Как из дросселя сделать трансформатор: краткое описание

Своими руками собрать качественный трансформатор из дросселя возможно. Потребуется определенный набор инструментов, но высококлассные навыки — нет.

Зачастую радиолюбители утверждают, что собрать тс из дросселя невозможно по причине нехватки места для вторичной обмотки. Но если работать аккуратно, то сделать это можно. Стоит понимать, что трансформатор из имеющихся в наличии дросселей не будет обладать высокими параметрами и использовать его получится в ограниченных областях.

Маркировка малогабаритных устройств

Устройства для электронных плат имеют размеры не более 2-3 см. Нанести читаемую маркировку в цифровом или буквенном обозначении практически невозможно. Для этого применяют цветовую маркировку электронных дросселей. Дроссели на схемах изображают в виде спирали с параллельной чертой.

На цилиндрический корпус радиодетали наносят несколько цветных колец. Первые две полосы (слева направо) означают величину индуктивности, измеряемую в мГенри. Третья полоса указывает множитель, на который нужно умножить число индуктивности. Четвёртое кольцо выражает допустимое отклонение в % от номинала. Если его не окажется на корпусе детали, то принято считать допуск в пределах 20%.

Например, цвета колец расположились в следующем порядке: коричневый, жёлтый, оранжевый и серебристый. Это означает величину индуктивности 14 mH, где допуск отклонения составляет 10%.

Технический прогресс не стоит на месте. С каждым годом появляются новые аналоги устаревших моделей. Разработка новых технологий во всех сферах деятельности человека требует совершенствования радиодеталей, в том числе дросселей.

Где применяют изобретение

Изготовленные из составляющих ламп приборы не обладают большими показателями мощностей. Максимальный порог — это до 20 Ватт. Используются импульсные источники питания. Основная сфера применения — это конструирование сетевого блока питания простейшего вида. Понижающий тип используется как согласующее звено между входом для усилителя и источником подачи сигнала. Есть варианты применения, когда трансформатор и дросселя помещается между двумя приборами и усилителями. Также встречаются ситуации, когда низкочастотные и понижающие модели выполняют роль согласующего элемента между нагрузкой тс и усилителем.

Как можно запустить ДРЛ-лампу без дросселя?

Существует возможность пуска дугового устройства освещения 250 ватт без балласта, но для этого необходимо применить другую технологию включения прибора. Специалисты рекомендуют вариант покупки специальной лампы ДРЛ 250, у которой есть способность включения без балласта (дросселя), когда в конструкцию лампы добавляется спираль, в задачу которой входит разбавлять световой поток.

Еще народными умельцами применяется способ пуска ламп этого вида с использованием набора конденсаторов, но в этом случае надо точно знать величину получаемого тока. Также применяют пуск ламп ДРЛ с использованием простой лампы, но только при условии, что она имеет одинаковую мощность с ДРЛ-лампой.

Что представляет собой: схема изобретения

По своему принципу действия дроссель и понижающий тип тс схожи. Но визуально их легко отличить по различному числу обмоток. На дросселе устанавливается только одна, в то время как на трансформаторе их бывает две и более. Встречается мнение, что у дросселя зазора нет, а у тс присутствует, или наоборот. Это мнение ошибочно, так как в зависимости от коэффициентов сопротивления изменяются конститутивные особенности, следовательно, зазор может отсутствовать и там, и там.

Трансформатор из дросселя как изобретение появился недавно. Радиолюбители отметили, что первый является инструментом для накопления определенного объема энергетической составляющей. При этом действует индуктивность, которая определяет эффективность прибора. Оптимально собранный из дросселя прибор не служит источником накопления энергии. Его основная сфера предназначения — это предоставление развязки для установленных цепей, а также приведения показателей напряжения к необходимому числу. Функция трансформатора, которой нет в исходном материале, – преобразование сопротивлений, согласование параметров.

Схемы подключения

Большая часть устройств ДРЛ имеет дроссель в цепи. Однако существуют методы, позволяющие использовать ДРЛ без дросселя.

