Станок для намотки тороидальных трансформаторов своими руками

Радиолюбительские технологии

Трансформатор тороидальный 220 вольт Намотка тороидального трансформатора

Трансформатор тороидальный 220 вольт обеспечивает преобразование переменного тока одного напряжения в другой. Данное устройство состоит из нескольких обмоток и сердечника, имеющего вид замкнутого неправильного круга или эллипса. Тороидальный трансформатор 220 12 широко применяется в составе различных электротехнических изделий, приборов (УБП, линейных источниках питания, фильтров).

Исторический факт

Конструкция тор, разработанная Майклом Фарадеем, представляет собой силовой понижающий или повышающий трансформатор. Намотка тороидального трансформатора навитая единой лентой, поэтому устройство именуют спиральным.

Сердечники тороидальных трансформаторов

В целях сокращения избыточных расходов энергии и защиты устройства от перегрева, сердечники изготавливают посредством нарезания полос. Последние покрывают лаком по отдельности для обеспечения изоляции.

Толщина изолирующего покрытия не превышает единицы микрометра. В производстве сердечника применяются разновидности стали, разрешенные ГОСТами 21427.2 и 21427.1. Высокой популярностью отличается анизотропная листовая сталь холодного проката. Данный материал обладает оптимальными электромагнитными свойствами.

Маркировка стали состоит из трех цифр.

• Первое число показывает на структуру. Цифра 3 характерна для анизотропного полотна.
• По второму числу можно узнать процент содержащегося кремния.
• Третья цифра используется для точной расшифровки показателя индуктивности создаваемого магнитного поля, напряжения, удельных потерь энергии.

Современные тороидальные трансформаторы изготавливаются из наиболее выгодных в плане энергосбережения металлов.

Намотки

Намотка тороидального трансформатора может состоять из чередующихся и концентрических элементов. В первом случае чередуется низкое напряжение с высоким. В трансформаторах типа тор, имеющих малую и среднюю мощность, намотка выполнена из алюминия. Высокомощное оборудование оснащается медной обмоткой. Выбор оптимального металла обусловлен целью придать необходимую проводимость и пластичность.

Кабель, обладающий прямоугольным сечением, дает возможность сэкономить место. Большая толщина проводящей жилы позволяет избежать плавления и излишней громоздкости конструкции. Такой провод отличается также простотой укладки и демонтажа. Прямоугольное сечение способствует равномерному распределению поля по материалу.

Купить тороидальный трансформатор

Сердечник с сечением современной вариации является более целесообразным в отличие от своего круглого предшественника. Упрощенная технология производства данного элемента способствует тому, что себестоимость силового оборудования тор невысокая, следовательно, купить трансформатор тороидальный 12 вольт можно по доступной цене

Компанией «Родник 4» предлагаются наиболее выгодные условия приобретения важного силового оснащения

Тороидальная форма

Принцип действия уровнемера основан на фиксировании положения уровня измеряемой жидкости поплавком тороидальной формы, который с помощью магнитной связи изменяет массу цепочки, воздействующей на рычаг пневмоси-лового преобразователя.
 

В заключение этой темы необходимо изложить расчет магнитной цепи с постоянным магнитом тороидальной формы, определяя индукцию в магните по пересечению кривой размагничивания с прямой — характеристикой воздушного зазора.
 

Трансформаторы малой мощности ( десятки и сотни вольт-ампер) имеют ленточный магнитопровод тороидальной формы. При намотке такого магнитопровода первый виток стальной ленты обертывают вокруг медного цилиндра и закрепляют сваркой. На оправку намоточного станка надевают первый виток стальной ленты и наматывают тороидальный магнитопровод. Последний виток стальной ленты приваривают к магнитопроводу на электросварочном аппарате. В процессе резки ленты из рулонов и намотки магнитопровода возникают внутренние напряжения, для снятия которых магнитопроводы отжигают в шахтной печи. На-м-отку обмоток на тороидальном магнитопроводе производят на специальном станке челночного типа.
 

Одним из путей устранения неустойчивости является создание установок, в которых разрядная камера имеет тороидальную форму. Ток в газе, заполняющем камеру, возбуждается индукционным путем. Для стабилизации плазменного витка используется продольное магнитное поле, которое создается с помощью обмотки, навитой на внешнюю поверхность камеры. Экспериментальные установки такого типа были разработаны и используются в Советском Союзе.
 

Соотношения § 7 — 3 записаны для случая намагничивания очень длинного стержня или замкнутого сердечника тороидальной формы.
 

Более удачной является конструкция гиредержателя фирмы Mettler ( рис. 83), на который встроенные гири тороидальной формы укладываются строго симметрично относительно центра грузоприемной чашки.
 

