Увеличиваем мощность электронного трансформатора в 10 раз

Приветствую, Самоделкины!
Сегодня мы будем выжимать пол киловатта чистой мощности от вот этой простой схемы:

Внимание! Данный материал предназначен исключительно для ознакомительных целей. Автор не рекомендует повторять увиденное, особенно если вы только начали увлекаться электроникой. При работе с высоким напряжением всегда соблюдайте правила безопасности. Не дотрагивайтесь устройства (платы) во время работы. При проведении наладочных работ убедитесь, что устройство отключено от сети.

Автором данной самоделки является AKA KASYAN. Перед вами классическая схема электронного трансформатора для офисных низковольтных галогенных ламп — полумостовой автогенераторный импульсный источник питания. Имеем 2 трансформатора: силовой и трансформатор обратной связи.

Мощность схемы зависит от некоторых компонентов: входного выпрямителя, силовых ключей, емкостей полу моста и силового импульсного трансформатора.

Если заменить их, грубо говоря, на более мощные, то удастся добиться большей выходной мощности в целом. Активными компонентами нашей схемы являются транзисторы — это высоковольтные ключи обратной проводимости.


Запуск схемы осуществляется симметричным динистором DB3.

Самые ходовые бюджетные и мощные высоковольтные транзисторы, которые известны автору, это MJE13009, их он и будет использовать.

Но схема не сияет высоким КПД. Одной пары ключей для наших целей может быть недостаточно, поэтому в схему добавлена вторая пара. В итоге получилось вот это:

Мощные низкоомные резисторы в эмиторных цепях транзисторов являются выравнивающими, помогают равномерно нагрузить все транзисторы.

Силовой трансформатор тороидальный, был намотан очень давно для какого-то проекта. Габаритная мощность такого трансформатора более 1 кВт.


Так как преобразователь автогенераторного типа, а рабочая частота сильно зависит от некоторых параметров и крайне нестабильна, точно рассчитать силовой трансформатор дело нелегкое, но примерный расчет можно сделать по специализированным программам зная начальную частоту преобразователя с небольшой нагрузкой, в данном случае это 22 кГц.

В программе расчета выбираем полумостовую топологию и указываем остальные данные.


Намоточные данные своего трансформатора автор приводить не стал. Сами понимаете, у вас наверняка будет другой сердечник, и параметры намотки будут иными.
Диодный мост.

Это у нас 10-ти амперная сборка с обратным напряжением 1000В, греется, но не сильно. При долговременной работе стоит установить его на радиатор.


Трансформатор обратной связи, ферритовое колечко, размеры прилагаются:



Это колечко автор выдрал из блока питания компьютера, но тут просьба быть более внимательными, такие кольца стоят по входной части блока питания на линии 220В, а не на выходе. Желто-белые, зелено-синие и прочие кольца, которые стоят на выходе блока питания, сделаны из порошкового железа и для наших целей не подойдут. Нам нужно именно ферритовое кольцо.

Автор использовал также и иные ферритовые кольца с проницаемости от 1500 до 3000, работали без нареканий.


Базовые обмотки идентичны и содержат по 3 витка проводом 0,5 мм. Обмотка обратной связи всего 1 не полный виток проводом 1,25 мм.


У многих возникают вопросы связанные с фазировкой обмоток трансформатора обратной связи. Если начало и конец обмоток перепутать, то ничего не заработает. Автор неоднократно рассказывал и показывал в своих предыдущих проектах, как все подключается, но вопросы все равно возникают, поэтому если кто решит повторить, просто собираете все по плате из архива.

Ну и внимательно посмотрите на эти фото:

Естественно и на схеме и на плате точками отмечены начала всех обмоток.

Силовые транзисторы устанавливают на общий теплоотвод. Изолируют их подложки, например, слюдяной прокладкой или более современным теплопроводящим изолирующим материалом.


Ну как бы все готово, можно протестировать. Такие опыты лучше проводить во дворе, поскольку предугадать, когда схема жахнет невозможно. И вообще, в нашем деле никогда нельзя быть уверенным, что собранная и налаженная конструкция заработает так, как нужно, ведь китайские пакости в виде поддельных транзисторов или диодного мостика никто не отменял.

Меры предосторожности. Первый запуск всегда делается через страховочную лампу на 40-60Вт, 220В.

Никогда, ни при каких обстоятельствах не дотрагивайтесь платы во время работы! Никогда не замыкаете выход электронного трансформатора, он попросту взорвется, так как схема не имеет никаких защит помимо входного предохранителя, но тот как назло сгорает только после того, как лопнут силовые транзисторы.

Напряжение на выходе нашего трансформатора переменное. Автор выпрямил в нечистую постоянку для более менее адекватных замеров, но в выпрямителе естественно у нас будут дополнительные потери. Сам выпрямитель STTH6003. Под корпусом 2 мощных диода по 30А соединенных с общим катодом. Такие применяются в сварочных инверторах.

Устанавливаем выпрямитель на радиатор и в добрый путь.

Нагружать трансформатор будем старыми добрыми и чертовски мощными лампами от кинопроектора и еще чем-нибудь.

Так как эти лампы в холодном состоянии имеют очень малое сопротивление нити накала, а следовательно, в начальный момент будут потреблять от нашего блока питания токи гораздо больше номинального, к входу схемы прицепим мощный термистор, он ограничит ток пока лампы не разогреются.


Долго включать блок питания не будем, так как силовые транзисторы у нас совсем без охлаждения. Максимум, что удалось получить с такой нагрузкой — это 460-470Вт чистой выходной мощности.

Учитывая потери в ваттметре, а также в выпрямителе и на проводах, думаю, что ни у кого не возникнет сомнений, что 0,5кВт схема выдаст. Сама схемка очень простая, не самая капризная, а нагрузочная способность, можно сказать, на высоте. Но повторять ее, особенно начинающим радиолюбителям, не рекомендуется, несмотря на то, что такие схематические решения используются в промышленных блоках питания для офисных низковольтных галогенных ламп.


