/
Текст
В. А. НИКИТИН
КАК РАССЧИТАТЬ
И ИЗГОТОВИТЬ СИЛОВОЙ
ТРАНСФОРМАТОР
МОСКВА
ИЗДАТЕЛЬСТВО ДОСААФ СССР
1984
СОДЕРЖАНИЕ
1. Введение.................................................3
2. Параметры и характеристики трансформатора < » < • 5
3. Расчет силового трансформатора 6
4. Электрический расчет трансформатора 9
5. Конструктивный расчет трансформатора 15
6. Изготовление трансформатора 20
Вильямс Адольфович Никитин
КАК РАССЧИТАТЬ И ИЗГОТОВИТЬ СИЛОВОЙ
ТРАНСФОРМАТОР
Редактор Г. В. Калишев
Художник В. С. Колосов
Художественный редактор Т. А. Хитрова
Технический редактор 3. И. Сарвина
Корректор И, С. Судзиловская
Н/К
Сдано и набор 05.01.84. Подписано в печать 06.03.84. Г-73577
Формат 84Х1С'81/з2- Бумага типографская № 2. Гарнитура литер.
Печать высокая. Усл. п. л. 1,26. Усл. кр.-отт. 1,47. Уч.-изд. л. 1,02.
Заказ № 67 Изд. № 2/п-321заказ.
Для внутриведомственной продажи
129110, Москва, Олимпийский просп., 22
Тип. Изд-ва ДОСААФ
123424, Москва, Волоколамское шоссе, 88
1. ВВЕДЕНИЕ
1.1. Назначение силового трансформатора
Различные электронные устройства: радиоприемники,
телевизоры, магнитофоны, электрофоны, усилители низ-
кой частоты и другие аппараты нуждаются в источнике
энергии для питания электронных ламп, транзисторов,
микросхем и других радиоэлементов. В качестве таких
источников энергии для носимых аппаратов, как прави-
ло, используются сухие элементы, батареи или аккуму-
ляторы, которые время от времени приходится заменять
новыми или подзаряжать. Для ста-ционарной же аппара-
туры обычно в качестве источника энергии используется
сеть переменного тока напряжением 127 или 220 В. Для
указанных же выше радиоэлементов обычно требуется
питание напряжением, которое значительно отличается
от напряжения сети. Так, для питания нитей накала
электронных ламп и кинескопов необходим источник на-
пряжением 6,3 В, для питания анодных цепей ламп не-
обходимо напряжение 250 ... 300 В, для питания транзи-
сторов и микросхем нужны источники напряжением от
5 до 24 В. Получить такие напряжения при наличии на-
пряжения сети позволяет силовой трансформатор, пре-
образующий напряжение сети в напряжения, которые
необходимы для питания элементов схемы аппарата. В
связи с тем что большинство радиоэлементов нуждается
в питании постоянным током, выходное напряжение с
трансформатора подается на радиоэлементы через вы-
прямитель.
3
1.2. Принцип действия трансформатора
Трансформатор был изобретен П. Н. Яблочковым в
1876 году. Устройство трансформатора показано на рис.
1, а, а его схематическое обозначение — на рис. 1, б.
Трансформатор состоит из стального сердечника и об-
моток, намотанных изолированным обмоточным прово-
дом. Сердечник собирается из тонких пластин специаль-
ной электротехнической стали для снижения потерь
энергии. Обмотка, предназначенная для подключения к
сети переменного тока, называется первичной. Нагрузка
Рис. 1. Трансформатор:
а — общее устройство; б — обозначение в схеме
подключается к вторичной обмотке, которых в трансфор-
маторе может быть несколько. Номера обмоток обычно
проставляются римскими цифрами. Часто О'бмоткам при-
сваивают номера их выводов.
Работа трансформатора основана на магнитном свой-
стве электрического тока. При подключении концов пер-
вичной обмотки к сети по этой обмотке протекает пере-
менный ток, который создает вокруг ее витков и в сер-
дечнике трансформатора переменное магнитное поле.
Пронизывая витки вторичной обмотки, это поле индуци-
рует в них ЭДС. Соотношение количества витков первич-
ной и вторичной обмоток определяет получаемое напря-
жение на выходе трансформатора. Если количество вит-
ков вторичной обмотки больше, чем первичной, выходное
напряжение трансформатора будет больше напряжения
сети, и такая обмотка называется повышающей. Если же
4
вторичная обмотка содержит меньше витков, чем пер-
вичная, выходное напряжение будет меньше напряжения
сети, а обмотка называется понижающей.