Иногда может оказаться полезным использование магнито-модуляцион-ного датчика с локальной модуляцией магнитного потока, состоящего из центрального сердечника тороидальной формы, который перемагничивается с помощью генератора возбуждения и двух симметрично расположенных относительно него стержневых сердечников-концентраторов. Уровень шумов в такой системе сильно зависит от выбора геометрических размеров датчика.
 

На рис. 9 — 8 приведена конструкция импульсного трансформатора, обмотки которого уложены на двух ферритовых сердечниках тороидальной формы. Повышение влагозащиты осуществляется путем заливки трансформатора компаундом на основе эпоксидной смолы ЭД-6.
 

Как следует из рис. 7.63 с /, пузырьковый распад здесь также нрсдставляе собой замкнутую рециркуляционную зону тороидальной формы с двумя точ ками застоя.
 

Если предельный цикл ( и рисунок в целом) был построен симметрично, то результатом должно быть вращательно-симметрич-ное ( тороидальной формы) движение квазипериодического типа. Вследствие действительно имеющейся асимметрии этот тор, искаженный в достаточной степени, производит искаженно-тороидальный хаос ( ср. Эта существенная асимметрия изображена символически на рис. 1, в как сильный поток воздуха на верхнем уровне, искажающий вращательно-симметричное ( в отсутствие потока) повторяющееся движение вверх — вниз модельной плоскости планера.
 

Схема головки, изображенная на рис. V.33, а, показывает, что ее можно отождествить с обычной коллекторной головкой, коллектор которой имеет тороидальную форму. Естественно, что при расчете таких головок за длину коллектора следует принимать половину осевой длины окружности тора.
 

Проводники, рассматриваемые в настоящем параграфе, могут быть разделены на следующие группы: проводники, ограниченные сферическими поверхностями; проводники эллипсоидальной формы; проводники тороидальной формы; цилиндрический проводник конечной длины; проводники в форме правильных многогранников.
 

Тороидальный трансформатор

Междуслоевая изоляция в тороидальных трансформаторах и дросселях обычно не применяется. Междуобмоточная изоляция выполняется из микалентной бумаги ( 0 02 мм), причем общая толщина изоляции в зависимости от величины испытательного напряжения берется такой же, как и в броневых и стержневых трансформаторах.
 

При необходимости секционирования обмоток тороидального трансформатора с целью снижения паразитных параметров намоточные работы приходится выполнять вручную, что неприемлемо при большом объеме выпуска. Изготовление высоковольтных трансформаторов ( свыше 1000 б) на тороидальных сердечниках оправдано лишь при единичном и мелкосерийном производстве или применением в специальной аппаратуре, где сложности технологического порядка отступают на второй план перед стремлением получить наименьшие габариты и вес.
 

Определение поверхностей и объемов тороидальных трансформаторов отличается некоторыми особенностями.
 

Иначе обстоит дело в тороидальном трансформаторе, у которого весь сердечник полностью закрыт обмотками и поэтому все выделяющееся в нем тепло может излучаться лишь через его обмотки.
 

Феррорезонансный стабилизатор Ст напряжения представляет собой тороидальный трансформатор с группой конденсаторов, соединенных между собой параллельно и включенных последовательно с первичной обмоткой трансформатора. В качестве фильтра включен электролитический конденсатор С. От выпрямителя питаются сеточная цепь ионизационной лампы ЛМ-2, делитель напряжения ДН, с которого снимается опорное напряжение на управляющую сетку лампы 6П14П, анодная цепь усилителя ионного тока.
 

Наиболее прост в конструктивном отношении низковольтный тороидальный трансформатор на замкнутом сердечнике.
 

Берт ино в, Кофман Д. Б. Тороидальные трансформаторы статических преобразователей.
 

В связи с указанными особенностями тороидальных трансформаторов относительная величина полного падения напряжения в их обмотках значительно меньше падения напряжения в обмотках трансформаторов стержневого и броневого типов.
 

Указанные ранее особенности отличают расчет тороидального трансформатора от расчета броневых и стержневых трансформаторов. В остальном расчет этих трансформаторов производится так же, как и расчет броневых и стержневых трансформаторов.
 

На рис. 22 показана серия тороидальных трансформаторов с подобным креплением.
 

В связи с указанной особенностью тороидальных трансформаторов относительная величина полного падения напряжения в их обмотках значительно меньше падения напряжения в обмотках трансформаторов стержневого и броневого типов. Это следует учитывать при определении чисел витков обмоток, задаваясь величинами относительного падения напряжения в обмотках по данным табл. 4 — 11 при частоте / 400 гц, а е по табл. 4 — 6, пригодной лишь для расчета броневых и стержневых трансформаторов.
 

Феррозонд тороидального типа отличается от обычных тороидальных трансформаторов способом расположения обмоток.
 