Можно ли увеличить мощность схемы еще больше? В теории можно. Но не зря эту схему не используют в блоках питания с мощностью более 250-300Вт. Для такой простой полумостовой схемы это предел.

На этом все. Благодарю за внимание. До новых встреч!

Видео:

Источник Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Как сделать трансформатор своими руками: видео с инструкцией

Бывают в жизни ситуации, когда нужен трансформатор с особыми характеристиками для конкретного случая. К примеру, сгорел сетевой тр-р в любимом приемнике, а именно такого для замены у вас нет. Зато есть другие ненужные тр-ры от старой техники, которые валяются без дела, вот их можно попробовать самому переделать под конкретные параметры. Далее мы расскажем, как рассчитать и сделать трансформатор своими руками в домашних условиях, предоставив все необходимые расчетные формулы и инструкцию по сборке.

Расчетная часть

Итак, начнем. Для начала необходимо разобраться, что представляет из себя такое устройство. Трансформатор состоит из двух или более электрических катушек (первичной и вторичной) и металлического сердечника, выполненного из отдельных железных пластин. Первичная обмотка создает магнитный поток в магнитопроводе, а тот в свою очередь индуцирует электрический ток во второй катушке, что показано на схеме ниже. Исходя из соотношения числа витков в первичной и вторичной катушки, трансформатор либо повышает, либо понижает напряжение, пропорционально ему меняется и ток.

От размеров сердечника зависит максимальная мощность, которую трансформатор сможет отдать, поэтому при проектировании отталкиваются от наличия подходящего сердечника. Расчет всех параметров начинается с определения габаритной мощности трансформатора и подключаемой к нему нагрузки. Поэтому сначала нам необходимо найти мощность вторичной цепи. Если вторичная катушка не одна, то их мощность нужно суммировать. Расчетная формула будет иметь вид:

P2=U2*I2

Где:

• U2 — это напряжение на вторичной обмотке;
• I2 — ток вторичной обмотки.

Получив значение, нужно сделать расчет первичной обмотки, учитывая потери на трансформации, предполагаемый КПД около 80%.

P1=P2/0.8=1.25*P2

От значения мощности Р1 подбирается сердечник, его площадь сечения S.

S=√Р1

Где:

• S в сантиметрах;
• Р1 в ватт.

Теперь мы можем узнать коэффициент эффективной передачи и трансформации энергии:

w’=50/S

Где:

• 50 — это частота сети;
• S — сечение железа.

Эта формула дает приблизительное значение, но для простоты расчета вполне подойдет, так как мы изготавливаем деталь в домашних условиях. Далее можно приступить к расчету количества витков, сделать это можно по формуле:

w1=w’*U1

w2=w’*U2

w3=w’*U3

Так как расчет у нас упрощенный и возможна небольшая просадка напряжения под нагрузкой, увеличьте число витков на 10 % от расчетного значения. Далее нужно правильно определить ток наших обмоток, сделать это нужно для каждой обмотки в отдельности по этой формуле:

I1=P1/U1

Определяем диаметр необходимого провода по формуле:

d = 0.8*√I

Исходя из таблицы 1 выбираем провод с искомым сечением. Если подходящего значения нет, нужно сделать округление в большую сторону до табличного диаметра.

Если посчитанного диаметра нет в таблице, или слишком большое заполнение окна получается, то можно взять несколько проводов меньшего сечения и получить в сумме искомое.

Чтобы узнать поместятся ли катушки на нашем самодельном трансформаторе, требуется посчитать площадь окна тр-ра, это образованное сердечником пространство, в которое помещаются катушки. Уже известное число витков умножаем на сечение провода и коэффициент заполнения:

s= w*d²*0.8

Данный расчет производим для всех обмоток, первичной и вторичной, после чего нужно суммировать площадь катушек и сделать сравнение с площадью окна магнитопровода. Окно сердечника должно быть больше площади сечения катушек.

Порядок изготовления

Теперь, имея расчеты и материал для сборки, можно приступить к намотке. На подготовленную картонную катушку производим укладку первого слоя обмотки. Для этого удобно использовать электродрель, зажав катушку в патроне с помощью особого приспособления (в качестве него может выступать болт с двумя шайбами и гайкой). Закрепив на столе или верстаке дрель, на малых оборотах, производим укладку провода, виток к витку без перехлестов. Между слоями провода укладываем один слой изоляции — конденсаторную бумагу. Между первичной и вторичной обмоткой нужно сделать два слоя изоляции во избежание пробоя.

Намного проще, если вы планируете перематывать готовый трансформатор на желаемое напряжение. В этом случае достаточно при размотке подсчитать количество витков вторичной намотки, и зная коэффициент трансформации:

w’=U2/w2

Можно подсчитать необходимое количество витков под требуемое напряжение:

w2=w’*U2

Также рекомендуем просмотреть видео, на которых наглядно демонстрируется порядок сборки трансформатора в домашних условиях:

Технология намотки

Перед проверкой прозвоните обмотки, убедитесь, что их сопротивление не слишком мало, нет обрывов и пробоев на корпус изделия. Первое включение необходимо проводить с особой осторожностью, желательно последовательно с первичной обмоткой включить лампу накаливания мощностью 40-90 Ватт.

Проверочные работы

В данной статье приведена инструкция, которая доступно объясняет, как сделать трансформатор своими руками в домашних условиях. Для примера мы описали последовательность расчета и сборки броневой модели, как наиболее распространенного вида преобразователей. Его популярность обусловлена простотой изготовления моточных узлов, легкостью сборки, ремонта и переделки. На основе этой самоделки легко можно сделать тр-р для зарядки автомобильного аккумулятора, или же изготовить повышающий тр-р для лабораторного источника питания, электрический выжигатель по дереву, горячий нож для резки пенопласта или другой прибор для нужд домашнего мастера.

