Намотка трансформатора для импульсного источника питания

В процессе изготовления блока питания наткнулся на практически полное отсутствие информации о том как наматывать импульсный трансформатор: по часовой или против часовой стрелки, обмотки должны быть намотаны в одну сторону или в разные? В этой статье привожу свои умозаключения по этому поводу. Надеюсь представленная здесь информация будет полезна.

Так как это мой персональный блог, то позволю себе сделать лирическое отступление и рассказать о своих страданиях в данной области, несмотря на то, что один мой коллега как-то заметил: «Никого не интересует как ты сделал это. Главное — результат!».

Захотел я как-то собрать импульсный блок питания. Схему взял с радиокота. За схему автору спасибо!

Мотивировался простотой и подробностью описания схемы — вплоть до изображения намотки трансформатора. Однако как показала практика, и этого оказалось недостаточно…

К моему большому сожалению с первого раза схема не заработала должным образом — напряжение на выходе скакало от 3 до 5 вольт. После непродолжительных мучений взорвалась управляющая микросхема. Причем взорвалась буквально, отлетел кусок пластикового корпуса и были видны её «мозги». Эта неудача меня не огорчила, а наоборот прибавила решительности довести дело до ума. Купив новую микросхему и намотав, на всякий случай, новый трансформатор, я повторил эксперимент. В результате на выходе напряжение отсутствовало вовсе. После перепроверки схемы я обнаружил, что не правильно впаял оптопару. Заменив на всякий случай оптопару и впаяв её правильно я подал сетевое напряжение на вход… и снова пиротехнический эффект. Микросхема снова показала свои внутренности. От досады я сгреб все в ящик стола на несколько дней. Но идея сделать этот блок питания не покинула меня.

После длительных размышлений над смыслом бытия и о том в чем могла быть ошибка я пришел к выводу — что-то не так с трансформатором. Было решено избавиться от цепи BIAS (обозначена красным на схеме), чтобы еще упростить схему, а также понять как все-таки нужно наматывать трансформатор. В результате появились такие картинки (см. ниже).

Начнем с рассмотрения первичной обмотки трансформатора.

Для упрощения рассмотрим один виток первичной обмотки. Точкой обозначено начало обмотки. Обмотку мы наматываем против часовой стрелки (можно и по часовой стрелке, никто не запрещает, но в этом случае, как мы увидим далее, вторичную тоже нужно будет мотать по часовой стрелке). На схеме блока питания более положительный потенциал подключен к концу первичной обмотки (на рисунке обозначен как «+»), а более отрицательный потенциал к началу обмотки («-» на схеме). Из курса средней или высшей школы (в моем случае высшей, т.к. физику я начал учить только в институте) мы помним, что движущиеся электрические заряды создают магнитное поле, причем направление линий индукции магнитного поля определяется правилом буравчика. Эти линии на рисунке изображены элипсами со стрелочками. Суммарное магнитное поле проходит как бы от наблюдателя, через плоскость монитора и выходит с обратной стороны. В школе нас учили обозначать вектор крестиком (Х), если мы смотрим на него сзади и точкой, если смотрим на него спереди. Таким образом обозначен суммарный вектор магнитной индукции В в центре одиночного витка.

С первичной обмоткой разобрались. А теперь, товарищи, взгляните на вторичную обмотку. Согласно правилу Ленца, в замкнутом контуре, помещенном во внешнее магнитное поле (в данном случае созданном первичной обмоткой) возникает ток, направление которого стремиться ослабить внешнее поле. Точнее внешнее поле ослабляет не сам ток, а магнитное поле, которое он создает. Это поле вторичной обмотки обозначено на рисунке маленькими элипсами. Как видно, его направление противоположно магнитному полю первичной обмотки. Это поле, согласно школьным правилам отмечено жирной точкой в центре витка. Для упрощения рисунка часть силовых линий магнитного поля В была удалена. А теперь вопрос: каким должно быть направление тока во вторичной оботке, чтобы создать магнитное поле такого направления?.. Правильно, ток должен идти от начала вторичной обмотке к ее концу, т.е. на начале обмотки у нас более положительный потенциал (+), а на конце — минус. Теперь смотрим на схему блока питания. Действительно, «плюс» выходного напряжения начинается с начала вторичной обмотки, а «минус» — с конца.

Желающие могут потренироваться в рисовании силовых линий магнитного поля. Лично я ими исписал несколько тетрадных листов:)

Из всего выше сказанного следует, что обе обмотки трансформатора следует мотать против часовой стрелки. Собственно автор схемы это и изобразил на рисунке. После подробного анализа мне стало ясно почему это так, а не иначе.

Ну и в качестве завершения истории… Разобравшись с этой кухней я заново спаял схему. На этот раз навесным монтажем и без цепи BIAS. Какова же была моя радость когда я у видел на дисплее мультиметра заветные 5.44В 🙂 Думаю многим из нас знакомо это чувство.

Рассуждения представленные здесь ни в коем случае не претендуют на то чтобы быть единственно правильными. Возможно в чем-то они упрощены, но мне они показались весьма логичными, т.к. направление токов и магнитных полей полностью согласуются. А в качестве вознаграждения за проделанный труд я получил работоспособную схему. В будущем планирую повторить опыт с несколькими вторичными обмотками трансформатора. Всем спасибо за внимание!

P.S. В качестве дополнения представляю несколько полезных ссылок на которые я наткнулся в процессе исследования данной проблемы.
Намотка импульсного трансформатора

характеристики, конструкция и принцип работы, схема и данные

Актуальным элементом телевизора в прошлом являлся трансформатор модели ТВК 110 ЛМ, характеристики которого наглядно демонстрируют возможности оборудования. Основывается принцип действия трансформатора на действии электромагнитной индукции. Напряжение, которое подается на первичную обмотку, в дальнейшем позволяет обеспечивать создание электромагнитного поля, пересекающего витки на вторичной обмотке.

