Сверхпроводящий трансформатор почти своими руками

Добавил пользователь Алексей Ф.
Обновлено: 05.10.2024

Делается он так:
1. Нужно вычислить, сколько надо взять трансформаторного железа по объему (лучше не вычислять, т.к. не знаю формул), а взять с запасом, прикинув "на глаз". Например для мощности в 20-30ватт, думаю подойдет 2х2см и длиной см 5-8. Мощность (Амперы*Вольты источника питания*КПД), например для аккумулятора СА1213 (12В 1,3А=15Вт) и Freeman'овского преобразователя на SG3525 http://frikzona.org/zashita/megashock2.shtml
(КПД~90% (0,9) выходная мощность будет ватт 13-14. Вообще выходная мощность рассчитывается, исходя из энергии "боевых" конденсаторов, но в данном случае сойдет и так.
2. Надо взять пластины от трансфоматорного сердечника. Заизолировать их друг от друга тонким скотчем или лучше взять папиросную бумагу и пропитать ее трансформаторным маслом. Затем сложить их, плотно сжав. Если нет нужного размера пластин, можно их вырубить из пластин бОльшего размера зубилом и обработать напильником.
3. Склеить каркас из пластика или платмассы, толщиной 1-1,5мм (с ограничителями). Дополнительно обмазать его тонким слоем эпоксидного клея с добавлением 5-10% трансформаторного масла (масло тщательно размешивается с клеем до нанесения). Подождать высыхания 12-15 часов.
4. Намотать высоковольтную обмотку тонким проводом (0.08 или 0.1мм), желательно делать шаг витка в 0.2-0.5мм (меньше просто сложнее). После намотки слоя, следя за тем, чтобы провод не размотался, (прикрепляем скотчем на внешную сторону каркаса) подождем 1-1.5 часа после смешения компонентов эпокидного клея и масла (чтобы оно немного загустело) и обмазываем равномерным тонким слоем, так, чтобы скрыть полностью провода с запасом в 0.2-0.5мм. Дать хорошо просохнуть.
5. Прокладывать поверх каждого слоя бумагу, пропитанную парафином (до 60КВ) или специальную конденсаторную бумагу (можно взять папиросную бумагу и хорошо пропитать ее трансформаторным маслом, обмотать плотно в 2-3 слоя). Особенно важно следить за тем, чтобы самые уязвимые места (около ограничителей были надежно заизолированы).
6. После намотки последнего слоя высоковольтной обмотки также покрываем его 1-2мм слоем эпоксидной смолы с маслом, наматываем 2-3 слоями пропитанной бумаги. Наматываем ПЕРВИЧНУЮ обмотку и обматываем все изолентой в 3-4 слоя.
7. Проверяем на предмет проводимости обмотки ("прозваниваем"). С торцов обильно замазываем эпокидным клеем.
Обычно в первичной обмотке советуют делать 20 витков, советую сделать их 40-60, и высоковольтной обмотке количество витков пропорционально увеличится. При этом следует помнить про потери, поэтому следует наматывать на %10 больше витков в высоковольтной обмотке, чем необходимо из пропорции.
Также, изоляция между обмотками и слоями обмоток должна быть не слишком толстая, а именно такая какая нужна - оптимальная. Данные параметры подойдут для более чем 60-80КВ. Удачи!

А что если между слоями прокладывать 4-5 слоёв широкого скотча, а потом залить с торцов эпоксидкой, и проволоку с каждого слоя выводить не с торца а наматывать вместе со скотчем, Чтобы в торце не пробило. Как
думаете?