Будет интересно прочитать:

Самодельный трансформатор с 6 В до 30000 В

Порой электронику необходимо получить высокое напряжение для различных целей. Сделать это не так уж сложно, если смастерить самодельный повышающий высоковольтный трансформатор, способный выдать 30 кВ из обычных 6 В.

Изготовление повышающего трансформатора на 30000 Вольт

Нам понадобится разборный сердечник из старого телевизора с кинескопом. Там он используется тоже в высоковольтном трансформаторе строчной развертки.

Делаем каркас под катушку. Обматываем одну сторону плотной бумагой и склеиваем суперклеем.

Снимаем с сердечника каркас и устанавливаем его для удобства на маркер. Далее обматываем слоем скотча.

Берем проволоку 0,2 мм толщиной, старый трансформатор как раз кстати.

Один конец очищаем от лака, наматываем на провод и припаиваем.

Изолируем термоусадкой. Кладем на всю длину каркаса и обматываем слоем скотча.

Матаем обмотку в ряд виток к витку. Каждый слой — 200 витков.

После каждого слоя кладем два слоя скотча и один слой изолентой.

Такая многослойность нужна обязательно, иначе катушку запросто пробьет высоким напряжением.
Намотали еще 200 витков — производим опять тройную изоляцию.

Итак должно быть 5 слоев по 200 витков. Общее количество, как вы наверное уже подсчитали, 1000 витков. Надеваем катушку на каркас.

С противоположной стороны мотаются две обмотки обычным проводом. Первая (синяя) 6 витков, вторая (желтая) 5 витков. Фиксируем суперклеем.

Схема генератора

Перед вами классическая схема блокинг-генератора на одном транзисторе. Проще не придумаешь. Собираем схему на биполярном транзисторе.


В настройке генератор практически не нуждается. И при исправных деталях работает сразу. Но если только генерация не запустилась с первого раза — попробуйте поменять вывода одной из обмоток между собой, тогда все должно заработать.

Испытания высоковольтного трансформатора

Запитываем схему от аккумуляторной батареи 6 В. Высоковольтный генератор в работе.

Дуга упала на изоляцию и тут же почти зажгла ее.


Частота генерации порядка около 10-15 кГц. При такой частоте высоковольтные разряды не так опасны, но все же не стоит прикасаться к токоведущим проводам во время работы трансформатора.

Смотрите видео

Повышающий трансформатор как работает, схема, применение

Повышающий трансформатор это обычный трансформатор (см. назначение и принцип действия трансформатора) который повышает значение напряжения электрического тока. На первичной обмотке оно ниже, а на вторичной выше. Тем самым на выходе прибора напряжение выше и за счет определенного числа витков обмотки и сечения имеет нужное значение.

Принцип работы повышающего трансформатора заключается в величине К (коэффициент трансформации).

При К>1 трансформатор является понижающим, а при К<1 — повышающим трансформатором.

U1/U2 ≈ E1/E2 = N1/N2 = К

где: U1, U2 — напряжение на первичной и вторичной обмотке; E1, E2-мгновенные значения ЭДС;  N1, N2 — количество витков первичной и вторичной обмотки

повышающий трансформатор схема

Применение повышающих трансформаторов

Приборы устанавливаются в электрических линиях и источниках питания потребительских точек. В соответствии с законом Джоуля — Ленца при увеличении силы тока выделяется тепло, которое нагревает провод. Для транслирования энергии на большие линейные расстояния увеличивают напряжение, а токи уменьшают. При поступлении к потребителю мощность снижают, поскольку в целях безопасности пришлось бы использовать массивную изоляцию.

В начале цепочки устанавливают повышающий трансформатор, а в точке приема понижают показатели. Такие комбинации на протяжении ЛЭП используют многократно, добиваясь выгодных условий транспортировки электричества и создавая приемлемые значения для потребителя.

Из-за присутствия в сети трех фаз для трансформации энергии используют трехфазные агрегаты. Иногда применяют группу, в которой устройства объединены в модель звезды, при этому них общий проводящий стержень.

Хоть коэффициент полезного действия у агрегатов большой мощности достигает почти стопроцентного значения, всё равно выделяется много тепла. Типичный трансформатор электрической станции 1 гВт выдает несколько мегаватт. Чтобы снизить это явление, разработана охладительная система в виде бака с негорючей жидкостью или трансформаторным маслом и сильным устройством для воздушной раздачи тепла. Охлаждение чаще водяное, сухой принцип используют при небольшой мощности.

Повышающий тороидальный трансформатор

Как вы понимаете, говоря «тороидальный трансформатор», подразумевают обычно сетевой однофазный трансформатор, силовой или измерительный, повышающий или понижающий, у которого тороидальный сердечник оснащен двумя или несколькими обмотками.

Работает тороидальный трансформатор принципиально так же как и трансформаторы с другими формами сердечников: он понижает или повышает напряжение, повышает или понижает ток — преобразует электроэнергию. Но тороидальный трансформатор отличается при той же передаваемой мощности меньшими размерами и меньшим весом, то есть лучшими экономическими показателями.

Главная особенность тороидального трансформатора — небольшой общий объем устройства, доходящий до половины в сравнении с другими типами магнитопроводов.

Шихтованный сердечник вдвое больше по объему чем тороидальный ленточный сердечник при той же габаритной мощности.

Поэтому тороидальные трансформаторы удобнее устанавливать и подключать, и уже не так важно, идет ли речь о внутреннем или о наружном монтаже.

Любой специалист скажет, что тороидальная форма сердечника является идеальной для трансформатора по нескольким причинам:

• во-первых, экономия материалов на производстве,
• во-вторых, обмотки равномерно заполняют весь сердечник, распределяясь по всей его поверхности, не оставляя неиспользованных мест,
• в-третьих, поскольку обмотки имеют меньшую длину, КПД тороидальных трансформаторов получается выше в силу меньшего сопротивления провода обмоток.

Охлаждение обмоток — еще один важный фактор.