В дальнейшем на нем образуется электродвижущая сила, уже непосредственно под этим действием возникает напряжение, оно существенно отличается по характеристикам от параметров входного напряжения.

Особенности трансформаторов из ламповых телевизоров

В агрегате понижающего типа отмечается разница в количестве витков на вторичной, а также первичной обмотке, это же отмечается относительно параметров напряжения. В ходе функционирования агрегата возникают определенные потери электрической энергии, которые в дальнейшем неизбежны и составляют в пределах 3% базовой мощности.

Чтобы вычислить точные величины показателей параметров трансформатора, потребуется сделать некоторые расчеты его конструктивного исполнения. ЭДС может возникать в дальнейшем непосредственно при подключении к источнику переменного тока. Именно по этой причине, бытовые электроприборы в дальнейшем работают исключительно от сети переменного тока.

В данном случае, элементы входят в многочисленные блоки питания, а также стабилизаторов и прочих наименований устройств. Отдельные модели содержат отдельные выводы на вторичной обмотке трансформатора, который актуален при соединениях. Данные агрегаты в свое время получили популярность, ведь они являются универсальными, а также обладают высоким уровнем многофункциональности.

Конструкция и принцип работы

Благодаря блоку питания обеспечивается двуполярное выходное напряжение, оно может на практике изменяться, в интервале 5-25 В. Уровень значения тока нагрузки, устанавливается в пределах 1 А, когда показатель превышается, устройство защиты снижает его по обоим каналам, подводя к нужному показателю.

Вне зависимости от наименования и маркировки, все подобные устройства выполняют в дальнейшем принципиально схожую работу. На трансформатор будет передаваться напряжение, которое понижается непосредственно с помощью катушек. Как альтернатива, может использоваться и определенный набор электронных компонентов, с помощью которых можно обеспечивать понижение показателя напряжения. Такие устройства могут быть понижающими, а также повышающими.

Для использования в бытовых целях, наличие понижающих трансформаторов не является актуальным, что связано с тем, что 220В вполне достаточно для обеспечения качественной работы всех электрических приборов.

Намоточные данные и характеристики

ТВК 110 лм

Предназначается данное изделие для последующего питания кинескопов телевизоров. Вместе с тем, применяется для преобразования электрической энергии в сетях энергосистем, а также потребителей энергии. На устройстве имеется 3 обмотки и 6 выводов, что позволяет гарантировать выполнение агрегатом поставленных задач в четко обозначенных интервалах. В данном ключе, обмотка трансформатора способна после последующего выпрямления сформировать постоянный параметр напряжения, равный 18 В.

От данной обмотки, через выпрямительный элемент предлагается запросто отобрать порядка до 0,4 А постоянного тока.

ТВК 110 л2

Данные изделия имеют достаточно близкие параметры. По габаритам и по показателям массы, они несколько больше стандартного кадрового трансформатора, который был упомянут несколько выше. Их вторая обмотка по окончании выпрямления способна обеспечивать высокий показатель напряжения, который будет приближен к 18 В при измерении.

От данной обмотки, в дальнейшем, отбирается порядка 0,4 А постоянного тока на элементе.

ТВК 70 л2

Это наиболее простой и практичный кадровый агрегат. Его ранее имели исключительно старые модели телевизоров, которые отмечались отклонением углов лучей в пределах 70 градусов. Снабжается исключительно двумя обмотками, первичной и вторичной. Если первичную обмотку можно будет включить в сеть, на вторичной появится переменное напряжение, значение которого превышает показатель в 10В. В то же самое время, если обеспечить выпрямление, то можно будет выдавать аналогичное напряжение, с показателем в пределах 14В. Именно от этого трансформатора и можно будет в дальнейшем отбирать электрический ток, который не превышает показателя в 0,5А.

ТВК 110 Л1

Данный кадровый трансформатор является мощным среди всех представленных. Его масса, габариты также превышают показатели аналогичных устройств. Несмотря на это, напряжение на вторичной обмотке значительно более высокое, что сдерживает вероятность использования его любителями. Это связано с тем, что в быту чаще всего потребуется использовать напряжение в формате 9-12В, а как показывает практика, значение характеризуется низким – 3-5В.

Стоит отметить, данный агрегат после выпрямления будет способен обеспечивать постоянное напряжение на уровне 30В, это при значении уровня тока до 1 А.

ТВК от Темп-6М, Темп-7

Данный элемент предназначен в дальнейшем для обеспечения питания электрическим током переменного значения. Помимо использования для старых телевизоров, так же актуален и для авиационной промышленности, где часто эксплуатируется в составе с прочими агрегатами силовой цепи, обеспечивая ее наиболее рациональное применение.

Конфигурации Т1, Т2 включаются в схему как понижающие, каждый из них способен обеспечивать работу непосредственно на два отдельных канала. В телевизоре, транзистор, резисторный узел составят узел токовой защиты. В данном случае, когда ток нагрузки будет превышать показатель заданного параметра, транзистор открывается, после чего будет переходить уже в режим стабилизации.

Для чего можно использовать

Порой просто необходимо использовать изделие ТБК-100ЛМ для того, чтобы можно было обеспечивать полноценную работу электрической схемы различных систем и агрегатов. Потребуется понижать напряжение до конкретного значения, чтобы можно было выполнить подключение низковольтных потребителей нагрузки. В данном случае, трансформаторы можно применять в случае, когда необходимо обеспечивать работы галогенных светильников, а также низковольтных нагревателей.

Одним из наиболее актуальных агрегатов, в которых используется понижающий трансформатор можно назвать блоки управления светодиодными лентами, а также иным другим электрическим оборудованием.

Снижение напряжения до требуемого уровня могут запросто выполнять понижающие трансформаторы. Их актуально приобрести в магазинах, а также изготовить самостоятельно. Данные элементы нашли применение в электротехнике и радиотехнике, где используются в различных схемах и системах управления. С не меньшим успехом предлагается использовать их для оснащения иных бытовых приборов, сделать которые не сложно.