Трансформатор — это пассивный преобразователь
энергии. Его коэффициент полезного действия (КПД)
всегда меньше единицы. Это означает, что мощность, по-
требляемая нагрузкой, которая подключена к вторичной
обмотке трансформатора, всегда меньше, чем мощность,
потребляемая нагруженным трансформатором от сети.
Известно, что мощность равна произведению силы тока
на напряжение, следовательно, в повышающих обмотках
сила тока меньше, а в понижающих — больше силы то-
ка, потребляемого трансформатором от сети.
2. ПАРАМЕТРЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ
ТРАНСФОРМАТОРА
2.1. Габаритная мощность
Два разных трансформатора при одинаковом напря-
жении сети могут быть рассчитаны на получение одина-
кового напряжения вторичной обмотки. Но если нагруз-
ка первого трансформатора потребляет большой ток, а
второго маленький, значит, первый трансформатор ха-
рактеризуется по сравнению со вторым большей мощ-
ностью. Чем больше сила тока в обмотках трансформа-
тора, тем больше и магнитный поток в его сердечнике,
поэтому сердечник должен быть толще. Кроме того, чем
больше сила тока в обмотке, тем более толстым прово-
дом она должна быть намотана, а это требует увеличе-
ния окна сердечника. Поэтому от мощности трансформа-
тора зависят его габариты, и наоборот, сердечник опре-
деленного размера пригоден для изготовления трансфор-
матора только до определенной мощности, предельной
для данных размеров сердечника, которая называется
габаритной мощностью трансформатора.
2.2. Коэффициент трансформации
Количество витков вторичной обмотки трансформато-
ра определяет напряжение на выводах этой обмотки. Но
это напряжение зависит также и от количества витков
2 Зак. 67
5
первичной обмотки. При определенном значении напря-
жения питания первичной обмотки напряжение вторич-
ной обмотки зависит от отношения количества витков
вторичной обмотки к количеству витков первичной об-
мотки. Это отношение и называется коэффициентом
трансформации.
2.3. Количество витков на 1 вольт
Если напряжение на вторичной обмотке зависит от
коэффициента трансформации, можно ли выбирать коли-
чество витков одной из обмоток, например первичной,
произвольно? Оказывается — нельзя. Дело в том, что
чем меньше габариты сердечника, тем больше должно
быть количество витков каждой обмотки. Поэтому каж-
дый размер сердечника трансформатора характеризует-
ся вполне определенным количеством витков его обмо-
ток, приходящимся на один вольт напряжения, меньше
которого брать нельзя. Эта характеристика называется
количеством витков на 1 вольт.
2.4. Коэффициент полезного действия
Как и всякий преобразователь энергии, трансформа-
тор обладает коэффициентом полезного действия. Коэф-
фициентом полезного действия называется отношение
мощности, потребляемой нагрузкой трансформатора, к
мощности, которую нагруженный трансформатор потреб-
ляет от сети.
КПД маломощных трансформаторов, которые обычно
применяются для питания бытовой электронной аппара-
туры, колеблется в пределах от 0,8 до 0,95. Более высо-
кие значения имеют трансформаторы большей мощности.
3. РАСЧЕТ СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА
3.1. Требования к силовому трансформатору
Перед тем как начинать электрический расчет сило-
вого трансформатора, необходимо сформулировать тре-
бования, которым он должен удовлетворять. Эти требо-
вания будут являться исходными данными для расчета.
6
Технические требования к трансформатору формули-
руются также в результате расчета, для чего необходи-
мо знать те напряжения и токи, которые должны быть
обеспечены вторичными обмотками. Обычно перед рас-
четом трансформатора производится расчет выпрямите-
ля, в результате которого становятся известны напря-
жения каждой из вторичных обмоток и потребляемые от
этих обмоток токи. Если напряжения и токи каждой
из обмоток трансформатора известны, то расчет выпря-
мителя производить не нужно.