Чесно говоря, еще сам не очень разбираюсь, но то, что Вы написАли (насчет вывода провода через наматываемый слой скотча) кажется разумным, только лучше взять не скотч, а изоленту, но намотать поменьше. Вообще гараздо надежнее будет "заклеить" слои клеем с трансформаторным маслом и обвернуть тонкой бумагой, пропитанной парафином (воском) или трансформаторным маслом. Можно поступить проще и не заливать слои клеем, а просто намотать изолирующий слой, но тогда при намотке первичной обмотки поверх (особенно толстым проводом) существует возможность повреждения высоковольтной обмотки или изолирующих слоев (если используется бумага). В таком случае (если не "клеить") надо пропитать слои трансформаторным маслом (очень удобно пропитывать, если масло зарядить в одноразовый шприц).
Если принимать в расчет толщину изоленты ~0,4мм, если пробойное напряжение ее в раза 3 больше, то слой изоленты должен "держать" ~2-3кВ (если только она не растянута).
Расчитать примерную толщину изолирующего слоя можно следующим образом:
Допустим надо получить 50кВ, намотка ведется проводом 0,1мм, каркас 50мм длиной. Допустим мы решили не усложнять себе изготовление и мотаем виток к витку (без промежутков). Тогда в одном слое будет 500 витков (не столь важна точность). Для надежной работы ма решили сделать 20 витков в первичной обмотке, при напряжении на ней в 450В. На один виток первичной обмотки "идет" напряжение 450/20=~22В, количество витков в высоковольтной обмотке (50000/450)x20=~2250.
Следовательно надо намотать 5 слоев (потери отнимут "лишние" витки). На один виток вторичной обмотки придется то же самое напряжение 22В. Нет смысла делать шаг при намотке провода, т.к. лакированный провод (разные марки, по-разному (ПЭЛ, ПЭЛШО) "держит" вольт 60-80. А вот на один слой придется 22*500=11000В, следовательно потенциал между слоями будет 11кВ, и изоляция между каждым слоем должна "держать" соответствующее напряжение. Хватит 5 слоев изоленты, но это слишком толстая изоляция - будут потери, надо, чтобы обмотки были как можно ближе к сердечнику, чтобы могли "словить" побольше электромагнитного поля. Если нет трансформаторного масла - используйте бумагу, пропитанную парафином или конденсаторную бумагу (достать конденсаторную бумагу, можно из конденсатора в лампе дневного света).

Как я делал HV транс:

объясните идиоту с какого х.. будет падать кпд если не изолировать пластины?! я их не изолировал и все нормуль. в промышленных устройствах тоже этого не делают (почему-то ;-)))

В промышленных трансформаторах используют лак или что-то в этом роде . КПД падает из-за вихревых токов Фуко( 😉 Даже я знаю 😉 ) Но может я и не прав, там ведь постоянный ток в шокерах

При изготовлении импульсного транса, если вы хотите что-бы он не накрылся в самый нужный момент, надо учитывать следующие моменты:
· Напряжение на виток. Если напряжение на виток превышает максимальное напряжение, которое может выдержать изоляция провода, то поработает ваш транс пару секунд, и все, хана. Это напряжение как правило равно 50 вольтам. Для расчета надо знать напряжение разряда кондера, количество витков в первичке. С этим количеством играться не советую. Например напряжение разряда =600v. Кол-во витков в первичке =20. Следовательно на виток 600/20=30 вольт, что является оптимальным в данном случае (запас 20 вольт). Такая катушка будет вечная.
· Меж витковая изоляция. Это очень важно, т.к. если будет плохая изоляция, время жизни вашей катушки тоже ограничится парой секунд, или низким напряжением на выходе. Лучший вариант материала - фторопласт. Каждый намотанный слой, промазываем эпоксидной смолой, (масло не обязательно, а лучше вообще без него) и прокладываем нашу фторопластовою ленту. Сколько слоев прокладывать? Определяем напряжение на слой (кол-во витков*Vна виток), определяем тип фторопласта или вообще изоляционного материала, вычисляем максимальное напряжение, которое он держит на 1мм, и соответственно считаем количество слоев.
· На счет материала для сердечника, так это однозначно транс. железо. Ферит даже и не пробуйте.
· Ну и всю эту байду надо вставить в какой то корпус и залить эпоксидкой.
Пару слов на счет КПД. (напоминание)
Чем меньше витков во вторичке, тем меньше потери в самом трансе.
Кол-во витков в первичке должно быть оптимальным для приложенной к нему энергии. Поэтому следует поэкспериментировать, дав больше витков чем рассчитано по напряжению на виток. Ток на выходе может сильно увеличится.