Обмотки эффективно охлаждаются будучи расположены в форме тороида, следовательно плотность тока может быть более высокой.

Потери в железе при этом минимальны и ток намагничивания сильно меньше. В итоге тепловая нагрузочная способность тороидального трансформатора оказывается очень высокой.

Экономия электроэнергии — еще один плюс в пользу тороидального трансформатора.

Примерно на 30% больше энергии сохраняется при полной нагрузке, и примерно 80% на холостом ходу, в сравнении с шихтованными магнитопроводами иных форм. Показатель рассеяния у тороидальных трансформаторов в 5 раз меньше чем у броневых и стержневых трансформаторов, поэтому их можно безопасно использовать с чувствительным электронным оборудованием.

При мощности тороидального трансформатора до киловатта, он настолько легок и компактен, что для монтажа достаточно применить прижимную металлическую шайбу и болт. Потребителю всего то и нужно выбрать подходящий трансформатор по току нагрузки и по первичному и вторичному напряжениям. При изготовлении трансформатора на заводе рассчитывают площадь сечения сердечника, площадь окна, диаметры проводов обмоток, — и выбирают оптимальные габариты магнитопровода с учетом допустимой индукции в нем.

Для чего около электростанций устанавливают повышающий напряжение трансформатор?

Любой проводник имеет свое сопротивление и поэтому в ЛЭП неизбежно возникают тепловые потери на нагрев проводника. Величина нагрева пропорциональна квадрату тока в цепи, по этому повышая напряжение до сотен киловольт, мы, согласно закону Ома понижаем ток, а значит и снижает тепловые потери и размер проводников ЛЭП, экономия материалов и стоимости.

Видео: Повышающий трансформатор

как сделать, схемы, пошаговая инструкция

Кроме обычных трансформаторов, в которых несколько обмоток, есть автотрансформаторы, в которых всего одна катушка. При необходимости можно произвести сборку автотрансформатора своими руками.

Принцип действия

Основной принцип действия автотрансформатора аналогичен обычному аппарату:

• ток, протекающий по первичной обмотке, создает магнитное поле и магнитный поток в магнитопроводе;
• величина этого поля зависит от силы тока и от числа витков;
• изменения магнитного потока наводят ЭДС во вторичной обмотке;
• величина наведенной ЭДС зависит от числа витков во вторичной обмотке.

Особенность автотрансформатора в том, что часть витков первичной обмотки является также вторичной. В связи с тем, что ЭДС в первичной и вторичной обмотках направлены встречно, ток в общей части катушки I¹² равен разнице I¹ и I². При равенстве входного и выходного напряжения или Ктр=1 I¹² определяется индуктивным сопротивлением катушки.

Основные плюсы и минусы

В связи с особенностями конструкции автотрансформатор обладает преимуществами и недостатками по сравнению с обычными устройствами.

Достоинства автотрансформатора, проявляющиеся при Ктр0,5-2:

• меньший вес и габариты;
• более высокий КПД, связанный с пониженными потерями в обмотках и магнитопроводе.

Кроме достоинств, эти устройства имеют недостатки:

• Повышенный ток КЗ. Это связано с тем, что ток нагрузки ограничен не насыщением магнитопровода, а сопротивлением нескольких витков вторичной обмотки.
• Электрическая связь между первичной и вторичной обмотками. Это делает невозможным применение этих аппаратов в качестве разделительных и для питания низковольтных устройств в опасных условиях, требующих низкого напряжения согласно ПУЭ.

Мощность автотрансформатора

Мощность любого электроаппарата равна произведению тока на напряжение Р=I*A. В обычном трансформаторе она равна мощности нагрузки с учетом КПД.

Мощность автотрансформатора рассчитывается немного иначе.  В повышающем напряжение аппарате она складывается из мощности первичной обмотки части Р¹²=I¹²*U¹² и мощности повышающей обмотки Р²=I²*U⅔. В связи с тем, что ток, протекающий через первичную катушку меньше, чем ток нагрузки, то мощность автотрансформатора меньше мощности нагрузки. Фактически, мощность аппарата определяется разностью первичного и вторичного напряжений и током вторичной обмотки P=(U¹-U²)*I².

Особенно это заметно при небольших (10-20%) отклонениях выходного напряжения. Аналогичным образом рассчитывается понижающий автотрансформатор.

Информация! Это позволяет уменьшить сечение магнитопровода и диаметр провода обмотки. В связи с этим автотрансформатор легче и дешевле обычного устройства.

Что такое ЛАТР

Кроме силовых аппаратов, заменяющих обычные трансформаторы, в школах, институтах и лабораториях используются ЛАТРы – Лабораторные АвтоТРанформаторы. Эти устройства используются для плавного изменения напряжения на выходе аппарата. Самые распространенные конструкции представляют из себя катушку, намотанную на тороидальном магнитопроводе. С одной из сторон провод очищен от лака и по нему при помощи поворотного механизма двигается графитный ролик.

Питающее напряжение подаётся на концы катушки, а вторичное снимается с одного из концов и графитного ролика. Поэтому ЛАТР не может поднимать напряжение выше сетевого, в некоторых модификациях выше 250В.

Кроме катушечных, есть электронные ЛАТРы. Фактически, это не автотрансформатор, а регулятор напряжения. Есть разные виды таких устройств:

• Тиристорный регулятор. В этих аппаратах в качестве силового элемента установлены тиристор и диодный мост или симистор. Недостаток в отсутствии синусоидальной формы выходного напряжения. Самый известный прибор такого типа – диммер ламп освещения.
• Транзисторный регулятор. Дороже тиристорного, требует установки транзисторов на радиаторы. Обеспечивает синусоидальную форму выходного напряжения.
• ШИМ-контроллер.

Совет! Для того, чтобы получить напряжение выше сетевого, ЛАТР подключается ко вторичной обмотке повышающего трансформатора.

Область применения

Особенности автотрансформатора позволяют применять его в быту и разных областях промышленности.

