Намотка тороидального трансформатора своими руками

Намотка тороидального трансформатора своими руками

Намотка трансформатора своими руками — задача несложная, если к ней подготовиться заранее. Люди, которые изготавливают различную радиоаппаратуру или силовые инструменты, имеют потребность в трансформаторах для конкретных нужд. Поскольку далеко не всегда предоставляется возможность приобрести определенные изделия, то мастера зачастую наматывают тороидальные трансформаторы самостоятельно. Те, кто в первый раз пытаются провести обмотку, сталкиваются с трудностями: не могут определить правильность расчетов, подобрать соответствующие детали и технологию. Необходимо понимать, что разные типы наматываются по-разному.

  • Подготовка к проведению намотки
  • Необходимые материалы
  • Как ускорить рабочий процесс

Также кардинально отличаются тороидальные устройства. Расчет тороидального трансформатора и его намотка будут особыми. Так как радиолюбители и мастера создают детали под силовое оборудование, но не всегда обладают достаточными знаниями и опытом для их изготовления, то этот материал поможет данной категории людей разобраться с нюансами.

Как я сделал станочек для намотки трансформаторов, простой и точный

При наличии времени и терпения это устройство вполне справлялось, один недостаток — обе руки заняты. Одной приходится крутить ручку, другой укладывать провод. И решил я этот процесс немного усовершенствовать.

В закромах копились годами всякие механизмы, электродвигатели и редукторы. Пришло время пустить их на благое дело. Решение было таким: сделать настольный намоточный станок с электроприводом, механическим счетчиком витков и ручным приводом укладчика провода.

Для корпуса был выбран листовой гетинакс толщиной 6 мм, хороший прочный материал. Выпилил две одинаковые боковые стенки, сразу разметил отверстия для валов. К основанию трансомоталки (также из гетинакса) прикрепил боковые стенки через алюминиевые уголки. Отверстия под вращающиеся валы были расширены для запресовки подшипников.

На боковой стенке, противополжной к приводу, сделано отверстие для подшипника и вертикальная прорезь сверху для удобства снятия приводного вала. С внутренней стороны сделан упор для подшипника, а с наружней стороны откидная скоба, чтобы фиксировать подшипник в его седле. Подняв скобу, можно вытащить вал вместе с левым подшипником. Правый остается в правой стенке.

Механический счетчик был извлечен из спидометра какого-то ВАЗа. Сначала привод счетчика был сделан через резиновый пасик.

Благо нашлось две одинаковых шестерни. Одну из которых установил на рабочий вал, а другую на вал привода счетчика. Теперь с количеством намотанных витков и показаниями счетчика расхождений нет.

Привод сделан из низковольтного (12В) двигателя в комплекте с понижающим редуктором. Питание двигателя от трансформатора ТН.

Для регулировки скорости намотки используется переключатель питания: 6В или 12В. Также смонтирован переключатель «намотка-нейтраль-реверс» и пружинная кнопка для подачи напряжения на привод.

Механический укладчик также прост и удобен в работе. Каретка укладчика приводится в движение вращением рукоятки вала диаметром 8 мм, сделанного из шпильки с резьбой по всей длине. Каретка движется по направляющей, взятой из струйного принтера, диаметром также 8 мм. На фото все прекрасно видно.

К диаметру провода легко приноровиться и левой рукой нужно с определенной частотой проворачивать вал укладчика, чтобы провод ложился виток к витку.

На этом простом устройстве уже намотано 3 выходных и 3 силовых трансформатора под двухтактные ламповые усилители для гитарных комбо типа Fender 5e3 на 6V6 и JCM800 на EL34. Но об этом в следующий раз.

Устройство и принцип действия.

Подающий узел.

Подающий узел предназначен для закрепления на нём бобины с проводом, различных величин, и обеспечения натяжения провода.
В него входит механизм крепления бобин и механизм подтормаживания вала.

Рисунок 2.
Подающий узел.

Подтормаживание.

Без подтормаживания подающей бобины, намотка провода на каркасах будет рыхлая и качественной намотки не получится. Войлочная лента «2», тормозит барабан «1». Поворот рычага «3», натягивает пружину «4» — регулировка силы торможения. Для разной толщины провода, настраивается своё притормаживание. Здесь используются готовые детали видеомагнитофона.

Рисунок 3.
Подтормаживающий механизм.

Центровка бобины.

Малые габариты станка и расположение в непосредственной близости, наматываемой катушки и подающей бобины с проводом, потребовали ввести дополнительный механизм центровки подающей бобины.

Рисунок 4, 5.
Центрирующий механизм.

