Как правильно намотать импульсный трансформатор для преобразователя. Что такое импульсный трансформатор и как его рассчитать? Основные электромагнитные параметры ферритов

После ряда статьей про электрошоковые устройства я заметил, что у начинающих радиолюбителей возникает много вопросов связанные с намоткой катушек и трансформаторов, и вот решил об этом подробно написать.

Для начала нужно поискать старый блок питания, самый лучший вариант бп от компьютера, в нем как раз есть трансформаторы нужной величины.

Итак выпаиваем для начала трансформатор, снимаем сердечик (если трудно снимается, желательно подогреть феррит зажигалкой), после чего с каркаса нужно снять все заводские обмотки.

Обмотка содержит 12 витков с отводом от середине. Как это делают: Сначала аккуратно мотаем 6 витков, затем провод скручиваем и делаем отвод, потом мотаем еще 6. Старайтесь все витки мотать в одном ряду, виток к витку!

После намотки первичной обмотки, ее нужно изолировать. Изоляцию лично в делаю при помощи прозрачного скотча, хотя можно использовать тонкую изоляционную ленту или конденсаторную бумагу. В общей сложности на первичку ставим 5- 6 слоев изоляции.

Вторичная обмотка намотана в том же направлении, что и первичная (важно!). Содержит обмотка от 400 до 600 витков, если мотать больше, то возрастает опасность пробоя. Обмотку мотаем по слоям, в каждом слою 50 - 70 витков, после завершении намотки первого слоя ставим изоляция скотчем ии мотаем второй слой.

!
В этой статье речь пойдет о том, как правильно мотать импульсный трансформатор.

Автор YouTube канала «Open Frime TV» Роман, не так давно собирал импульсный блок питания на микросхеме IR2153, а сейчас он расскажет, как самостоятельно намотать импульсный трансформатор для самодельного блока питания.

Так уж сложилось, что первый намотанный автором трансформатор был на ферритовом кольце, и после этого он уже не мог мотать на ш-образных, и на то есть несколько причин. Первое - это относительно небольшое место намотки ш-образных сердечников, а у тороидальных же можно растянуть по всему кольцу. И отсюда появляется вторая проблема, если намотали много витков, то потом закрыть половинки сердечника сложно.

Да, вы можете сказать, что обратной стороной медали будет распространенность таких сердечников в блоках питания компьютера, но вы попробуйте сначала разберите нормально сердечник, не сломав его. Хотя уже было экспериментально доказано, что поломанный сердечник после склейки работает так же, как и новый, но душе спокойнее, когда используется цельный феррит.

Еще одно, при одинаковых размерах ферритовое кольцо имеет большую мощность, чем ш-образный сердечник. Вот к примеру, несколько сердечников. Ш-образный может выдать мощность 150-180Вт, а примерно такой же по размеру тороид может выдать 250Вт.

Для сравнения, вот еще один тороид, который всего на 1 см больше предыдущего, а этот уже может выдать 600Вт мощности.

Автор надеется, что приведенные им доводы были весьма вескими, и советует переходить на намотку трансформаторов на тороидальные сердечники. Ну а теперь собственно переходим к намотке. Для этого нам понадобится сердечник. Они бывают разных типов. Вот такие, еще производства СССР и вот такие сделанные в Китае:

Можно использовать как те, так и другие. У сердечников, изготовленных в Советском Союзе должна быть маркировка 2000НМ, а при выборе китайских необходимо следить за проницаемостью, она должна быть в районе 2000-2200.

С этим разобрались, идем дальше. Как видим, китайские сердечники уже покрыты краской и по сути можно мотать прямо на сердечник без изоляции.

Но тогда провод будет скользить по поверхности. Если вас, как и автора такое не устраивает, то для изоляции можно использовать вот такую желтую высоковольтную майларовую ленту:

Или же можно использовать вот такой термоскотч:

Применять в данном случае классическую синюю изоленту крайне нежелательно, так как при нагреве она сильно задерживает тепло. Перед изготовлением трансформатора вы уже знаете какое напряжение и мощность он должен выдать. Вот и автор придумал себе следующее техническое задание: необходимо намотать трансформатор на 24В, мощностью 80Вт для будущего проекта паяльной станции.

С расчетами нам поможет следующая программа:

Ссылку на нее автор оставил в описании под видеороликом (ссылка ИСТОЧНИК в конце статьи). В программе водим необходимое значение. Если делаете импульсный блок питания по схеме автора, то просто повторяете действия как на экране (более подробно это показано в видеоролике автора внизу страницы).