Металлургическое производство

Регулируемые автотрансформаторы в металлургии применяются для проверки и настройки защитной аппаратуры прокатных станов и трансформаторных подстанций.

Коммунальное хозяйство

До появления автоматических стабилизаторов эти аппараты применялись для обеспечения нормальной работы телевизоров и другой аппаратуры. Они представляли из себя обмотку с большим числом отводов и переключателем. Он переключал вывода катушки, а выходное напряжение контролировалось при помощи вольтметра.

В настоящее время автотрансформаторы используются в релейных стабилизаторах напряжения.

Справка! В трехфазных стабилизаторах установлены три однофазных автотрансформатора, и регулировка производится в каждой фазе по-отдельности.

Химическая и нефтяная промышленность

В химической и нефтяной промышленности эти аппараты применяются для стабилизации и регулировки химических реакций.

Производство техники

В машиностроении такие аппараты используются для пуска электродвигателей станков и управления скоростью вращения дополнительных приводов.

Учебные заведения

В школах, техникумах и институтах ЛАТРы применяются при выполнении лабораторных работ и демонстрации законов электротехники, и опытах по электролизу.

Изготовление самодельного ЛАТРа

В продаже есть достаточно готовых устройств, но при необходимости его можно сделать самостоятельно. За основу лучше взять трансформатор на О- или Ш-образном магнитопроводе. Изготовление ЛАТРа на тороидальном железе сводится к его перемотке и требует очень высокой аккуратности при наматывании катушки.

Подготовка материала

Для изготовления регулируемого автотрансформатора необходимы:

• Магнитопровод. Его сечение определяет мощность автотрансформатора.
• Обмоточный провод. Его сечение зависит от мощности и потребляемого тока устройства.
• Термоустойчивый лак. Необходим для пропитки катушки после намотки проводов. Допускается замена масляной краской.
• Тряпичная изолента или киперная лента и корпус с закрепленными разъемами для подключения нагрузки и питания. Желательно разместить в корпусе цифровой или аналоговый вольтметр
• Многопозиционный переключатель. Его допустимый ток должен соответствовать току аппарата. При необходимости допускается производить переключение выводов автотрансформатора при помощи пускателей.

Расчет провода

Перед началом намотки катушки необходимо определить сечение провода и необходимое количество витков/вольт (n/v). Этот расчёт производится по поперечному сечению магнитопровода при помощи онлайн-калькуляторов или по специальным таблицам.

Если для изготовления устройства используется исправный трансформатор, то эти параметры определяются по имеющимся обмоткам:

• подключить трансформатор к сети 220В;
• вольтметром измерить выходное напряжение V;
• отключить аппарат;

• разобрать магнитопровод;
• размотать вторичную обмотку, считая количество витков N;
• по формуле n/v=N/V вычислить количество витков/вольт – основной параметр для расчета катушки;
• измерить сечение провода первичной обмотки.

Совет! Если первичная обмотка не была пропитана лаком и разматывается без нарушения изоляции, то допускается использовать её для намотки катушки автотрансформатора.

Схема

Перед началом работ составляется схема обмотки с указанием количества витков и напряжением на каждом из выводов. В отличие от обычного трансформатора автотрансформатор имеет только одну обмотку, которая изображается с одной из сторон черты, символизирующей магнитопровод.

Для расчетов витков необходимо определить число выводов. Оно зависит от количества положений многопозиционного переключателя. Один из отводов может совпадать с сетевым выводом:

• определить и указать на схеме напряжение V каждого из положений переключателя;
• рассчитать необходимое число витков между отводами по формуле N=(n/v)*(V²-V³), где V¹, V², V³ и т.д. – напряжение на последующих выводах;
• указать на схеме количество витком между каждыми из отводов.

Совет! При необходимости сделать повышающий автотрансформатор к первичной обмотке добавляется необходимое количество витков. Для этого допускается использовать провод, снятый со вторичной обмотки.

Намотка катушки

После выполнения всех расчётов производится намотка катушки. Она выполняется на готовом или специально изготовленном каркасе вручную или при помощи намоточного станка:

• наматывается необходимое число витков в секции;
• выполняется ответвление – из обмоточного провода, не обрывая его, делается петля длиной 5-20 см и скручивается в жгут;
• после изготовления отвода продолжается намотка катушки;
• операции 1-3 повторяются до завершения намотки;
• готовая обмотка закрепляется киперной лентой и покрывается лаком или краской.

Процесс сборки

После завершения намотки и высыхания лака производится сборка автотрансформатора:

• собирается магнитопровод;
• собранный аппарат устанавливается в корпус;
• подключаются многопозиционный переключатель и вольтметр;
• собранный автотрансформатор подключается к клеммам.

Проверка

После сборки работоспособность устройства необходимо проверить:

• первичная обмотка аппарата подключается к сети;
• измеряются напряжения при каждом из положений переключателя и данные сравниваются с расчетными;
• через 20 минут трансформатор отключается и проверяется на нагрев – при его отсутствии производятся повторные испытания под нагрузкой.

Как сделать трансформатор из автотрансформатора

Кроме изготовления ЛАТРа из обычного трансформатора возможно обратная операция – изготовление трансформатора из ЛАТРа. Такие устройства обладают более высоким КПД из-за лучших свойств тороидального сердечника по сравнению с Ш-образным магнитопроводом.

Для такой переделки достаточно намотать вторичную обмотку:

• посчитать количество витков между выводами 220В;
• определить число витков/вольт

Электронный автотрансформатор

Более современным способом регулировки является использование электронных устройств. Любое из них можно изготовить своими руками.

Тиристорный регулятор

Простейшая схема такого приспособления представляет собой переменный резистор, включенный между анодом и управляющим электродом тиристора. Это позволяет получать пульсирующее постоянное напряжение и управлять им в диапазоне 0-110В.

Для регулировки переменного напряжения 0-220В применяется встречно-параллельная схема соединения, а резистор включается между управляющими электродами.

