Прогрузочный трансформатор своими руками

Как сделать трансформатор своими руками?

Несмотря на многообразие электрооборудования на рынке, далеко не во всех ситуациях можно найти подходящий преобразовательный агрегат для решения конкретной задачи. Поэтому многие обыватели пытаются изготовить трансформатор своими руками для получения определенных параметров работы. Стоит отметить, что намотать трансформатор может каждый, даже без специализированного оборудования и особых навыков, но этот процесс довольно трудоемкий и кропотливый. Поэтому изначально вам придется определиться с типом и характеристиками прибора.

Что понадобится для сборки?

Все преобразователи подразделяются на две основные категории – повышающие и понижающие трансформаторы.

В зависимости от предназначения, конструктивных особенностей и места установки их можно разделить на такие категории:

Практически каждое из вышеперечисленных устройств вы можете воссоздать в домашних условиях. Наиболее простым вариантом является перемотка трансформатора из заводского изделия, так как он уже содержит необходимые элементы. Главное, чтобы первичная обмотка подходила по номиналу питающего напряжения и мощности. Куда хуже, если перематывать нужно обе обмотки, к примеру, если и первичная, и вторичная обмотка пробиты или получили механическое повреждение.

Для изготовления трансформатора своими руками вам понадобятся:

• Магнитопровод – служит в качестве проводника магнитного потока, лучше взять из старого трансформатора, так как он изготовлен из электротехнической стали и обеспечивает необходимые параметры работы, характеризуется малыми потерями в железе.
• Провода нужного вам сечения в лаковой, полимерной или стеклотканевой изоляции. Чем тоньше этот слой, тем плотнее прилягут витки к каркасу и друг к другу.
• Каркас – служит в качестве основания для обмоток трансформатора, устанавливает габариты по ширине. Можно взять из старого трансформатора, а можно изготовить своими руками. Материалом для каркаса может послужить электротехнический картон, гетинакс или текстолит, важно чтобы он не занимал много места в зазоре между сердечником и проводом.
• Изоляция – предназначена для электрического отделения токоведущих элементов друг от друга и от конструктивных элементов трансформатора. В промышленном производстве используется лакотканевая лента, фторопласт, парафиновая пропитка, но при самостоятельном изготовлении подойдет любой имеющийся у вас материал, главное, чтобы его диэлектрической прочности хватало для напряжения сети.
• Намоточный станок – позволяет упростить процесс и обеспечить постоянное натяжение. Можно изготовить своими руками из ручной дрели или по принципу вертела на двух шарнирах. Важно, чтобы изготовленный станок имел как можно меньший люфт.

Помимо этого вам могут пригодиться: молоток с деревянной пресс-планкой, паяльник для соединения проводов, ножницы, пассатижи. Но перед изготовлением, обязательно рассчитайте параметры трансформатора.

Расчеты

Наиболее сложный вариант, если вы будете изготавливать трансформатор своими руками с нуля. В таком случае расчет электрической машины производится в зависимости от выходной мощности. Исходя из этого параметра, рассчитывается мощность первичной обмотки. Если вы используете заводской сердечник, то можно считать эти величины одинаковыми, если вы соберете его самостоятельно, то P₂ = 0,9 * P₁

Это приблизительный расчет с учетом потерь в сердечнике. В зависимости от качества шихтовки своими руками, разница мощностей может находиться в пределах от 5 до 20%.

В зависимости от мощности первички определяется сечение магнитопровода, которое вычисляется по формуле: S = √P₁

Следует отметить, что мощность для вычислений берется в Ваттах, а размеры сердечника получаем в квадратных сантиметрах.

Далее определяется коэффициент передачи электромагнитной энергии: k = f/S,

Где k – коэффициент передачи, f – частота сетевого напряжения переменного тока, S – площадь сечения магнитопровода.

Исходя из полученного коэффициента, определяется число витков в обмотках по величине входных и выходных напряжений: N1 = k*U₁, N2 = k*U₂

Это приблизительные вычисления, предназначенные для бытового применения радиолюбителями. Заводские трансформаторы имеют более сложную процедуру расчета, которая производится по справочникам и зависит от их типа и назначения (силовые, измерительные, трехобмоточные, тороидальные устройства и т.д.)

