Разделительный трансформатор своими руками

Когда слышишь 'разделительный трансформатор своими руками', сразу представляются кустарные обмотки на коленке. Но на деле это не просто две катушки на железе — тут важны и изоляция, и сердечник, и даже крепёж. Многие ошибочно берут Ш-образные магнитопроводы от старых телевизоров, но для разделительных конструкций чаще нужны тороидальные — меньше поле рассеяния. Кстати, в ООО Цзянсу Госинь Электротехнические Технологии для серийных моделей используют ленточные сердечники, но для ручной сборки это уже высший пилотаж.

Почему разделительный — не просто изоляция

Основная ошибка новичков — считать, что любой трансформатор с соотношением 1:1 уже является разделительным. На деле ключевое — это усиленная изоляция между обмотками, причём не только по паспорту, но и физически. Я как-то разбирал образец с завода в Ичжэне — там между слоями прокладывали два слоя лавсановой плёнки с пропиткой, а не просто картон как у кустарщиков.

Ещё нюанс — многие не учитывают ёмкостную связь между обмотками. Для особо чувствительной аппаратуры приходится даже экран делать из фольги между обмотками с выводом на отдельную клемму. В промышленности, например на https://www.jsguoxin.ru, для медицинских трансформаторов это обязательный этап — там допуски жёсткие.

Заметил на практике: если намотать обмотки просто вразнос на разных катушках — параметры хуже, особенно по КПД. Лучше секционировать — первичку вниз, вторичку поверх, но с изоляцией минимум 0.5 мм. Кстати, у Госинь в сухих трансформаторах как раз так и делают — эпоксидная пропитка плюс стеклолента.

Подбор материалов — где экономить нельзя

Сердечник — отдельная история. Пробовал собирать на ОСМ-овском железе — шумновато, хотя для гаража сойдёт. Для тихих помещений лучше тороиды, но их намотать сложнее. Как-то пришлось перематывать трансформатор для лабораторного блока питания — взял ленточный сердечник от вышедшего из строя стабилизатора с завода в Янчжоу (рядом с тем же Ичжэном), результат порадовал — нагрев меньше даже при перегрузке 20%.

Провод — только медь, алюминий не рассматриваю даже для бюджетных вариантов. Изоляцию проверяю мегомметром на 1000 В — между обмотками сопротивление должно быть не менее 100 МОм после пропитки. Кстати, о пропитке: обычный парафин не годится — плавится. Лак БФ-2 или эпоксидка, как у Госинь для композитных трансформаторов.

Клеммники — отдельная боль. Ставить 'мебельные' запрещено — искрят при нагрузке. Беру только керамические на болтах, как на подстанциях. Увидел как-то в документации с завода Ичжэн Государственный Трансформатор (предшественник Госинь) — там для клемм применяют спецсплав, не окисляющийся со временем.

Расчётные ошибки и как их избежать

Многие считают сечение провода только по току, забывая про плотность тока. Для самоделки лучше брать не более 2.5 А/мм2, иначе нагрев будет критичным. Особенно это важно для тороидальных сердечников — охлаждение там хуже. Помню переделывал трансформатор для сварочного аппарата — пришлось увеличивать сечение на 30% после первого прогона.

С количеством витков часто ошибаются — берут стандартные 220/220, но при пониженном напряжении в сети вторичка просаживается. Лучше мотать с запасом 5-7%, особенно если сеть нестабильна. Кстати, на предварительно собранных подстанциях от Госинь это учтено — там обмотки рассчитаны на ±10% к номиналу.

Частотную характеристику вообще мало кто проверяет. А зря — при 400 Гц некоторые сердечники уже входят в насыщение. Проверял как-то трансформатор для частотного преобразователя — пришлось ставить сердечник с меньшими потерями, аналогичный тем что используют в высоковольтных распределительных устройствах на том же заводе в промышленной зоне Юэтан.

Сборка и безопасность — что не пишут в учебниках

Прессовка сердечника — многие забивают молотком, а потом удивляются гудению. Я всегда стягиваю шпильками через текстолитовые прокладки — вибрации меньше. Увидел как-то на экскурсии на производстве в Цзянсу — там для масляных трансформаторов используют гидравлические прессы с контролем усилия.

Испытания — обязательный этап. Подаю 1500 В между обмотками на минуту — если пробивает, значит изоляция негодная. Для мощных экземпляров (от 1 кВА) проверяю на нагрев — 4 часа под нагрузкой 110% не должен греться выше 60°C. Кстати, у Госинь для сухих трансформаторов испытательное напряжение вообще 2500 В — стандарт жёстче.

Корпус — не просто жесть! Заземление обязательно, причём не на болт, а на специальную шину. Для влажных помещений делаю герметичные боксы с сальниками для кабелей — похожие используют для композитных трансформаторов в уличном исполнении. Помню делал такой для насосной станции — до сих пор работает, хотя рядом с рекой Янцзы влажность высокая.

Когда самоделка не оправдывает себя

Для мощностей выше 5 кВА уже стоит рассматривать готовые решения — экономия на материалах и времени сомнительная. Как-то рассчитывал стоимость самодельного трансформатора на 10 кВА — вышло дороже чем готовый от Госинь с гарантией. Особенно если учесть стоимость медного провода — цены сейчас кусаются.

Для ответственных объектов (медицина, АСУ ТП) самодельные трансформаторы вообще недопустимы — там нужны сертификаты и протоколы испытаний. Видел как на пищевом производстве поставили кустарный разделительный трансформатор — через месяц выгорел цех из-за межвиткового замыкания.

Иногда проще купить б/у промышленный и перебрать. Как-то взял списанный трансформатор с подстанции — заменил изоляцию, пропитал — работает уже 3 года. Кстати, многие заводы включают в линейку ремонтные комплекты — у того же https://www.jsguoxin.ru есть наборы для восстановления сухих трансформаторов.

Практические наблюдения из личного опыта

Заметил интересную зависимость — трансформаторы, собранные на тороидальных сердечниках, меньше вибрируют но сложнее в ремонте. Как-то разбирал такой после 5 лет эксплуатации — пришлось резать обмотку, восстановить не получилось. А вот стержневые (как у большинства силовых трансформаторов Госинь) легче в обслуживании — можно снять ярмо без повреждения обмоток.

Для домашней мастерской оптимален разделительный трансформатор на 1-2 кВА — и места мало занимает и мощности хватает. Собирал такой на сердечнике от старого стабилизатора — использовал провод ПЭТВ-2 диаметром 1.8 мм. Важно: перед пропиткой сушил в духовке при 80°C 2 часа — остаточная влажность убивает изоляцию.

Иногда полезно делать отводы от средней точки — для лабораторных целей или тестирования аппаратуры. Как-то делал трансформатор с отводами через 20 В — очень пригодился для наладки блоков питания. Кстати, в высоковольтных распределительных устройствах от Госинь часто применяют трансформаторы с несколькими отводами для регулировки напряжения.