Примеры схематических решений

Ключевым техническим параметром данного трансформатора является импеданс. Подобные модели идеальным образом подойдут для последующей балансировки различных моделей нагрузочных элементов, а также усилителей. Важно отметить, это актуально для оборудования, которое, несмотря на разницу сопротивления на входе и выходе точно передает параметры мощности.

Блок питания на ТВК-110ЛМ

Трансформаторы ТС-250 — В помощь радиолюбителю

Трансформаторы силовые, серии ТС-250, выпускались на О-образных сердечниках типа ПЛ, изготовленных из стальной ленты, толщиной 0,35 мм, марки Э-320. сечением 21х45 мм, и предназначались  для блоков питания цветных телевизоров. Номинальная мощность этих трансформаторов 250 ватт. Сеть 220 вольт к первичной обмотке трансформаторов, подаётсч на выводы 1 и 1′, и замыкаются между собой выводы 2 и 2′. Первичная обмотка этих трансформаторов последних выпусков, может быть выполнена только на 220 вольт (отсутствует вывод 3), нумерация выводов вторичных обмоток трансформаторов, при этом не изменяется. Внешний вид трансформаторов серии ТС-250, изображен на рисунке 1. Необходимо иметь в виду, что приведённые здесь моточные данные, могут отличаться на имеющиеся у Вас трансформаторы, в связи с изменениями ТУ, заводов изготовителей, прошествии времени и прочих условий и их следует принимать, только как основу. При  необходимости определить более точно количество витков обмоток имеющегося у Вас трансформатора, намотайте дополнительную обмотку с известным количеством витков, замерьте на ней напряжение и по полученным данным просчитайте ваш трансформатор. Рисунок 1. Внешний вид трансформаторов серии ТС-250. Трансформаторы силовые, серии ТС-250, разделяются на несколько модификаций. Это трансформаторы ТС-250, ТС-250-1, ТС-250-2, ТС-250-2М, ТС-250-2МР, ТС-250-2П. Все они имеют одинаковое количество вторичных обмоток. Трансформаторы силовые, ТС-250-2М, ТС-250-2МР и ТС-250-2П, имеют меньший вес и габариты, по сравнению с силовыми трансформаторами ТС-250, ТС-250-1, ТС-250-2 и отличаются от них немного меньшими напряжениями вторичных обмоток на выводах 5-5′, но несмотря на это, все эти типы трансформаторов взаимозаменяемые между собой. Схема трансформаторов типа ТС-250, изображена на рисунке 2, их моточные данные и характеристики, отображены в таблице 1. Рисунок 2. Схема трансформаторов ТС-250. Таблица 1. Моточные данные и электрические параметры трансформаторов типа ТС-250. Тип трансформ. NNвыводов Число витков Марка и диаметр провода, мм Напряжение, ХХ В Напряжение, ном. В Ток, ном. А ТС-250 ТС-250-1 1-2-3 1′-2′-3′ 4-14+14′-4′ 5-5′ 9-9′ 8-18+18′-8′ 6-16+16′-6′ 354+54 354+54 30+30 690* 434* 16,5+16,5 11+11 ПЭВ-1 0,67 ПЭВ-1 0,67 2хПЭВ-1 0,63 ПЭВ-1 0,63 ПЭВ-1 0,63 ПЭВ-1 0,63 ПЭВ-1 0,63 110+17 110+17 19* 214* 132* 10,4* 6,8* 110+17 110+17 17,8* 208* 127* 10* 6,4* 1,1 1,1 2,2 0,9 0,04* 0,15 0,9 ТС-250-2 ТС-250-2П 1-2 1′-2′ 4-14+14′-4′ 5-5′ 9-9′ 8-18+18′-8′ 6-16+16′-6′ 354 354 31+31 654* 434* 16,5+16,5 11+11 ПЭВ-1 0,67 ПЭВ-1 0,67 2хПЭВ-1 0,63 ПЭВ-1 0,63 ПЭВ-1 0,63 ПЭВ-1 0,63 ПЭВ-1 0,63 110 110 19,2* 203* 132* 10,2* 6,8* 110 110 17,8* 190* 127* 10* 6,4* 1,1 1,1 1,8 0,82 0,04* 0,15 0,9 ТС-250-2М 1-2 1′-2′ 4-14+14′-4′ 5-5′ 9-9′ 8-18+18′-8′ 6-16+16′-6′ 354 354 31+31 580* 434* 16,5+16,5 11+11 ПЭВ-1 0,67 ПЭВ-1 0,67 2хПЭВ-1 0,63 ПЭВ-1 0,63 ПЭВ-1 0,63 ПЭВ-1 0,63 ПЭВ-1 0,63 110 110 19,2* 180* 132* 10,2* 6,8* 110 110 17,8* 170* 127* 10* 6,4* 1,1 1,1 1,8 0,9 0,04* 0,15 0,9 ТС-250-2МР 1-2 1′-2′ 4-14+14′-4′ 5-5′ 9-9′ 8-18+18′-8′ 6-16+16′-6′ 354 354 31+31 478* 434* 16,5+16,5 11+11 ПЭВ-1 0,67 ПЭВ-1 0,67 2хПЭВ-1 0,63 ПЭВ-1 0,63 ПЭВ-1 0,63 ПЭВ-1 0,63 ПЭВ-1 0,63 110 110 19,2* 148* 132* 10,2* 6,8* 110 110 17,8* 140* 127* 10* 6,4* 1,1 1,1 1,8 0,9 0,04* 0,15 0,9 * — Напряжения указаны для всех частей обмоток на крайних выводах. * — Ток нагрузки в реальности больше и указан только для петли размагничивания. * — Количество витков указано общее, для крайних выводов двух полу-обмоток, т.е. 5-9-15+15′-9′-5′ или 9-15+15′-9′.

характеристики, схема подключения, данные обмоток

Трансформаторы ТС — 160 (ТС — 170)   по характеристикам сконструированы для питания телевизионных приемников в 60-е годы прошлого века. Конструкция стандартная с расположением первичных и вторичных медных обмоток на магнитопроводе из стали. Рассчитаны на частоту 50 герц.