Drovosek
В промышленных трансформаторах используют лак или что-то в этом роде . КПД падает из-за вихревых токов Фуко( 😉 Даже я знаю 😉 ) Но может я и не прав, там ведь постоянный ток в шокерах

чето я о таком не слышал ничего ;-) а в промышленном трансформаторе никакого лака нет - когда я его раздолбал пластины высыпались. кпд скорее будет падать из-за зазоров между пластинами. вот сканы моего трансформатора:

описание и фотки в работе будут чуть позже.. хотя видео со старого шокера уже можо глянуть (см. архив топика по шокерам)

для AMID
а почему нельзя выходной транс делать на феррите??
я сделал несколько штук вроде работают!

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

Рис. 1: принципиальная схема трансформатора

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.

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:

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

Согласно официальной электродинамике и ее модели магнитного поля проводник, по которому протекает ток, создает векторное магнитное поле, которое выглядит как замкнутые круги. Внутри проводника оно концентрируется на поверхности, в центре и снаружи интенсивность ниже.

Если на тот же проводник надевается ферромагнитный цилиндр или несколько колец, магнитное поле сосредоточится в них при условии, что индукция выше напряженности магнитного поля проводника. Магнитное поле останется замкнутым, но усиливается благодаря относительной магнитной проницаемости ферромагнетика.

При замене однородного проводника цилиндрическим внутри него магнитного поля нет, оно сосредотачивается в ферромагнетике, не выходя за его пределы. Согласно Фарадею в подобных условиях нет причины для возникновения индукции, однако на самом деле в такой системе есть Э.Д.С. (электродвижущая сила). Если ферромагнетик заменить магнитом, в проводнике Э.Д.С. нет до того момента, когда магнит начинает двигаться.

Использовалась медная трубка длиной 8 см с диаметром 1,6 см. На нее была намотана первичная обмотка с обычной индуктивностью. Роль вторичной обмотки выполнял медный стержень. Зацаринин считал эту конструкцию силовым трансформатором, в котором коэффициент передачи мощности из первичной обмотки на цилиндрический стержень (вторичную обмотку) равен единице.

LiveInternetLiveInternet

Воскресенье, 16 Июня 2013 г. 13:52 + в цитатник

Интерес к трансформаторам с использованием сверхпроводимости возник в 1960-х годах при появлении низкотемпературных сверхпроводников, применяемых для обмоток трансформаторов. Многие производители во всем мире, среди которых можно назвать европейские концерны ABB и Alstom, а также K.E.P.C. (Япония) и Westinghouse (США), начали разработки низкотемпературных сверхпроводниковых (НТСП) трансформаторов. За это время были достигнуты значительные успехи. Так, например, можно назвать создание концерном ABB НТСП-трансформатора 330 кВА 6/0,4 кВ со способностью токоограничения, а также разработку японской компанией Kansai опытного образца трехфазного трансформатора 2000 кВА. Однако непреодолимым барьером на пути развития и применения НТСП-трансформаторов являлись огромные по размерам криогенные системы для получения жидкого гелия, которые делали использование таких трансформаторов экономически нецелесообразным.
Открытие высокотемпературных сверхпроводниковых (ВТСП) материалов в 1986 году позволило отказаться от громоздких охлаждающих устройств. И основные разработки по созданию трансформаторов нового поколения ведутся именно в этом направлении.

Особенности высокотемпературной сверхпроводимости

очень малые потери при большой плотности тока;
переход от практически нулевого сопротивления к высокому сопротивлению при превышении током определенного значения (так называемого критического тока).

снижение нагрузочных потерь при номинальном токе на 90%, что значительно увеличивает КПД трансформатора;
уменьшение веса и габаритов трансформатора до 40%. Следует отметить, что упомянутые достоинства позволяют применять ВТСП-трансформаторы в уже существующих подстанциях без их конструкционных изменений со значительным увеличением мощности. Облегчается и транспортировка трансформаторов;
свойства ограничения токов КЗ, что в аварийных режимах защищает электрооборудование сети;
значительное уменьшение реактивного сопротивления, что позволяет обеспечить стабилизацию напряжения, не прибегая к его регулированию;
большая перегрузочная способность без повреждения изоляции и старения трансформатора;
уменьшение уровня шума.

