A. P. Kashkarov, Sankt Petersburg

Pentru fabricarea transformatoarelor și bobinelor se folosesc fire speciale de înfășurare. Principalele tipuri de astfel de fire de producție internă și străină sunt descrise în acest articol.

Fire de înfășurare domestică

Cele mai utilizate sunt firele de înfășurare în izolația emailată pe bază de lacuri sintetice de înaltă rezistență, cu un indice de temperatură (TI) în intervalul 105 ... 200. TI este înțeles ca temperatura firului la care durata sa de viață utilă este de cel puțin 20.000 de ore.

Firele emailate de cupru cu izolație pe bază de lacuri de ulei (PEL) sunt produse cu un diametru al miezului de 0,002 ... 2,5 mm. Astfel de fire au caracteristici ridicate de izolare electrică, care sunt practic independente de influența externă a temperaturilor și umidității ridicate.

Firele de tip PEL se caracterizează printr-o dependență mai mare de influența externă a solvenților, comparativ cu firele cu izolație pe bază de lacuri sintetice. Sârma de înfășurare PEL poate fi distinsă de altele chiar și prin semnul său extern - stratul de smalț este aproape de culoarea neagră.

Firele de cupru de tipurile PEV-1 și PEV-2 (produse cu un diametru al miezului de 0,02 ... 2,5 mm) au izolație din acetat de polivinil și se disting printr-o culoare aurie. Firele de cupru de tipurile PEM-1 și PEM-2 (cu același diametru ca PEV) și conductoarele de cupru dreptunghiulare PEMP (secțiunea 1.4 ... 20 mm2) au izolație lăcuită pe lac polivinilformal. Indicele „2” din denumirea corespunzătoare a firelor PEV și PEM caracterizează izolația cu două straturi (grosime crescută).

PEVT-1 si PEVT-2 sunt fire emailate cu un indice de temperatura de 120 (diametru 0,05 ... 1,6 mm), au izolatie pe baza de lac poliuretanic. Aceste fire sunt ușor de instalat. La lipire, nu este necesar să dezlipiți izolația lăcuită și să aplicați fluxuri. Destul de lipit obișnuit marca POS-61 (sau similar) și colofoniu.

Firele emailate cu izolație pe bază de poliesteramidă PET-155 au TI egal cu 155. Sunt produse cu miezuri nu numai de secțiune transversală rotundă (diametru), ci și de tip dreptunghiular (PETP) cu diametrul conductorului de 1,6-1 1,2 mm2. . În ceea ce privește parametrii lor, firele PET sunt apropiate de firele de tip PEVT discutate mai sus, dar au o rezistență mai mare la căldură și șoc termic. Prin urmare, firele de înfășurare de tipurile PEVT și PET, PETP pot fi întâlnite în mod deosebit în transformatoarele puternice, inclusiv în transformatoarele pentru sudare.

Fire domestice de înfășurare de înaltă frecvență

Pe frecvente inalte se folosesc fire de înfăşurare emailate toronate (sârme litz) de tip LESHO în izolaţie monostrat de mătase sau LESHD - fv izolaţie dublă mătase. Astfel de fire constau dintr-un mănunchi de fire emailate cu cupru cu un diametru de 0,05 ... 0,1 mm și sunt utilizate pentru inductori (și șocuri). La firele de înaltă frecvență de tip LESHO, LESHD, PELO, LELD, DEP, LEPKO, miezurile sunt răsucite din fire individuale emailate pentru a reduce pierderile din efectul de suprafață (efect de proximitate). Tabelul nr. 1 prezintă diametrele firelor de înfășurare de înaltă frecvență utilizate pe scară largă din producția internă. Pentru numerele impare, diametrul firului este aproximativ egal cu jumătate din suma diametrelor a două numere adiacente (pare).



Desemnarea firelor de înfășurare străine populare

În SUA și Marea Britanie, desemnarea diametrelor firelor de înfășurare este scrisă cu cuvintele dimensiunea firului (dimensiunea firului).