3.2. Расчет габаритной мощности
Для определения габаритной мощности трансформа-
тора необходимо определить мощности, потребляемые
от каждой вторичной обмотки, и сложить их, учтя также
К’ПД трансформатора. Мощность, потребляемую от лю-
бой обмотки, определяют путем перемножения напряже-
ния этой обмотки на силу потребляемого от нее тока
P=UI,
где Р — мощность, потребляемая от обмотки, Вт;
U —- напряжение этой обмотки, В;
I —1 сила тока этой же обмотки, А.
Суммарная мощность, потребляемая, например, тре-
мя вторичными обмотками, будет равна:
Р^ил + ил + иЛ-
Для определения габаритной мощности трансформа-
тора полученное значение суммарной мощности Pv нуж-
но разделить на КПД трансформатора:
Ру
Р,-—,
*1
где Рг — габаритная мощность трансформатора;
т] — КПД трансформатора.
3.3. Определение КПД трансформатора
Заранее рассчитать КПД трансформатора нельзя,
так как для этого нужно знать величину потерь энергии
в обмотках и в сердечнике, а для этого нужно знать и
7
параметры обмоток (диаметры проводов и их длину), и
параметры сердечника (длину магнитной силовой линии,
марку стали). Поэтому с достаточной для практического
расчета точностью КПД трансформатора можно опре-
делить по табл. 1.
Таблица I
Суммарная МОЩНОСТЬ Pj,, Вт 10... 20 20 ... 40 40 ... 100 100.. . 300
КПД трансфор- матора, г] 0,8 0,85 0,88 0,92
3.4. Пример расчета
Допустим, что нужно рассчитать трансформатор,
имеющий три вторичные обмотки со следующими пара-
метрами:
U! = 6,3 В; Ii = l,5 А;
U2=12 В; 12=0,3 А;
U3=120 В; 1з=59 мА.
Находим суммарную мощность, потребляемую от
вторичных обмоток: Р s=UiIi+U2l2+U3l3 = 6,3-1,5+12-
•0,3+120-0,059=20,13 Вт. Обратите внимание на то, что
при расчете сила тока третьей обмотки, указанная в ис-
ходных данных в миллиамперах (мА), обязательно пе-
реводится в амперы (А): 59 мА=0,059 А.
Из табл. 1 находим КПД трансформатора г|=0,85 и
определяем его габаритную мощность:
Рг = 11 = —23,7 Вт.
у 0,85
8
4. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ
ТРАНСФОРМАТОРА
4.1. Определение типа и размеров сердечника
Наиболее распространены две формы сердечника:
О-образная (рис. 2, а) и Ш-образная (рис. 2, б). На
сердечнике О-образной формы обычно располагаются
две катушки, а на сердечнике Ш-образной формы —
одна (рис. 3). Зная габаритную мощность трансформа-
тора, находят сечение его сердечника:
1,2 /Р?.
Рис. 2. Формы сердечника трансформатора:
а — О-образная; б — Ш-образная
Рис. 3. Размещение катушек на сердечнике трансформатора’
а — на О-образном сердечнике; б — на Ш-образном сердечнике
9
Сечение сердечника, как показано на рис. 2, это про-
изведение ширины рабочего керна (на котором распола-
гается катушка) а на толщину пакета с. Размеры а и с
выражают в сантиметрах, а сечение — в квадратных
сантиметрах.
После этого выбирают тип пластин трансформатор-
ной стали и определяют толщину пакета. Для этого сна-
чала находят приблизительную ширину рабочего керна
сердечника по формуле:
a=0,8]/S .
Затем по полученному значению а производят выбор
типа пластин трансформаторной стали из числа имею-
щихся в наличии и находят фактическую ширину рабо-
чего керна а, после чего определяют толщину пакета:
S
с = — .
а
4.2. Определение количества витков на 1 вольт
Количество витков, приходящихся на 1 вольт напря-
жения, определяется сечением рабочего керна сердечни-
ка по формуле:
где п — количество витков на 1 вольт;
k — коэффициент, определяемый свойствами сер-
дечника;
S — сечение рабочего керна сердечника.