Отличия будут в нескольких параметрах. Первое - это частота.

Она зависит от номинала вот этого резистора:

Посчитать ее можно в онлайн калькуляторе. Сюда достаточно забить номинал конденсатора и резистора. На выходе получим частоту.

Также у вас будут свои выходные напряжения и диаметры проводов.

Когда разобрались с данными приступаем к выбору сердечника. Если у вас есть в наличие сердечники, то замеряем их размер с помощью линейки или штангенциркуля, а потом ищем в программе такой же типоразмер. Когда указали свой сердечник, программа покажет габаритную мощность, и вы уже понимаете подходит он или нужно искать новый.

Если в наличии нет сердечников, то просто начните перебирать разные размеры. Таким образом находим нужный сердечник, а потом остается только купить его в магазине. Надеюсь, вам стал понятен принцип выбора сердечников. У автора в наличии были сердечники с минимальной мощностью 250Вт, их можно спокойно использовать. Да, будет небольшой перерасход материала, но это не страшно, лучше большая мощность, чем меньшая.

Автор решил использовать сердечник с заведомо большей мощности, потому что на нем будет нагляднее видно процесс намотки. Когда ввели все данные в программу, нажимаем кнопку «рассчитать», и получаем необходимые параметры для намотки.

Как вы помните, нам нужно получить напряжение 24В на выходе, но по расчетам получается 26В. В таком случае можно изменять частоту и искать такое значение, при котором на выходе будет нужное напряжение. Вместе с изменением частоты изменяются и параметры обмотки. Вот к примеру, мы нашли частоту 38кГц, при которой на выходе получаем напряжение ровно 24В. Переходим в онлайн калькулятор, и изменяя номинал резистора, находим значение, при котором будет нужная частота в 38кГц, а потом уже непосредственно при запайке резистора на плату, на нем выставляем нужный номинал.

Можно переходить к намотке. Изолируем сердечник.

Теперь можно мотать первичную обмотку, но на глаз равномерно распределить будет сложно, поэтому сделаем разметку. Нам понадобится листик и транспортир. Делаем 2 диаметра: внутренний и наружный. Ставим точку отсчета и с помощью транспортира делим нашу разметку на то количество, сколько нужно витков. Потом вырезаем ее, и с помощью скотча приклеиваем на сердечник.

Далее нужно отмотать необходимую длину провода для намотки. Сделать это можно зная длину одного витка, а также количество витков. Замеряем один виток и умножаем на количество, а также добавляем 5% из-за того, что провод ложится не виток к витку, а немного растянуто, а еще и выводы необходимо сделать.

Когда узнали длину провода, отматываем его, отрезаем и можно мотать. Для этого автор пользуется вот таким приспособлением:

На него наматывается провод и потом спокойно продевая его в сердечник производится намотка строго по разметке. Для крепления витков можно использовать суперклей.

Теперь осталось подпаять многожильный провод к первички и заизолировать тем же термоскотчем.

Вот и все - первичка готова, приступаем к изготовлению вторички. Направление намотки первички и вторички может не совпадать - это неважно. Процедура намотки вторички практически не отличается от намотки первичной обмотки, такая же разметка, витков правда меньше, но процесс идентичен.

А теперь самое важное. Вот здесь путается большинство людей, это то, как сделать среднюю точку. Итак, сейчас автор продемонстрирует это максимально наглядно. Вот мы намотали одну половину вторички - это будет средней точкой.

Для начала нужно поискать старый блок питания, самый лучший вариант БП от компьютера, в нем как раз есть трансформаторы нужной величины. Итак, выпаиваем для начала трансформатор, снимаем сердечник (если трудно снимается, желательно подогреть феррит зажигалкой), после чего с каркаса нужно снять все заводские обмотки.

Далее, берем провод с диаметром от 0.3 до 0.8 мм и аккуратно мотаем на голом каркасе первичную обмотку. Обмотка содержит 12 витков с отводом от середины. Как это делают: Сначала аккуратно мотаем 6 витков, затем провод скручиваем и делаем отвод, потом мотаем еще 6. Старайтесь все витки мотать в одном ряду, виток к витку!