De exemplu, în SUA sistemul

American Wire Gauge (AWG). De asemenea, uneori, în SUA folosesc sistemul B&S, iar în Marea Britanie folosesc standardul de ecartament a firelor (SWG). Tabelul 2 și Tabelul 3 arată diametrele tipurilor de fire de înfășurare utilizate pe scară largă conform standardelor AWG și SWG.
Sarcina admisa pentru conductori



Curentul maxim admisibil care poate fi trecut prin fire fără a vă face griji cu privire la incendiu sau defectarea contactului este determinat în conformitate cu Tabelul 4. Încălzirea maximă a izolației din cauciuc sau plastic (precum și combinațiile sau derivatele acestora) nu trebuie să depășească +50 de grade. Durata expunerii în condiții de siguranță depinde de acest parametru de temperatură.
maxim pe conductor curent admisibil(I max A în tabelul 4)
Revista „Electrician”

Aproape întrebarea principală toți radioamatorii Cum poate fi bobinat un transformator? Cunoaștem deja cele mai simple metode de calcul a transformatoarelor (cine a uitat, te poți uita aici), dar cel mai important este de unde sa iau cablu? Da, și exact ce fel de fir este necesar pentru a înfăşura transformatorul?

Unde au făcut, de exemplu, urme de sârmă PELSHO, PELBOși altele care se vindeau în vremea sovietică în seturi și role? Este necesar primul dintre firele de mai sus pentru bobinaj bobine de buclă pentru game de frecvență joasă, bobine, transformatoare pe inele de ferită etc. A doua este necesară pentru înfăşurări transformatoare de putere puternice.
La urma urmei, avantajul unor astfel de fire față de cele convenționale (lacuite) este mare.
În primul rând, acesta este pasul de înfășurare creat de împletirea firului. În transformatoarele puternice de rețea, diferența de tensiune în înfășurările dintre conductorii adiacenți este de 1 V sau mai mult, izolația subțire de lac, atunci când este încălzită și vibrată la frecvența rețelei, este ștearsă treptat de frecarea dintre spirele vibrante și prăbușiri. Ca urmare, există scurtcircuite între tururi.

Pentru ilustrare, voi da calcul simplu. Să luăm fierul de transformare cu aria secțiunii miezului S=10 cm2. Pe baza unei estimări simple, Pr=S2, determinăm că puterea totală a viitorului transformator va fi de aproximativ 100 wați. Număr de spire la 1 V:
w1 \u003d 50 / S \u003d 50 / 10 \u003d 5 (vit. / V),
În consecință, tensiunea interturn:
U1=1/5=0,2(V)
Dacă fierul transformatorului are o secțiune transversală S=50 cm2, puterea totală a transformatorului în acest caz este Pg=2500 W și w1=50/50=1 (vit./V), care este egală cu tensiunea interturn în înfăşurări. Odată cu o creștere suplimentară a puterii totale, tensiunea de la rând la rând crește, crește riscul de defectare a izolației, iar fiabilitatea transformatorului scade în mod natural.
Cum să ieși din această situație? Trebuie amintit că firele nu sunt numai înfășurate. Pentru a bobina transformatorul, puteți utiliza un fir de montare în izolație fluoroplastică (MGTF) cu o secțiune transversală corespunzătoare curentului necesar. Deoarece în astfel de fire este obișnuit să se indice nu diametrul, ci secțiunea transversală (de-a lungul miezului), atunci ar trebui să utilizați formula de conversie
d=2 (Sp/3,14)^0,5
unde Sp - secțiunea firului, mm2; d - diametrul firului, mm. De exemplu, firul MGTF-0.35 are d-0.66 mm. Diametrul firului, în funcție de curentul necesar I (A), este determinat de formula:
d = 0,8 I0,5.
Apoi curentul în firul de înfășurare:
I \u003d (d / 0,8) ^ 2 \u003d 0,68 (A)
Calitatea excelentă a izolației firelor MGTF face posibil să se facă fără înfășurare garniturile interstrat, iar rezistența sa la căldură permite transformatoarelor de înfășurare să funcționeze la temperaturi ridicate (izolația fluoroplastică nu se topește sau nu se carbonizează).

Uneori, pentru circuitele echilibrate, este necesară înfășurarea unui transformator cu înfășurări strict identice.
Acest lucru se poate face luând un cablu plat ca fire de înfășurare, de exemplu, utilizat în cablurile de conectare la computer. După ce au separat numărul necesar de conductori de cablu, ei înfășoară înfășurarea cu ei, care este apoi folosită ca mai multe identice, izolate unele de altele. Izolația cablului plat este suficient de stabilă termic.

