2. Трансформаторы с неразветвленным магнитным потоком.
По тому же самому принципу (наматывание на особую катушку, разрезание листов, надевание катушки) можно также построить, согласно рис. 153, небольшие трансформаторы с неразветвленным магнитным потоком, у которых обе обмотки находятся на одной стороне сердечника, в то время как другая сторона остается свободной. Листы для сердечника вырезаются, по рис. 154, из железа в 0,25—0,3 мм толщиной. Для трансформатора, который при первичном напряжении в 110 вольт должен давать максимальное вторичное напряжение в 27 вольт, листы для сердечника вырезаются следующих размеров:
| Расстояние | мм | ||
| "" | мм | ||
| "" | мм | ||
| "" | мм | ||
| "" | мм | ||
| "" | мм |
При вырезании отверстия сторона IC разрезается вдоль пунктирной линии a. Для надевания обмотанной катушки кусок aC отбивается в сторону. Готовый сердечник должен иметь в толщину 40 мм, включая очень тонкие изоляционные прокладки. Вторичная обмотка состоит из 177 витков медной проволоки в 2 мм диаметром с двойной хлопчатобумажной изоляцией, первичная обмотка имеет 680 витков при толщине проволоки в 0,8 мм. Наибольшая сила тока во вторичной обмотке достигает 8 ампер, следовательно мощность трансформатора будет около 216 ватт.
Рис. 153. Простой трансформатор с неразветвленным магнитным потоком.
Для зарядки батареи накала в 2 элемента необходимо напряжение около 5 вольт. Придадим только что описанному стержневому трансформатору следующие размеры:
| Расстояние | мм | Листы для сердечника — согласно рис. 154. | ||
| "" | мм | |||
| "" | мм | |||
| "" | мм | |||
| "" | мм | |||
| "" | мм |
Рис. 154. Шаблон листа для сердечника к тому же трансформатору.
Толщина сердечника, включая прокладки, равна 27 мм. Вторичная обмотка: толщина проволоки 0,8 мм, 35 витков.
Рис. 155. Трансформатор с неразветвленным магнитным потоком больших размеров.
Первичная обмотка: толщина проволоки 0,4 мм, 680 витков.
Рис. 156. Последовательное включение первичной и вторичной катушек трансформатора с двумя обмотками на каждом стержне.
При этом вторичное напряжение трансформатора будет равно 5 вольтам, и максимальная сила тока — 2 амперам. Такие зарядные трансформаторы лучше всего монтировать вместе с приспособлением для зарядки (см. сказанное об этом на стр. 125); для целей экспериментирования и др. мощность их недостаточна.
Рис. 157. Параллельное включение первичной и вторичной катушек трансформатора с двумя обмотками на каждом стержне.
Вместо того чтобы намотать обе обмотки на катушку и надевать эту последнюю на сердечник, можно как вторичную, так и первичную обмотки намотать на него непосредственно. В этом случае сердечник составляется из цельных железных полос, которые затем огибаются около готовой обмотки и плотно охватывают одну из ее сторон. Таким способом построен небольшой трансформатор, изображенный на рис. 155, — американская модель, описанная в журнале "Popular Mechanics Magazine". Все данные для изготовления этого типа трансформаторов приведены в таблице на стр. 133, а именно для трансформаторов мощностью в 25, 50, 75, 100, 150, и 250 ватт. Трансформаторы мощностью в 200, 300 и 500 ватт можно получить, если удвоить указанные в таблице количества проволоки для 100, 150 и 250 ватт, при чем первую половину проволоки надевают на один стержень сердечника, вторую половину — на другой так, чтобы на каждом стержне находились как первичная, так и вторичная обмотки, в том же порядке, как у трансформаторов в 100, 150 и 250 ватт. В этом случае длина сердечника должна быть увеличена на 25%. Затем включают параллельно обе первичные катушки, равно как и обе вторичные (рис. 157). Лучше всего сделать это не путем спайки отдельных проволок, а подвести их концы к отдельным клеммам и соединить последние между собою. Тогда можно в случае надобности включать катушки также и последовательно (рис. 157), что дает возможность получать от трансформатора три различных напряжения, если соединять обмотки между собою по одной из следующих схем:
| Первичное напряжение: | |||
| Первичные катушки: | Параллельно | Параллельно | Последовательно. |
| Вторичные катушки: | Параллельно | Последовательно | Параллельно |
| Вторичное напряжение: катушка с обмоткой для 6 вольт. | 6 вольт | 12 вольт | 3 вольта |
| Вторичное напряжение: катушка с обмоткой для 12 вольт. | 12 вольт | 24 вольта | 6 вольт |
Разумеется различные напряжения могут быть получены также путем соответствующего подразделения вторичной обмотки.