После намотки первичной обмотки, ее нужно изолировать. Изоляцию лично я делаю при помощи прозрачного скотча, хотя можно использовать тонкую изоляционную ленту или конденсаторную бумагу. В общей сложности на первичку ставим 5-6 слоев изоляции.
Вторичная обмотка намотана в том же направлении, что и первичная (это очень важно). Содержит обмотка от 400 до 600 витков, если мотать больше, то возрастает опасность пробоя. Обмотку мотаем по слоям, в каждом слою 50 - 70 витков, после завершении намотки первого слоя делаем изоляцию скотчем и мотаем второй слой.

Провод для намотки желательно использовать с диаметром 0.07 – 0.2 мм (в зависимости от габаритных размеров трансформатора). Готовый трансформатор в заливке не нуждается и работает безотказно. На выходе образуется "жгучая" дуга с длиной до 1.5 см.

Процесс намотки трансформатора испытал на себе наверное каждый радиолюбитель, а небольшие радиолюбительские технологии и хитрости помогут вам справится с этой задачей.

Устройство дает возможность наматывать трансформаторные или дроссельные обмотки на круглых каркасах с внутренним диаметром 10 мм и на каркасах прямоугольного или квадратного сечения размером от 10х10 мм. Максимальная длина намотки при этом составляет 180 -200 мм. Намотку провода можно совершать вручную при диаметре до 3,2 мм, в режиме «полуавтомат» проводом диаметром от 0,31 до 2,0 мм. «Полуавтоматический» режим осуществляет намотку и укладку слоя синхронно с намоткой, с дальнейшей ручной укладкой изоляции и сменой направления укладки. Для работы с проводом различных диаметров имеется набор сменных шкивов, позволяющих задать 27 шагов намотки в интервале от 0,31 до 1,0 мм или 54 шага в пределах 0,31 – 3,2 мм. Станок с легкостью размещается на типовой табуретке и не использует дополнительных элементов крепления.

Принцип работы. Вал, на котором размещен трансформаторный каркас, кинематически сцеплен с валом, по которому передвигается укладчик провода. Он имеет втулку, внутри которой резьба. В случае вращения вала втулка движет за собой направляющее приспособление для провода. Скорость движения вала задается размерами шкивов, на верхнем и нижнем валах, а скорость движения втулки еще и шагом резьбы укладчика вала. Набор из трех тройных шкивов дает возможность составить до 54 вероятных комбинаций шага укладки. Направление укладки реверсируется перестановкой пассика. Вращение вала с каркасом можно осуществлять как вручную так и приладить шуроповерт в роли привода.

Станина устройства изготовлено из стальных листов. Основание взято толщиной 15 мм, боковины – 6 мм. Выбор обусловлен устойчивостью намоточного станка. Перед процессом сварки боковины станины следует сложить вместе и выполнить сверление отверстий сразу в двух боковинах. После этого станины монтируют на основание и приваривают к нему. В верхние и средние отверстия вставляются втулки, в нижние отверстия – подшипники, позаимствованные из старого пяти дюймового дисковода и с внешней стороны фиксируются специальными крышками.

Верхний и средний вал, на котором размещен каркас катушки, сделан из металлического прута диаметром 12 мм. В данной конструкции все валы сделаны из подходящих валов от старых и морально устаревших матричных принтеров, они выполнены из хорошей стали, закалены, хромированы и отшлифованы. Выбор диаметра самого нижнего (подающего) вала – обусловлен необходимостью в шаге резьбы минимум 1 мм. Рекомендуется изготовить этот вал тем же диаметром.

Втулка укладчика D=20 мм и такой-же длиной, с внутренней резьбой как и на нижнем валу М12х1,0 (в оригинале - М10х1,0).

Шкивы сделаны тройными их диаметры выбраны так, чтобы максимально возможно перекрыть необходимый интервал различных сечений провода. Они выточены на токарном станке из стали, их комбинация позволяет использовать 54 различных шага намотки в радиолюбительской практике. Ширина канавки для пассика задается исходя из уже имеющихся пассиков, в моем примере 6 мм. Учтите: общая толщина шкивов должна быть не выше 20 мм. Если она более – нужно увеличить длину левых хвостовиков валов (диаметр 8 мм, длина 50 мм). Кроме того можно сделать и одинарные шкивы соответствующих размеров.

Приблизительная таблица шагов

В строках указаны диаметры ведущих шкивов, в колонках – диаметры ведомых шкивов. В ячейках таблицы – шпаг намотки провода.