Pentru curenți mari înfăşurări secundare transformatoarele de alimentare sunt înfăşurate cu fire şi cauciucuri suficient de groase. Această lucrare, trebuie spus, necesită nu numai costuri materiale (monetare), ci și fizice, deoarece este necesar să îndoiți magistrala elastică de cupru (sârmă) la etanșeitate, încercând să o așezați bobină la bobină.

Ca alternativă la firul de înfășurare, sugerez să folosiți un cordon acustic, ceea ce este de obiceiconectați amplificatorul la difuzoare. Cordonul acustic are o secțiune transversală mare a miezului și. fiind dublu, asigură că semiînfășurarile sunt identice pentru un redresor cu undă completă cu un punct de mijloc. Se acordă puțină atenție identității acestor semiînfășurări, iar acest lucru implică o creștere a fundalului la care echipamentele moderne de înaltă calitate sunt atât de sensibile.

Identitatea înfășurărilor poate fi asigurată în alt mod, de exemplu, prin înfășurarea lor cablu de microfon(cu un cablu stereo obținem trei înfășurări). În acest fel, este posibilă înfășurarea înfășurării(e) cu un ecran electrostatic. Pentru a face acest lucru, împletitura de ecranare a cablului microfonului este conectată (pe o parte) la firul comun.

Cablu coaxial, din cauza diferenței mari în secțiunile transversale ale miezului interior și împletiturii, nu este foarte potrivit pentru înfășurări simetrice, dar poate fi folosit ca fir de bobinare când ecranul și miezul interior sunt interconectate. Miezul interior al cablului poate fi folosit și în scopuri de măsurare.

În toate cazurile, nu trebuie să uităm de stabilitatea termică a izolației firului. Grosimea relativă de lac crescută a izolației firului, pe de o parte, reduce numărul de spire de înfășurare care pot fi plasate în fereastra miezului transformatorului, pe de altă parte, face utilizarea izolației interstrat (până la izolarea între înfășurare) inutil, ceea ce grăbește fabricarea transformatorului și, cu izolarea firelor rezistente la căldură, crește fiabilitatea transformatoarelor.

V. BESEDIN, Tyumen.

Înfășurarea unui transformator cu propriile mâini este în sine o procedură simplă, dar necesită semnificativă munca pregatitoare. Unele persoane implicate în fabricarea diferitelor echipamente radio sau unelte electrice au nevoie de transformatoare pentru nevoi specifice. Deoarece nu este întotdeauna posibil să achiziționați un anumit transformator pentru cazuri specifice, mulți le înfășoară pe cont propriu. Cei care fac un transformator pentru prima dată cu propriile mâini adesea nu pot rezolva problemele asociate cu calculul corect, selecția tuturor pieselor și tehnologia de înfășurare. Este important să înțelegeți că asamblarea și înfășurarea unui transformator step-up și a unui transformator descendente nu sunt același lucru.

Înfășurarea dispozitivului toroidal este, de asemenea, semnificativ diferită. Deoarece majoritatea radioamatorilor sau meșterilor care au nevoie să creeze un dispozitiv de transformare pentru nevoile echipamentelor lor de putere nu au întotdeauna cunoștințele și abilitățile adecvate cu privire la modul de a realiza un dispozitiv de transformare, prin urmare, acest material se adresează în mod special acestei categorii de oameni.

Pregătirea pentru bobinare

Primul pas este să faceți calculul corect al transformatorului. Calculați sarcina pe transformator. Se calculează prin însumarea tuturor dispozitivelor conectate (motoare, transmițătoare etc.) care vor fi alimentate de transformator. De exemplu, un post de radio are 3 canale cu o putere de 15, 10 și 15 wați. Puterea totală va fi egală cu 15 + 10 + 15 = 40 wați. Apoi, luați corecția pentru eficiența circuitului. Deci majoritatea transmițătoarelor au o eficiență de aproximativ 70% (mai precis, va fi în descrierea unui anumit circuit), așa că un astfel de obiect ar trebui alimentat nu cu 40 W, ci cu 40 / 0,7 = 57,15 W. Este de remarcat faptul că transformatorul are și eficiență proprie. De obicei randamentul transformatorului este 95-97%, dar ar trebui să luați corecția pentru făcut în casă și să luați eficiența egală cu 85-90% (selectat independent). Astfel, puterea necesară crește: 57,15 / 0,9 = 63,5 wați. Transformatoarele standard ale acestei puteri cântăresc aproximativ 1,2-1,5 kg.