Рисунок 3. Подключение к патрону лампочки

Через дроссель

Схема подключения любой лампы ДРЛ достаточно проста и включает в себя соединение нагрузок в электрическую цепь последовательно. Используется сеть 220 вольт, работающая на стандартной частоте. За счет этого даже высокомощный уличный источник освещения можно подключить к обычной домашней сети.

Сопротивление стабилизирует и корректирует показатели питания. За счет него достигается равномерное свечение без миганий и иных нежелательных факторов. Световой поток при этом остается неизменным, что важно для любого источника освещения.

Рисунок 5. Схема подключения ДРЛ через дроссель

Во время пуска система потребляет значительное напряжение, которое нередко достигает показателя в два-три входных номинала. Сопротивление стабилизирует это напряжение и не дает устройству сгореть.

Лампа ДРЛ зажигается не мгновенно. В некоторых случаях на полный разогрев и достижение максимального светового потока может уйти до пятнадцати минут.

Мощность осветительных приборов может составлять от 50 до 2000 Вт. Конкретные показатели мощности не влияют на схему подключения и всегда требуют однофазную сеть 220 В с частотой 50 Гц.

Без дросселя

Если необходимо подключить светильник ДРЛ 250 без дросселя, простым решением будет приобретение ДРЛ, функционирующей без дополнительных компонентов. В приборах внутри установлена спираль, отвечающая за стабилизацию напряжения.

Также можно использовать традиционную лампу накаливания. Она должна быть эквивалентна по мощности используемой ДРЛ и иметь нужный номинал сопротивления. Лампа накаливания выполняет функцию резистора, эффективно понижающего напряжение на выходе.

Рисунок 5. Схема подключения ДРЛ без дросселя

Элемент сопротивления можно заменить конденсатором или набором конденсаторов. При этом важно максимально точно рассчитать выдаваемый цепью ток, чтобы он соответствовал рабочему напряжению.

Тестируем исправность работы приспособления

Во время пробного тестирования изменяется напряжение, которое дается единственным витком обмотки. Устройство подключается к прибору и на основании полученных данных вычисляется нужное для определенного показателя число витков. При окончательной сборке выводы припаивается к плате.

Собрать трансформатор из дросселя может начинающий радиолюбитель. Единственная сложность заключается в том, что не удается избавить его от накопления энергии.

Как из дросселя сделать трансформатор задаются радиолюбители, когда им необходимо простое по конструкции оборудование. На самом деле это новое изобретение возможно собрать своими руками из имеющихся материалов и используя стандартные инструменты. Потребуется для начала изучить схему и технические особенности, чтоб собрать устройство с нужными параметрами.

Влияние немагнитного зазора на дроссель

В предыдущих статьях я рассказывал о негативном влиянии насыщения сердечника на снижение магнитной проницаемости μe и индуктивности дросселя L, которые приводят к искажению формы тока протекающего через дроссель.

Форма тока, протекающего через дроссель: для ненасыщенного сердечника (1) и для насыщенного сердечника (2).

На данном рисунке изображено искажение формы тока синусоидального напряжения при работе дросселя на насыщенном и ненасыщенном участке кривой намагничивания. Степень искажения формы напряжения зависит также от отношения реактивного сопротивления дросселя к активному сопротивлению нагрузки XL/RH. То есть при насыщении сердечника, чем меньше данное соотношение, тем меньше степень искажения формы напряжения. Таким образом, введение немагнитного зазора кроме стабилизации величины индуктивности, в широких пределах изменения тока, позволяет пропустить через дроссель переменный ток без значительных изменений.

Кроме вышеописанных факторов, введение немагнитного зазора приводит к некоторым особенностям, которые необходимо учитывать при разработке и изготовлении дросселей с зазором. Основной особенностью является уширение магнитного потока в зазоре.

Уширение магнитного потока в немагнитном зазоре дросселя: стержень дросселя (слева) и его поперечное сечение (справа). Пунктиром обозначены размеры увеличенного сечения вследствие выпучивания магнитного потока.