Укладчик провода для намотки трансформатора . Сделан из трех пластин соединенных винтами М4. С диаметром отверстий 20 мм. Отверстие в верхней части 6 мм предназначена для регулировочного винта натяжения. Внутренняя пластина выполнена из стали, в нижнее отверстие вварена стальная втулка D = l=20 ммс внутренней резьбой 12х1,0. В верхнее отверстие вбита втулка из фторопласта с внешним диаметром 20мм и внутренним диаметром 12,5 мм, Длина втулки также 20 мм. Пластины стянуты двумя винтами М4, на рисунке отверстия для них не помечены. В паз между внешними пластинами вклеен желоб из кожи толщиной от 1,8 до 2 мм, он используется для выпрямления и натяжения провода. Для регулировки натяжения в верхней части имеется винт или министрубцина, стягивающая верхнюю часть внешних пластин в зависимости от диаметра провода и нужного натяжения. В тыловой части станины монтируется откидной кронштейн под катушку с проводом, очень удобный девайс.

В роли привода для намотки трансформатора используем шестеренку большого диаметра с рукояткой. На правой боковине станины монтируется узел фиксации и вспомогательный привод, из вала с шестерёнкой, закрепленный на отдельном кронштейне с цанговым зажимом. Выступающую ось можно при желании закрепить в патроне шуруповерта. Цанговый зажим дает возможность хорошо зафиксировать вал с наматываемой катушкой, если требуется прерваться в процессе намотки.

Счётчик витков работает по следующей схеме: На шестерне верхнего вала имеется магнит, а на правой боковине – , выводы которого подклечены к контактам кнопки «=» любого калькулятора (На нем предварительно нажимают 1 + 1). Катушка с проводом размещена на отдельном валу. Вал закреплен на двух рычагах, которые можно поднять немного вверх, тогда они смогут сложиться внутрь станка для намотки трансформаторов.

Если мотать трансформаторы очень часто, то можно собрать приладу на подобию, той которая показана выше, а если раз в год, то лучше использовать следующие секреты.

Намотать прокладку на кольцевой сердечник малых размеров импульсных трансформаторов процесс достаточно сложный и утомительный, а мотать провод на голый сердечник неудобно. Изоляция медного провода может повредиться об острые грани кольца магнитопровода. Чтобы исключить возможное повреждение изоляции, необходимо очистить острые кромки магнитопровода. При помощи обычной наждачной бумаги скругляем наружные и внутренние острые грани.

Чтобы исключить пробой между обмоткой и сердечником, на кольцо следует намотать изоляционную прокладку из лакоткани, стеклолакоткани, киперной ленты и т.п. Если ничего этого нет, можно взять фторопластовую ленту, известную как ФУМ, которая широко используется в сантехнике. Работать с ней одно удовольствие, но фторопласты имеют холодную текучесть, а давление провода в области острых краёв кольца может быть достаточно велико. Поэтому рекомендуется проложить по краю кольца полоску из электрокартона или самой обычной бумаги.

При намотке на маленькие кольца очень удобно использовать монтажный крючок, который легко изготовить из куска стальной проволоки или сломанной велосипедной спицы.

Аккуратно наматываем изолирующую ленту так, чтобы каждый виток перехлёстывал предыдущий с наружной части кольца. Т.о, изоляция снаружи кольца будет двухслойной, а внутри – четырёх или даже пятислойной.

Для намотки первичной обмотки импульсного трансформатора можно использовать челнок. Его достаточно просто изготовить из двух отрезков медной проволоки. В соответствии с рисунком.

Если для обмотки используется провод диаметром меньше, чем 0,1мм, то классическая зачистка изоляции с помощью скальпеля не желательна. Изоляцию легко удалить с помощью паяльника и таблетки аспирина.

Если для обмотки применяется провод диаметром меньше 0,5мм, то выводы лучше сделать из многожильного провода, для этого припаиваем к началу первичной обмотки кусочек многожильного изолированного провода. Изолируем место пайки бумагой толщиной 0,05… 0,1мм. Наматываем начало обмотки так, чтобы место соединения было хорошо зафиксировано. Ту же операцию проделываем и с выводом конца обмотки, только на этот раз фиксируем место монтажными нитками, а концы нити закрепляем каплей канифоли или клея.