Из приведенной формулы видно, что чем меньше ко-
эффициент k, тем меньше витков будут иметь обмотки
трансформатора. Однако произвольно выбирать коэффи-
циент k нельзя. Его значение обычно лежит в пределах
от 35 до 60. В первую очередь оно зависит от техноло-
гии изготовления сердечника. При использовании сер-
дечников С-образной формы, витых из тонкой ленты,
можно брать /г=35. Если используется сердечник О-об-
разной формы, собранный из П- или Г-образных пластин
без отверстий по углам, берут &=|40. Такое же значение
k берется при использовании пластин типа УШ, у кото-
рых ширина боковых кернов больше половины ширины
10
среднего керна. Если используются пластины типа Ш,
у которых ширина среднего керна ровно вдвое больше
ширины боковых кернов, без отверстий по углам, целе-
сообразно взять 6=45, а если Ш-образные пластины
имеют отверстия, то 6=50. Наконец, коэффициент k бе-
рется равным 60 при использовании Ш-о'бразных плас-
тин толщиной 0,5 мм с отверстиями, в то время как
меньшие значения k соответствуют толщине пластин
0,35 мм. Следует заметить, что выбор значения k в зна-
чительной мере условен и им можно в некоторых пре-
делах варьировать, если учесть, что уменьшение k облег-
чает намотку, но ужесточает режим трансформатора.
При использовании пластин из высококачественной
трансформаторной стали этот коэффициент можно не-
много уменьшать, а при низком качестве стали прихо-
дится его увеличивать.
4.3. Определение количества витков обмоток
Зная необходимое напряжение каждой обмотки и
количество витков на 1 вольт, легко определить количе-
ство витков обмотки перемножив эти величины:
W=Un.
Это соотношение справедливо для первичной обмотки, а
при определении количества витков вторичных обмоток
нужно вводить приближенную поправку на падение на-
пряжения на самой обмотке от протекающего по ее про-
воду тока нагрузки:
W=mU/i.
Коэффициент т зависит от силы тока, протекающего по
данной обмотке, и может быть найден из табл. 2.
Таблица 2
Сила тока вто- ричной обмот- ки, А 0,2... 0,5 0,5... 1,0 1,0. .. 2,0 2,0 4,0
т 1,02 1,03 1,04 1,06
Если сила тока меньше 0,2 А, можно принимать т=1.
11
4.4. Определение диаметра провода
Толщина провода, которым наматывается обмотка
трансформатора, определяется силой тока, протекающе-
го по этой обмотке. Чем больше ток, тем толще должен
быть провод. Это связано с тем, что толщина провода
определяет сопротивление обмотки. Чем тоньше провод,
тем больше сопротивление обмотки, а значит, и падение
напряжения на ней, и тем сильнее она нагревается. Для
каждого же типа обмоточного провода существует пре-
дел допустимого нагрева, который учитывается введени-
ем в расчет коэффициента р, определяемого по табл. 3.
Таблица 3
Марка провода ПЭЛ ПЭВ-1 ПЭВ-2 ПЭТ
Р 0,8 0,72 0,69 0,65
Выбрав коэффициент р, можно определить диаметр
провода каждой обмотки:
d=p VT,
где d — диаметр провода по меди, мм;
I — сила тока в обмотке, А.
Найденное значение диаметра провода округляют до
ближайшего большего стандартного диаметра.
Сила тока в первичной обмотке определяется исходя
из габаритной мощности трансформатора и напряжения
сети:
4.5. Пример электрического расчета
Произведем расчет трансформатора по тем исходным
данным, которые были приведены в разделе 3.4.
Находим сечение сердечника трансформатора:
S = l,2 /PT=1,2/23J=5,84 cm2.
12
Находим приближенное значение ширины рабочего
керна:
а=0,8]/’5'=0,8/5Ж=1,93 см.
(Выбираем пластины трансформатора типа Ш-19, для
которых а=1,9 см, и находим толщину пакета:
е _ S _ 5,84 _ О .
С- — 1 "" 1 О 1 V М •
а 1,9
Фактически полученное сечение сердечника:
S =ас= 1,9-3,1=5,89 см2.
Определяем коэффициент k. Допустим, что использу-
ются пластины трансформаторной стали типа Ш-19 без
отверстий по углам. Тогда 6 = 45.
Находим количество витков на 1 вольт:
Определяем количество витков первичной обмотки:
при питании от сети напряжением 127 В:
W'=U'n= 127-7,64 = 970 витков;
при питании от сети напряжением 220 В:
W" = U"n=220-7,64 = 1680 витков.