Технические характеристики

Первичные обмотки рассчитаны для напряжений 110, 17 вольт. Это позволяет подключаться к сети 220 В. При другом соединении выводов возможна работа с 127 В. В годы разработки агрегата как раз менялись стандарты напряжения, кроме того телеприемники шли на экспорт. Максимальный ток проходящий через первичку 0,6 А. Вторичных катушек несколько, все они парные и позволяют реализовать подачу двухполярного питания на различные узлы схемы. Напряжения снимаемые с ТС — 160 следующие:

• 42 В;
• 66 В;
• 6,8 В;
• 6,9 ВА.

Разновидности агрегата отличаются напряжениями.

Особенности конструкции

Трансформатор собран на броневом разрезном «О» образном сердечнике. Части магнитопровода стыкуются между собой с помощью металлической обоймы, на которой крепятся кронштейны для монтажа. Рассчитан для крепления к шасси телеприемника с помощью четырех винтов.

Трансформаторы с маркировкой ТСШ собираются на наборе пластин в виде буквы «Ш».

Обмотки располагаются на двух картонных полимерных катушках, которые полностью идентичны одна другой. На них наматываются парные первичные и вторичные обмотки. Дополнительная изоляция обеспечивается пропиткой лаком и обматыванием электротехнической бумагой.

Применение

Как уже говорилось выше, трансформатор собирался для телевизоров. Снимаемое напряжение шесть с половиной вольт при 3 А позволяет питать нити накала ламп. Но благодаря широкому диапазону напряжений снимаемых с трансформатора и большой он может использоваться в блоках питания и других устройств, как на лампах (сейчас они снова приобрели популярность), так и на полупроводниках: усилителей мощности, радиоприемников, зарядных устройствах.

Намоточные данные

Обе катушки одинаковы, номера выводов отличаются только знаком «’». который обозначает что провода расположены на второй катушке. Выводы «4» и «4’» соединены с экраном. Намоточные данные следующие.

Трансформатор ТС 160

• Между выводами 1 и 2 (на второй обмотке они дополнительно обозначаться апострофом) 414 витков провода в лаковой изоляции диаметром 0,68 миллиметров.
• 2-3 предназначены для 127 вольт (точнее для компенсации разницы: 110+110=220), при параллельном соединении двух намоток плюс 17 как раз дают 127 В. Марка и диаметр тот же самый.
• Пятый и шестой вывод дают 31, это основные напряжения для узлов схемы обслуживающих низкочастотные усилители.
• Девять и десять: нити накала ламп. 6,3 В, это стандарт. 3,5 Ампера более чем достаточно.
• 11-12: Эти обмотки развязаны с более мощными предназначенными для питания ламп. В стандартных схемах от них запутывались только узлы с транзисторами.

Трансформатор ТС — 160-1

Отличается от ТС — 160 тем, что обмотка 11-12 намотана более толстым проводом (0,50 мм) и рассчитана на ток не 0,35 А.

Трансформатор ТС — 160-2

Аналогичен ТС — 160, но не имеет первичек на 17 В. Он рассчитан на работу с напряжением исключительно 220 В.  Также для намотки используется уже не провод ПЭЛ, а ПЭВ. Остальные характеристики аналогичны. Экраны соединены с клеммой — «0».

ТС — 160-3

У ТС — 160-3 снова есть в первичной обмотке катушки на 17 В. Вторичные обмотки связаны между собой и выполнены проводом одинаковой толщины (1,54 мм). Снимают с них напряжения от 2,5; 3,5 и 7 вольт при токе 6 А. Количество витков в них 26, 27 и 250 соответственно.

 ТС —160-4

Отличается увеличенным диапазоном напряжений. Разрабатывался для ЭВМ. Первичная обмотка аналогична ТС — 160-2. Вторичные обмотки следующие.

• Две по 36 витков на напряжение 9 В. В одной из них используется провод диаметром 0,6 мм, и она рассчитана на ток 0,85А. Вторая из провода 1,8 мм на ток 7 А.
• 90 витков диаметром 0,19 на напряжение 24 В, ток 0,06А.
• Конструктивно последовательно соединенные между собой две обмотки на двух катушках по 75 витков ПЭВ 0,65. С них снимаюь38 вольт при 0,85 амперах.

ТСШ — 160

ТСШ — 160 собраны на сердечниках из пластин в виде буквы «Ш». Первичные обмотки рассчитаны на 200 и 30 В. Трансформатор может работать в обычных сетях при экстремальных режимах.

Снять с него можно напряжения нужные для накала ламп (3,2 ампера достаточно для 10-20 таких деталей) так и для анодных линий (133 В).

ТСШ — 170

Является аналогом ТСШ — 160. Несколько отличаются токи, напряжения. Намотка из менее совершенного провода ПЭЛ. Сердечник «ш» – образный.

№ п/п	Обозначение выводов	Число витков	Марка провода	Диаметр провода, мм	Рабочее напряжение, В	Ток, А
1.	«1»-«2»	200	ПЭЛ	0,58	110-112	0,60
2.	«2»-«3»	30	-//-	0,58	17-19	0,60
3.	«4»-«5»	30	-//-	0,58	17-19	0,60
4.	«5»-«6»	200	-//-	0,58	110-112	0,60
5.	«7»-«8»	139	-//-	0,47	74-80	0,40
6.	«9»-«10»	242	-//-	0,55	127-136	0,60
7.	«11»-«12»	12,5	-//-	1,25	6,3-6,5	3,20
8.	«7»-«7’»	12	-//-	0,51	6,3-5,5	0,30

 ТСШ — 170-3

Отличается от ТСШ — 170 только тем, что отсутствует первичная обмотка на 17 вольт, то есть данный прибор можно подключить только в сеть 220 Вольт.

Схема подключения

Все приборы типа ТС (ТСШ) — 160 (170) подключаются аналогично. Вариант с сетями на 127 В не рассматриваем, так как это напряжение давно не используется в сети.

