ИЗГОТОВЛЕНИЕ ТОРОИДАЛЬНОГО ТРАНСФОРМАТОРА

 

Любой трансформатор – это преобразователь переменного напряжения, работающий по закону электромагнитной индукции, выявленному М. Фарадеем.

Ниже подробнее остановимся только на тороидальных трансформаторах.

Тороидальный трансформатор

Рис. 3. Тороидальный трансформатор

Принцип работы тороидальных трансформаторов

Работа тороидального трансформатора ничем не отличается от других типов преобразователей:

1. Переменное напряжение на первичной обмотке порождает переменное магнитное поле;

 

2. Ферромагнетик (сердечник) передает магнитное поле на вторичную и другие обмотки (если их больше, чем одна);

3. В проводнике вторичной обмотки (и последующих) по закону электромагнитной индукции создается электрический ток с той же частотой, что и на первичной обмотке.

Конечно, идеальная модель предполагает преобразование без потерь мощности, но на практике энергия передается на вторичные обмотки не вся. Потери возможны из-за вихревых токов в самом сердечнике, незадействованных петлях гистерезиса (силовых линиях магнитного поля) и др.

При идеальной трансформации работает следующее соотношение:

Соотношение идеальной трансформации

Где n – коэффициент трансформации, U1 и U2 – напряжения на первичной и вторичной обмотках, а I1, I2 – силы тока, N1 и N2 – количество витков.

Отсюда видно, что чем больше витков на вторичной обмотке, тем выше напряжение и меньше сила тока на ней, и наоборот.

Намотка тороидального трансформатора

Прежде, чем намотать трансформатор, необходимо правильно его рассчитать.

Подробно на процессе расчета останавливаться не будем, но отметим ряд моментов:

1. Количество витков и диаметр проволоки напрямую влияют на габариты сердечника (тора). Чем больше витков и диаметр проводника, тем больший объем займет обмотка, а значит в определенных габаритах она может не вписаться в кольцо текущего сердечника;

2. Изоляцию проводника обязательно стоит учитывать. Диаметр провода при расчете габаритов считается только вместе с изоляцией;

3. Без изоляции провод для намотки использовать нельзя;

4. Сечение магнитопровода (тора) должно быть взято с запасом не менее 30% от расчетной мощности получаемой энергии в первичной обмотке (в общем случае сечение в см2 равно квадратному корню от мощности первичной обмотки в ваттах);

5. Сердечник должен быть изолирован от обмоток;

6. Мощность первичной и вторичной обмотки – одинаковая, поэтому при уменьшении количества витков на вторичной, растет сила тока, а значит, должна быть и больше площадь сечения провода.

Технология намотки тороида заметно медленнее, чем во всех остальных типах трансформаторов. Это связано с тем, что провод необходимо каждый раз вдевать в кольцо, чтобы сделать каждый виток. И чем длиннее провод, тем дольше будет процесс "вдевания".

В качестве проверенных решений применяются:

1. Челноки (небольшие катушки, способные протиснуться во внутренний диаметр тора вместе с намотанным на них проводом);

Челнок для ручной намотки тороидального трансформатора

Рис. 4. Челнок

2. Специальные разъемные кольца (обычно они большого диаметра, после сборки на торе, провод сначала наматывается на разъемном кольце, а потом переносится на тороид).

Разъемные кольца для намотки тороидального трансформатора

Рис. 5. Разъемные кольца

Последний способ применяется в промышленном производстве.

Ну и напоследок – технология намотки (смотри изображение ниже). Мотать каждую отдельную обмотку на своем участке тора – неправильно! Провода должны быть распределены по всей площади тора.

Технология намотки тороидального трансформатора

Рис. 6. Технология намотки тороидального трансформатора