Скажем несколько слов о выполнении работы. Сердечник изготовляется, как уже говорилось, из цельных полос листового железа, которые затем, согласно рис. 155, огибаются кругом надетой на них обмотки. Поэтому применяемое листовое железо должно легко сгибаться; всего лучше употреблять железо для динамо (или вместо него обыкновенное мягкое листовое железо) толщиною в 0,23—0,3 мм. Ширина полос, обозначенная на рис. 158 буквою W, определяется для различных мощностей трансформаторов из помещаемой ниже таблицы. Так как полосы огибаются одна около другой, каждая последующая полоса должна быть несколько длиннее предыдущей. На таблице указаны размеры для средней длины L, относящейся, согласно рис. 158, к полосе, которая находится в середине сердечника. Насколько надо изменить размеры остальных полос, легко определяется из опыта. Количество полос которые следует наложить друг на друга, вычисляется по весу железа, указанному в таблице. Этим надо руководствоваться при покупке. Между каждыми двумя полосами прокладывается лист тонкой бумаги, покрытой изоляционным лаком, при этом нужно следить за тем, чтобы концы полос на протяжении 2—2½ см оставались свободными от прокладки. На такую величину согнутые концы полос должны перекрывать друг друга.
Рис. 158. Сердечник с катушками перед сгибанием железных полос; буквы W и L соответствуют таблице на стр. 133.
| Первичное напряжение 110 вольт. | Первичное напряжение 220 вольт. | ||||||||||||
| Мощность, ватт | 25 | 50 | 75 | 100 | 150 | 250 | 25 | 50 | 75 | 100 | 150 | 250 | |
| Первичная катушка: | Толщина проволоки, мм | 0,5 | 0,6 | 0,8 | 1,0 | 1,3 | 1,8 | 0,3 | 0,4 | 0,6 | 0,7 | 0,9 | 1,3 |
| Число витков | 570 | 475 | 340 | 285 | 228 | 190 | 1140 | 950 | 680 | 570 | 456 | 380 | |
| Приблизит. длина2), м | 183 | 159 | 127 | 109 | 92 | 83 | 367 | 334 | 267 | 225 | 183 | 167 | |
| Вторичная катушка при 6 вольтах вторичного напряжения. | Толщина проволоки, мм | 2,0 | 2,5 | 3,6 | 4,5 | 5,7 | 8,0 | 2,0 | 2,5 | 3,6 | 4,5 | 5,7 | 8,0 |
| Число витков | 30 | 25 | 18 | 15 | 12 | 10 | 30 | 25 | 18 | 15 | 12 | 10 | |
| Вторичная катушка при 12 вольтах вторичного напряжения. | Толщина проволоки, мм | 1,5 | 1,8 | 2,5 | 3,2 | 4,0 | 5,7 | 1,5 | 1,8 | 2,5 | 3,2 | 4,0 | 5,7 |
| Число витков | 60 | 50 | 36 | 30 | 24 | 20 | 60 | 50 | 36 | 30 | 24 | 20 | |
| Сердечник: | Ширина (W на рис. 158), мм | 35 | 37,5 | 43,7 | 50,0 | 53,0 | 62,5 | 35 | 37,5 | 43,7 | 50,0 | 53,0 | 62,5 |
| Средняя длина (L на рис. 158) мм | 270 | 300 | 345 | 375 | 420 | 540 | 270 | 300 | 345 | 375 | 420 | 540 | |
| Вес железа. кг | 1,36 | 1,81 | 2,81 | 3,71 | 4,95 | 9,0 | 1,36 | 1,81 | 2,81 | 3,71 | 4,95 | 9,0 | |
Для наложения вторичной обмотки железные полосы складывают вместе по способу, показанному на рис. 158, чтобы самые короткие из них лежали внизу. Вторичная обмотка может быть намотана непосредственно на сердечник. Целесообразно сперва надеть на сердечник плотно пригнанные к нему, вырезанные из толстого картона и покрытые изоляционным лаком два флянца, между которыми и наматывать обмотку. Этим облегчается работа наматывания. Если встречаются затруднения при сгибании толстой проволоки, предназначенной в таблице для вторичной обмотки больших трансформаторов (4,5; 5,7 и 8 мм диаметром), то можно выйти из затруднения, заменив один провод большого сечения несколькими — малого сечения, имеющими в совокупности то же сечение, что и провод большого сечения. Конечно для этого приходится употреблять голую проволоку. Пучок изолируют, обертывая его спирально полоской бумаги или тонкой льняной лентой. Такая изоляция вполне достаточна, так как разность потенциалов между соседними витками очень незначительна. Слишком толстая изоляция даже вредит, так как большим обхватом вторичной катушки обусловлена большая длина первичной проволоки. Готовую вторичную обмотку лучше всего обернуть тонкой льняной лентой, поверх которой наносится двойной слой изоляционного лака. После этого приступают к изготовлению первичной катушки, которую целесообразно намотать на особую картонную подкладку. По изготовлении