Разработки и опытные образцы
В настоящее время существуют три основных проекта по созданию ВТСП-трансформаторов: в Европе, США и Японии. Работа над ними началась примерно в одно и то же время, и в 1997 году все три были реализованы в опытных образцах.
Первым стал трансформатор на напряжение 18,7/0,4 кВ мощностью 630 кВА (рис. 1) производства ABB при участии американской компании ASC (изготовителя ВТСП-ленты для обмоток) и французской электроэнергетической системы Electricite de France (EDF).
На его примере рассмотрим принцип устройства ВТСП-трансформатора (рис. 2). Обмотки погружены в жидкий азот, служащий одновременно и изоляцией, и охлаждающей средой. Сердечник трансформатора работает при температуре окружающей среды, т.к. его охлаждение приведет только к лишним нагрузкам криогенной системы, а не к улучшенным характеристикам. Обмотки термически изолированы от сердечника и окружающей среды с помощью двустенных контейнеров (так называемых криостатов), выполненных из эпоксида, между стенками которых поддерживается вакуум, обеспечиваемый непрерывной работой насоса.
При проведении испытаний потери при номинальном токе составили 337 Вт, а потери холостого хода в сердечнике – 2,1 кВт. Общие тепловые потери равны примерно половине потерь в проводе. После успешных испытаний упомянутые компании подписали договор, по которому каждая из них выделила по 5 миллионов долларов на разработку компанией ASC улучшенного ВТСП-провода. Далее ABB сделает трансформатор 10 МВА, а EDF установит его в своей сети для проведения полноценных испытаний. Дальнейшей целью ставится достижение мощности ВТСП-трансформатора 30 МВА, а конечной – 100 МВА.
Вторым был испытан трансформатор 500 кВА 6600/3300 В (рис. 3) производства Fuji Electric (Япония) с применением ВТСП-лент другой японской компании Sumitomo Electric Corporation. В разработке также участвовали специалисты университета Kyushu.
Потери в сердечнике составили 2,4 кВт, потери при номинальном токе – 115 Вт. Японские разработчики решили пока не создавать ВТСП-трансформатор на большие мощности, а улучшить характеристики уже сделанного, а именно усовершенствовать систему охлаждения и ВТСП-провод для обмотки.
Третьим в том году, но самым большим по мощности, стал трансформатор 1000 кВА полностью американского производства: Waukesha Electric (производитель трансформаторов), IGC Super Power (изготовитель ВТСП-провода) и Energy East (электроэнергетическая компания, конечный потребитель).
После этих испытаний было решено создать трансформатор 30 МВА 138/13,8 кВ, но, так же как и в случае с ABB, с промежуточной фазой в 10 МВА. Для этого правительство выделило 3,8 миллиона долларов, и столько же было вложено частными инвесторами.
В результате в конце 2003 года был создан трансформатор 10 МВА 26,4/4,2 кВ (рис. 4). Но при испытаниях было обнаружено несколько недостатков: в обмотках был выявлен большой уровень частичных разрядов, в криогенной системе происходили утечки, и, кроме того, возникли проблемы с испытанием трансформатора на полное напряжение по высокой стороне. На сегодняшний день эти неполадки устранены, трансформатор установлен на испытательный стенд (рис. 5), и новые испытания намечены уже в ближайшее время.
Сам принцип конструкции трансформатора остался такой же, как и в 1997 году, в чем можно убедиться, сравнив конструкции трансформатора 630 кВА на рис. 2 и 10 МВА на рис. 6.