Apoi, acestea sunt determinate cu tensiunile de intrare și de ieșire. De exemplu, să luăm un transformator coborâtor cu tensiuni de intrare de 220 V și ieșire de 12 V, frecvența este standard (50 Hz). Determinați numărul de ture. Deci, pe o singură înfășurare, numărul lor este 220 * 0,73 = 161 de spire (rotunjit la un număr întreg), iar în partea de jos 12 * 0,73 = 9 spire.

După ce ați determinat numărul de spire, continuați să determinați diametrul firului. Pentru a face acest lucru, trebuie să cunoașteți curentul care curge și densitatea curentului. Pentru instalații de până la 1 kW, densitatea de curent este aleasă în intervalul 1,5 - 3 A / mm 2, curentul în sine este calculat aproximativ pe baza puterii. Deci, curentul maxim pentru exemplul selectat va fi de aproximativ 0,5-1,5 A. Deoarece transformatorul va funcționa cu o sarcină maximă de 100 W cu răcire naturală cu aer, se presupune că densitatea de curent este de aproximativ 2 A / mm 2. Pe baza acestor date, determinăm secțiunea transversală a firului 1/2 = 0,5 mm 2. În principiu, secțiunea transversală este suficientă pentru a selecta un conductor, dar uneori este necesar și un diametru. Deoarece secțiunea transversală se găsește conform formulei pd 2 / 2, diametrul este egal cu rădăcina lui 2 * 0,5 / 3,14 = 0,56 mm.

În același mod, se găsesc secțiunea transversală și diametrul celei de-a doua înfășurări (sau, dacă sunt mai multe, atunci toate celelalte).

Materiale de bobinaj

Înfășurarea unui transformator necesită o selecție atentă a materialelor utilizate. Deci, aproape fiecare detaliu este important. Vei avea nevoie:

1. Cadru transformator. Este necesar să izolați miezul de înfășurări, deține și bobinele înfășurărilor. Fabricarea sa se realizează dintr-un material dielectric durabil, care trebuie să fie neapărat destul de subțire pentru a nu ocupa spațiu în intervalele („fereastră”) miezului. Adesea, în aceste scopuri se utilizează carton special, textolit, fibre etc.. Ar trebui să aibă o grosime minimă de 0,5 m și maxim 2 mm. Cadrul trebuie lipit; pentru aceasta se folosesc adezivi obișnuiți de tâmplărie (nitro-adezivi). Formele și dimensiunile ramelor sunt determinate de formele și dimensiunile miezului. În acest caz, înălțimea cadrului ar trebui să fie puțin mai mare decât înălțimea plăcilor (înălțimea de înfășurare). Pentru a determina dimensiunile acesteia, este necesar să se facă măsurători preliminare ale plăcilor și să se estimeze aproximativ înălțimea înfășurării.
2. Miez. Un miez magnetic este folosit ca miez. Plăcile de transformare stripate sunt cele mai potrivite pentru aceasta, deoarece sunt fabricate din aliaje speciale și sunt deja proiectate pentru un anumit număr de spire. Cea mai comună formă a circuitului magnetic seamănă cu litera „Ш”. În același timp, poate fi tăiat din diversele semifabricate disponibile. Pentru a determina dimensiunile, este necesar să preînfășurați firele înfășurărilor. Pentru înfășurarea, care are cel mai mare număr de spire, determinați lungimea și lățimea plăcilor de miez. Pentru aceasta, lungimea înfășurării este luată + 2-5 cm, iar lățimea înfășurării este de + 1-3 cm. Astfel, are loc o determinare aproximativă a dimensiunii miezului.
3. Firul. Aici sunt luate în considerare înfășurarea și firele pentru cabluri. Cea mai buna alegere pentru bobinele de înfăşurare ale unui dispozitiv de transformare sunt luate în considerare fire de cupru cu izolație emailă (tip "PEL" / "PE"), aceste fire sunt suficiente pentru înfășurarea nu numai a transformatoarelor pentru nevoile radio amatorilor, ci și pentru transformatoarele de putere (de exemplu, pentru sudare). Au o selecție largă de secțiuni, ceea ce vă permite să achiziționați firul secțiunii dorite. Firele care ies din bobine trebuie sa aiba o sectiune transversala mai mare si sa fie izolate cu PVC sau cauciuc. Deseori utilizate fire din seria "PV" cu o secțiune transversală de 0,5 mm 2. Se recomandă preluarea cablurilor de ieșire cu izolație Culori diferite(pentru a nu exista confuzii la conectare).
4. Tampoane izolatoare. Sunt necesare pentru a crește izolația firului de înfășurare. De obicei, hârtie groasă și subțire este folosită ca distanțiere (hârtia de calc este potrivită), care este așezată între rânduri. În acest caz, hârtia trebuie să fie completă, fără întreruperi și înțepături. De asemenea, înfășurările sunt înfășurate cu o astfel de hârtie după ce sunt toate gata.