Перский предложили несколько увеличить окно тороидального трансформатора накала и внутрь этого окна поместить ламповые гнезда и другие точки высокого потенциала ( сопротивление сетка — катод и высоковольтный вывод), залив это компаундом.
 

Особый интерес представляет определение индуктивности рассеяния тороидального трансформатора с секционированными обмотками.
 

Тороидальный двигатель

Тороидальные двигатели с граммовской обмоткой обеспечивают выполнение в малых габаритах многополюсной системы и дают возможность создать асинхронные высокочастотные низкоскоростные двигатели.
 

Тороидальные двигатели имеют малые потоки. По этой причине они имеют большое число витков в фазе по сравнению с двигателями нормального исполнения. При мощностях, меньших 1 вт, и напряжениях питания 127, 220 в намоточный провод имеет диаметр меньше 0 1 мм. Мотать обмотку тонким проводом трудно. По этой причине выполнять тороидальные двигатели мощностью Pz0j вт на напряжение 127, 220 в целесообразно только для специальных целей.
 

Гистерезисный тороидальный двигатель с Р4 вт, 2р4, f 50 гц, t / 220 в выполнен по схеме рис. 1 — 4 и имеет синусную обмотку. Статор макетного образца навит из стали Э320 толщиной 0 2 мм. Ротор набран из листов толщиной 0 7 мм. После механической обработки пакет ротора имеет толщину 3 4 мм вместо 3 7 мм по расчету. Воздушный зазор между ротором и статором равен 0 33 мм вместо 0 25 мм по расчету. Увеличение зазора связано с тем, что обычные радиальные подшипники, примененные в двигателе, при нагрузке создают перекос, и при расчетном зазоре ротор залипает.
 

Гистерезисные тороидальные двигатели наряду с другими двигателями с успехом можно использовать в механизмах, где требуется двигатель небольшой мощности, малой массы и стоимости: в программных механизмах, бытовых магнитофонах и радиолах, в системе единого времени, в реле времени.
 

Рассматриваемые тороидальные двигатели с постоянными магнитами предназначены для приборов, в которых они нагружены моментом трения. Этот момент сопротивления ( обычно в опорных камнях) очень мал, мала и инерционность ротора. Поэтому такие двигатели пускаются без специальных устройств.
 

Недостатком торцевых тороидальных двигателей является значительный момент инерции, препятствующий широкому использованию тороидальных асинхронных двигателей в малоинерционных системах автоматики.
 

Поскольку обмотка тороидального двигателя по принципу выполнения однослойная без укорочения, то при такой обмотке кривая поля в воздушном зазоре имеет значительную третью гармонику, которая особенно нежелательна в двухфазной машине. Для уничтожения этой гармоники целесообразно расположить проводники по пазам неравномерно.
 

Каждый тип тороидального двигателя имеет свои особенности расчета, речь о которых будет идти ниже. Но независимо от типа и конструктивного варианта общим для всех них является наличие лобовых частей, расположенных по образующим внутренней и наружной поверхностей тороида-статора. Сопротивление рассеяния тороидальной обмотки определяется потоками рассеяния с наружной и внутренней сторон тороида, с ребер торои-да, а при обычном исполнении двигателя и с торцевых поверхностей тороида.
 

Ввиду особенности тороидального двигателя с торцевыми дисковыми роторами ( наличия двух симметричных роторов на валу по торцам тороида) целесообразно расчет вести на половинную, мощность модели.
 

Предложенная методика расчетов тороидальных двигателей подходит для постановки их решения на цифровых вычислительных машинах.
 

Все рассмотренные исполнения тороидальных двигателей имеют простую конструкцию и технологию изготовления. Для сокращения вспомогательного времени на механическую обработку деталей целесообразно использовать литье под давлением, штамповку, пресс-формы. Путем штамповки получаются роторы-зубчатки для двигателей с постоянными магнитами, роторы-диски для асинхронного и гистерезисного двигателей. Значительно упрощает изготовление постоянных магнитов феррито-вых тороидов с пазами использование ультразвука и пресс-форм при изготовлении их из спецпорошков.
 

Так же как и асинхронные тороидальные двигатели с двусторонним расположением дисков-роторов, гистере-зисные двигатели целесообразно считать на половинную мощность — мощность, приходящуюся на один диск ротора. При этом некоторые коэффициенты, определяющие оптимальное проектирование, будут иметь выражения, отличные от выражений для двигателей нормального исполнения. Эти отличия определяются особенностями геометрии тороидальной конструкции двигателя. Вопрос оптимального проектирования сводится к определению главных размеров тороида и ротора, оптимальной индукции в воздушном зазоре машины и в роторе.
 

Здесь рассмотрен подход к расчету тороидальных двигателей с постоянными магнитами, конструкции которых рассмотрены в гл.
 