Будущее ВТСП-трансформаторов
По данным Министерства энергетики США, сделавшего в 1993 году подробный анализ возможного применения ВТСП-трансформаторов мощностью до 30 МВА, затраты (при средней оценке) на весь срок службы при эксплуатации ВТСП-трансформаторов будут наполовину меньше по сравнению с затратами на обслуживание традиционно применяемых трансформаторов. А в результате анализа будущего применения ВТСП-трансформаторов 30–1500 МВА, представленного на конференции во Франции в 1994 году, было выявлено, что затраты будут на 70% меньше.
Многие разработчики ВТСП-проводов и трансформаторов надеются, что к 2010 году, когда во многих странах мира начнет производиться активная замена электрооборудования, отработавшего свой срок службы, резко возрастет спрос именно на ВТСП-трансформаторы.
Однако смогут ли производители добиться обещанных технических и ценовых параметров, покажет только время.

Лизунов С. Д., Лоханин А. К. Проблемы современного трансформаторостроения в России // Электричество. – 2000. – № 8, 9.
Черноплеков Н. А. Сверхпроводниковые технологии: современное состояние и перспективы практического применения // Вестник РАН. – 2001. – № 4.
Dirks J. A. HTS transformer performance, cost and market evaluation // Pacific Northwest Laboratory Report, 1993, PNL-7318.
Mumford F. J. A techno-economic study of high Tc superconducting power transformers // International Conference on Electrical Machines, 1994.
Larbalestier D., Schwall R. E., Sokolowski R. E. Power Applications of Superconductivity in Japan and Germany // WTEC Panel Report, 1997.
Reis C. T., Mehta S., McConnell B. W., Jones R. H. Development of High Temperature Superconducting Power Transformers // IEEE Power Electronics Society Winter Power Meeting, 2001.
Sissimatos E., Harms G., Oswald B.R. Optimization of high-temperature superconducting power transformers // Applied Superconductivity, 2001, №11.

Трансформаторы разных типов в настоящее время повсеместно применяются как на участке цепи, так и в точке конечного токопотребления.

При всем том, что эти электротехнические аппараты устроены предельно просто, в чем можно легко убедиться по многочисленным фото самодельного трансформатора, они работают с довольно высоким КПД.

Содержимое обзора

Широчайшая сфера применения

Элементарность сборки и высокая эффективность трансформаторов стала причиной их включения в состав:

Блоков питания;
Телевизоров;
СВЧ-печей;
Радиостанций;
Сварочных аппаратов;
Оборудования для связи;
Всевозможной автоматики
Контрольно-измерительной техники.

Собственноручная сборка

Множество радиолюбителей и просто любознательных людей периодически спрашивают, как именно собрать тот или иной трансформатор собственными силами.

При всей простоте решения данной задачи необходимо все же иметь некоторые навыки работы с радиодеталями и понимать физические принципы действия этого устройства.

Естественно, что предварительно придется внимательно изучить всю технологию:

Подготовки сердечника;
Намотки катушек;
Нанесения слоев изоляции.

Уточнение ряда технических параметров

Однако прежде, чем приступить к практической части, нужно будет дать четкие ответы на целый ряд вопросов.

Как именно должен будущий агрегат изменять ток: повышать его или же понижать?
Какое напряжение будет подаваться к первичной катушке и сниматься со вторичной?
Какова будет рабочая частота этого устройства?
Какой мощностью оно должно обладать после завершения сборки?

Польза детализированного чертежа

Нередко чертеж позволяет существенным образом уточнить

Схему подключения и выведения наружу контактных проводов;
Количество пластин в Ш-образном сердечнике;
Способ компоновки первичной и вторичной катушек.

Покупка компонентов и расходников

После полной подготовки принципиальной схемы можно начинать закупку нужных для сборки деталей и расходников.

Обычно необходимые материалы и принадлежности включая лакированную проволоку и клеммы нетрудно отыскать в первом попавшемся радиомагазине.

Для начала надо купить

Изоленту или термостойкий скотч;
Сердечник соответствующей проекту конфигурации;
Изолированные провода.

Сборка намоточного станочка

При собственноручном изготовлении данного электротехнического устройства нужно будет осуществить намотку проволоки. Намотка трансформатора своими руками осуществляется на простейшем кустарно изготовленном станочном приспособлении. Сделать его можно за пару часов.