При намотке катушки, провод с бобины воздействует на шторку «5», выполненной виде “вилки” и шаговый двигатель «3», через редуктор с делением 6 и зубчатый ремень, по роликовым направляющим «4», автоматически сдвигает бобину в нужном направлении.
Таким образом, провод всегда находится по центру см. рис 4, рис 5:

Рисунок 6.
Датчики, вид сзади.

Состав и устройство датчиков.

19. Оптические датчики механизма центровки бобины.
5. Шторка перекрывающая датчики механизма центровки бобины.
20. Шторки перекрывающие датчики переключения направления позиционера.
21. Оптические датчики переключения направления позиционера.

Позиционер.

Шторками «20» рис. 6 — выставляется граница намотки. Шаговый двигатель, перемещает механизм укладчика, пока шторка не перекроет один из датчиков «21» рис. 6, после чего меняется направление укладки.
В любой момент можно изменить направление укладки кнопками «1» рис. 7.

Рисунок 7.
Укладчик.

Скорость вращения шагового двигателя «9» рис. 7, синхронизирована с помощью датчика «10», «11» рис 8, с вращением наматываемой катушки и зависит от диаметра провода установленного в меню. Диаметр провода, может быть выставлен 0.02 – 0.4мм. С помощью ручки «8» рис. 7, можно передвинуть весь позиционер в сторону, не изменяя границы намотки. Таким образом, можно намотать другую секцию в многосекционных каркасах.

Рисунок 8.
Оптодатчик.

Состав позиционера и оптодатчика (рис. 7-8).

1. Кнопки ручного переключения направления укладки.
2. Светодиоды направления укладки.
3. Шторки перекрывающие датчики переключения направления позиционера.
4. Линейный подшипник.
5. Капролоновая гайка.
6. Ведущий винт. Диаметр 8мм, шаг резьбы 1,25мм.
7. Шариковые мебельные направляющие.
8. Ручка перемещения позиционера на другую секцию при намотке секционных обмоток.
9. Шаговый двигатель.
10. Оптический датчик синхронизации.
11. Диск, перекрывающий датчик синхронизации. 18 прорезей.

Приёмный узел.

Рисунок 9.
Приёмный узел.

Рисунок 10, 11.
Приёмный узел.

1. Счётчик витков.
2. Коллекторный высокоскоростной двигатель.
3. Шестерня редуктора.
4. Кнопка «сброс счётчика».
5. Регулировка скорости.
6. Включатель «Старт намотки».
7. Крепёж наматываемой катушки.

Вращение наматываемой катушки, производит коллекторный высокооборотный двигатель через редуктор.
Редуктор состоит из трёх шестерён с общим делением 18. Это обеспечивает необходимый вращающий момент на малых оборотах.
Регулировка скорости двигателя, производится изменением питающего напряжения.

Рисунок 12, 13.
Крепление каркаса имеющего отверстие.

Конструкция приёмного узла позволяет закреплять, как каркасы имеющие центральное отверстие, так и каркасы, таких отверстий не имеющие, что хорошо видно на рисунках.

Рисунок 14, 15.
Крепление каркаса не имеющего отверстие.

Электрическая схема.

Рисунок 16.
Электрическая схема намоточного станка.

Всеми процессами станка, управляет микроконтроллер PIC16F877.
Индикация количества витков и диаметра провода, отображается на светодиодном четырёх знаковом индикаторе. При нажатой кнопке «D», отображается диаметр провода, при отжатой количество витков.
Для изменения диаметра провода, нажать кнопку «D» и кнопками «+», «-» изменить значение. Установленное значение автоматически сохраняется в EEPROM. Кнопка «Zerro» — обнуление счётчика. Разъём «ISCP» служит для программирования микроконтроллера.

Читайте также  3л722 паспорт

P.S. Чертежей механической части не существует, потому что устройство изготовлялось в одном экземпляре, и конструкция формировалась в процессе сборки.
В данной конструкции были использованы имеющиеся в разборке элементы и узлы (не имеющие маркировки) от видеомагнитофонов и принтеров.
Ни в коем случае я не настаиваю в точном повторении данной конструкции, а лишь как в использовании каких-либо узлов от неё в своих конструкциях.
Повторение данного устройства возможно опытными радиолюбителями, имеющие навыки работы с механикой и способными изменить конструкцию под свои, имеющиеся механические части.
Механическая часть соответственно, может быть реализована по другому.
Редукторы на двигателях, могут быть и с другим делением.

Критические элементы:

Чтобы программа работала правильно, необходимо соблюсти ряд условий, а именно;
Оптический датчик «17» рис 1. , может быть другой конструкции, но обязательно на 18 отверстий.
Винт позиционера, обязательно с шагом 1,25мм – это стандартный шаг для винта диаметром 8мм.
Шаговый двигатель позиционера 48 шагов/оборот, 7.5 градусов/шаг – это самые распространённые двигатели в оргтехнике.