• Первичные обмотки на 110 В, согласно приведенной таблице, соединяются последовательно между собой.
• С вторичных обмоток снимаем необходимое напряжение. Для приборов с двумя катушками серии ТС катушки соединяем параллельно, чтобы увеличить силу тока.
• Если есть необходимость в двухполярном питании, то вторичные обмотки соединяют последовательно, и от точки их сопряжения выводят нулевой провод.

Важно! При последовательном или параллельном соединении обмоток следите за тем, чтобы не сделать соединение в противофазе.

Варианты схемотехники

Как мы уже говорили, на базе этих трансформаторов есть возможность сделать самостоятельно множество различных устройств. Рассмотрим, как собрать зарядное устройство на базе ТС — 160.

• К клеммам «1» и «1’» подключаем сетевое питание через выключатель и предохранитель, рассчитанный на ток 0,6 А.
• Выводы «2» и «2’» соединяем между собой.
• Также между собой соединяются выводы «10» и «9’». Подключив последовательно эти две обмотки можно получить переменное напряжение 13 В и ток 3, 5 А. Этого вполне достаточно для зарядки аккумуляторов.
• Напряжение необходимо выпрямить. Для этого к выводам «9» и «10’» подключаем выпрямитель (диодный мост). Можно использовать для него отечественный приборы Д242, Д244 с любым буквенным индексом. Для охлаждения диоды обязательно крепим на радиаторы.
• Чтобы не производить зарядку пульсирующим током желательно после диодного моста установить конденсатор (или несколько штук параллельно) емкостью не менее 1000 мкФ.

• Тоже желательно установить амперметр и вольтметр для контроля режима зарядки.
• Для защиты вторичных обмоток нужен предохранитель на 3,5 ампер или аналогичное ему устройство.
• Всю конструкцию монтируем в безопасный корпус и оснащаем выходными проводами сечения не менее 3,5 мм с клеммами.

Будем рады, если наша статья оказалась вам интересной и практически полезной. Старая аппаратура это не только вторчермет, но и источник полезных деталей. Работайте с удовольствием…!

Некоторые приемы намотки трансформаторов для аудио

Предыдущей статье я рассказал о изготовлениии простого намоточного станочка.
Пришло время показать изготовленные трансформаторы для ламповой техники. Первым был выходной трансформатор для гитарного комбоусилителя JCM800. Попалось хорошее железо 0,35 мм на развале. Хорошее сечение 12,5 см.кв. Мотать стал на своём станке. Особо не спешил, за 2-3 часа одна обмотка в день. Каждый слой при помощи строительного фена и свечи пропитывал воском, чтобы потом не варить в парафине весь трансформатор.
Получилась вот такая катушка, схема намотки: 1/4 — I, II — с отводами на 4, 8, 16 Ом, 1/2 — I с выводом от середины обмотки, II — с отводами на 4, 8, 16 Ом, 1/4 — I.

Симметричность плеч первичной обмотки по сопротивлению получилась хорошая.

И вот он первенец установлен на шасси. Получился отличный трансформатор, дает хороший плотный бас и хорошую резкость на высоких тонах.

Процесс намотки еще двух трансформаторов для fender 5E3, к сожалению, не заснял, но полуфабрикаты уже намотанных на фото. Уже намотанный силовой и выходной трансформаторы.

Здесь я решил пойти дальше в плане эстетики. Видел, что на всех фирменных усилителях обмотки закрыты металлическими крышками. Если брать «наши» трансы в перемотку, то там не только крышек нет, но и железо не всегда без коррозии. Это обстоятельство, конечно, не очень мешает, а дает дополнительную изоляцию пластин. Так вот крышки я стал делать самостоятельно из оцинкованной жести с полиэстровым покрытием. Из этой жести гнут отливы на окна. Она бывает с одной стороны белой или коричневой, а с другой стороны серой. Рисуем на отрезке жести выкройку.

Процесс изготовления и очередность реза расписаны на картинке. Заштрихованные части, обозначенные цифрой 3 при сгибе, заправляются под часть 4. После того как крышка будет согнута по всем линиям, одеваем на трансформатор, отмечаем что нужно отрезать и отрезаем. Придаем с помощью струбцин нужную форму и сверлим отверстия для стягивающих болтов. Если есть длинное сверло, сверлим прямо по месту через отверстия в железе собранного трансформатора. Края крышки, которые размечали по ширине железа можно отмерить на 2-3 мм больше, чтобы после стяжки трансформатора эти края с помощью киянки загнуть по периметру. Так будет эстетичнее. Следующая стадия — покраска крышки и железа с торцов. Получаем примерно такой вид.

Следующие два трансформатора выходной и силовой опять же для другого JMC800 я мотал уже на моей трансомоталке.

Выходной пропитывал парафином, описанным выше способом. Силовой этой процедуре подвергать не обязательно. В результате получились такие вот братья.

Средний дроссель не в счет. Отличный дроссель из светильников дневного света, не требующий доработки.

На новой трансомоталке процесс намотки стал гораздо веселее.
В общем, для меня миф об ужасах намотки трансформаторов развеян.
:hi:

Камрад, смотри полезняхи!

Владимир (mrduk)

Москва

В школе активно паял, делал ламповики, но в самостоятельгой жизни стало нехватать времени. В настоящее время достижений нет. Искал схемы усилителей и попал на Ваш сайт, очень захватило и решил возобновить давние пристрастия к конструированию.

 

Проектируем выходной трансформатор для лампового усилителя — Усилители на лампах — Звуковоспроизведение

Часть вторая.

Далее рассчитываем ТВЗ применительно к железу.
Обычно, для лампы 300В берут сердечник от ОСМ 400 ватт. В крайнем случает от ОСМ 250 ватт.
Ввиду того, что мной выбрано Ra достаточно большое и = 5990 Ом, амплитуда тока в связи с этим уменьшилась. Выходная мощность тоже упала.
Попытаюсь использовать имеющиеся у меня стандартный сердечник ШЛ 25 х 50. из электротехнической стали 3408, толщина ленты 0,3 мм.
Такой сердечник согласно справочных данных имеет габаритную мощность при индукции В = 1,6 Тесла, 230 Ватт.
Данный сердечник имеет внушительное окно, что позволит вместить не мало провода.