Modalități de a accelera procesul

Mulți radioamatori au adesea dispozitive primitive speciale pentru înfășurarea înfășurării. Exemplu: o mașină de bobinat primitivă este o masă (adesea un suport) pe care sunt instalate bare cu o axă longitudinală rotativă. Lungimea axei se alege de 1,5-2 ori lungimea cadrului bobinelor dispozitivului de transformare (se ia lungimea maxima), la una dintre iesirile din bare axa trebuie sa aiba maner pentru rotire.

Pe ax este pus un cadru de bobine, care este oprit pe ambele părți de știfturi restrictive (acestea împiedică mișcarea cadrului de-a lungul axei).

Apoi, un fir de înfășurare este atașat la bobină de la unul dintre capete și înfășurarea este efectuată prin rotirea butonului axei. Un astfel de design primitiv va accelera semnificativ înfășurarea înfășurărilor și o va face mai precisă.

Procesul de bobinare

Înfășurarea transformatorului constă în înfășurarea înfășurărilor. Pentru a face acest lucru, firul care este planificat să fie utilizat pentru înfășurări este înfășurat strâns pe orice bobină (pentru a simplifica procesul). În plus, bobina în sine este instalată fie pe dispozitivul indicat mai sus, fie înfășurată „manual” (acest lucru este dificil și incomod). După aceea, capătul firului de înfășurare este fixat pe bobina de înfășurare, la care este lipit firul de plumb (acest lucru se poate face atât la începutul cât și la sfârșitul operațiunii). Apoi bobina începe să se rotească.

În acest caz, bobina nu trebuie să se miște nicăieri, iar firul ar trebui să aibă o tensiune puternică pentru o așezare strânsă.

Înfășurarea spirelor de sârmă trebuie efectuată longitudinal, astfel încât spirele să se potrivească cât mai strâns. După ce primul rând de spire a fost înfășurat pe lungime, acesta este înfășurat cu hârtie specială izolatoare în mai multe straturi, după care următorul rând de spire este înfășurat. În acest caz, rândurile ar trebui să se potrivească perfect unul pe celălalt.

În procesul de înfășurare, ar trebui să controlați numărul de spire și să vă opriți după înfășurarea cantității dorite. Este important ca spirele complete să fie numărate, fără a ține cont de consumul de sârmă (adică al doilea rând de spire necesită mai multă sârmă, dar numărul de spire este bobinat).