Далее рассчитывается сила тока в первичной обмотке трансформатора: I₁ = P₁ / U₁

Соответственно, ток, протекающий по вторичной обмотке трансформатора, вычисляется по формуле: : I₂ = P₂ / U₂

Исходя из величины тока в каждой обмотке, выбирается сечение жилы. Но заметьте, что проводник в обмотке значительно хуже охлаждается, поэтому запас сечения делается на 20 – 30%. Проще выполнять данную работу медными проводами, но это требование не критично.

Таблица: выбор сечения, в зависимости от протекающего тока

Медный проводник		Алюминиевый проводник
Сечение жил, мм 2	Ток, А	Сечение жил. мм 2	Ток, А
0,5	11	—	—
0,75	15	—	—
1	17	—	—
1.5	19	2,5	22
2.5	27	4	28
4	38	6	36
6	46	10	50
10	70	16	60
16	80	25	85
25	115	35	100
35	135	50	135
50	175	70	165
70	215	95	200
95	265	120	230
120	300

Сборка повышающего трансформатора

Особенностью повышающего трансформатора является большее сечение жил первичной обмотки трансформатора по отношению к вторичной. Ярким примером может служить любой агрегат, повышающий напряжение питания 220 Вольт до 400, 500, 1000 В и т.д., соответственно класс изоляции трансформатора выбирается по номиналу вторичной обмотки, как в сетевых трансформаторах.

Заметьте, что проводник большого сечения не получится намотать самодельным станком, поскольку вы не сможете выдать достаточное усилие. Определить это довольно просто – если первые витки свободно двигаются по каркасу катушки или хуже того, вы видите явный зазор между жилой и каркасом, переходите к ручной намотке.

Для сборки вам потребуется выполнить такую последовательность действий:

• Соберите основание из диэлектрического материала, для этого можно вырезать его по лекалу из картона. Сборка каркаса производится внахлест при помощи клея. Рис. 2: изготовьте каркас для трансформатора

Если у вас имеется готовый образец, можете переходить к следующему этапу.

• Сделайте отверстия в щеке катушки под выводы в электрическую сеть и к потребителю. Проденьте в них выводы. Рис. 3: проденьте вывод первичной обмотки
• Уложите первый слой изоляции под первичку. Рис. 4: нанесите слой изоляции на катушку
• Намотайте первичную обмотку трансформатора – если позволяет толщина, используйте станок, в противном случае, сделайте это руками. При намотке каждые 4 -5 витков проверяйте жесткость фиксации и плотность прилегания. Рис. 5: намотайте первичку

В случае наличия видимых зазоров рекомендуется придавливать витки деревянной пресс-плашкой или прибивать их через плашку молотком.

• Посчитайте количество витков, оно должно соответствовать расчетному, выводы проденьте в отверстия. Уложите слой изоляции на первичку.
• После слоя изоляции намотайте вторичку, так как здесь будет использоваться более тонкий провод, эту процедуру проще выполнять на станке. Рис. 6: намотайте вторичную обмотку

Периодически проверяйте плотность витков и их фиксацию на стержне. Хорошая фиксация не должна прогибаться и деформироваться при нажатии пальцами.

• Если все витки не помещаются в один слой, их выкладывают в несколько, тогда важно соблюдать одно и то же количество витков в каждом из них. Слои перекладываются диэлектрическим материалом, заметьте, что толщина изоляции не должна существенно влиять на общие габариты катушек. Рис. 7: заизолируйте первый слой
• Выведете концы вторичной обмотки на щечку каркаса.
• Поместите магнитопровод в окно каркаса, сборка сердечника выполняется поочередно с каждой стороны, иначе потери окажутся слишком большими. Затем сердечник распирается для плотности фиксации. Рис. 8: поместите катушки на сердечник

Мощные трансформаторы на большой номинал напряжения дополнительно пропитывается парафиновой изоляцией. Такая процедура приводит к повышению емкостных потерь, но создает дополнительную защиту от электрического тока.

Сборка понижающего трансформатора

Понижающий трансформатор будет отличаться большим количеством витков на первичке. В быту их можно часто встретить в блоках питания, сварочных аппаратах и прочем оборудовании. Правда, в импульсных блоках используется другая технология, поэтому ремонт таких устройств производится без трансформаторов.

Так как изготовление сварочного трансформатора своими руками довольно актуально для домашних самоделок, рассмотрим на примере этот вариант. Требования к процессу сборки соответствует предыдущему. Отличительной особенностью такого агрегата является большое сечение провода во вторичной обмотке, так как сварочный ток может достигать сотен ампер.

Процесс изготовления заключается в следующем:

1. Возьмите старое или изготовьте основание для катушки.
2. Зафиксируйте на трансформаторном каркасе слой изоляции.
3. Намотайте первичную обмотку с попеременной изоляцией слоев.
4. Заизолируйте первичку и намотайте вторичную обмотку, так как большой диаметр проводов не позволит сделать это вручную, используйте слесарный инструмент.
5. Зафиксируйте выводы обеих катушек.
6. Установите пластины сердечника.

Испытание

Для проверки работоспособности П-образных или тороидальных трансформаторов в домашних условиях можно воспользоваться обычным мультиметром. Для этого переведите измерительный прибор в режим прозвона и проверьте целостность каждой из обмоток. Затем проверьте изоляцию между каждой из обмоток и магнитопроводом и сопротивление между обеими обмотками. Это наиболее простой комплекс испытаний, который даст общее представление об исправности самодельного агрегата.

Для проверки отсутствия короткозамкнутых витков используется лампа, включающаяся последовательно к первичной обмотке.

Помимо этого электрические машины испытываются в режиме холостого хода и короткого замыкания. Такие проверки показывают, насколько качественно собран преобразователь, но выполнять их в домашних условиях не обязательно.

Источник

Устройство для прогрузки автоматических выключателей

Как защитить свой дом, дачу, квартиру, гараж от пожара из-за неисправностей электропроводки?

Согласно Статистическим данным о пожарах в Российской Федерации (абсолютные данные МЧС РФ за 12 месяцев 2017г.) из-за нарушений правил устройства и эксплуатации электрооборудования произошло 40390 пожаров, в которых погибло 1756 человек.

I. Описание конструкции устройства
Как же защитить свой дом, дачу, квартиру, гараж от пожара из-за неисправностей электропроводки? Для защиты электропроводки от перегрузки и коротких замыканий служат автоматические выключатели, автоматические пробки, пробки обыкновенные с плавкими вставками. При правильно подобранных автоматических выключателях при перегрузке, т.е когда включаются в розетки, удлинители, тройники много потребителей, чей суммарный ток потребления превышает допустимый ток в проводах произойдёт (через установленное время заводом изготовителем авт. выключателя, обычно не более 60сек.) отключение тепловым расцепителем авт. выключателя электропроводки, защищаемой данным устройством. При коротком замыканиии в потребителях эл. энергии (если по каким-то причинам не сработала их внутренняя защита-предохранители) и в электропроводке, защищаемой данным авт.выключателем произойдёт (через установленное время заводом изготовителем авт. выключателя, обычно не более 0,1сек.) отключение электромагнитным расцепителем авт. выключателя электропроводки, защищаемой данным устройством. Надёжность электропроводки в доме зависит от качества монтажа, грамотной подборки сечений проводов и кабелей, грамотной подборки аппаратов защиты. Про подборку сечений проводов и кабелей много информации в интернете и я в этой статье не буду на этом останавливаться. Более подробно см. например .

В этой статье я предлагаю для электриков, монтажников и просто умельцев, которые берегут своих родных и близких простое устройство по проверке исправности автоматических выключателей. Чего греха таить, в большинстве квартир, домов, гаражей никто не проводил и не проводит проверку исправности автоматических выключателей (п.28.4 приложения №3 ПТЭЭП — проверку срабатывания защиты при системе питания с заземлённой нейтралью TNC,TNCS,TNS). Неисправные, неправильно подобранные авт. выключатели – это верный путь к пожару в квартире, т.к. при коротком замыкании или перегрузке электропроводка не будет своевременно отключена. Провода нагреются из-за протекания по ним недопустимого тока, изоляция загорится, поджигая дальше всё на свом пути.

Причин по которым не проводят проверку исправности авт. выключателей несколько.
1. Проверку должны проводить специально акредитованные электролаборатории, оснащённые необходимыми приборами, имеющие грамотных специалистов, но это «удовольствие» стоит немалые деньги.
2. Люди не знают, что необходимо проверять исправность авт. выключателей.
3. Люди знают, но как говорится «гори оно синим огнём», авось обойдётся (Но не обходится! См. начало статьи!).
4. Управлящие компании не хотят проводить проверку, а жильцы от них этого не требуют.

