1. Трансформаторы с разветвленным магнитным потоком.
Первичная обмотка изображенного на рис. 146 небольшого трансформатора с разветвленным магнитным потоком рассчитана на нормальное напряжение переменного тока в 110 вольт, в то время как его вторичная обмотка дает напряжение в 27 вольт. Последнюю, однако, можно подразделить — например на 3 равные части. В этом случае можно по выбору пользоваться напряжением в 9, 18 и 27 вольт; для опытных целей это часто весьма желательно.
Рис. 146. Собранный трансформатор с разветвленным магнитным потоком.
Важнейшей частью трансформатора является железный сердечник, который для избежания вредных вихревых токов изготовляется из изолированных друг от друга тонких железных листов. В данном случае сердечник должен иметь вид, показанный на рис. 147. Применяемые для его изготовления листы мягкого железа (динамо-железа) не должны быть толще 0,25—0,3 мм. Из таких листов вырезают отдельные сегменты, по образцу рис. 148, на котором все размеры указаны в миллиметрах. Необходимое количество листовых сегментов определяется по их толщине; весь сердечник должен иметь в толщину 102 мм, включая изолирующие промежуточные слои, которые лучше всего выполнять из тонкой бумаги, покрытой изоляционным лаком. Сборка сердечника облегчается, если бумажные прокладки наклеены на листы гладко; каждый лист, конечно, достаточно покрывать изоляцией лишь с одной стороны.
Рис. 147. Схема трансформатора с разветвленным магнитным потоком.
Если тщательно сработанные листы наложить друг на друга, то они образуют гладкое прямоугольное тело из железа с двумя большими отверстиями, размерами 35 х 40 мм, разделенными между собою мостиком А шириной в 34 мм. На этот мостик, являющийся собственно сердечником, наматываются обе обмотки, которые должны лежать одна над другой. Так как наматывать проволоку непосредственно на сердечник было бы очень затруднительно, применяют особую катушку соответствующей величины, которую затем надевают на сердечник. Конечно для этого приходится разрезать образующие внешнюю покрышку трансформатора железные листы. Как это проще всего сделать, — увидим дальше.
Рис. 148. Шаблон для листов, из которых составляется сердечник; размеры в миллиметрах.
Необходимая для изготовления обмотки прямоугольная катушка изображена на рис. 149. Она склеивается из тонкого картона и имеет следующие размеры:
| Длина внутреннего отверстия | ||
| Ширина внутреннего отверстия | ||
| Глубина внутреннего отверстия | ||
Рис. 149. Катушка, на которую наматываются обе обмотки.
Изготовление удается всего легче, если полоску картона, образующую тело катушки, снабдить узкими выступами (см. заштрихованные части на рис. 150). Эти выступы отгибаются под прямым углом, и на них наклеиваются флянцы (рис. 151). Чтобы сделать расстояние между сердечником и обмоткой возможно более малым, приходится применять довольно тонкий картон, отчего готовая катушка может легко изгибаться. Поэтому, прежде чем начинать намотку, лучше всего вставить в отверстие катушки заполняющий его деревянный брусок, несколько выступающий из отверстия. После этого можно спокойно работать над катушкой без опасения ее раздавить. Перед началом намотки все внутренние и внешние поверхности катушки покрываются толстым слоем изоляционного лака. После просушки лак наносится вторично. После этого приступают к выполнению обмотки, при чем начинают со вторичной, чтобы более толстая проволока лежала внизу.
Рис. 150. Шаблон картонной полоски для изготовления катушки.
Для изготовления вторичной обмотки требуется 30—35 м медной проволоки в 2 мм диаметром с двойной хлопчатобумажной изоляцией, начало продевается через маленькое отверстие, проколотое в верхнем флянце (см. t на рис. 151). Проволока должна выступать из отверстия примерно на 30—40 см, чтобы впоследствии было удобно соединить вторичную обмотку с подводящими клеммами. Наматывание производится известным уже способом от руки. Каждый виток должен ровно лежать на катушке и плотно примыкать к соседнему; каждый готовый ряд изолируется от следующего двойным слоем изоляционного лака. Если вторичное напряжение намечается в 27 вольт, всего потребуется наматать 87 витков. Если желают подразделить обмотку, чтобы иметь возможность пользоваться тремя ступенями напряжения, то после 28-го и после 59-го витка устраивают ответвления (припаять, место спайки хорошо изолировать, обертывая изоляционной лентой). Эти ответвленные проволоки точно также проводят наружу сквозь отверстие в верхнем флянце, чтобы впоследствии присоединить их к подводящим клеммам. То же самое делают со свободным концом проволоки. Готовую обмотку обертывают двойным слоем шелка, который обильно покрывают изоляционным лаком, этим путем одновременно увеличиваются прочность и изолирующая способность шелкового слоя.
Рис. 151. Шаблон флянца для катушки.
На эту изоляцию наматывают первичную обмотку, состоящую из 180—200 м медной проволоки в 0,8 мм диаметром с двойной хлопчатобумажной изоляцией. Всего наматывается 334 витка; начало и конец проводятся наружу сквозь отверстия во флянцах, каждый ряд изолируется от следующего толстым слоем изоляционного лака. По изготовлении первичной обмотки ее также обертывают шелком и наносят двойной слой изоляционного лака. При аккуратной работе и правильно отмеренной длине проволок обе лежащие одна над другой обмотки должны как раз заполнить катушку.