Для того, что бы продолжать расчёт, необходимо определить пригодность имеющегося железа для данного трансформатора.
Для этого необходимо знать его габаритные размеры и электрические параметры, начальную магнитную проницаемость Мю 0 или индукцию насыщения сердечника.
Чтобы это узнать, необходимо будет провести небольшую лабораторную работу и собрать небольшую схему.

На каркас трансформатора намотать пробные 100 витков. Постепенно увеличивая напряжение с ЛАТРа, отследить по осциллографу тот момент, когда синусоиду начнёт «ломать». Затем допустимое значение индукции рассчитывают по формуле:

где U1 — показания прибора, В; S — площадь сечения магнитопровода, см2 (чистого железа). Однако, не все смогут воспользоваться этим способом, ввиду отсутствия необходимых приборов. Поэтому будем рассчитывать более доступным, но уже приблизительным способом.
Зная, что железо из шихтованных пластин, «Ш» — образное, насыщается при 1,2 Т (Тесла =12000 Г (Гауссов)), а ленточных ШЛ, ПЛ при 1,6 Т = 16000 Г, для ТВЗ однотактных усилителей, примем значение максимальной индукции в сердечнике равное половине максимальной индукции насыщения.
Т.е. от 0,6 Т для Ш железа до 0,8 для ШЛ, ПЛ железа. Итак, имеется сердечник ШЛ 25 х 50 из электротехнической стали 3408, с толщиной ленты 0,3 мм.

-Площадь сечения рабочего керна — Qж = 2,5 * 5 * 0,95 = 11,875 cm2 0,95 — Кст – коэффициент заполнения сердечника сталью. Так обещает завод производитель. -Длина средней магнитной силовой линии lж = 21,3 см — взято из справочника. но можно рассчитать по формуле:

— Средняя длина витка lв = 21,00 см. Зависит от размеров каркаса и зазоров между элементами каркаса и сердечника. но можно рассчитать по формуле:

Тогда, индуктивность первичной обмотки по магнитопроводу будет равна

Где Мю 0, при неизвестном железе автор советует от 400 — до 600, возьму по минимуму 400.
Зазор в сердечнике… при токе 100ма возьму lз = 0,02cm, что будет соответствовать 0,1 мм под каждую подкову. А после всех расчётов зазор подкорректирую.
Исходя из того, что минимально допустимая индуктивность у меня 12 Гн, считаю количество витков W первичной обмотки: W1 = 2448 витков, вторичной, W2 = 2448 / (Ктр = 27,36) =89,47 витков. = 89.
Учитывая то, что средняя длина витка намотки 21 см, а максимально допустимое активное сопротивление 149,75 Ом получаем общую длину провода первичной обмотки 2448 витков * 0,21 м = 514,1 метра.
Тогда:

149,75 Ом : 514,1м = 0,291 Ом/метр.
По этому параметру, согласно таблице определяем диаметр провода. Это между 0,265 и 0,28.
Выбираем больший = 0,28 по меди и для ПЭТВ 0,33 по лаку.
Там же по таблице смотрим, что провод диаметром 0,28, при плотности тока 2 А/мм? соответствует току 124 мА. Ток покоя лампы равен 91,78 мА. Подходит.

Вторичная обмотка: W2 = 89 витков * 0,21 метр = 18,7 метра.
0,21 Ом : 18,7 м = 0,011 Ом/метр.
Соответствует проводу диаметром 1,45 мм по меди 1,56 по лаку. Сечение 1,651 мм?.
Данные по вторичной обмотке в последующем могут быть преобразованы при конструктивном расчёте.
В зависимости от желаемого секционирования, провод может быть применён значительно меньше по диаметру (сечению), но суммарное сечение всех обмоток должно остаться не меньше. 1,651 мм?.

Конструктивный расчёт. (Или, как разместить всё это на каркасе сердечника).

Хочу предупредить, что я делаю намотку очень плотной. Изоляцию между слоями не делаю. Между секциями применяю очень тонкую, 25 микрон пропиленовую изоляцию в несколько слоёв.
После намотки катушку пропитываю в лаке МЛ-92 с последующей сушкой.
Итак, габариты намотки по каркасу 59 х 23 мм. Это значит, что провода первичной обмотки, диаметром 0,28 по меди, 0,33 по лаку уместится 59 : 0,33 = 178 витков, реально
175 витков.
2448 : 175 = 13,988, округляем = 14 слоёв.
Высота намотки = 14 * 0,33 (по лаку) = 4,62 мм без учёта изоляции и вспучивания.

Для укладки вторичной обмотки выберем такой вариант, уложим все витки вторички в одном слое.
59 : 89 = 0,66 мм – мах. Диаметр провода по лаку. Реально столько витков не уложить.
Реально уложится провод диаметром 0,56 мм по меди, 0,62 по лаку.
Провод 0,56 имеет сечение 0,247 кв. мм . А нам необходимо минимальное сечение 1,651 кв.мм. Значит 1,651 : 0,247 = 6,68, округляем = 7 слоёв в параллель.
Высота намотки = 7 * 0,62 = 4,34 мм.
Общая высота намотки = 4,62 + 4, 34 = 8,96 мм. * 1,2 – 1,3 коэффициент вспучивания, зависит от того, кто как мотает = 10,76 – 11,65 мм + толщина изоляции, смотря кто сколько её кладёт.
Вот если это всё уместится на вашем трансформаторе, то можно сказать, что получился удачным, с минимальными необходимыми требованиями.
Если же про расчёте на каркасе остаётся много места, как получилось у меня. То, смело увеличивайте количество витков о одновременным увеличением диаметра провода, так, что бы активные сопротивления обмоток не превысили заданных значений. Меньшие их значения приведут только к улучшению параметров ТВЗ.