Самый верный путь – заключить договор с электролабораторией и специалисты проведут необходимые проверки, выдадут протоколы проверки с указанием недостатков. Если есть на это деньги то флаг Вам в руки.

Я предлагаю Вашему вниманию изготовленное мною устройство МИШИНТОН для проверки исправности автоматических выключателей номинальным током до 25А (это практически всех авт. выключателей квартирных щитков, гаражей, дач, домов). Предвижу критику , что это просто, примитивно и.т.п. К слову будет сказано, что РЕТОМ -21, прибор, при помощи которого проверяют авт. выключатели стоит 860000 руб.(восемьсот шестьдесят тысяч руб.). Те, у кого есть такие деньги, можете дальше не читать. Источником тока для прогрузки могут быть: силовой трансформатор от неисправной микроволновки, силовой трансформатор от старого лампового цветного телевизора, понижающий трансформатор 220/36В 300-400Вт., самодельный сварочный трансформатор.

У меня была неисправная микроволновка – вышел из строя магнетрон. Выбрасывать было жалко и я использовал электронный блок (с кнопками и дисплеем) и силовой трансформатор. В общеизвестной схеме (см. рис. 1) в качестве кюча управления служат контакты реле на плате электронного блока микроволновки, через которые запитывается ЛАТР (лабораторный автотрансформатор) или регулятор мощности (тока), а через него первичная обмотка силового торансформатора. В качестве регулятора тока (вместо ЛАТРа) используется регулятор мощности (за 400руб. купил в радиомагазине) регулятор мощности ВМ246 (1000Вт./220В). Может у кого-то есть регулятор РТ-4 (раньше использовались для регулировки яркости светильников). Вообщем у кого что есть. Более удобно для этих целей использовать ЛАТР на 500Вт. Вместо одного штатного переменного резистора регулятора мощности 470кОм. последовательно с ним припаял на 47кОм. («плавно» и «грубо»). Более точно устанавливать ток прогрузки легко при использовании дополнительно ЛАТРа. Симистор регулятора мощности необходимо установить на охладитель (радиатор), изолировав либо сам радиатор, либо подложить под симистор слюдяную прокладку (см. фото 5). Не забываем, что на неизолированном охладителе симистора относительно земли будет потенциал фазы! Вместо трансформатора тока (ТТ) и амперметра применил (у меня их просто нет) мультиметр М266F CLAMP METER с токовыми клещами (попросил на время у сына).

Вместо электронного блока микроволновки можно использовать обыкновенный выключатель.

У силового трансформатора необходимо спилить ручной ножовкой по металлу высоковольтную обмотку, предварительно вставив между сетевой обмоткой и обмоткой накаливания металлическую пластину, чтобы не повредить сетевую обмотку при отпиливании (см. фото 1).

Фото 6
Cлужит лишь для установления необходимого времени работы трансформатора и не может отключить трансформатор при сработке авт. выключателя (все ненужные провода откусил, оставил: 1. Два синих провода на крайнем левом разъёме спаял вместе. 2. На дальнем от зрителя контакте реле оставил сетевой провод (белый) и перемычку (синий), синий и белый вместе на одном контакте. 3. На ближнем от зрителя контакте реле оставил провод (белый) который идёт на питание регулятора мощности. 4. На правом разъёме остались – синяя перемычка с реле и коричневый провод для питания регулятора мощности, к которому припаян чёрный провод – второй сетевой провод. Момент сработки авт. выключателя (при прохождении через него тока прогрузки) я взглядом отслеживаю либо на дисплее электронного блока микроволновки, либо по часам, либо на каком-то другом таймере. Этой точности на практике вполне хватает, т.к. мы с Вами помним, что тепловой расцепитель должен сработать не позже 1 минуты. Нет никакой разницы сработал он через 20 сек. или через 35 сек. Важно, чтобы он сработал. Если кто хорошо разбирается в электронике и может доработать схему остановки таймера дисплея микроволновки и отключение реле при сработке авт. выключателя, то это вообще будет класс. При проверке электромагнитного расцепителя авт. выключателя на срабатывание от токов короткого замыкания время вообще нас не интересует, т.к. он должен сработать практически мгновенно.