Теперь предстоит надеть катушку на сердечник. С этой целью отдельные железные листы разрезаются по линиям, показанным на рис. 148 пунктиром и обозначенным буквами BB1). После этого полоски a и b, согласно рис. 152, отгибаются в стороны. Теперь можно без труда вставить среднюю полоску c в отверстие катушки, чтобы затем части a и b отогнуть обратно в их нормальное положение и таким образом восстановить замкнутую форму сердечника. Всю процедуру проделывают с каждым отдельным листом, но при этом кладут листы друг на друга таким образом, чтобы линии разреза всех четных листов лежали на одной стороне катушки, а линии разреза нечетных — на противоположной стороне. При этом все разрезы ложатся между двумя неразрезанными частями листов; этим достигается значительное уменьшение вредного рассеяния на стыках. Когда вставлен последний лист, весь сердечник крепко стягивают с помощью четырех прочных железных полос и четырех винтов соответствующей длины (рис. 146), так что получается вполне устойчивое тело. Длина четырех железных полос подбирается таким образом, чтобы их нижние концы можно было отогнуть под прямым углом. Таким способом получают четыре ножки, за которые трансформатор может быть привинчен к прочной основной доске. Рекомендуется снабдить эту доску небольшими фарфоровыми стойками, чтобы хорошо изолировать ее от земли, имея в виду сильный ток, работающий в аппарате. Выступающие из катушки свободные концы проволок подводятся к соответствующим клеммам, при чем обе клеммы первичной обмотки привинчиваются с одной стороны, а клеммы для вторичной — с противоположной. Если вторичная обмотка подразделена для трех напряжений, то начало подводят к клемме, обозначенной 1, первое ответвление — к клемме 2, второе ответвление — к клемме 3 и конец — к клемме 4. Между клеммами 1 и 2 получится напряжение в 9 вольт, между клеммами 1 и 3 — в 18 и между клеммами 1 и 4 — в 27 вольт. Чтобы избежать ошибок, клеммы первичной обмотки, которые должны быть рассчитаны на большую силу тока, отчетливо обозначаются. Целесообразно включать трансформатор в осветительную сеть с помощью штепсельного контакта. В этом случае проводники к штепселю припаиваются к клеммам первичной обмотки, что совершенно исключает возможность неправильного соединения. При удалении штепселя из розетки трансформатор выключается; этот способ соединения в то же время обеспечивает наибольшую безопасность в обслуживании, если только остерегаться прикосновения к самим штепсельным штифтам. Желательно включить в соединение с осветительной сетью двухполюсный предохранитель, рассчитанный на максимальную силу тока примерно в 2 ампера. Если штепсельный шнур желают припаять к первичным клеммам, то всего лучше устанавливать предохранители непосредственно на основной доске трансформатора. При соединении проволоками, не припаянными к клеммам, следует вводить в цепь двухполюсный рубильник. Все эти части, лежащие в цепи сильного тока, лучше не изготовлять самому, а покупать, чтобы быть вполне уверенным в их надежной работе. По этой же причине лучше устраивать включение при помощи электромонтера, который, разумеется, может произвести установку в соответствии с нашими потребностями. Установка предварительно должна быть испытана представителем соответствующей электростанции. Это испытание распространяется также и на трансформатор2).
Рис. 152. Как отгибаются разрезанные листы сердечника.
Вторичная цепь трансформатора при продолжительной работе может быть нагружена максимальной силой тока в 8 ампер, так что его наибольшая полезная мощность будет приблизительно равна 8 ампер х 27 вольт = 216 ватт, что соответствует нагрузке первичной цепи приблизительно в 2 ампера х 110 вольт = 220 ватт. Когда пользуются меньшим напряжением, можно временно брать несколько большую силу тока. Нужно лишь следить за тем, чтобы обмотка не нагревалась настолько, чтобы пострадала изоляция, иначе произойдет короткое замыкание. Чтобы избежать непредвиденного превышения нормальной силы тока, рекомендуется снабжать вторичную цепь предохранительными пробками на 8 ампер. Если случайно потребуется более сильный ток, то предохранители могут быть заменены более сильными или же временно шунтированы медной проволокой.
Можно получить несколько меньшую модель — мощностью примерно в 170 ватт, если вторичную обмотку описанного трансформатора выполнить вместо 87 лишь из 71 витка. Тогда при 110 вольтах первичной цепи получим на вторичной 22 вольта, и в этом случае можно пользоваться максимально лишь 8 амперами. Возможное подразделение вторичной обмотки всего лучше выполнить так, чтобы получать напряжение, в 5, 10, 15 и 22 вольт. Так как на каждый вольт вторичного напряжения приходится число витков, равное 71 : 22 = около 3,2, то место, откуда следует сделать ответвление, легко вычислить.
1) Само собой разумеется, что эти разрезы ВВ должны быть сделаны уже при вырезании отверстий сердечника, так как в противном случае эта работа была бы очень затруднительна.
2) Это указание соответствует существующим на этот счет предписаниям электр. станций СССР, по которым включение в сеть нового аппарата возможно лишь с разрешения и по предварительном испытании техниками станции. Прим. ред.