Демонстрационный ролик работы станка:

Ниже в прикреплении (в архиве) собраны все необходимые файлы и материалы для сборки намоточного станка.
Если по сборке и наладке у кого-то возникнут какие либо вопросы, то задавайте их здесь на форуме. По возможности постараюсь ответить и помочь.

Желаю всем удачи в творчестве и всего наилучшего!

Архив «Намоточный станок».»

Конструкция и принцип работы

Конструктивная особенность такого трансформатора заключается в форме магнитопровода, которая представляет замкнутое кольцо, называемая тором.

В остальном состав его элементов идентичен другим типам электрических машин:

  • Обмотка – выполняется медным проводником, разделяется на первичную и вторичную. Обе обмотки могут отличаться сечением проводника.
  • Тороидальный сердечник — имеет форму кольца, изготавливается наборной шихтовкой, ленточной сталью или монолитным железом, в зависимости от габаритов и назначения. В качестве материала берутся ферромагнитные сплавы, обеспечивающие хорошую магнитную проводимость.
  • Изоляционных материалов – часть диэлектрика заранее наносится на монтажных провод, остальной диэлектрик разделяет катушку тора с железом, обмотки между собой, между катушками и кожухом. В качестве изоляции используются ленточные или лакотканевые материалы, электроизоляционный картон, клей и т.д.
  • Защитный кожух – предназначен как для защиты силового трансформатора от механических повреждений, так и для предотвращения контакта человека с поверхностью обмоток.
  • Выводы вторичной и сетевой обмотки, крепежные и вспомогательные детали.

Рис. 1. Конструкция тороидального трансформатора

Принцип действия тороидального преобразователя заключается в подаче напряжения питания на выводы первичной обмотки. После чего в ней начинает протекать электрический ток, который создает магнитный поток внутри витков. Магнитный поток перемещается внутри каркасов катушек и наводит ЭДС во вторичной обмотке. При условии подключения нагрузки к ее выводам будет происходить потребление заданной мощности.

Данное устройство нашло применение в тороидальных автотрансформаторах (ЛАТРах), радиоэлектронике, сварочных трансформаторах и прочих преобразователях. В домашних условиях занимаются перемоткой трансформатора такого типа за счет относительно простого процесса.

Обзор цен

Купить тороидальный трансформатор HBL-200 можно практически в любом городе. На фото ниже вы сможете увидеть стоимость преобразователя:

Надеемся, что наша информация будет полезной и вы сможете правильно выполнить намотку тороидального трансформатора. Как видите, намотка тороидального трансформатора не занимает много времени.

Особенности применения намоточных станков

Конструкции намоточных станков предусматривают вращение каркаса будущей катушки одновременно с оправкой, благодаря чему провод равномерно укладывается по конструктивной части будущего изделия. В процессе выполнения обмоток обязательно используется счетчик витков для намоточного станка. Специальная станочная оправка регулирует натяжение витков в соответствии с требуемыми пределами упругой деформации используемого провода.

Намоточные станки в своей работе используют два способа действия: механизированный или ручной. Ручной станок, в котором отсутствует механический привод, использует ручной труд человека. Вращение привода катушечных каркасов происходит в нём ручным способом или посредством ножных педалей. На крупных электротехнических предприятиях настольные ручные намоточные станки почти не используются, так как получить с их помощью высокую производительность труда и выполнить значительный объём работ невозможно. Другое дело – механические намоточные станки, которые работают от электрического привода. Они способны выполнять обмотки любой сложности с высоким качеством витковой укладки проводов. С их помощью выполняются рядовые, перекрёстные и тороидальные обмотки устройств.

Привод этого оборудования осуществляется от электрического двигателя намоточного станка, в большинстве случаев приводящего во вращение промежуточный вал, связанный с ним ремённой трёхступенчатой передачей. Включение и отключение процесса намотки выполняется с помощью фрикционной муфты сцепления, расположенной на ремённом валу. Сцепление позволяет без толчков и рывком плавно выключить намоточный станок, полностью исключая при этом перетяжку или обрыв обмоточного провода. От электродвигателя через зубчатую передачу приводится в действие и шпиндель станка, на котором крепится каркас будущего многовиткового элемента. Шпиндель при вращении также приводит в действие счётчик витков, а специальная деталь – водило – укладывает витки обмотки ровными слоями.

Намоточный станок настольный

Намоточный станок настольный предназначен для выполнения произвольной кольцевой намотки на тороидальные каркасы (трансформаторы, тороидальные катушки) с высокой скоростью (до 800 витков в минуту) при качественной раскладке.

Описание:

Намоточный станок настольный СНТ-0450ПБ предназначен для выполнения произвольной кольцевой намотки на тороидальные каркасы (трансформаторы, тороидальные катушки) со скоростью до 800 витков в минуту при качественной раскладке.