Определяем количество витков дополнительной сек-
ции первичной обмотки, которую необходимо подклю-
чить к обмотке, рассчитанной на 127 В, при питании ее
напряжением 220 В:
Wa =W"—W' = 1680—970 = 710 витков.
Находим из табл. 2 коэффициент т для каждой из
вторичных обмоток:
mi = l,04 при Ii = 1,5 А;
т2= 1,02 при 12=0,3 А;
т$ = 1,00 при 1з=0,059 А.
13
Определяем количество витков каждой вторичной'
обмотки:
Wi==m!Ui«= 1,04-6,3 • 7,64 = 50 витков;
\V2 = m2U2n= 1,02-12 -7,64 = 94 витка;
W3 = m3U3n = 1 • 120 • 7,64=917 витков.
Количество витков округлено до ближайшего целого
числа.
Находим силу тока в первичной обмотке при питании
от сети напряжением 127 В:
1' = Л = 237=0,187 А.
U' 127
То же при напряжении сети 220 В;
1"-= Л = Л=0,108 А.
U" 220
Находим диаметр провода первичной обмотки для
секции, рассчитанной на напряжение 127 В при исполь-
зовании провода марки ПЭВ-1 (коэффициент р = 0,72 бе-
рем из табл. 3):
d' — p /1~=0,72 /0J87 = 0,311 мм.
То же для секции на 220 В:
d"=p VYr=0,72 /б?108 = 0,236 мм.
Находим диаметры проводов вторичных обмоток:
Ji—/?/17= 0,72/Т?5 = 0,882 мм;
/ = р //=0,72 //3 = 0,394 мм;
0,72//059=0,175 мм.
Составляем схему трансформатора (рис. 4) и табли-
цу намоточных данных (табл. 4), где диаметры прово-
дов по меди выбраны из ближайших больших стандарт-
ных значений, а диаметры проводов в изоляции взяты на
10% больше, чем диаметры проводов по меди.
14
4
Рис. 4.
Расчетная схема
трансформатора
Намоточные данные трансформатора
Таблица 4
Номера выводов Количество витков, W Диаметр прово- да по-меди, d, мм Диаметр прово- да по изоляции, d из* мм
1, 2 970 0,31 0,34
2, 3 710 0,25 0,275
4, 5 50 0,9 0,99
6, 7 94 0,41 0,45
8, 9 917 0,18 0,2
5. КОНСТРУКТИВНЫЙ РАСЧЕТ
ТРАНСФОРМАТОРА
51. Определение эффективных размеров окна
сердечника
Окно сердечника, предназначенное для размещения
катушки с обмотками, имеет размеры, соответствующие
толщине катушки Ь и ее ширине h (см. рис. 2). Однако
не вся площадь окна может быть занята обмотками, не-
обходимо оставить место и для каркаса катушки. Кроме
того, обмотки нельзя наматывать вплотную к щечкам
каркаса, так как это может привести к «проваливанию»
витков верхних слоев намотки в пространство, занятое
15
нижними слоями, в результате чего может возникнуть
пробой между витками, появятся короткозамкнутые вит-
ки, и во время работы трансформатора его обмотки сго-
рят. Исходя из этого, в зависимости от конструкции
каркаса и толщины материала, нз которого он будет из-
готовлен, а также с учетом расстояния между щечкой
каркаса и началом намотки каждого слоя, выбираются
эффективные размеры окна Ь9 и h3.
5.2. Выбор прокладок между слоями и обмотками
Обмотки трансформатора наматываются рядовой на-
моткой виток к витку с прокладками между слоями для
обеспечения электрической изоляции одного слоя по от-
ношению к соседнему, иначе возникнет пробой между
витками обмоток. Ведь между началом первого слоя и
концом второго, которые оказываются расположенными
один под другим, действует значительное напряжение,
обычно превышающее допустимое напряжение для эма-
левой изоляции. Поэтому между слоями используются
прокладки в виде одного слоя кабельной бумаги толщи-
ной б, а между обмотками — три слоя такой же бумаги.
Иногда, если прочность электрической изоляции какой-
либо обмотки нужно специально увеличить, между этой
обмоткой и другими прокладывают дополнительно один
или несколько слоев лакоткани.
5.3. Определение толщины обмотки
При определении толщины обмотки сначала нужно
определить количество витков Wc , которое может раз-
меститься в одном слое. Для этого эффективную ширину
окна нужно разделить на диаметр провода по изоляции:
WC=A. .