Как устроен трансформатор

Разница в количестве витков между обмотками определяет коэффициент изменения величины напряжения. Проще говоря, если вторичная обмотка имеет вдвое меньше витков, на ней возникнет напряжение, в два раза меньшее, чем в первичной. Мощность остается прежней, что позволяет работать с большими токами при меньшем напряжении.

Важно! Трансформатор может работать только с переменными или импульсными токами. Преобразовать постоянное напряжение таким образом невозможно.. Конструктивное исполнение различается по форме магнитопровода

Конструктивное исполнение различается по форме магнитопровода.

Броневой

Образует два витка магнитного поля, рассчитан на большие нагрузки. Магнитопровод разъемный, удобен в сборке – на центральный стержень надевается готовая обмотка. Недостаток – тяжелый, габаритный. Крайние и поперечные стержни магнитопровода эффективно не используются.

Стержневой

Конструкция аналогична броневому, магнитное поле одновитковое, соответственно мощность меньше. Также имеет разборную конструкцию. Эффективность использования поверхности магнитопровода не выше 40%.

Тороидальный трансформатор

Имеет самый высокий КПД. Это достигается за счет 100% использования площади магнитопровода. Поэтому, при одинаковой мощности, такие трансформаторы имеют меньшие размеры. Еще одно преимущество – за счет распределения обмоток по всей площади основы, охлаждение витков более эффективное. Это позволяет еще больше нагрузить преобразователь без превышения критической температуры. Недостаток один – такие трансформаторы сложно собирать, поскольку основа неразъемная.

Материалы для магнитопровода:

Железные основы набираются из пластин, наматываются ленточным способом, или отливаются монолитно. Наиболее эффективный материал – феррит. Чаще всего применяется именно в торах, увеличивая их КПД.

Какие бывают трансформаторы по конструкции, мы рассмотрели. При покупке готового прибора, вас мало волнует, насколько сложно его сделать. Тороидальная конструкция удобна в монтаже (занимает мало места, крепится одним винтом). Однако стоит такой прибор выше, чем стержневые или броневые преобразователи напряжения. Часто его цена перекрывает экономию от самостоятельного изготовления всей электроустановки.

Тороидальный резонатор

Тороидальные резонаторы, а также резонаторы, занимающие промежуточное положение между тороидальными и цилиндрическими с укорачивающей емкостью, находят широкое применение в электровакуумных приборах сверхвысоких частот, главным образом в клистронах. В зависимости от рабочей длины волны используются как индуктивный, так и емкостный способы перестройки. Индуктивный способ особенно пригоден для волн длиною порядка 7 — 10 см и более, где резонаторы имеют сравнительно большие размеры. Емкостный способ перестройки применяется большей частью на волнах длиною 3 еле и короче. При индуктивной настройке тороидальная часть резонатора делается обычно невакуумной.
 

Тороидальный резонатор представляет собой полый металлический тор круглого или прямоугольного сечения, резрезанный по окружности с внутренней стороны. Края этого разреза соединяются двумя параллельными дисками, образующими вместе с тором замкнутую проводящую поверхность. В пространстве, охватываемом этой поверхностью, и возникают электромагнитные волны.
 

Тороидальные резонаторы широко применяются в конструкциях клистронов и некоторых других приборов СВЧ.
 

Описанный тороидальный резонатор является простейшим, хотя.
 

Коаксиальные и тороидальные резонаторы очень удобны для практического применения в сочетании с приборами, имеющими плоские электроды, так как максимальная напряженность электрического поля создается в конденсаторной части резонаторов, образованной двумя близкорасположенными круглыми плоскостями. Эту часть и следует использовать в качестве пространства взаимодействия, где происходит обмен энергией между электронным потоком и полем резонатора.
 

В первом приближении тороидальный резонатор можно рассматривать как контур с сосредоточенными постоянными, емкость которого заключена между дисками, а индуктивность — в торе.
 

Диапазон механической перестройки тороидальных резонаторов составляет обычно 10 — 20 % от средней длины волны.
 

Вплотную к расчету тороидальных резонаторов примыкает расчет резонатора типа щель — отверстие, изображенного на рис. 10.30, а. Роль сосредоточенной индуктивности на рис. 10.30, а играет отверстие, внутренняя поверхность которого может рассматриваться как одиночный ленточный виток. Роль емкости играет сквозная щель. Ввиду большого сходства расчета резонаторов типа щель-отверстие с расчетом тороидальных резонаторов вывод соответствующих уравнений здесь опускается.
 

Например, в тороидальном резонаторе ( объемном), по существу, образуется высокочастотный разряд, поскольку в таком резонаторе емкости и индуктивности являются сосредоточенными.
 

На рис. 7.1 изображен тороидальный резонатор прямоугольного сечения с емкостной настройкой.