обмотки подкладку осторожно удаляют и плотно обертывают катушку льняной лентой, чтобы она сохраняла свою форму. Разумеется при этом нужно следить за тем, чтобы внутреннее отверстие оставалось достаточно широким для свободного надевания катушки на вторичную обмотку. Первичная обмотка изготовляется из проволоки для динамо с двойной хлопчатобумажной изоляцией; каждый законченный ряд покрывается толстым слоем шеллака. Так как и в этом случае важно сделать обхват катушки по возможности малым, чтобы как можно более приблизить витки к сердечнику, то следует безусловно избегать слишком толстой изоляции. Если нельзя достать проволоки для динамо, надо предпочесть обыкновенную звонковую проволоку всевозможным проводникам с гуттаперчевой или иной сильной изоляцией, так как разность напряжений между отдельными витками и здесь незначительна: она равна приблизительно 2,5 вольт.
Насадив обе обмотки на свое место, можно перейти к изгибанию сердечника. Задача заключается в предоставлении магнитным силовым линиям возможно более удобного и короткого пути. С этой целью железные полосы сгибают поодиночке как можно плотнее кругом катушки, чтобы свободные концы перекрывали друг друга на нижней стороне (рис. 158). Как уже сказано, перекрытие должно достигать 2—2½ см; на этом протяжении один из концов освобождается от изолирующего слоя бумаги, чтобы оба конца соприкасались оголенным железом. Понятно, по отношению к соседним полосам бумажная изоляция должна быть сохранена, так как следует избегать соприкосновения голых поверхностей отдельных полос. Если при сгибании окажется, что концы полосы перекрывают друг друга на протяжении, большем указанного, надо оба конца соответственно укоротить. При этом надо всегда помнить, что коэффициент полезного действия трансформатора будет тем лучше, чем меньше длина сердечника, то-есть чем больше железа будет отрезано. После загибания всех полос, между обмоткой и тем местом сердечника, где находятся перекрытия концов, задвигают полоску шириной в 3—3½ см, вырезанную из железа в 1 мм толщиной, с помощью которой прикрепляют трансформатор к основной доске и одновременно зажимают концы сердечника (рис. 155).
Рис. 159. Схема больших трансформаторов с двумя парами катушек.
Большие трансформаторы, имеющие на каждой стороне по двойной обмотке, изготовляются таким же способом с той разницей, что оба набора катушек надеваются на сердечник таким образом, чтобы после сгибания полос они оказались на противолежащих сторонах прямоугольного сердечника, как это показано на рис. 159. По этому образцу можно строить также и малые трансформаторы, если желают иметь возможность включать обмотки как последовательно, так и параллельно. Однако цель получения различных напряжений достигается проще путем ответвлений в соответствующих местах вторичной обмотки.
По отношению к основной доске, клеммам, присоединению к осветительной сети, предохранительным пробкам и т. д. остается в силе сказанное на стр. 125. Повторяем, что в особенности важно предупредить всякую возможность смешения катушек при включении первичного тока, так как, включая в сеть по недосмотру вторичную обмотку трансформатора вместо первичной, мы вместо пониженного напряжения на выходных клеммах получим весьма опасное высокое напряжение. Лучшим средством против подобных ошибок является непосредственное соединение первичной катушки со штепсельным контактом при одновременном включении в первичную цепь предохранительных пробок соответствующей величины (силу плавящего тока можно определить, разделив мощность данного трансформатора в ваттах на первичное напряжение). Такое устройство — конечно при заботливом обращении с аппаратом — безусловно предохраняет от несчастных случаев, которые иначе легко могут произойти при манипуляциях с сильным током.
1) В зависимости от данных обмотки (см. таблицу, помещенную ниже). Прим. ред.
2) Длина проволоки зависит от толщины изоляции. Следует избегать слишком толстой изоляции в особенности у малых типов и во вторичной обмотке. Наиболее подходит медная проволока с двойной хлопчато-бумажной изоляцией.