Силовые провода оконцевал наконечниками (использовал штыри (папы) от разъёма ШР, а гнёзда (мамы) ШР использую для замыкалки при установлении необходимого тока для прогрузки) (см. фото 7,8,9).

Фото 9. Замыкалка из гнёзд разъёма ШР (мамы)
Для более плавной (и значит более точной) регулировки тока прогрузки лучше выполнить отвод от середины двух витков. Получится: один общий провод, отвод от середины для прогрузки тепловых расцепителей, т.к. при 2 –х витках ток короткого замыкания – 360А, а при одном витке -220А и по этой причине не будет резких скачков тока при настройке, и третий вывод для настройки электромагнитных расцепителей где необходимы большие токи.

Необходимые материалы для изготовления устройства:
— силовой трансформатор от неисправной микроволновки, силовой трансформатор от старого лампового цветного телевизора, понижающий трансформатор 220/36В 300-400Вт., самодельный сварочный трансформатор;
— таймер, часы, электронный блок от микроволновки;
— готовая коробка подходящих размеров или фанера, текстолит, гетинакс и.т.п;
— многопроволочный одножильный провод сечением 25мм.² (2шт. по 2 метра);
— наконечники для провода (медные или латунные трубки), я применил штыри и гнёзда от разъёма ШР, можно выточить специально для этого наконечники;
— держатель предохранителя с плавкой вставкой на 10А – 1шт., на 0,25А – 1шт.;
— регулятор мощности (тока) 1000Вт.;
— если у кого есть ЛАТР 500Вт.;
— пременный резистор номиналом меньше в 10 раз чем штатный в регуляторе мощности (тока);
— гайки, шайбы и прочая мелочь.

На мелких деталях конструкции не буду останавливаться, потому что каждый всё равно будет делать по своему, т.к. предела совершенствованию нет.

II. Процесс проверки автоматических выключателей.
Проверку исправности автоматических выключателей можно проводить до установки их в щитки, а также установленных в щитках освещения.
В случае проверки авт. выключателей в щитках освещения необходимо обесточить щиток, проверить отсутствие напряжения и вывесить на питающем этот щиток коммутационном аппарате плакат «Не включать! Работают люди!», откинуть концы кабеля, питающего щиток освещения, скрутить все концы вместе и заземлить! Эту работу должен выполнять только электрик! Мы с Вами договорились выполнять требования правил по охране труда при эксплуатации электроустановок, т.к. в противном случае вместо того чтобы Вы конструировали устройство Вам сконструируют деревянный ящик!

Может возникнуть вопрос: от чего питать устройство, если нет напряжения в щитке. Можно запитать устройство от соседа, от бензогенератора, от блока бесперебойного питания ПЭВМ. Провода от авт. выключателей не нужно отсоединять, т.к. вы можете потом их перепутать, обломать, сломать сам выключатель.

Для удобства я наклеил на электронный блок таблицу токов прогрузки в зависимости от время-токовой характеристики и номинального тока авт. выключателей (см. рис. 2).

Проверять необходимо вдвоём. Один прижимает концы кабелей к винтам авт. выключателей, а другой включает ток прогрузки и следит за временем отключения авт. выключателя. Надавливать наконечниками кабелей на винты авт. выключателей необходимо с достаточным усилием, но конечно не с таким, чтобы выдавить щиток в соседнюю квартиру. Для удобства предварительной установки тока прогрузки я высверлил заклёпки неисправного выключателя, разъединил половинки корпуса и заблокировал бумажной пробкой рычаг «вкл-выкл» выключателя (см. фото 10), затем собрал всё на место и соединил половинки винтами. Авторучка показывает место, где вставлена пробка для блокировки выключателя.

Из неисправных авт. выключателей необходимо подобрать типовые представители: 2,5А, 6А, 10А, 16А, 25А и заблокировать у них выключатель, чтобы при установке тока не сработали расцепители. Данные «нагрузки» служат для предварительной установки необходимого тока, затем подключаем проверяемый авт. выключатель и, не сбивая настройки включаем прогрузку, сразу корректируя ток.

Более подробно смотрите видео:

Источник