Сначала нужно взять дощечку размерами 10х40 см. К этому основанию следует присоединить шурупами пару брусков размерами 50х50 мм. Дистанция между ними должна составлять как минимум тридцать сантиметров.

Катушечные прутья и ручка

Далее сверлятся мииатюрные отверстия диаметром 8 мм. В них вставляются прутья, на которые будет нанизываться трансформаторная катушка.

Остается нанести резьбу небольшого диаметра, закрутить шайбу и смонтировать ручку.
Важно отметить, что габариты подобного станка могут быть какими угодно.
Другими словами, его можно в полной мере приспособить для сердечника задуманного размера.
Однако, если проект предусматривает использование кольцевого сердечника, то обматывать его придется исключительно вручную.

Влияние мощности на число витков

Изготовленный собственноручно трансформатор может быть оснащен каким угодно числом витков.

Инструкция как сделать трансформатор указывает на то, что нужное количество витков вычисляется исходя из мощности задуманного аппарата.

Вычислительное приложение для Андроида

Надежным подспорьем в уточнении ряда параметров станут математические выражения, которые можно отыскать в спецализированной литературе. Практически все эти формулы уже были включены в компьютерные программы, что позволяет в большинстве случаев предельно сократить расчетную часть.

Нужно лищь указать в интерфейсе программы некоторые данные о будущем приборе, и приложение к смартфону выдаст исчерпывающую таблицу с запрошенной информацией.

Стадия производства каркаса

Каркасную часть изготавливают из картона. Тем, кто еще не имеет опыта такой сборки и потому не знает, как сделать каркас трансформатора своими руками, надо принять во внимание, что внутренняя его часть должна иметь большие габариты, нежели сердечник.

В случае применения кольцеобразного сердечника катушек будет две. При выборе Ш-образной конфигурации сердечника катушка будет только одна.

Намотка проволоки и нанесение изоляции

Если в качестве основы был выбран круглый сердечник, то его следует сначала обмотать изолентой. Далее можно будет начинать наматывать провод.

По окончании нанесения первичной обмотки она накрывается плотной изоляцией.
Следом придет время накрутки второго слоя.
Концы обмоток выводятся наружу, и к ним припаиваются контакты для сопряжения с другим оборудованием.

Обмотки для повышения напряжения

Катушка надевается на брусок из дерева. В нем уже должно иметься отверстие для намоточного прутка. Дальнейшая последовательность действий такова.

На катушку наматывается пара слоев лакоткани.
Кончик проволоки фиксируется на щечке, после чего начинается вращение ручки.
Укладку витков надо отслеживать и при необходимости их уплотнять.
По окончании первичной обмотки проволока перекусывается и фиксируется на щечке.
Рабочие выводы обмоток обматываются изолентой или обтягиваются термоусаживаемой трубкой.

Сборка трансформаторного устройства

При изготовлении трансформатора повышающего типа будут нужны следующие принадлежности и материалы:

Старый телевизионный сердечник;
Лакоткань;
Прочный картон или толстая бумага;
Дощечки и деревянные брусочки;
Стальные пруты;
Клей и ножовка.

Первое включение и диагностика

Вполне вероятно, что при первом запуске нового аппарата он начнет издавать характерный звон. Это значит, что необходимо лучше зафиксировать все крепежные элементы.

Далее осуществляется новое тестирование трансформатора. Он включается в сеть, после чего производится замер напряжения на вторичной обмотке. Если оно соответствует проектному, пусть и с небольшими отклонениями, то новый аппарат можно использовать по назначению.

Желательно после запуска оставить его под напряжением на два-три часа. При этом надо проследить, не будет ли он чрезмерно нагреваться.

Залог долговечности и безотказности

В общем и целом процесс намотки и сборки больших затруднений не вызывает. Этим методом можно изготовить устройства для целого ряда применений, в том числе для галогенных ламп.

Чтобы итогом всех предпринятых усилий был реально пригодный для эксплуатации агрегат, надо тщательно соблюдать описанную выше методику намотки. Это станет гарантом не только исправности трансформатора, но и его бесперебойной работы на протяжении очень долгого времени.

Читайте также: