зависимости от конкретной модели и спецификации эти типы трансформаторов тока предназначены для использования в системах управления импульсным источником питания и могут работать в диапазоне частот от 20 кГц до 200 кГц. Показана версия PE-51718 с центральным отводом 100: 1, 20 мГн. Размер без учета выводов составляет 20 мм в высоту, 11 мм в ширину и 10 мм в глубину, что достаточно мало, чтобы поместиться на беспаечной макетной плате .

Хорошая вещь в использовании такой катушки в качестве измерительного трансформатора заключается в том, что вы можете выбрать любое количество витков для первичной обмотки.До тех пор, пока центральное отверстие не будет заполнено, в зависимости от калибра используемого провода.

Рисунок 2, Pulse Engineering Center, отвод 100: 1 20 мГн, пример

Трансформатор тока со встроенной первичной обмоткой от CoilCraft показан на рисунке 3. Поскольку он полностью герметизирован, мы не можем сказать, как он устроен. Расчетный частотный диапазон для этого примера 200: 1, 80 мГн составляет от 1 кГц до 1 МГц.

Рисунок 3, CoilCraft 200: 1, 80 мГн, пример CS4200V-01

На рисунке 4 показан трансформатор измерения тока для поверхностного монтажа от Würth Elektronik.В этом примере первичная обмотка – это просто широкая металлическая полоса, которая идет вверх и вокруг центральной вторичной обмотки. Производитель указывает индуктивность для этого примера 200: 1, 20 мГн на частоте 10 кГц, поэтому он, вероятно, также не предназначен для применения в линиях электропередач с более низкой частотой.

Рисунок 4, Würth Elektronik 200: 1, пример 20 мГн из семейства MID-SNS

Для проверки этих трансформаторов тока я использовал ALM1000 и испытательную схему, показанную на рисунке 5. Пик-пик синусоидального сигнала 4 В генерируется каналом A AWG.Затем сигнал передается по переменному току через большой конденсатор на нагрузочный резистор 10 Ом, который преобразует напряжение в пиковый ток 400 мА. Ток измеряется первичной обмоткой, соединенной с землей. На вторичной стороне резистор нагрузки 100 Ом подключен к обмотке катушки, и результирующее напряжение измеряется каналом B в режиме Hi-Z. Другой конец катушки привязан к фиксированной шине 2,5 В для центрирования во входном диапазоне канала B.

Для зажимного зонда и катушки PE одна из более длинных перемычек из комплекта аналоговых деталей вставляется через центральное отверстие и используется в качестве первичной обмотки.

Рисунок 5, Схема проверки полосы частот с использованием M1K

Входная частота изменяется от 20 Гц до 1 кГц во всех следующих тестах. Первый график Боде предназначен для зонда с зажимом LCTC с одним проводом, проходящим через зажим. Помните, что зажим имеет встроенную нагрузку, поэтому внешний резистор 100 Ом не был включен в этот тестовый пример. Амплитудно-частотная характеристика очень плоская, в пределах дБ до 20 Гц.

Рисунок 6, График Боде токового датчика LCTC

Далее идет PE-51718.Как мы видим, характеристика ниже 1 кГц не совсем плоская, чего и следовало ожидать с учетом спецификации минимальной частоты 20 кГц. Более светлый набор кривых относится к одному проводу в качестве первичного, а более темный – для 4 витков в качестве первичного.

Рисунок 7, график Боде PE-51718

Далее у нас есть образцы CoilCraft CS4200V-01 и Würth Elektronik 750316796. Оба имеют отношение витков 200: 1. Более темные кривые относятся к устройству CoilCraft 80 мГн, а более светлые кривые – к устройству Würth 20 мГн.Как и ожидалось, более высокая индуктивность устройства CoilCraft дает лучший низкочастотный отклик. Устройство CoilCraft соответствует и превышает минимальную частоту, указанную в спецификации 1 кГц, а устройство Würth, вероятно, работает ровно выше нескольких кГц при использовании этого номинала нагрузочного резистора.

Рисунок 8, CoilCraft CS4200V-01 и Würth Elektronik 750316796 график Боде

Электронная нагрузка, преобразователь I в V

Одним из способов улучшить частотную характеристику любого трансформатора тока является замена резистивной нагрузки электронным решением, т.е.е. схема преобразования I в V операционного усилителя. КМОП-операционный усилитель AD8541 с одинарной шиной питания используется в качестве преобразователя напряжения в напряжение, как показано на рисунке 9. Виртуальная земля на суммирующем переходе, вывод 2, представляет собой нагрузку с очень низким импедансом на вторичной обмотке. Резистор обратной связи 1 кОм преобразует ток в напряжение, которое измеряется каналом B на выводе 6.

Рисунок 9, Схема преобразователя I в V операционного усилителя

Для проверки частотной характеристики с помощью операционного усилителя CoilCraft CS4200V-01 (темная кривая) и Würth 750316796 (светлая кривая) снова сравниваются на рисунке 10.Обратите внимание, что вертикальный масштаб теперь составляет 3 дБ / дел. По сравнению с рисунком 8, наблюдается значительное улучшение равномерности отклика с спадом менее чем на дБ при 60 Гц. Отклик CoilCraft теперь примерно такой же ровный, как у датчика тока LCTC на рисунке 6.

Рисунок 10, CoilCraft CS4200V-01 и Würth 750316796 график I – V Боде

Выполнение реальных измерений

В качестве реального примера давайте воспользуемся накладным датчиком тока модели LCTC-0250, который мы видели на первом рисунке, и M1k для измерения формы волны тока в гирлянде светодиодного праздничного света.Датчик LCTC-0250 имеет встроенный резистор тока к напряжению (нагрузку), поэтому выходное напряжение указано как 15 мВ / А. Гирлянда состоит из 35 последовательно соединенных белых светодиодов. Было раскручено около 30 см проволоки и 5 раз обернули одну ногу вокруг зажима. Чувствительность должна быть около 75 мВ / А (5 * 15 мВ / А).

Пробник подключается непосредственно ко входу M1k без какого-либо дополнительного усиления или фильтрации. Как вы можете видеть на рисунке 11, ток представляет собой простое 1/2 волны выпрямления, а пиковый ток составляет от 35 до 45 мА.Трудно увидеть точно из-за шума, а сигнал слишком слаб для правильного запуска и применения усреднения трассы.

Рисунок 11. Форма кривой тока без обработки сигнала

Применив некоторое математическое волшебство, мы можем убрать шум и сделать «сигнал» достаточно большим (в 10 раз) для запуска и использовать усреднение трассы. Простой автомобильный цифровой фильтр с 20 отводами с общим коэффициентом усиления 10 применяется к захваченной кривой формы сигнала и используется усреднение кривой (установлено среднее значение 8).Форма волны теперь красивая и чистая, а ток в размахе составляет 42 мА.

Рисунок 12, форма волны отфильтрованного тока

Трансформатор считывания тока своими руками

Я все о том, чтобы перепрофилировать вещи для других целей. Поэтому я решил посмотреть, смогу ли я сделать свой собственный трансформатор тока. Для начала нам понадобится катушка с высокой индуктивностью, которая будет использоваться в качестве вторичной обмотки. Нам также необходимо намотать несколько витков провода вокруг вторичной катушки первичной обмотки. У меня в мусорной корзине есть несколько различных реле на 12 В, которые мне не нужны.Эти реле имеют множество обмоток из тонкой проволоки. Индуктивность может быть довольно высокой. Итак, после некоторой деструктивной деконструкции на трех примерах (до и после модификации) я получил следующее:

Рисунок 13, Создание CST от реле 12 В

Начиная с первой попытки слева, это реле, скорее всего, для автомобильных приложений, претерпело, вероятно, большую часть разборки. Черная пластиковая крышка просто отрывается, но мне пришлось отрезать большую часть другого пластика, удерживающего лопаточные разъемы, и добавить перемычки для первичной и вторичной катушек.Для этого я добавил всего 4 витка первичной обмотки, но есть место и для других. Было добавлено немного горячего клея, чтобы проволока держалась на месте. Индуктивность катушки составляла около 350 мГн при сопротивлении постоянному току 82 Ом. Он достаточно хорошо работал на более высоких частотах, но относительно низкая индуктивность ограничивала отклик. Тот, что посередине, нуждался в наименьшей деконструкции. Сняв крышку, я просто намотал катушку на 6 витков и соединил выводы с контактными штырями (сначала я отрезал контакты от контактов).Он прекрасно вставляется в макетную плату. Индуктивность катушки была наивысшей для этого примера и составляла около 1,5 Гн при сопротивлении постоянному току 350 Ом. Эта более высокая индуктивность работает до самой низкой частоты. На третьем справа была наклеена крышка, поэтому потребовалось больше времени на резку с помощью вращающегося инструмента, чтобы получить только катушку. Опять же, для первичной обмотки было добавлено 6 витков. Индуктивность катушки составляла около 1,0 Гн при сопротивлении постоянному току 260 Ом. Нагрузочный резистор 100 Ом использовался для всех частотных испытаний, как и для других CST.ESR этих катушек намного больше, чем у серийно выпускаемых образцов. ESR для примера CoilCraft составляет всего около 4 Ом. Это будет существенно отличаться от частотной характеристики катушек DIY.

Эти трансформаторы тока DIY были протестированы вместе с коммерческим продуктом CoilCraft в качестве основы для сравнения частотной характеристики. Первый график для примера реле 1 (левая сторона фото). Более темные кривые всегда относятся к продукту CoilCraft. Величина отклика значительно ниже, но чуть более пологая выше 100 Гц.

Рисунок 14, катушка номер 1 своими руками и CoilCraft.

Далее сравним вторую катушку DIY. Величина отклика также ниже и даже более плоская выше 100 Гц, чем у катушки DIY 1.

Рисунок 15, Самодельная катушка номер 2 и CoilCraft.

Далее сравним третью катушку DIY. Величина отклика также ниже и даже более плоская выше 100 Гц, чем у катушки DIY 2.

Рисунок 16. Самодельная катушка номер 3 и CoilCraft.

Для полноты картины на заключительном графике Боде сравниваются катушки 2 и 3, сделанные своими руками, которые очень близки друг к другу по отклику.

Рисунок 17. Катушка номер 2 и катушка номер 3 своими руками.

Катушки такого типа не будут иметь плотной связи между первичной и вторичной обмотками. Нет такого же количества замыкания магнитного поля от полюса к полюсу, как у тороидальной катушки или катушки E-образной формы. Фактически, индуктивность изменилась с 1 Гн до 1,5 Гн для среднего примера, когда подвижная контактная часть реле была прижата к сердечнику.

У меня есть четвертый пример катушки от герконового реле на 12 вольт. Я удалил геркон, но для катушки нужен магнитный сердечник из какого-то материала, вставленный там, где переключатель должен иметь какую-либо индуктивность.

Но все же эти самодельные трансформаторы работали достаточно хорошо, и было интересно разобрать реле и посмотреть, как они устроены, а затем переделать их во что-то другое.

Заключение

Для измерения тока в линии питания переменного тока трансформатор измерения тока может безопасно изолировать высокие линейные напряжения от измерительной схемы.Это очень важное соображение безопасности. Широкий динамический диапазон 16-битного АЦП в ALM1000 позволяет использовать сильноточные (100 А) пробники, такие как LCTC, для измерения токов величиной до нескольких десятков мА напрямую без какого-либо усиления или фильтрации обработки сигнала.

Оставляйте свои комментарии и предложения ниже, как обычно.

Дуг

Ниже прилагается большая трактовка трансформаторов, написанная Кеном Коннором.

Как спроектировать свой собственный инверторный трансформатор

Проектирование инверторного трансформатора может быть сложной задачей.Однако с помощью различных формул и одного практического примера, показанного здесь, необходимые операции, наконец, становятся очень простыми.

В данной статье на практическом примере объясняется процесс применения различных формул для создания инверторного трансформатора. Различные формулы, необходимые для проектирования трансформатора, уже обсуждались в одной из моих предыдущих статей.

Обновление: подробное объяснение можно также изучить в этой статье: Как сделать трансформаторы

Проектирование инверторного трансформатора

Инвертор – это ваша личная электростанция, которая может преобразовать любой сильный источник постоянного тока в легко используемый Мощность переменного тока очень похожа на мощность, получаемую от розеток переменного тока в вашем доме.

Хотя инверторы сегодня широко доступны на рынке, разработка собственного индивидуального инверторного блока может доставить вам огромное удовлетворение и, более того, это очень весело.

В Bright Hub я уже опубликовал множество схем инверторов, от простых до сложных синусоидальных и модифицированных синусоидальных схем.

Однако люди продолжают спрашивать меня о формулах, которые можно легко использовать для проектирования инверторного трансформатора.

Популярный спрос побудил меня опубликовать одну такую статью, в которой подробно рассматриваются расчеты конструкции трансформатора.Хотя объяснение и содержание были на должном уровне, к сожалению, многие из вас просто не смогли понять процедуру.

Это побудило меня написать эту статью, которая включает в себя один пример, подробно иллюстрирующий, как использовать и применять различные шаги и формулы при разработке собственного трансформатора.

Давайте быстро рассмотрим следующий прилагаемый пример: Предположим, вы хотите спроектировать инверторный трансформатор для инвертора на 120 ВА, используя автомобильный аккумулятор на 12 В в качестве входа и требуя 230 В в качестве выхода.Теперь, если просто разделить 120 на 12, получится 10 ампер, это станет требуемым вторичным током.

Хотите узнать, как спроектировать основные схемы инвертора?

В следующем пояснении первичная сторона называется стороной трансформатора, которая может быть подключена к стороне батареи постоянного тока, в то время как вторичная сторона означает выходную сторону 220 В переменного тока.

Имеющиеся данные:

Вторичное напряжение = 230 Вольт,
Первичный ток (выходной ток) = 10 Ампер.
Первичное напряжение (выходное напряжение) = 12-0-12 вольт, что равно 24 вольт.
Выходная частота = 50 Гц

Расчет напряжения инверторного трансформатора, тока, количества витков

Шаг № 1 : Сначала нам нужно найти площадь сердечника CA = 1,152 × √ 24 × 10 = 18 кв. См, где 1,152 – постоянная величина.

Мы выбираем CRGO в качестве материала сердечника.

Шаг # 2 : Расчет оборотов на вольт TPV = 1 / (4.44 × 10 ^–4 × 18 × 1,3 × 50) = 1,96, за исключением 18 и 50 все константы.

Шаг № 3 : Расчет вторичного тока = 24 × 10/230 × 0,9 (предполагаемый КПД) = 1,15 А,

Сопоставив вышеуказанный ток в таблице A, мы получаем приблизительное значение вторичного медного провода. толщина = 21 SWG.

Следовательно, Число витков вторичной обмотки рассчитывается как = 1,96 × 230 = 450

Шаг 4: Затем Площадь вторичной обмотки становится = 450/137 (из Таблицы A) = 3. .27 кв. См.

Теперь, требуемый первичный ток составляет 10 А, поэтому из Таблицы A мы сопоставим эквивалентную толщину медного провода = 12 SWG.

Шаг № 5 : Расчет первичного числа витков = 1.04 (1.96 × 24) = 49. Значение 1.04 включено, чтобы гарантировать, что несколько дополнительных витков добавлены к общему количеству, чтобы компенсировать потери в обмотке.

Шаг № 6 : Расчет площади первичной обмотки = 49/12.8 (из таблицы A) = 3,8 кв. См.

Следовательно, Общая площадь обмотки составляет = (3,27 + 3,8) × 1,3 (площадь изоляции добавлена на 30%) = 9 кв. См.

Шаг № 7 : Расчет общей площади получаем = 18 / 0,9 = 20 кв. См.

Шаг 8: Далее ширина языка становится = √20 = 4,47 см.

Обращаясь к Таблице B еще раз, используя указанное выше значение, мы завершаем тип ядра примерно равным 6 (E / I) .

Шаг # 9 : Наконец, стек рассчитывается как = 20 / 4,47 = 4,47 см

Таблица A

SWG ——- (AMP) ——- Обороты за кв. см.
10 ———– 16,6 ———- 8,7
11 ———– 13,638 ——- 10,4
12- ———- 10,961 ——- 12,8
13 ———– 8,579 ——— 16,1
14 —– —— 6,487 ——— 21,5
15 ———– 5,254 ——— 26,8
16 ——- —- 4,151 ——— 35,2
17 ———– 3,178 ——— 45.4
18 ———– 2,335 ——— 60,8
19 ———– 1,622 ——— 87,4
20 ———– 1,313 ——— 106
21 ———– 1,0377 ——– 137
22– ——— 0,7945 ——– 176
23 ———– 0,5838 ——— 42
24 —– —— 0,4906 ——— 286
25 ———– 0,4054 ——— 341
26 ——- —- 0,3284 ——— 415
27 ———– 0,2726 ——— 504
28 ——— – 0,2219 ——— 609
29 ———– 0,1874 ——— 711
30 ———– 0,1558 ——— 881
31 ———– 0.1364 ——— 997
32 ———– 0,1182 ——— 1137
33 ———– 0,1013- ——– 1308
34 ———– 0,0858 ——— 1608
35 ———– 0,0715 — —— 1902
36 ———– 0,0586 ———- 2286
37 ———– 0,0469 —- —— 2800
38 ———– 0,0365 ———- 3507
39 ———– 0,0274 —- —— 4838
40 ———– 0,0233 ———- 5595
41 ———– 0,0197 —- —— 6543
42 ———– 0,0162 ———- 7755
43 ———– 0,0131 —- —— 9337
44 ———– 0.0104 ——— 11457
45 ———– 0,0079 ——— 14392
46 ———– 0,0059- ——– 20223
47 ———– 0,0041 ——— 27546
48 ———– 0,0026 — —— 39706
49 ———– 0,0015 ——— 62134
50 ———– 0,0010 —– —- 81242

Таблица B

Тип ——————- Язык ———- Обмотка
№—- —————– Ширина ————- Площадь
17 (E / I) ———– ——— 1,270 ———— 1,213
12A (E / 12I) ————— 1,588 —- ——- 1.897
74 (E / I) ——————– 1,748 ———– 2,284
23 (E / I) – —————— 1.905 ———– 2.723
30 (E / I) ———— ——– 2.000 ———– 3.000
21 (E / I) ——————– 1.588- ———- 3.329
31 (E / I) ——————– 2.223 ———– 3.703
10 (E / I) ——————– 1.588 ———– 4.439
15 (E / I) – ——————- 2.540 ———– 4.839
33 (E / I) ———– ———- 2,800 ———- 5,880
1 (E / I) ——————— –2.461 ———- 6.555
14 (E / I) ——————— 2.540 ———- 6.555
11 (E / I) ——————— 1.905 ——— 7,259
34 (U / T) ——————– 1/588 ——— 7,259
3 (E / I) – ——————— 3,175 ——— 7,562
9 (Е / Т) ———– ———– 2,223 ———- 7,865
9А (U / T) ——————– 2,223 ———- 7,865
11A (E / I) ——————- 1,905 ———– 9.072
4A (E / I) ——————— 3.335 ———– 10.284
2 (E / I) – ———————- 1.905 ———– 10.891
16 (английский / русский) ——– ————- 3.810 ———– 10.891
5 (E / I) ———————- 3.810 ———– 12.704
4AX (U / T) —————- 2.383 ———– 13.039
13 (E / I) ————– —— 3,175 ———– 14,117
75 (U / T) ——————- 2,540 —- ——- 15,324
4 (E / I) ———————- 2,540 ———- 15,865
7 (E / I) ———————- 5.080 ———– 18.969
6 (E / I) – ——————– 3,810 ———- 19,356
35А (U / T) ———– —— 3,810 ———- 39,316
8 (E / I) ——————— 5,080 — ——- 49.803

Точность трансформатора тока CT, размеры и использование

(Последнее обновление: 11 сентября 2021 г.)
Трансформатор тока:

Трансформатор тока или CT – это тип трансформатора , который преобразует высокое значение тока и напряжения в меньшее значение тока и напряжения .Величины высокого напряжения и низкого напряжения линейно пропорциональны коэффициенту трансформации трансформатора тока в нормальных рабочих условиях, хотя величина напряжения на стороне низкого напряжения меньше, но не линейно пропорциональна.

Итак, трансформатор тока с используются для понижающих величин тока, в то время как трансформаторы напряжения используются для понижающих величин напряжения, а силовой трансформатор используется для передачи энергии. он может быть как понижающим, так и повышающим. Трансформатор тока s – это особая сфера применения понижающего трансформатора. для того, чтобы на вторичной стороне ТТ имелся меньший ток, количество витков на вторичной стороне должно быть больше, чем количество витков на первичной стороне.

CTR = I _P / I _s = N _S / N _P

I _P = Первичный ток

I _с = вторичный ток, который должен быть ниже

N _P = Первичный виток

N _S = Вторичные витки

Предположим, у нас есть проводник, проходящий через трансформатор тока, так как проводник проходит через окно, количество витков первичной обмотки равно 1, число витков вторичной обмотки должно быть намного больше, при этом идеальный ток первичной обмотки трансформатора по сравнению с током вторичной обмотки должен быть равен количество витков вторичной обмотки над числом витков первичной обмотки.Таким образом, количество витков на первичной стороне равно 1, и предположим, что у нас есть четыре вторичных витка, это понижающий трансформатор. Таким образом, если первичный ток равен 100 ампер, а CTR равен четырем, тогда следует ожидать, что вторичный ток будет равен 100, разделенному на четыре или 25 ампер.

I _с = 100/4 = 25A

Трансформатор тока, эквивалентная ТТ Модель:

Теперь рассмотрим эквивалентную модель трансформатора тока, есть различные параметры, которые необходимо учитывать, мы рассмотрим их один за другим.

Давайте начнем с рассмотрения параметров на первичной стороне трансформатора тока. Сначала у нас есть параметр V _P, который можно определить как номинальное напряжение на первичной стороне трансформатора тока. Это линия связи CTR. Далее идет I _P, ток, протекающий через первичную обмотку трансформатора тока. Компоненты сопротивления R _P и R _S являются параметрами импеданса, определяемыми конструкцией трансформатора тока и созданием магнитного потока в первичной и вторичной обмотках.Это приводит к генерации реактивного сопротивления утечки, которое можно наблюдать в эквивалентной модели с обеих сторон. XL-p и XL-s – это параметры, которые описывают реактивное сопротивление утечки трансформатора тока. Он отвечает за снижение напряжения на вторичной клемме трансформатора тока, переходящей на вторичную сторону, у нас есть V s, которое является номинальным напряжением на вторичной стороне трансформатора тока. У нас есть ток возбуждения Ie, который используется для возбуждения магнитного сердечника трансформатора тока, он также полезен в расчетах, связанных с насыщением трансформатора тока.Кроме того, этот ток возбуждения количественно определяет величину ошибки ТТ, которая присутствует в схеме, чем больше значение Ie, тем больше ошибки возникает в трансформаторе тока и наоборот. Конечное значение тока I _s, которое течет от вторичной обмотки к нагрузке. RC можно определить как сопротивление, ответственное за потери в сердечнике, которые включают потери, возникающие из-за вихревых токов, а также гистерезис в нормальных условиях. Эти потери постоянны, поскольку они получены из конструкции трансформатора тока, и, наконец, у нас есть Zm – индуктивность, отвечающая за создание магнитного потока.Этот поток имеет решающее значение для правильной работы трансформатора, еще одним важным параметром, который следует учитывать, является нагрузка на трансформатор тока, которую можно определить как нагрузку, подключенную к вторичной обмотке. Нагрузка на трансформатор тока обычно является импедансом реле и измерителя, а также импедансом проводов, соединяющих реле и измерители. опять же эти нагрузки подключаются непосредственно к вторичной клемме.

CT Точность:

Давайте сначала определим значение точности ТТ простыми словами: это степень, в которой ток, присутствующий во вторичной обмотке трансформатора тока, может точно воспроизводить ток, протекающий по первичной стороне в практических условиях.Всегда будет некоторая ошибка в выходном токе по сравнению с исходным током в первичной обмотке. Ошибка связана с током намагничивания, присутствующим во вторичной ветви. Давайте рассмотрим важность точности ТТ для защиты, если мы рассмотрим короткое замыкание по низкому напряжению, но в трехфазной системе нам потребуется, чтобы подключенный ТТ мог эффективно работать при самом высоком уровне тока, присутствующем на этой конкретной шине, это потому что мы хотим, чтобы трансформатор тока точно распознавал уровень повреждения и доставлял сигнал на реле, подключенное к его вторичной обмотке, что, в свою очередь, привело бы к срабатыванию автоматического выключателя для защиты CTS должны переносить токи повреждения, которые могут быть в 10 раз больше при токе полной нагрузки по этой причине мы требуем, чтобы классы защиты C T насыщались при высоком значении, так как это позволит трансформатору тока правильно идентифицировать сигнатуру высокого уровня неисправности для защитных реле. Примеры защиты класса C T включают также 5P20, 10C400.Давайте рассмотрим важность класса точности ТТ для целей измерения, мы хотели бы, чтобы ТТ класса измерения точно измеряли ток, протекающий на первичной стороне до тока полной нагрузки, и за пределами этих значений CTS имеют более низкое значение насыщения, это связано с тем, что при неисправности условиях мы не хотим, чтобы наш измерительный ТТ был необратимо поврежден. Более низкое насыщение ограничивает количество максимального тока, который может протекать через сердечник, тем самым защищая его от повреждений. Этот тип CTS обычно используется для измерения энергии и контрольно-измерительных приборов.Поскольку класс точности имеет решающее значение для измерительных приложений. Ошибка процентного отношения допустима только в пределах очень небольшого процента, обычно менее 1%. Примеры измерений класса C T включают 0,15, 0,3, 0,3 с и другие, эти значения говорят нам о процентной ошибке.

CT Размер:

Когда мы говорим о выборе ТТ, необходимо учитывать различные параметры, в том числе номинальную мощность и коэффициент безопасности. Класс точности и нагрузка ТТ, но наиболее важным фактором, который следует учитывать при выборе трансформатора тока, является коэффициент ТТ, как обсуждалось выше, коэффициент передачи трансформатора тока может быть определен как вторичное число витков, деленное на первичное число витков.

CTR = I _P / I _s = N _S / N _P

Другими словами, мы также можем указать это как ток, протекающий через первичную обмотку, деленный на ток во вторичной обмотке.
Давайте теперь рассмотрим пример схемы, в которой трансформатор тока подключен к выключателю, предположим, что ток, протекающий через выключатель B, составляет 80 ампер.

, мы уже знаем, что большинство CTS имеют номинальный вторичный ток либо в одно плечо, либо в пять ампер, имейте в виду, что для максимального тока первичной нагрузки произведенный вторичный ток не превышает.Номинальный продолжительный тепловой ток любой части полной вторичной цепи ТТ для этого случая. Давайте выберем номинальный ток 5 ампер, если мы введем в формулу отношения, то полученное соотношение будет равно 16, что составляет 80 ампер полной нагрузки, разделенные на номинальный ток 5 ампер во вторичной цепи трансформатора тока.

CTR = I _P / I _s = 80/5 = 16

Практически говоря, ближайший коэффициент трансформатора тока, доступный для нашего расчетного значения, равен 20, что означает, что трансформатор тока с номиналами от 100 до 5 должен быть применим для нашего примера, соотношение 100 к 5 означает, что мы ожидаем 100 ампер тока полной нагрузки на первичная сторона, что эквивалентно 5 ампер при токе полной нагрузки на вторичной стороне.При выборе трансформатора тока в целях защиты следует учитывать максимальные токи короткого замыкания. Коэффициент трансформации трансформатора тока должен быть достаточно большим, чтобы вторичный ток ТТ не превышал 20-кратный номинальный ток при максимальном симметричном первичном токе короткого замыкания, в то время как допустимая погрешность в 10% не превышалась. Сначала это немного сложно понять, но давайте вкратце разберем это утверждение для нашего примера. Предположим, что максимальный ток короткого замыкания в 10 раз превышает номинальный ток нагрузки, в результате получается 80 умноженное на 10, что равно 800 ампер.

I _{неисправность} = 10 × 80

I _{неисправность} = 800 А

В условиях неисправности эти 800 ампер делятся на коэффициент 20, что дает ток 40 ампер на вторичной стороне трансформатора тока.

CTR = I _P / I _с
20 = 800 / I _с
I _с = 40 А

С другой стороны, номинальный ток трансформатора тока 5 ампер умноженный на 20, получается 100 ампер. Поскольку максимальный вторичный ток в 40 ампер составляет менее 100 ампер, мы можем с уверенностью предположить, что коэффициент трансформатора тока правильный, с другой стороны, мы можем столкнуться с такими проблемами, как насыщение и снижение механических характеристик, применяя неправильное соотношение трансформатора тока, насыщение может вызвать неправильное функционирование трансформатора. CT и даже необратимо повредит в худшем случае.Эти эффекты можно свести к минимуму, используя самый высокий коэффициент трансформатора тока, совместимый с системой. В заключение этого обсуждения знание размеров трансформатора тока имеет решающее значение для защиты энергосистем.

Использование CT:

Хотя ТТ широко и разнообразно используются, они в основном используются либо для защиты, либо для целей измерения. Для защиты распределительного фидера может быть подключен трансформатор тока для подачи величин тока на защитное реле. Если происходит сбой, ток первичной линии будет увеличиваться, который преобразуется во вторичные значения, это увеличение тока будет указывать на сбой, и защитное реле подаст команду на отключение на автоматический выключатель.

Класс защиты трансформатора:

Трансформаторы тока класса защиты

предназначены для преобразования широкого диапазона линейного тока с управляемой величиной погрешности. Типичный диапазон от пяти до двадцати раз превышает ток нагрузки, поскольку токи короткого замыкания могут быть очень высокими значениями, мы можем ожидать до 10% для ошибки трансформатора тока. . поэтому трансформаторы тока класса защиты должны быть тщательно подобраны, чтобы гарантировать, что CTS не перегрузят, важно помнить, что трансформатор тока измерительного класса должен быть очень точным, как правило, с погрешностью менее одного процента при полной нагрузке.ТТ класса измерения используются для коммерческого учета или измерения, или для целей измерения ТТ класса не требуется широкий диапазон тока, однако требуется высокая точность, чтобы избежать ошибки ТТ. Мы должны тщательно определять размеры трансформаторов тока класса, потому что они могут стать неточными, если ток нагрузки превышает номинальное значение трансформатора тока.

Нравится:

Нравится Загрузка …

Как сделать повышающий трансформатор

Что такое трансформатор?

Трансформатор – это статическое устройство, которое используется в электрических или электронных схемах для изменения напряжения в источнике переменного тока (AC).Он преобразует электрическую энергию из одной цепи в другую с помощью взаимной индукции между первичной и вторичной обмотками. Обычно частота входного сигнала не изменяется, но напряжение может быть увеличено или уменьшено в зависимости от необходимости.

Типы трансформаторов

Как упоминалось выше, существует два основных типа трансформаторов:

Шаг Повышающий трансформатор: Повышающий трансформатор увеличивает выходное напряжение по отношению к входному.В трансформаторе этого типа количество витков на вторичной обмотке больше, чем количество витков на первичной обмотке.
Понижающий трансформатор: Понижающий трансформатор снижает выходное напряжение по отношению к входному. Этот тип трансформатора противоположен вышеуказанному, количество витков на вторичной обмотке меньше количества витков на первичной обмотке.

Части трансформатора

Прежде чем приступить к созданию повышающего трансформатора, давайте разберемся с основными частями трансформатора:

Первичная обмотка – изготовлена из магнитной проволоки
Магнитный сердечник – выбирается в зависимости от мощности и частоты входного сигнала
Вторичная обмотка – изготовлена из магнитной проволоки

Вещи, необходимые для создания очень простого повышающего трансформатора

Перед началом строительства вам потребуются следующие компоненты:

Изоляционная лента
Медный провод с покрытием (т.е.е. магнитный провод)
Материал сердечника (т. е. стальной болт может использоваться для обозначения сердечника)
Резистивный элемент (например, лампочка)
Источник питания переменного тока

Создание электрического повышающего трансформатора

Следующие шаги подробно объясняют процесс создания повышающего трансформатора:

Используйте большой стальной болт в качестве магнитопровода трансформатора. Сначала проверьте болт на намагничивание, прижав его к кухонному магниту.Если магнит заедает, стальной болт можно использовать в качестве сердечника.
Оберните болт изолентой, чтобы изолировать обмотки от «сердечника». Разрежьте медную проволоку с покрытием на два отрезка одинаковой длины и зачистите их на концах. Использование того же провода поможет вам убедиться, что количество обмоток катушки сопоставимо.
Оберните два медных провода несколько раз (не менее 12 витков) вокруг концов «сердечника» (стального болта). Эти проволочные катушки будут действовать как первичная и вторичная обмотки трансформатора.Убедитесь, что оголенные концы проводов оставлены свободными. Также сохраняйте зазор между первичной и вторичной обмотками. Закрепите изолентой.
Теперь подключите оголенные концы вторичной катушки к контактным выводам резистивного элемента (лампы). Следите за тем, чтобы они не касались друг друга контактами лампы, потому что короткое замыкание не позволит лампочке загореться. При необходимости можно использовать изоляционную ленту, чтобы удерживать провода на месте.
Наконец, подключите оголенные концы первичной катушки к источнику переменного тока.Выбор источника питания переменного тока с выключателем питания, регулируемым напряжением и предохранителем на входе поможет обеспечить безопасность и изоляцию от «настенного» питания. Начните с самого низкого уровня мощности переменного тока и постепенно увеличивайте, чтобы увидеть изменение яркости лампы. Лампочка должна загореться при включении питания. Если нет, проверьте соединения и попробуйте еще раз.
Если вы почувствуете запах гари, немедленно отключите концы первичной обмотки от источника питания. Однако это маловероятная ситуация, поскольку трансформатор должен обеспечивать сопротивление, достаточное для предотвращения прохождения слишком большого тока.
Если вы чувствуете запах гари, проверьте, не вызвана ли причина короткого замыкания контактом между оголенными проводами. Закройте оголенные провода изолентой и попробуйте еще раз.
Обратите внимание на то, что яркость лампы будет увеличиваться при увеличении конфигурации. Более того, сердечник трансформатора начнет работать как электромагнит. Это можно проверить, приложив к нему металлические предметы.

Наконечник: Для изготовления для промышленного повышающего трансформатора необходимо, чтобы вторичная обмотка имела больше витков, чем первичная.Более того, если вы хотите, чтобы у трансформатора было вдвое больше напряжения и вдвое меньше тока на вторичной обмотке, вставьте в два раза больше витков во вторичную обмотку.

Сопутствующие товары

После успешного завершения повышающей конфигурации попробуйте изменить соотношение оборотов катушки на обратное. Это позволит вам сравнить работу трансформатора в понижающем и повышающем режимах. Вы также можете протестировать обе конфигурации на разных резисторных нагрузках.

Подробнее о конструкции самодельного трансформатора

На главную – Techniek – Электроника – Radiotechniek – Радиолюбительская зона – QST – Подробнее о конструкции самодельного трансформатора

Общий порядок строительства высоковольтных агрегатов.

Эта статья была первоначально отправлена как письмо для секции технической корреспонденции QST в ответ на статью Роберта Коутса в сентябрьском выпуске 1959 года. Однако редакторы посчитали, что более широкое рассмотрение W2VLA оправдывает его публикацию как обычную статью.Автор хотел бы подчеркнуть тот факт, что этот материал был вдохновлен предыдущей статьей W9ESD.

Благодаря W9ESD сегодняшние радиолюбители познакомились с искусством упрощенной конструкции трансформатора. (1) Его метод проектирования и технология изготовления ясно иллюстрируют относительную простоту конструкции высоковольтного трансформатора. Однако, как ни странно, очень немногие люди, включая инженеров, считают себя достаточно подготовленными для выполнения работы по проектированию трансформаторов. Причина этого, возможно, связана с тем, что критерии эффективной и экономичной конструкции трансформатора не были четко установлены.Если стоимость, минимальный вес и минимальный объем не являются основными определяющими факторами проектирования, можно легко сформулировать простую и консервативную пошаговую процедуру проектирования. Автор, не являющийся экспертом в области проектирования трансформаторов, недавно был обязан спроектировать и сконструировать малые силовые трансформаторы для разрабатываемого бортового электронного оборудования. После ознакомления с различными параметрами конструкции была разработана простая, но эффективная процедура проектирования. Эта процедура, хотя и не оптимальная с точки зрения минимальных затрат, веса и объема, оказалась вполне удовлетворительной при проектировании трансформаторов, необходимых для экспериментальной оценки.

Основной материал

Вначале обычно известны несколько параметров конструкции. Это:

Напряжение сети в вольтах.
Частота в циклах в секунду.
Мощность нагрузки или вольт-ампер.
Материал сердечника, его нормальная магнитная индукция и коэффициент суммирования.

Радиолюбитель хорошо знаком с первыми тремя параметрами. При выборе подходящего материала сердечника следует учитывать пиковую магнитную индукцию, ток возбуждения, простоту установки обмоток и стоимость сердечника.Лучшие материалы сердечника обычно характеризуются высокой пиковой плотностью потока и небольшими токами возбуждения. У кремнистой стали с ориентированной зернистой структурой мало преимуществ. Возможно, так же легко наложить обмотки на сердечник, состоящий из пластин железа, как и на сердечник С, описанный Коутсом. Однако, когда покупается C-сердечник, не нужно беспокоиться о том, что у него будет слишком много или слишком мало пластин для создания желаемого сердечника. Кроме того, коэффициент штабелирования, который представляет собой отношение объема чугуна к общему объему активной зоны, контролируется производителем и обычно является настолько высоким, насколько это возможно.Как указывает Coats, коэффициент штабелирования для сердечников толщиной 12 мил C составляет примерно 95%. Стоимость ядер C, особенно стандартных размеров, кажется вполне разумной.

С-сердечник из кремнистой стали с ориентированной зернистой структурой доступен в различных размерах от ряда производителей, в частности от Arnold Engineering Company и Westinghouse Electric Company. Торговая марка Arnold – Silectron, а сердечники различных размеров описаны в их бюллетене SC-107A. Торговая марка Westinghouse – Hipersil.Описательный бюллетень по этим ядрам – 44-550. Любопытно, что ядро AA-520 C, используемое Coats, не стандартного размера. Следующий больший размер ядра, AA-523, дешевле примерно на 1,50 доллара и является стандартным размером ядра. В каталоге Westinghouse указано ядро A-520, которое в точности эквивалентно AA-520, но оно также не является стандартным размером ядра. Принимая во внимание стоимость и доступность (обычно имеются стандартные размеры сердечников), разработчик должен стараться использовать только стандартные размеры, когда это возможно.

Размер ядра

Переходя теперь к пошаговой процедуре проектирования трансформатора, сначала необходимо вычислить среднеквадратичное значение. первичный и вторичный токи. Это можно найти по формуле

(2)

Далее выбирается размер провода, который будет пропускать первичный ток без чрезмерного нагрева. Это можно сделать, обратившись к прилагаемой таблице, в которой перечислены различные размеры проводов, сечение проводов в круглых милах (включая изоляцию) и допустимую нагрузку по току на основе 1000 c.м. /ампер. Как заявил Коутс, использование одного кругового мил меди на каждый миллиампер тока является консервативным соображением при проектировании.

Следующим шагом в проектировании является оценка коэффициента пространства намотки K. Этот коэффициент представляет собой отношение общей площади провода, пропущенного через окно сердечника, к площади самого окна. Для двухобмоточного трансформатора с качающейся обмоткой коэффициент пространства обмотки первичной или вторичной обмотки (их площади обычно примерно равны) редко превышает 20% от общей площади окна.Для высоковольтных трансформаторов, где должны применяться дополнительные слои изоляции для предотвращения пробоя напряжения, коэффициент пространства между обмотками для каждой обмотки может быть менее 10%. Способность разработчика заполнить окно сердечника как можно большим количеством меди является прямым показателем его мастерства в области обмотки трансформатора.

После выбора коэффициента пространства обмотки, K, разработчик может вычислить произведение WA,

где:
W – площадь окна в квадратных дюймах,
A – номинальная площадь поперечного сечения жилы в квадратных дюймах,
E – это r.РС. линейное напряжение в вольтах,
Aw – площадь поперечного сечения одного витка первичного провода в круглых миллиметрах, включая изоляцию,
S – коэффициент заполнения материала сердечника, K – коэффициент пространства намотки,
f – частота в циклах в секунду, а
BM – пиковая плотность потока в гауссах.

Для Silectron и Hipersil произведение WA, умноженное на 50, – это приблизительная максимальная мощность в ваттах, которую ядро может выдержать в нормальных условиях при 60 c.p.s. и 15 000 гауссов. (3) В каталоге Arnold Engineering ядра C перечислены в порядке возрастания продукта WA. (4) В каталоге Westinghouse это удобное соглашение не соблюдается. Зная рассчитанный продукт WA, разработчик просто входит в каталог в соответствующем месте и выбирает ядро, продукт WA которого, умноженный соответствующим образом, равен или немного превышает желаемую номинальную мощность, имея в виду, что экономически выгодно выбрать стандартный размер сердечника. .

Обмотки

После того, как ядро выбрано, проектирование продолжается быстро.Как заявил Коутс, количество витков первичной обмотки определяется по формуле:

Количество витков вторичной обмотки вычисляется по формуле:

Может быть желательно умножить количество витков вторичной обмотки на 1,05 или 1,10, чтобы учесть регулировку трансформатора.

Размеры первичного и вторичного проводов, которые уместятся в окне сердечника, теперь можно рассчитать по формулам:

, где Awp и Aws – это площади в миллиметрах (включая изоляцию) проводов наибольшего сечения первичной и вторичной обмоток, соответственно, которые могут быть размещены в окне, площадь которого в квадратных дюймах составляет (5) Вт.

Как упоминалось ранее, выбор K будет зависеть от типа изготавливаемого трансформатора и способности строителя заполнить окно как можно большим количеством проволоки. Для низковольтных трансформаторов, где пиковое напряжение между обмотками не превышает примерно 500 вольт, коэффициент пространства обмотки может быть выбран равным 0,2. Однако при этом бобины катушек должны быть сделаны из относительно тонкого материала и достаточно плотно прилегать к сердечнику. (Метод изготовления шпульки, который не требует двух толщин материала, включен в последнюю часть этой статьи.) Общий коэффициент использования пространства, KT, равен

Это отношение общей площади проводов, как первичной, так и вторичной, к площади окна, и на практике редко превышает 0,4 для катушек со скремблированной намоткой. Для высоковольтных трансформаторов общий коэффициент пространства между обмотками KT следует выбирать равным 0,2 или даже меньше. Это обеспечит достаточно места для размещения высоковольтных изоляционных материалов. Следует отметить, что если для определения WA используется соответствующий коэффициент пространства обмотки, только что вычисленная площадь первичного провода будет точно соответствовать площади первичного провода, выбранной в начале процедуры проектирования.При наложении обмоток на сердечник следует намотать половину числа витков каждой обмотки на каждое плечо сердечника. Это максимизирует связь между первичной и вторичной обмотками и улучшает регулирование напряжения.

Пример

Чтобы проиллюстрировать метод проектирования, рассмотрим следующий пример конструкции высоковольтного пластинчатого трансформатора.

Первичное напряжение 115 вольт. Вторичное напряжение 3000 вольт. Частота 60 с.п. Мощность нагрузки составляет примерно 1200 ватт.Было принято произвольное решение использовать сердцевину Hipersil или Silectron толщиной 12 мил с коэффициентом заполнения 0,95 и нормальной плотностью потока 15 000 гаусс.

Сначала вычисляются первичный и вторичный токи.

Обратите внимание, что при расчете вторичного тока использовалось удвоенное выходное напряжение. Для работы двухполупериодного выпрямителя вторичная обмотка будет иметь отвод от средней точки.

Далее делается ссылка на таблицу проводов. Эта таблица вводится там, где в качестве первичного провода выбрана тяжелая формварка № 10.Этот провод имеет площадь поперечного сечения 11 130 см. Поскольку это двухобмоточный высоковольтный трансформатор, коэффициент пространства обмотки K выбран равным 0,1. Поскольку максимальный коэффициент заполнения первичной или вторичной обмотки для провода двухобмоточного трансформатора составляет примерно 0,2, выбор коэффициента пространства обмотки 0,1 должен обеспечить достаточно места для всей необходимой высоковольтной изоляции.

По формуле (2) вычисляется произведение WA.

Из бюллетеня Arnold Engineering Bulletin SC-107A, стр. 30, очевидно, что сердечник AA-517 является самым маленьким сердечником, отвечающим нашим критериям проектирования.Выбор следующего по величине стандартного размера сердечника, AA-518, позволит встраивать дополнительную мощность в трансформатор и будет стоить меньше, чем AA-517. Рассчитанный продукт AA-518 WA в 50 раз имеет мощность почти 2100 Вт (6), так что конструкция действительно консервативна. Если проектировщик станет экспертом в заполнении окна жилы проволокой, можно будет выбрать жилы меньшего размера.

Номинальная площадь поперечного сечения A сердечника AA-518 составляет 3,81 квадратных дюйма. Площадь окна W составляет 10,9 квадратных дюйма.

Количество витков первичной обмотки рассчитывается по формуле (3):

, а количество вторичных витков можно вычислить по формуле (3):

Количество витков вторичной обмотки умножается на 1.05, чтобы учесть регулировку трансформатора. Это дает общее количество витков вторичной обмотки 6700.

Теперь, когда мы знаем необходимое количество витков, мы можем снова проверить, какую площадь позволяет окно сердечника для каждого витка с коэффициентом K, равным 0,1.

Используя уравнения (5) и (6),

Таблица 1
Размер провода (A.W.G.)	Площадь провода (Cir. Mils) (Heavy Formvar)	Максимальный ток (мА)
40	14.4	9,61
39	17,6	12,25
38	23,0	16,00
37 910,2536	29,1	20,0
35	44,9	31,36
34	56,2	39,69
33	70,5	36	50,41

3	64,00
31	108,0	79,21
30	134	100,8
29	169
27	259	201,4
26	320	252,7
25	400	320,0
24354	241036	241036	8
23	620	510,0
22	767	640,3
21	961	812,1
	1489	1289
18	1888	1624
17	2323	2052
16
14	4529	4109
13	5670	5184
12	7088	6529 36		11,130	10,300
9	13950	13,090 9 1036
8	17,530	16,510

Расчетная площадь первичного провода превышает площадь провода No.10, что говорит о том, что выбор этого диаметра является удовлетворительным. Площадь провода вторичной обмотки соответствует проводу № 28, допустимая нагрузка по току которого, исходя из нашей консервативной оценки в 1 круговой мил на миллиампер, составляет всего 158,8 миллиампер. При выборе следующего большего размера, № 27, требования к размеру провода для вторичного тока полностью удовлетворяются.

В качестве проверки рекомендуется вычислить общий коэффициент заполнения KT, используя уравнение (7).

Этот коэффициент использования пространства не кажется необоснованным, поскольку он намного меньше 0.4. Если у разработчика возникнут сомнения, он может выбрать более крупный стандартный размер сердечника AA-533. Однако, как правило, коэффициент общего пространства обмотки до 0,3 легко подстраивается, за исключением случаев, когда используется чрезмерная изоляция или обмотки плохо подогнаны.

Изготовление вторичных обмоток

Есть несколько практических советов, которые, по мнению автора, могут быть полезны неопытному разработчику трансформаторов. На рис. 1 показана конструкция катушки для катушки, не требующая использования винтов или других крепежных элементов.Трубка шпульки сделана из четырех кусков тонкого пластика Formica или Textolite, у двух кусков есть небольшие ушки. Ушки служат для предотвращения отделения фланцев шпульки от трубки шпульки. Если размеры деталей точно подобраны, шпулька будет практически самонесущей или ее можно будет закрепить лаком или клеем. Шпулька должна плотно прилегать к сердечнику для экономии места намотки. Толщина материала должна быть настолько тонкой, насколько позволяет прочность.

Рисунок 1.Эскиз самонесущей шпульки, описанной в тексте. Он должен плотно прилегать к ножке сердечника. Верхний и нижний фланцы должны иметь такую ширину, чтобы они проходили на полпути через проем основного окна.

При намотке вторичных пирогов автор рекомендует приспособление, показанное на рис. 2. После того, как первичная обмотка была наложена на бобины, размеры четырехугольника, образованного четырьмя винтами, могут быть определены путем измерения. Если в пластине просверлить отверстия и нарезать резьбы, оставив место для изоляционной пленки, можно легко изготовить плотно прилегающие вторичные пироги.Как показывает практика, количество витков на каждом круге можно определить путем деления общего вторичного напряжения на 500 и округления результата до ближайшего четного целого числа. Затем количество витков вторичной обмотки на круговую диаграмму определяется делением общего количества витков вторичной обмотки на количество кругов. Толщину круговой обмотки необходимо проверять, чтобы убедиться, что она не превышает половины высоты окна, оставшейся после наложения первичной обмотки. Другими словами, пироги не должны выступать за пределы шпульки.

Рис. 2. Инструмент, предлагаемый для намотки вторичных пирогов. Угловые стойки, на которые наматывается проволока, должны быть расположены так, чтобы готовый пирог плотно прилегал к шпульке.

Чистовая

Для экономии места намотки важно, чтобы прямоугольное поперечное сечение пирогов сохранялось после упаковки. Для этого голый пирог следует пропитать тонким лаком или, возможно, акриловым аэрозольным спреем, а затем дать ему высохнуть, прежде чем снимать с инструмента для намотки пирога.При осторожном обращении после извлечения пирог должен сохранять свое прямоугольное поперечное сечение во время операции обертывания. Чтобы сделать пирог еще более жестким, оберточный материал следует покрасить изоляционным лаком хорошего качества. Чтобы пирог не прилипал к инструменту, нанесите на инструмент тонкий слой парафина или сбрызните его одним из аэрозолей жидкого воска. (7)

Превосходной лентой для обертывания пирогов является термореактивная изолента Scotch X-1045, которую можно запечь до прочной герметичной оболочки в кухонной духовке.Эту ленту можно приобрести непосредственно в Minnesota Mining & Mfg. Co. в нескольких вариантах ширины. Если возможно, подвесьте катушку за ее выводы и выдержите в течение двух часов при 250 ° F. Держите пусковой и конечный провода хорошо разделенными.

Бандаж

Пожалуй, самая сложная задача, стоящая перед любителем-конструктором трансформаторов, – это правильно закрепить сердечник. Несмотря на то, что крепления телевизора к дымоходу, хомуты для труб и регулируемые хомуты для шлангов могут быть удовлетворительными для работы, не следует упускать из виду возможность доставить собранный сердечник и катушку местному производителю трансформатора или в энергетическую компанию.Вполне возможно, что у этих организаций будут бандажные ремни и бандажный инструмент, необходимые для работы. (8) В дополнение к монтажной пластине, показанной Коутсом, вторая металлическая пластина, прикрепленная к верхней части трансформатора, является удобной клеммной колодкой. Первичные и вторичные провода могут быть подведены к проходам в этой пластине. Пластина может быть плоской или L-образной в зависимости от того, нужны ли клеммы наверху или сбоку готового трансформатора.

Гениальный энтузиаст высокой мощности, вероятно, сможет сэкономить значительную сумму денег, построив высоковольтные трансформаторы с помощью этих методов……….

Банкноты

Coats, “Холодный пластинчатый трансформатор киловатт”, QST, сентябрь 1959 г. Эту статью следует использовать в качестве справочной информации по некоторым вопросам, обсуждаемым здесь.
Это упрощенное соотношение не включает соображения коэффициента мощности и КПД трансформатора, оба из которых будут иметь тенденцию увеличивать первичный и вторичный токи по сравнению с рассчитанными здесь значениями. Однако консервативный выбор размера провода должен обеспечивать достаточный допуск.Расчеты предполагают наличие двухполупериодного выпрямителя и входного дроссельного фильтра.
В бюллетене Arnold Engineering указан коэффициент 100 вместо 50, но это относится к трансформатору кожухового типа, в котором используются два сердечника C-типа указанного типа. Для трансформатора с сердечником, описанного здесь, коэффициент должен быть 50.
Фактический продукт WA не указан в каталоге Arnold, но его легко получить, умножив значения «Общая площадь» и «Площадь окна». – Ред.
Квадратный дюйм можно преобразовать в круглые милы умножением на 1,275 × 10 ⁶.

Самодельный трансформатор тока: Трансформатор тока для детектирования включений нагрузки в сети 220В / Хабр

суть работы, как сделать самодельное понижающее устройство на 10 ампер

Каркас

Испытание

Обмотки

Суть работы устройства

Принцип действия

Характеристики и виды изделия

Фото советы как сделать трансформатор своими руками

Схемы подключения трансформаторов тока

Силового оборудования

Вторичные цепи

Технические требования к конденсатору

Корпус для инвертора

Популярные виды и стоимость трансформаторов

Возможные неисправности

Для чего может использоваться напряжение 12 или 24 вольт в быту

КАК РАСЧИТАТЬ И ИЗГОТОВИТЬ ТРАНСФОРМАТОР ТОКА

Самодельный понижающий трансформатор .

Самодельный трансформатор с 6 В до 30000 В

Изготовление повышающего трансформатора на 30000 Вольт

Схема генератора

Испытания высоковольтного трансформатора

Смотрите видео

Защитное устройство для эл. двигателей

самодельный аппарат для сварки скруток

На переменном токе

На постоянном токе

Наглядные мастер-классы

Переменный выходной ток

Размеры провода

Вторичная обмотка

Многожильный провод

Сердечник

Инвертор

Фото сварочного аппарата в домашних условиях

Сварки постоянного тока

Нужно ли все это

Виды и характеристики инструмента

Инструкция изготовления

Настройка оборудования

Производство малогабаритного агрегата

Самодельный станок для резки пенопласта – электрическая схема

Конструкция станка

Выбор нихромовой проволоки

Расчет параметров источника электропитания

Электрические схемы источника электропитания

Схема с использованием ЛАТР

Что такое ЛАТР и как он устроен

Схема с использованием ЛАТР и понижающего трансформатора

Схема с использованием понижающего трансформатора с отводами вторичной обмотки

Схема с использованием понижающего трансформатора и токоограничивающего конденсатора

Схема с использованием понижающего трансформатора и тиристорного регулятора мощности

Схема с использованием любых электроприборов

: как спроектировать

Базовый выход трансформатора тока

Выемка на грунт

Разрешение АЦП

Прецизионный выпрямитель

Разрешение АЦП

Правильный ли датчик тока?

Конструкция прецизионного выпрямителя

Давайте спроектируем печатную плату!

Примечание к схеме

Наконец

Самодельный трансформатор

The Current Sense Transformer – Блоги – Виртуальный класс для университетской программы ADI

Как спроектировать свой собственный инверторный трансформатор

Проектирование инверторного трансформатора

Расчет напряжения инверторного трансформатора, тока, количества витков

Таблица A

Таблица B

Точность трансформатора тока CT, размеры и использование

Трансформатор тока, эквивалентная ТТ Модель:

CT Точность:

CT Размер:

Использование CT:

Класс защиты трансформатора:

Нравится:

Как сделать повышающий трансформатор