Полученный результат округляют до ближайшего мень-
шего целого числа. Затем находят количество слоев пс ,
которое займет обмотка, разделив общее количество ее
витков W на количество витков Wc одного слоя:
16
Полученное значение пс округляют до ближайшего
большего целого числа, после чего определяют толщину
обмотки t:
t=nc +6(НС —1).
5.4. Определение толщины катушки
Для определения толщины катушки нужно сложить
значения толщины каждой обмотки и к результату при-
бавить толщину прокладок между обмотками:
Т=ti + /2+^з + • • + 36v,
где /ь t2, ts и т. д. — толщина каждой обмотки;
v — количество обмоток;
6 — толщина бумаги для прокладок.
5.5. Проверка размещения обмоток в окне сердечника
Полученная толщина катушки Т должна быть мень-
ше, чем эффективный размер окна Ь3 . Теоретически это-
го достаточно для вывода о том, что катушка должна
разместиться в окне сердечника. Однако на практике
существуют некоторые факторы, которые трудно учесть
в процессе упрощенного расчета. Одним из таких фак-
торов является невозможность, а иногда просто неуме-
ние намотчика укладывать при намотке виток вплотную
к предыдущему. В результате уменьшается количество
витков в слое относительно расчетного, а следовательно,
увеличивается количество слоев, что ведет к увеличению
фактической толщины катушки. Кроме того, форма вит-
ка на практике не получается прямоугольной, а напоми-
нает эллипс, что также приводит к увеличению толщи-
ны катушки. Поэтому следует устанавливать некоторый
запас по толщине катушки. Так, при ручной намотке и
низкой квалификации намотчика полученное расчетом
значение Т должно быть хотя бы в два раза меньше,
чем Ьэ . Если намотка производится на станке и квали-
фикация намотчика достаточно высока, Т может быть в
1,2 раза меньше Ьэ . Если такие соотношения не полу-
чаются, необходимо произвести перерасчет трансформа-
тора, увеличив размер окна путем выбора другого типо-
размера пластин или увеличив сечение рабочего керна
17
за счет увеличения толщины пакета. Это снизит количе-
ство витков на 1 вольт, уменьшится количество витков
всех обмоток, и толщина катушки Т станет меньше.
5.6 Пример расчета
Произведем конструктивный расчет трансформатора,
который явится заключением электрического расчета,
проведенного в разделе 4.5.
Для пластин трансформаторной стали типа Ш19
размеры окна равны:
5 = 17 мм,
5=46 мм.
Допустим, что каркас катушки будет выполнен из гети-
накса толщиной 0,5 мм. Тогда эффективная ширина окна
должна быть уменьшена на толщину каркаса, т. е. Ь3 —
= 16,5 мм. Эффективная ширина намотки может быть
найдена, если из высоты окна h вычесть толщину двух
щечек каркаса и двойное расстояние между щечками и
крайними витками обмоток, которое можно принять рав-
ным 2 мм. Тогда h3 =41 мм.
Выберем для прокладок между слоями и между об-
мотками бумагу толщиной 5=0,1 мм.
Найдем количество витков в слое для секции при
напряжении 127 В первичной обмотки:
Находим количество слоев этой обмотки:
и ее толщину:
t'=n'c d'm +б(п'с — 1) =9-0,34+0,1 • 8,0=3,86 мм.
Количество витков в слое при напряжении 220 В:
Количество слоев:
149
18
Wc=
</ИЗ
ws
Пе =
Толщина обмотки:
Г=п"с<Гиз + д(л"с—1) =5-0,275+0,1 >4=1,78 мм.
Для вторичной обмотки № 1:
ц; _ 41 л ,
Wc = -л- =——=41 виток,
^из 0,99
W, 50 с
/гс=“77“=:----- = 2 СЛОЯ.
Wc 41
^=ясаГиз+б(пс—1) =2-0,99+0,1 • 1 = 2,08 мм.
Для вторичной обмотки № 2:
—4 = 91 виток,
0,45
..t — —94 - = 2 СЛОЯ,
L Wc 91
^=яс^из + б(пс —1) =2-0,45+0,1-1 = 1,00 мм.
Для вторичной обмотки № 3:
Wc= - 41
^из
w3
с wc
t& — ncdm +б(пс—1) =5-0,2+0,1-4=1,4 мм.
Находим теперь толщину катушки трансформатора:
T = f+f'+fl + f2+f3+36v=3,86+1,78+2,08+1,0+1,4 +
+ 3-0,1 -5= 11,62 мм.
= 209 витков,
0,2
= 5 слоев,
209
Определим запас размещения катушки в окне сердеч-
ника:
-Ь- — -16JL — 1 42.
Т 11,62
Из полученного результата можно сделать вывод о
том, что намотка может быть выполнена вручную при
средней квалификации намотчика.
19
6. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ТРАНСФОРМАТОРА
6.1. Изготовление каркаса
Каркас для катушки трансформатора может быть из-
готовлен из картона или прессшпана, как показано на
рис. 5. Гильза делается из полоски шириной, равной вы-
соте окна сердечника, и длиной, равной периметру рабо-
чего керна сердечника. Щечки вырезаются так, чтобы
гильза входила в их отверстия. Гильза со щечками
скрепляется полосками бумаги казеиновым клеем.
Значительно более жесткий каркас получается, если
его изготовить из гетинакса или текстолита. Детали та-
кого каркаса показаны на рис. 6. Высота зубчиков де-
тали 2 и глубина впадин Z детали 1 равны толщине ма-
териала. Ширина зубчиков и впадин берется произволь-
ной, но одинаковой. Нужно изготовить по две штуки
каждой детали. Ширина полочек щечек, на которых рас-
положены отверстия, берется несколько большей, чем
без отверстий. Отверстия служат для пропускания выво-
дов от концов обмоток.
Сборка каркаса производится в такой .последователь-
ности. Сначала обе щечки складываются вместе, одна к
другой. В окно щечек вставляются две сложенные дета-
ли 1 в вертикальном положении, затем их поворачивают
в горизонтальное положение и разводят: одну деталь в
верхнюю часть щечек, а вторую — в нижнюю и вытяги-
вают на себя до упора. Далее устанавливают детали 2
так, чтобы их зубчики вошли во впадины деталей 1. Об-
разуется гильза со щечками у одного края, которая лег-
ко рассыпается. Наконец, одну щечку передвигают по
гильзе вперед до упора, после чего каркас уже оказы-
вается прочным и рассыпаться не может.
6.2. Изготовление прокладок
Изготовление прокладок является серьезным делом,
и пренебрегать аккуратностью нельзя, так как небреж-
ность, допущенная здесь, приводит либо к пробою между
витками катушки, либо к увеличению ее размеров, и она
затем не входит в окно сердечника. Для прокладок нуж-
но заранее нарезать длинные полоски бумаги шириной
на 5 мм больше эффективной высоты окна h . По бокам
20
Рис. 5.
Каркас
для катушки
трансформатора
Рис. 6.
Детали
каркаса
из гетинакса
(текстолита)
Рис. 7.
Прокладка
для обмотки
21
полоски аккуратно надрезаются на глубину 3 ... 4 мм
через 3 ... 5 мм, как показано на рис. 7. Это даст воз-
можность огибания гильзы, а бахрома, примыкая к щеч-
кам, предохранит витки от «проваливания» в область
предыдущего слоя.
6.3. Намотка катушки
Перед намоткой нужно заготовить провод для выво-
дов, в качестве которого используется гибкий много-
жильный изолированный провод. Можно применить мон-
тажный провод марки МГШВ. Намотка начинается с ус-
тановки вывода. Конец провода освобождается от изо-
ляции на длину 10 мм, жилки скручиваются и облужи-
ваются. Залуженный конец вывода вставляется снаружи
в отверстие левой щечки, расположенное ближе к гиль-
зе, и продвигается вплотную к правой щечке. Конец об-
моточного провода необходимого диаметра зачищается от
лака, залуживается, скручивается с залуженным концом
вывода, и скрутка пропаивается. На место пайки накла-
дывается кусочек сложенной пополам бумаги так, чтобы
пайка оказалась внутри, после чего начинается намотка.
При отсутствии намоточного станка удобно пользоваться
ручной дрелью, зажатой в тисках в горизонтальном по-
ложении. В окно каркаса вставляют деревянную бобыш-
ку с отверстием посередине. В него вставляют длинный
винт, другой конец которого зажимают в патрон дрели.