Înfășurările transformatoarelor de putere mică sunt de obicei realizate cu sârmă rotundă. În prezent, există un număr mare de mărci de fire de înfășurare. Firele sunt realizate cu izolație fibroasă, email și combinată email-fibră. Pentru a desemna mărcile de fire acceptate denumiri de litere. Prima literă pentru toate tipurile de izolație P (sârmă). Izolația fibroasă are denumirea: B - fire de bumbac, W - mătase naturală. ShK sau K - raion (kapron), C - fibră de sticlă, A - fibră de azbest. Următoarea litera O sau D indică unul sau două straturi de izolație. Firele din izolația emailată sunt desemnate cu litera E. Izolația combinată constă din izolație emailată, acoperită suplimentar cu izolație fibroasă. La fabricarea transformatoarelor de putere redusă se folosesc în principal fire din izolație emailată. Stratul de smalț trebuie să aibă o suprafață continuă și uniformă și să aibă suficientă rezistență mecanică și elasticitate. Stratul de smalț nu trebuie să se crape sau să se desprindă de cupru la înfășurare. Rezistență mecanică ridicată și rezistență crescută la căldură a izolației de vinil-flex, ceea ce face posibilă reducerea semnificativă a numărului de distanțiere interstrat, creșterea conductibilității termice și a densității de curent admisibile, cu fire de gradele PEV-1, PEV-2, PETV etc. aplicare largă la fabricarea transformatoarelor de putere mică. În prezent, firele izolate cu fire de bumbac și benzi de hârtie de tip PBD, PBOO, PBBO etc. sunt utilizate pe scară largă în transformatoare de putere putere medie și mare și în transformatoare de instrumente (tensiune și curent) care funcționează în ulei. Firele emailate nu sunt folosite în astfel de transformatoare. Pentru transformatoare tip deschis, puterea pentru tensiuni de până la 500 V și transformatoare de curent de până la 6-10 kV sunt folosite ca înfășurări cu sârmă PBD și combinate cu strat de email și bumbac, dar în același timp, înfășurările transformatorului trebuie să fie impregnate sau amestecate. Pentru sudare, sarcină și alte transformatoare și dispozitive similare, trebuie utilizate fire izolate cu sticlă. Se folosesc și fire în izolația cu azbest, dar proprietățile electrice și rezistența lor sunt mult mai slabe, grosimea izolației este crescută, ceea ce reduce conductivitatea termică a înfășurărilor. În plus, sunt higroscopice. Pentru lucrările de mai sus, se folosesc uneori fire dreptunghiulare. Acestea din urmă sunt realizate de mărci: PBD, PBOO, PSD, PSDK, PDA. Grosimea și izolația se încadrează în clasele de sârmă rotundă - sau în limitele superioare - sau puțin mai mari. Dintre mărcile indicate de fire pentru transformatoare de putere mică, firul PELSHO este utilizat pentru înfășurări supratensiuni(de exemplu, în înfășurări tensiune înaltă osciloscop și în alte cazuri). PELSHO (și PELBO) este indicat pentru a fi utilizat pentru înfășurarea biscuitului a transformatoarelor mici impregnate cu compuși de lipire, datorită aderenței ridicate a materialelor fibroase cu majoritatea compușilor de lipire. Firul PESHO este utilizat pe scară largă în circuitele receptoarelor radio, dar adecvarea unei anumite impregnari (și a altor materiale) este determinată de factorul de pierdere, care nu este esențial pentru o frecvență de 50 Hz. În cazurile în care una dintre cerințele principale pentru echipament (transformator) este fiabilitatea, înfășurarea trebuie să fie impregnată cu un fel de lac sau compus. O creștere semnificativă a fiabilității este facilitată de moduri de funcționare mai ușoare ale înfășurărilor și de utilizarea materialelor cu o temperatură în ceea ce privește rezistența la căldură cu 1-2 clase mai mare decât temperatura de funcționare a înfășurării. În cazurile în care transformatorul poate funcționa într-un mod forțat, înfășurarea trebuie să fie impregnată, deoarece aceasta crește conductivitatea termică și rezistența la căldură datorită unei temperaturi mai uniforme în grosimea înfășurării. În modul forțat, este permisă creșterea încălzirii transformatorului cu 10-12 ° C peste temperatura acestei clase. În acest caz, procesul de îmbătrânire a materialului este accelerat de aproximativ (în medie) de 2 ori. Trebuie remarcat faptul că temperaturile admise pentru firele PEL, PEL 100-105 ° C, PET 125 ° C, PEV-1, PEV-2 110 ° C. Pentru transformatoarele care sunt supuse cerințelor de fiabilitate, modurile forțate sunt inacceptabile. Scara dată a claselor de rezistență la căldură este acceptată atât în ​​Rusia, cât și într-o serie de țări străine. Limita inferioară a temperaturilor permise pentru firele emailate este de 60 ° C. La această temperatură, smalțul nu ar trebui să crape și să rămână în urma cuprului.