Что получилось у меня.
W1 — 3384 витка, провод 0,355 по меди, 0,385 по лаку, r1 = 128 Ом, 24 слоя, (3 — 6 — 6 — 6 — 3). Все последовательно.
W2 — 123 витка, провод 0,425 по меди, 0,47 по лаку, r2 = 0,16 Ом. 20 слоёв, по 5 слоёв между первичкой. Все параллельно. На нагрузку 8 Ом.
Итого 9 слоёв.
Изоляция только между слоями, пропилен 25 микрон, по 3 слоя. Пропитка в лаке МЛ92, с последующей сушкой.
Индуктивность первички могу посчитать пропорционально…
3384 / 2448 = 1,38 1,382 = 1,9. Ранее рассчитанные 12 Гн * 1,9 = 22,8 Гн.
За секционированием не следует сильно гнаться. В данном случае хорошие результаты получаются при общем количестве секций равном 7.
И последнее, уточняем немагнитный зазор.

8 * 3384 * 92 * 10-7 = 0,25мм.
Так как магнитный поток прерывается дважды, толщина прокладки будет вдвое меньше и = 0,125мм под каждую подкову.
Теперь, зная длину провода, можно рассчитать его вес, заодно и стоимость.
Спасибо за внимание. На этом расчёт закончен.
Хочу обратить внимание, что для пентодов, тетродов — расчёт производится точно так же, с учётом их характеристик.
Сопротивление нагрузки Ra выбирается оптимальное, по ВАХ и наименьшим нелинейным искажениям.
Если напряжение на аноде не соответствует паспортным значениям, то необходимо их сначала преобразовать под соответствующие напряжения. Задача довольно хлопотная.

И ещё, можно так же рассчитать индуктивность рассеяния Ls и вычислить частоту среза по ВЧ. Но это потом, при необходимости.

Не судите строго, может быть о чём-то забыл упомянуть.

Один маленький интересный совет.
Если есть возможность, то для уменьшения активного сопротивления обмоток, при том же количестве витков, следует выбирать сердечник квадратного сечения.
Для примера:
Сердечник 16 кв см.
Если стороны рабочего керна равны между собой и равны 4 и 4 см, то длина витка (не считая каркаса) = 16 см.
Изменим размеры сторон. 2 и 8 см = 16 кв.см. Периметр = длине витка =20 см.
4 лишних см. х 2500 витков = 100 лишних метров провода(это только по периметру сердечника).
Для провода 0,3 по меди это 24,8 Ом лишних.
 

 

Трехобмоточный трансформатор: описание, схемы, мощность, обмотки

Обычный трансформатор преобразовывает первичное напряжение U1 во вторичное U2. Нередко одного выходного напряжения для питания электроприемников бывает недостаточно. Задача создания третьего среднего напряжения СН (U3), наряду с высоким напряжением ВН (U1) и трансформируемым низким (U2), решается установкой трехобмоточного трансформатора с дополнительной третьей обмоткой на магнитопроводе. Этот электрический аппарат заменяет собой два двухобмоточных трансформатора.

Общее описание и назначение

Если взять двухобмоточный трансформатор и на стержень намотать проводом витки дополнительной катушки индуктивности, наводимое в ней напряжение будет пропорционально числу витков. В зависимости от исполнения вторичные катушки могут быть одинаковой или разной мощности.

Cхема 3-х обмоточного трансформатора

Существуют 2 вида трансформаторов подобного типа:

• с 1-й первичной и 2-мя вторичными обмотками – самый распространенный вид;
• с 2-мя первичными и 1-ой вторичной обмоткой – этот вид задействован в трансформаторных группах электростанций.

Условное обозначение 3-х обмоточного трансформатора

Номинальной мощностью 3-х обмоточного аппарата считается параметр самой мощной его катушки, которой в данном типе электрических устройств является обмотка ВН. Размещение силового 3-х обмоточного устройства с невысокой мощностью любой из обмоток в электрических цепях экономически не оправдано. Поэтому мощности вторичных катушек ВН, СН и НН аппарата в процентах от P_ном обычно составляют:

• 100;100;100%;
• 100;100;66,7%;
• 100;66,7;100%;
• 100;66,7;66,7%.

Конструкция и принцип действия

Конструктивно первичную катушку 3-х обмоточного силового трансформатора обычно располагают в середине между двумя вторичными, чтобы ослабить влияние обмоток между собой. Если нулевой вывод заземляется, то она называется «глухозаземленной», в ином случае именуют «обмоткой с изолированной нейтралью».

 Вторичную катушку с более низким напряжением (НН) размещают ближе к стержню устройства.

При подобном расположении напряжение КЗ между обмотками ВН и СН минимально. Это позволяет снизить  потери мощности при передаче в сеть СН. Одновременно значение напряжения КЗ между ВН и НН относительно большое, что ограничивает силу тока короткого замыкания в сети НН низшего напряжения.

3-х обмоточные преобразователи переменного напряжения нашли широкое применение в силовой энергетике. В маркировке изделий они обозначаются третьей буквой «Т» в буквенно-цифровом коде. Очень часто требуется иметь третье более низкое, чем U2 значение для подачи менее мощным электроприемникам или, расположенным вблизи подстанций, потребителям электроэнергии.

Стандартными условиями эксплуатации изделий считается температура не выше 35ºС и влажность воздуха ≤65%, обеспечиваемые в отапливаемом помещении. Товарные позиции этого типа изготовляются как для нужд народного хозяйства, так и экспортируются в страны с умеренным/ тропическим климатом.

На понижающих подстанциях для раздельного питания электрических сетей в радиусе 10–15 км задействуют  электротехнические изделия с выходными параметрами 6–10 кВ, а в радиусе до 50-60 км применяют 35 кВ трансформаторы. 3-х обмоточные преобразователи только с более низким значением параметров используется в измерительной технике и радиотехнике, автоматике и средствах релейной защиты.