Намоточный станок имеет интеллектуальные системы заправки заданного числа метров с точностью до 5см: система подсчета истинных витков с использованием пролетного датчика; система остановки станка при обрыве или окончании провода ; система автоматической остановки станка при намотке на тор из за обрыва.

Сверхъемкая шпуля позволяет производить намотку многовитковых катушек без паяных соединений. Надежная система натяжения обеспечивает высокую равномерность намотки провода.

Преимущества:

– намотка провода на тор, как по количеству витков, так и по длине провода;

– наличие длиномера при намотке провода на шпулю;

– точный подсчет витков по пролетному датчику;

– датчик оборотов шпули;

– функция датчика обрыва провода при его намотке на шпулю и на тор. Останавливает станок менее чем за один оборот при обрыве провода или его окончании. Данная функция работает благодаря наличию трех датчиков: датчика оборотов шпули, пролетному и длиномера. Станок отслеживает работу датчиков и при прекращении работы датчика длиномера или пролетного датчика дает команду остановки станка;

– датчик закрытия шпули обеспечивает работу станка только с закрытой шпулей. Предотвращает поломку шпули, предохраняет оператора от травмирования;

– опорные ролики шпули расположены с внешней стороны шпули. Данная конструкция противодействует центробежной силе, стремящейся раскрыть шпулю, уменьшает стуки и предохраняет шпулю от вылета с опорных роликов, особенно, когда провод со шпули почти весь смотался;

– увеличенные до 47 мм диаметры опорных роликов шпули с подшипниками № 80026 гарантируют долговечность станка;

– программа компьютерной поддержки. Возможность составления программы намотки не только на станке, но и на компьютере и перенос ее с помощью внешней карты памяти на блок управления станка и обратно;

Читайте также  Печь для гаража из газового баллона

– защита программы намотки от постороннего вмешательства. Станок блокирует доступ к изменению программы, если в разъем внешней карты памяти не вставлена карта памяти. Этот режим можно выключить введением кода;

– всевозможные виды намотки: рядовая, ступенчатая, сегментная, логарифмическая и т.д.;

– система защиты от помех и перепадов напряжения в электросети. Устойчивость к российским сетям;

– режим электродинамического торможения двигателем . Обеспечивает резкую остановку шпули при обрыве или окончании провода и в конце намотки;

– наличие двух ручек ручного вращения шпули, с лева и с права, облегчает работу на станке;

– шпули №4–7 разъединяются на две части, что дает возможность устанавливать и наматывать торы больших размеров;

– поворотный стол для катушек имеет диапазон наружных диаметров наматываемых катушек от 25 до 120 мм.;

– возможность наклонять поворотный стол и регулировать его по высоте. Это позволяет центрировать катушку относительно шпули;

– удобство и быстрота установки на поворотный стол сердечника и снятие катушки. Подпружиненный поджимной ролик быстро отводится эксцентриком от катушки, освобождая ее;

– простота эксплуатации и обслуживания станка.

Устройство укладчика проволоки

Процесс распределения длинномерного материала осуществляется за счет трех пластин, которые соединяются между собой. В верхней части создаваемой конструкции просверливается отверстие 6 мм. Он служит для установки винта:

  1. В пластины монтируются втулки, диаметр и длина которых 20 мм.
  2. Наружные элементы соединяются при вклеивании желоба из кожи. Они требуются для выравнивания и натягивания катушки.
  3. Сверху крепится стержень из стали, на котором есть витки резьбы. Он предназначен для скрепления пластин.
  4. Упростить процесс можно при установке откидного кронштейна.

Устройство укладчика проволоки

Самодельный намоточный станок характеризуется высокой эффективностью. Намоточное устройство изготовить достаточно просто даже при использовании простых материалов и инструментов.

Требования к качеству электрической машины

Самый простой тороидальный трансформатор представляет собой устройство из двух обмоток со стальным сердечником. Предъявляются определенные требования к электрический машине. Обратить внимание следует на то, что:

  • первичная обмотка подключается к источнику тока;
  • вторичная примыкает к потребителю энергии.

Магнитный провод усиливает индукцию, поэтому его коэффициент подбирается в строгом соответствии с техническими характеристиками обмоток. Витки обмотки определяют, какую силу имеет электромагнетизм. Изменяя число обмоток можно создать систему для лампового усилителя, которая бы преобразовывала любое напряжение.

При самостоятельном изготовлении используйте специальный станок для намотки — он упрощает процесс. Латры берутся одинаковыми, между листами не должно быть зазоров. Если будут щели, то непременно их заполнить железными листами. Выводы обязательно закрепляются при помощи сварочных точек.