Вместо двух тиристоров целесообразно применение симистора, а в качестве схемы управления использовать диммер для ламп накаливания.

Транзисторное управление

Самая качественная регулировка получается при использовании транзисторного регулятора. Он обеспечивает плавное изменение и правильную форму выходного напряжения.

Недостаток этой схемы в нагреве выходных транзисторов. Для его уменьшения и повышения КПД целесообразно подключить регулятор к выходным клеммам автотрансформатора – грубая регулировка осуществляется переключением обмоток, а плавная при помощи транзисторов.

ШИМ-регулятор

Самым современным способом является применение ШИМ-контроллера (широтно-импульсная модуляция). В качестве силовых элементов полевые или биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT).

Изготовление трансформаторов: пошаговая инструкция

Трансформатор представляет собой прибор, изменяющий характеристики напряжения. Изготовление трансформаторов требует большого объема знаний. Данные аппараты могут служить как для повышения, так и для уменьшения вольтажа. Приборы обладают достаточно высокой эффективностью и широко применяются в различных сферах.

Сфера применения

Устройства используются не только в производственных отраслях, но и в повседневной жизни. Основные направления их промышленного применения:

• передача и распределение электроэнергии в отдаленные точки;
• подача электропитания на различные виды оборудования;
• организация процесса электросварки;
• подача питания на электротермические установки.

К последним относятся плавильные печи, плазменные реакторы. Широко трансформаторы используются в телерадиотехнике: телевизорах, радиоприемниках, DVD-плейерах, магнитофонах, усилителях. Зачастую их используют в бытовых приборах: в электро и СВЧ-печках, вытяжных шкафах, кондиционерах. Невозможно обойтись без преобразователя в зарядных устройствах ноутбуков, мобильных телефонов и прочих гаджетов.

Преобразователь своими руками

Чтобы собственноручно изготовить аппарат понадобятся определенные знания. Работа требует изучения всей технологической цепочки. Но прежде надо определиться:

• Какой нужен преобразователь: повышающий / понижающий.
• Напряжение, подаваемое на входную обмотку.

Определившись с целью, надо приобрести необходимые материалы. Вам потребуются:

• Электроизолирующая лента высокого качества.
• Сердечник из специального металла. При необходимости изымается из вышедших из употребления усилителя, телевизора, радиоприемника.
• Провода, покрытые термостойким лаком / эмалью.

Для навивания проволоки надо сделать несложный механизм.

Изготовление механизма

Приготовьте деревянное / металлическое / пластиковое полотно 10 х 40 см. Шурупами зафиксируйте на нем 2 бруска 6 х 6 см на расстоянии друг от друга в 30 см. Дрелью сделайте 2 отверстия по 0,8 см, вставьте в них стержни для размещения катушки. На одном конце необходимо наличие резьбы. Закрепите гайкой Г-образный элемент. Ручка механизма готова.

При изготовлении механизма для наматывания надо учитывать размеры катушек. Тороидальные устройства наматываются вручную. В зависимости от требуемой мощности преобразователя мотаем необходимое число витков. Когда нужен аппарат для повышения вольтажа с 12 до 220, соответственно, мощность увеличится с 90 до 150 Вт. Ферромагнитный тороидальный сердечник извлекается из вышедшей из употребления телерадиоаппаратуры.

Число витков на 1 В в приведенном примере равно 5. Параметры обмоток вычисляются таким образом: N1 = U1 Х 5 = 60 и N2 = U2 Х 5 = 1100.

Рассчитываем силу тока: I1 = P_max : U1 = 12,5 А и I2 = P_max : U2 = 0,7 А.

Изготовление каркаса

Этот элемент изготавливается из любого диэлектрика. Если сердечник тороидальный, то понадобятся 2 катушки. Для Ш – образного достаточно одной. Стержнеобразный сердечник надо обмотать диэлектриком. Следом приступайте к намотке. По завершении – изолируйте ее так называемым «сэндвичем» из спецленты и 2-х слоев бумаги. Далее наматывается следующая обмотка. Контакты выводятся за ограничители катушек.

Если используется ферромагнитный сердечник, для тела катушки изготовьте трубки с закраинами. Из картона или пластика вырежьте ограничители, наденьте их на трубку. Тело катушки выполняется в виде трубки.

Изготовление обмоток

Фиксируем каркас в намоточном механизме и начинаем процесс:

• Изолируем тело катушки, используя ткань с особой пропиткой.
• Начало провода выводим за ограничитель каркаса, аккуратно производим намотку.
• Второй конец выводим за ограничитель на расстояние 5 мм от первого вывода.

На оба конца надевается диэлектрическая трубка.

Сборка повышающего трансформатора

Первым делом собираем сердечник. Для этого рассчитываем толщину пакета Ш-образных пластин. Надеваем катушки на сердечник. Изготовление трансформатора завершено. Для тестирования подключается ИП 12 В. На вторичной обмотке должно появиться напряжение 220 В.

Важно! После подачи напряжения надо оставить трансформатор включенным на несколько часов. Это необходимо для того, чтобы узнать, не перегревается ли он.

Электронный прибор для преобразования напряжения

Газоразрядным источникам света люди все чаще предпочитают светодиодные. В устаревших приборах остались электронные трансформаторы. Они предназначались для розжига.

Из таких преобразователей можно изготовить блоки питания (далее – БП) высокой мощности, которые пригодятся для питания светодиодных сборок, дрели, перфоратора, шуруповерта, электролобзика.

Устройство электронного преобразователя

Уже довольно давно привычные массивные приборы для трансформирования электроэнергии стали меняться на электронные. Устройства обладают следующими достоинствами:

• надежность;
• компактность;
• простота;
• невысокая стоимость.

Кроме того, они легко поддаются доработке и усовершенствованию. Эти характеристики значительно расширяют область их применения. Все такие преобразователи имеют единую базовую схему, отличия малозначительны. За основу взят симметричный автогенератор. Главные составляющие схемы: выпрямитель, силовой и согласующий транзистор, сопротивления, конденсаторы.