Катушка с обмоточным проводом устанавливается на
горизонтальной оси под тисками. Намотка первого слоя
ведется справа налево. Левой рукой вращают ручку дре-
ли, а правой держат наматываемый провод, создавая на-
тяжение. Намотка поверх вывода закрепляет первый
слой, и случайно выдернуть его будет невозможно. На-
мотка слоя ведется не доходя до левой щечки на 2 мм.
Затем кладется прокладка, концы которой должны ло-
житься внахлест, один на другой. Нужно следить, чтобы
нахлесты всех прокладок ложились на тех боках гильзы,
которые соответствуют полочкам щечек с отверстиями.
В слой нужно стараться уложить столько витков, сколь-
ко было получено при расчете. Намотав предпоследний
слой, на него укладывают вывод, пропустив его в отвер-
стие той щечки, около которой находится конец предпо-
следнего слоя. Залуженный конец вывода загибается у
22
противоположной щечки. Затем наматывается последний
слой, его конец припаивается к концу вывода, и этот
вывод оказывается закреплен последним слоем намотки.
Теперь кладутся три слоя прокладок, после чего анало-
гично ведется намотка следующей обмотки.
6.4. Сборка трансформатора
После намотки катушки производится сборка, в про-
цессе которой необходимо обеспечить минимальные маг-
нитные зазоры. Для этого сборка пластин производится
вперекрышку. Катушка кладется на стол выводами
вверх или вниз так, чтобы ее окно располагалось гори-
зонтально слева направо. Первая Ш-пластина вставляет-
ся слева, вторая — справа. Затем слева кладется пере-
мычка, и третья пластина вставляется слева. После это-
го справа кладется перемычка и вставляется четвертая
пластина. Сборка продолжается до заполнения окна.
Последние пластины приходится забивать, пользуясь де-
ревянным молотком или деревянной прокладкой. После
сборки пластин их нужно уплотнить, постукивая с бо-
ков, а сердечник стянуть либо шпильками, если исполь-
зовалисыпластины с отверстиями, либо обоймой. Шпиль-
ки, перед тем как их вставляют в отверстия сердечника,
нужно обернуть одним-двумя слоями бумаги. С обоих
концов устанавливают шайбы, гайки и контргайки. На
выступающие концы шпилек можно установить гетинак-
совые планки с контактами, к которым припаиваются
выводы обмоток, контакты нумеруются рейсфедером, за-
правленным белой нитроэмалью. Чтобы не спутать кон-
цы, в процессе намотки полезно на выводы надевать
бирки с их номерами.
6.5. Проверка готового трансформатора
Проверка готового трансформатора производится сле-
дующим образом. Сначала омметром нужно проверить
сопротивление между выводами разных обмоток, а так-
же между выводами обмоток и сердечником. Омметр
должен показывать бесконечно большое сопротивление.
Более надежная проверка сопротивления изоляции мо-
жет быть произведена с помощью мегомметра типа
Ml 101 с рабочим напряжением 500 В. Сопротивление
23
изоляции между обмотками, а также между обмотками
и сердечником должно быть не менее 0,5 МОм.
Затем первичную обмотку трансформатора подклю-
чают к сети переменного тока соответствующего напря-
жения. Вторичные обмотки должны быть разомкнуты.
Такой режим называется режимом холостого хода. Если
измерить силу тока первичной обмотки в режиме холо-
стого хода амперметром, она должна составлять 5 ...
10% от расчетной для нагруженного трансформатора. В
режиме холостого хода трансформатор не должен нагре-
ваться. Гудение также не допускается. Гудение означает
неплотную сборку сердечника, который нужно подтя-
нуть, или наличие люфта между рабочим керном сер-
дечника и катушкой. В этом случае в зазор забиваются
одна-две пластинки из гетинакса.
Окончательная проверка трансформатора производит-
ся под нагрузкой при его использовании в той схеме,
для которой он предназначен. Проверка состоит в изме-
рении напряжения каждой обмотки и пробном «электро-
прогоне» трансформатора. Включенный трансформатор
с нагрузкой выдерживается в течение 3 ... 4 ч. В процес-
се прогона не должно быть гудения и не должен появ-
ляться запах гари. В конце «электропрогона» измеряет-
ся сила тока первичной обмотки, которая должна соот-
ветствовать расчетному с допуском ±10%.