Если используется провод толще более 0,5мм, то выводы можно изготовить из этого же провода, а на концы натянуть кусочки полихлорвиниловой трубки или термокембрика. Затем выводы вместе фиксируем монтажной нитью. Поверх первичной обмотки наматываем два слоя лакоткани или ФУМ ленты.

Если под рукой нет нужного для намотки трансформатора провода, то можно использовать несколько проводов, соединенных параллельно.

Намотать трансформатор своими руками – процесс не столько сложный, сколько длительный, требующий постоянной концентрации внимания.

Тем, кто приступает к такой работе в первый раз, бывает трудно разобраться, какой материал использовать и как проверить готовый прибор. Пошаговая инструкция, представленная ниже, даст новичкам ответы на все вопросы.

Прежде чем приступить непосредственно к намотке, необходимо запастись всеми необходимыми для выполнения работы приспособлениями и инструментами:

Виды и способы, направления намотки обмоток трансформатора представлены на фото:

Изоляция слоев обмотки

В некоторых случаях между проводами требуется вставить прокладки для изоляции. Чаще всего для этого используют конденсаторную или кабельную бумагу.

Середину соседних трансформаторных обмоток следует изолировать сильнее. Для изоляции и выравнивания поверхности под следующий слой обмотки потребуется специальная лакоткань , которую нужно обернуть с обеих сторон бумагой. Если лакоткани не найдется, то решить проблему можно с помощью все той же бумаги, сложенной в несколько слоев.

Бумажные полосы для изоляции должны быть шире обмотки на 2-4 мм.

Для проверки , прежде всего надо определить выводы всех его обмоток. Полезные советы о том, как проверить трансформатор мультиметром на работоспособность, читайте в следующей статье.

Алгоритм действий

Провод с катушкой закрепить в устройстве намотке , а каркас трансформатора – в устройстве намотки. Вращения делать мягкие, умеренные, без срывов.
Провод с катушки опустить на каркас.
Между столом и проводом оставить минимум 20 см , чтобы можно было расположить на столе руку и фиксировать провод. Также на столе должны находиться все сопутствующие материалы: наждачная бумага, ножницы, бумага для изоляции, включенный паяльный инструмент, карандаш или ручка.
Одной рукой плавно вращать намоточное устройство, а второй – фиксировать провод. Необходимо, чтобы провод ложился ровно, виток к витку.
Трансформаторный каркас заизолировать , а выведенный конец провода продеть сквозь каркасное отверстие и ненадолго зафиксировать на оси намоточного устройства.
Намотку следует начинать без спешки: необходимо «набить руку», чтобы получалось укладывать обороты друг рядом с другом.
Нужно следить, чтобы угол провода и натяжение были постоянными. Мотать каждый последующий слой «до упора» не следует, т. к. провода могу соскользнуть и провалиться в каркасные «щечки».
Счетное устройство (если есть) установить на ноль либо внимательно считать витки устно.
Изолирующий материал склеить или прижать мягким кольцом из резины.
Каждый последующий оборот на 1-2 витка делать тоньше предыдущего.

О намотке катушек трансформатора своими руками смотрите в видео-ролике:

Соединение проводов

Если в ходе наматывания произойдет разрыв, то:

тонкие провода (тоньше 0,1 мм) скрутить и заварить;
концы проводов средней толщины (менее 0,3 мм) следует освободить от изоляционного материала на 1-1.5 см, скрутить и спаять;
концы толстых проводов (толще 0,3 мм) нужно немного зачистить и спаять без скрутки;
место спайки (сварки) заизолировать.

Важные моменты

Если для намотки используется тонкий провод, то количество витков должно превышать несколько тысяч . Сверху обмотку необходимо защитить бумагой для изоляции или дерматином.

Если трансформатор обмотан толстым проводом, то наружная защита не требуется.

Испытание

После того, как с намоткой будет закончено, необходимо испытать трансформатор в действии , для этого следует подключить к сети его первичную обмотку.

Чтобы проверить прибор на возникновение коротких замыканий, следует последовательно подключить к источнику питания первичную обмотку и лампу.

Степень надежности изоляции проверяется посредством поочередного касания выведенным концом провода каждого выведенного конца сетевой обмотки.

Проводить испытание трансформатора следует очень внимательно и осторожно, дабы не попасть под напряжение повышающей обмотки.

Если неукоснительно следовать предложенной инструкции и не пренебрегать ни одним из пунктов , то намотка трансформатора вручную не будет представлять никаких сложностей, и справиться с ней сможет даже новичок.