Рассматривая схему преобразователя, следует отметить, что однонаправленный ток из выпрямителя попадает на транзисторы автогенератора. Эти элементы синтезируют энергию в силовой преобразователь. Все радиодетали подобраны таким образом, чтобы получить на выходе необходимый параметр. Если запустить такой прибор без нагрузки, автогенератор не заработает, напряжение на выходе будет нулевым.

Сборка прибора

Электронный преобразователь можно приобрести или извлечь из имеющихся галогенных или люминесцентных светильников. Но прибор можно легко сделать своими рукам. Рассмотрим процесс изготовления электронных трансформаторов.

Требуемые комплектующие

Вам понадобятся такие элементы:

• Модельная пластина.
• Выпрямитель с обратным напряжением не ниже 400 В и током не менее 3 А.
• Плавкая вставка, рассчитанная на силу тока до 5 А.
• Симметричный триггерный диод DB3.
• Элемент сопротивления 500 кОм.
• Сопротивления 2,4 Ом, 0,5 Вт – 2 шт.
• Двухполярные транзисторы MJE13009 – 2 шт.
• Пленочные конденсаторы 600 В, 100 нФ – 3 шт.
• Тороидальные элементы из феррометалла – 2 шт.
• Проволока с диэлектрическим покрытием сечением 0,5 мм².
• Кабель в ПВХ трубке 2,5 мм².
• Элемент охлаждения транзисторов.

Большинство из перечисленных компонентов каждый начинающий электронщик легко извлечет из сломанных БП и из энергосберегающих светильников. Собирается электронный трансформатор довольно просто.

Последовательность действий

Вначале следует приобрести монтажную плату, на которой будут располагаться все компоненты. Лучше купить зеленую, с двусторонней металлизацией. Детали следует выбирать с длинными выводами, чтобы не возникло проблем при сборке. Если использовать элементы б/у, надо сделать визуальный осмотр на предмет выявления внешних повреждений, проверить их работоспособность.

Согласующий и силовой трансформаторы надо сделать самостоятельно. Первый тип преобразователя следует наматывать тонким проводом. Чтобы обмотки не разъединились, их надо фиксировать скотчем. Число витков в обмотках такое:

• I – 7;
• II – 7;
• III – 3.

Силовой трансформатор имеет 2 обмотки. Для первичной понадобится сделать 90 витков проволокой 0,5 мм². Для вторичной – 12 витков проводом 2,5 мм².

Пользуйтесь для пайки паяльниками нового поколения с регулируемой мощностью. Это сведет к минимуму вероятность сжечь термочувствительные элементы.

Сбор схемы надо вести от мелких компонентов к более крупным. Если первым делом установить большие элементы, они станут помехой при пайке маленьких.

Все соединения компонентов должны соответствовать электросхеме. Ножки полупроводниковых приборов направьте в отверстия на модельной пластине, сформируйте в требуемую сторону. Когда не достает длины контакта, напаивается недостающий кусок проволоки.

По окончанию работ трансформаторы зафиксируйте на плате специальным клеем или эпоксидной смолой, либо с помощью хомута. Завершив сборку, подсоедините к выходным клеммам прибор с активным сопротивлением и удостоверьтесь, что изделие функционирует.

Изготовление адаптера

Довольно часто источник питания электроинструмента ломается. Можно приобрести новый аккумулятор, который стоит недешево. Сделанный на основе трансформатора адаптер в виде блока питания поможет сэкономить.

Необходимые компоненты

Для переделки электронного преобразователя в БП надо купить детали:

• Монтажная плата.
• Элемент для предохранения от перегрева NTC 4 Ом.
• Сопротивление 6,8 Ом, 5 Вт – 2шт.
• Сопротивление 500 Ом, 2 Вт.
• Емкость с параметрами 100 мкФ, 400 В.
• Емкость с параметрами 100 мкФ, 63В.
• Пленочный конденсатор 100 нФ.
• Выпрямительный прибор КД213Б – 4 шт.
• Металлическая пластина для охлаждения диодов.
• Тороидальный элемент из феррометалла.
• Медная проволока 1,2 мм².

Подготовив все необходимые компоненты можно приступать к переделке электронного трансформатора в БП.

Алгоритм действий

Необходимо последовательно выполнить следующие шаги:

• Выход выпрямителя шунтируйте емкостью 400 В, 100 мкФ. Для снижения тока зарядки емкости добавьте элемент для предохранения от перегрева NTC 4 Ом в разрыв цепи. Если этим пренебречь, при подсоединении к сети выпрямитель выйдет из строя.
• Замените вторичную обмотку согласующего трансформатора шунтом. Домотайте на силовой трансформатор 2 витка, на согласующий – 1. Для соединения витков впаяйте два параллельно соединенных сопротивления на 6,8 Ом.
• Накрутите на ферромагнитный стержень 24 витка медной проволоки, зафиксируйте его термоусадочной трубкой или скотчем. Получился дроссель.
• На монтажной пластине оставшиеся элементы соберите соответственно схеме, присоедините путем пайки сборку к соответствующим выводам трансформатора. Подберите корпус и зафиксируйте в нем конструкцию. Блок питания готов к эксплуатации.

После завершения процесса включите БП в сеть и протестируйте. Прибор должен выдавать 12 В.

Повышающий/понижающий преобразователь напряжения своими руками

Всем доброго времени суток, уважаемые самоделкины!
В этой самоделке AKA KASYAN сделает универсальный понижающий и повышающий преобразователь напряжения.

Недавно автор собрал литиевый аккумулятор. А сегодня раскроет секрет, для какой цели он его изготовил.

Вот новый преобразователь напряжения, режим его работы — однотактный.

Преобразователь имеет небольшие габариты и достаточно большую мощность.

Обычные преобразователи делают одно из двух. Только повышают, или только понижают подаваемое на вход напряжение.
Вариант, изготовленный автором может как повысить,

так и понизить входное напряжение до требуемого значения.