Разновидности

Однофазный

Однофазные трехобмоточные трансформаторы для силовых линий обычно изготавливают мощностью 5000–40000 кВт с напряжением обмоток:

• ВН – с значениями 110–121 кВ;
• CН – от 34,5 до 38,5 кВ;
• НН – в диапазоне 3,15–15,7 кВ.

Типовой однофазный 3-х обмоточный преобразователь, например, классов напряжения 15, 20, 24 и 35 кВ предназначен для встраивания в пофазно-экранированные токопроводы сетей 50/60Гц. Конструкция изделия включает следующие составные части и комплектующие:

• бак с крышкой из немагнитной стали, задвижкой и пробкой, заполненный трансформаторным маслом;
• магнитопровод из электротехнической стали;
• активную часть, состоящую из обмоток, изоляции и крепежных элементов;
• плоского контакта на крышке бака первичного вводного напряжения;
• заземляющего ввода первичной обмотки и вводов вторичной обмотки на боковой стенке бака.

Электрические аппараты большой мощности (≤40000 кВа), рассчитанные на работу в интервале 110–121 кВ дополнительно могут оснащаться:

• выхлопной трубой для защиты бака от разрыва парами масла и газовым реле, отключающим подачу электропитания при внутривитковом замыкании в трансформаторе;
• расширителя с воздухоосушителем и термосифонным фильтром для поддержания требуемого уровня масла и предотвращения попадания влаги из атмосферы;
• системами естественной/принудительной циркуляции воздуха или масла.

Экономическая эффективность применения изделия состоит в том, что при 3-х обмоточном исполнении первичный ток равен не арифметической, а геометрической сумме приведенных вторичных токов. Трехобмоточные (многообмоточные) аппараты целесообразно применять вместо двухобмоточных в том случае, если нагрузки ЛЭП/обслуживаемых электрических сетей соизмеримы, то есть отличаются друг от друга не более чем в 5 раз.

Трехфазный

В трехфазных преобразователях переменного напряжения на каждую трансформируемую фазу приходится 3 обмотки. В  таком трансформаторе с общим магнитопроводом обмоток рабочие процессы протекают для каждой фазы аналогично, только со сдвигом во времени. На первичные обмотки поступает переменное фазное напряжение, вторичные обмотки соединены с нагрузкой. Поэтому для описания работы электрического аппарата исследуется только одна рабочая фаза.

Трехфазные 3-х обмоточные преобразователи для силовых линий обычно изготавливают мощностью 5600–31500 кВт и напряжениями катушек  аналогичным тем, которые используются в однофазных аппаратах. Трансформаторы получили наибольшее распространение на электрических подстанциях. По сравнению с группой однофазных трансформаторов при той же мощности они позволяют экономить 12–15% электроэнергии и 20–25% активных материалов в стоимостном выражении. Это конкурентное преимущество изделий подобного типа учитывается при изготовлении аппаратов массовых серий.

Схемы замещения

Схема замещения 3-х обмоточного трансформатора представлена ввиде трехлучевой звезды, состоящей из активных R и реактивных X сопротивлений обмоток. Все сопротивления в схеме приведены к напряжению высшей обмотки. На первичные зажимы подключена ветвь намагничивания (на схеме она соединена с корпусом), состоящая из B – активной  и G – реактивной проводимости.

Проводимость В возникает ввиду потерь в стали части мощности на перемагничивание и вихревые токи, G отражает мощность намагничивания. За номинальную P_ном катушек трансформатора принимается мощность его первичной обмотки. Мощность обмоток трансформатора СН и НН и коэффициент трансформации выбирается под потребности конкретного объекта энергопотребления. Электрический аппарат рассчитывается на соответствующую мощность (диаметр и количество витков, электрическую прочность изоляции, размер и материал магнитопровода). С учетом  нагрева при работе  выбирается соответствующая модель.

Проведение опытов короткого замыкания

Чтобы определить значения параметров этой схемы, необходимо провести 1 опыт холостого хода и 3 опыта с коротким замыканием. Если первый опыт необходим для определения B и G и не отличается от опыта двухобмоточного аналога, то опыты короткого замыкания проводятся с целью определения паспортных данных напряжения короткого замыкания U _к и потерь активной мощности ∆Р _к на соответствующих катушках трансформатора в режиме короткого замыкания:

• U _{к вн}, ∆Р _{к вн} – закорочивается обмотка НН и подается питание на обмотку ВН;
• U _{к сн}, ∆Р _{к сн} – коротится обмотка НН и питание подается со стороны обмотки СН;
• U _{к вс}, ∆Р _{к вс} – накоротко замыкаются клеммы катушки СН и запитывается обмотка ВН.

В результате решения системы уравнений выводится значение U _к каждой из обмоток:

При определении ∆Р _к следует учитывать значение активной мощности, содержащееся в справочнике для конкретной модели трансформатора. Обычно приводится параметр для самой мощной обмотки. Очень часто в источниках дается одно значение ∆Р_к, определенное из опыта КЗ, выполненного для наиболее мощных обмоток, обычно ∆Р_{к вс}. Потери мощности в каждой катушке определяются с учетом соотношения номинальных мощностей обмоток S ном %, выраженных в процентах.  Потери активной мощности ∆Р_к в обмотках СН и НН рассчитываются из пропорций:

При соотношениях всех мощностей обмоток 100 %:

∆Р_{к в} = ∆Р_{к с} = ∆Р_{к н} = 0,5 ∆Р_{к вс},

Если соотношение 100 %, 100 %, 66,7 %, то:

• ∆Р_{к в} = ∆Р_{к с} = 0,5 ∆Р_{к вс};
• ∆Р_{к н} = 1,5 ∆Р_{к в}.

Применять вычисления придется только для электрических аппаратов, производимых ранее. Они  могли иметь мощность обмоток НН и СН в полтора раза меньше, чем мощность катушки ВН.

В последние годы отечественные производители выпускают трехобмоточные трансформаторы с одинаковой мощностью обмоток 100%.