У автора имеются различные регулируемые источники питания, с помощью которых он тестирует собранные самоделки.

Заряжает аккумуляторы, да и использует их для различных других задач.

Не так давно появилась идея создания портативного источника питания.
Постановка задачи была такой: устройство должно иметь возможность заряжать всевозможные портативные гаджеты.

От обычных смартфонов и планшетов до ноутбуков и видеокамер, а также справился даже с питанием любимого паяльника автора TS-100.

Естественно можно просто воспользоваться универсальными зарядными устройствами с адаптерами питания.
Но все они питаются от 220В


В случае автора требуется нужен был именно портативный источник различных выходных напряжений.

А таковых в продаже автор не нашел.

Питающие напряжения для указанных гаджетов имеют очень широкий диапазон.
Например смартфонам нужно всего 5 В, ноутбукам 18, некоторым даже 24 В.
Аккумулятор, изготовленный автором, рассчитан на выходное напряжение в 14,8 В.
Следовательно, необходим преобразователь, способный как повышать, так и понижать начальное напряжение.

Обратите внимание, некоторые номиналы указанных на схеме компонентов, отличаются от установленных на плате.


Это конденсаторы.

На схеме указаны эталонные номиналы, а плату автор делал для решения своих задач.
Во-первых, интересовала компактность.

Во-вторых, авторский преобразователь питания позволяет спокойно создать выходной ток в 3 Ампера.

AKA KASYAN большего и не надо.

Связано это с тем, что емкость примененных накопительных конденсаторов небольшая, но схема способна выдать выходной ток до 5 А.

Поэтому схема является универсальной. Параметры зависят от емкости конденсаторов, параметров дросселя, диодного выпрямителя и характеристик полевого ключа.

Замолвим пару слов о схеме. Она представляет собой однотактный преобразователь на базе шим-контроллера UC3843.

Поскольку напряжение от аккумулятора немного больше штатного питания микросхемы, в схему был добавлен 12В стабилизатор 7812 для питания шим-контроллера.

В приведенной схеме данный стабилизатор указан не был.
Сборка. Про перемычки, установленные с монтажной стороны платы.

Этих перемычек четыре, и две из них являются силовыми. Их диаметр должен быть не менее миллиметра!
Трансформатор, вернее дроссель, намотан на желтом кольце из порошкового железа.


Такие колечки можно найти в выходных фильтрах компьютерных блоков питания.
Размеры примененного сердечника.
Внешний диаметр 23,29мм.

Внутренний диаметр 13,59мм.

Толщина 10,33мм.

Скорее всего, толщина намотки изоляции 0,3мм.
Дроссель состоит из двух равноценных обмоток.

Обе обмотки наматываются медной проволокой диаметром 1,2 мм.
Автор рекомендует применять проволоку диаметром немного больше, 1,5-2,0 мм.

Витков в обмотке десять, оба провода наматываются разом, в одном направлении.

Перед установкой дросселя перемычки заклеиваем капроновым скотчем.

Работоспособность схемы заключается в правильной установке дросселя.


Необходимо правильно припаять выводы обмоток.

Просто установите дроссель, как это показано на фото.

Силовой N-канальный полевой транзистор, подойдет практически любой низковольтный.

Ток транзистора не ниже 30А.

Автор использовал транзистор IRFZ44N.

Выходной выпрямитель — это сдвоенный диод YG805C в корпусе TO220.


Важно использовать диоды Шоттки, так как они дают минимальную просадку напряжения (0,3В против 0,7) на переходе, это влияет на потери и нагрев. Их также легко найти в пресловутых компьютерных блоках питания.

В блоках они стоят в выходном выпрямителе.

В одном корпусе — два диода, которые в схеме у автора запараллелены для увеличения проходящего тока.
Преобразователь стабилизирован, имеется обратная связь.

Выходное напряжение задает резистор R3

Его можно заменить на выносной переменный резистор для удобства работы.

Преобразователь также снабжен защитой от короткого замыкания. В качестве датчика тока применен резистор R10.

Это низкоомный шунт, и чем выше его сопротивление тем меньше ток срабатывания защиты. Установлен SMD вариант, на стороне дорожек.

Если защита от КЗ не нужна, то этот узел просто исключаем.

Еще защита. На входе схемы стоит предохранитель на 10А.

Кстати, в плате контроля аккумулятора уже установлена защита от КЗ.

Конденсаторы, применяемые в схеме крайне желательно брать с низким внутренним сопротивлением.


Стабилизатор, полевой транзистор и диодный выпрямитель крепятся к алюминиевому радиатору в виде согнутой пластины.


Обязательно изолируем подложки транзистора и стабилизатора от радиатора при помощи пластиковых втулок и теплопроводящих изолирующих прокладок. Не забываем и про термопасту. А установленный в схеме диод уже имеет изолированный корпус.


Благодаря ШИМ-управлению, КПД у преобразователя весьма высокий кпд.
Например, ток холостого хода, в зависимости от питающего напряжения, находится в пределах 20мА — 40мА.


Приступим к испытаниям.
Для начала проверим диапазоны выходных напряжений.
Подадим на вход 12 В. Выходное напряжение достигает двадцати пяти. Выше поднимать нельзя, выходные конденсаторы на 25 В.

Минимальное выходное напряжение составляет 4,85 В. Следовательно, можно заряжать все USB гаджеты.


Стабилизация работает отлично! Увеличив входное напряжение до 22,2 В, выходное находится точно в установленных пределах.

При компактных размерах стабилизатор дает выходной ток 2,5 — 3 А практически без просадки выходного напряжения.

Важно усилить припоем широкие силовые дорожки печатной платы. Ибо там протекают большие токи.

Большое спасибо AKA KASYAN за проделанный труд!

Ссылки на комплектующие находятся в описании к оригиналу видео.
Ссылка на оригинальное видео — под текстом кнопка «источник».
Источник Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.