Данное явление связанно с тем, что в дросселе с зазором магнитный поток выходит за пределы пространства, находящегося между двух концов разрезанного сердечника, поэтому площадь поперечного сечения в немагнитном зазоре как бы увеличивается.

Размеры уширения сечения зависит от длины обмотки дросселя lоб, площади сечения сердечника Se и длины немагнитного зазора lз. Уширение магнитного потока уменьшает магнитное сопротивление цепи и, следовательно, увеличивает индуктивность дросселя. Для учёта уширения магнитного потока и увеличения индуктивности вводится коэффициент выпучивания F, учитывающий уширение магнитного потока в немагнитном зазоре. Поэтому значение индуктивности дросселя будет определятся следующим выражением

где ω – количество витков провода в обмотке,

μ0 – магнитная постоянная, μ0 = 4π*10-7 Гн/м,

μе – эквивалентная (относительная) магнитная проницаемость сердечника,

Sе – эквивалентная площадь поперечного сечения сердечника,

lе – эквивалентная длина магнитной линии сердечника.

lM – длина магнитной линии в сердечнике.

F – коэффициент, учитывающий уширение магнитного потока в зазоре.

Можно ли из дросселя сделать трансформатор

Устройство дросселя (ПРА).

Внешний вид дросселя

На фотографии представлен дроссель для люминесцентных ламп дневного света. По большому счету он является катушкой индуктивности с металлическим сердечником в корпусе (кожухе) из листового металла. Более современные изготавливаются в термоустойчивом пластиковом корпусе, имеют более низкие массо-габаритные показатели. Это промышленное название (максимально близкий перевод — ограничитель). Его сопротивление по постоянному току порядка 60 Ом. При проверке мультиметром, в случае индикации бесконечного сопротивления – дроссель неисправен, в обрыве. Если сопротивление менее 55 Ом, это также означает неисправность дросселя. В этом случае он, скорее всего, имеет межвитковое замыкание. Это случалось со старыми ПРА, когда начинает рассыпаться компаунд и происходит отслоение лака с проволоки. В простейшей схеме он выполняет функцию балласта.

Дроссель в разрезе

Сердечник дросселя обычно изготавливается из трансформаторной стали, при этом пластины, входящие в его набор, электрически не контактируют между собой. Это сделано для уменьшения вихревых токов.

Где применяют изобретение

Назначение и принцип действия

Специалисты задаются вопросом, зачем нужна токовая катушка индуктивности в цепи, и для этого необходимо разобраться в показателях. Коэффициент ЭДС (электродвижущая сила) показывает разницу между энергией и магнитным потоком. Устройства самоиндукции способны влиять на изменения в цепи. Чаще всего дроссели применяются в силовых установках. Они способны контролировать уровень напряжения, не допускают разрыва цепи.

Также компоненты устанавливаются на пару с конденсаторами либо резисторами. Благодаря работе катушки фильтры находятся в безопасности. Теперь вызывает интерес, как включается индукционная катушка. Принцип работы построен на изоляции проводников. В конструкции используется электрический каркас с различным сечением. За счёт намоток обеспечивается распределение ёмкости на дросселе.

Интересно! Витки наматываются с определенным шагом, многое зависит от типа катушки.

Пошаговая схема выполнения работ

Переделка не занимает много времени, но потребует аккуратности. Сначала подготавливается исходный элемент. Он выпаивается из балласта электронной цепи, платы. Получается небольшой кубик, которые раздирается до ш-образного сердечника. В последнем установлены две равнозначные части, они плотно закреплены друг с другом. Разъединить эти устройства, имеющие идентичные размеры и визуально схожие, можно просто отодрав оранжевую ленту.

Зачастую между элементами присутствует небольшой зазор (но его может и не быть). Это способствует замедлению намагничивания части сердечника. Процесс приводит к увеличению скорости прохождения электрического тока. Специалист для изготовления трансформатора нагревает сердечник, делается это удобным паяльником. Для распайки элементы прикладываются к горючей части инструментария соединительным швом.

Поле процедуры откроет провод в катушке. Разматывать ее нет необходимости, оборачивается стеклотканью. Это необходимо для изоляции второй части обмотки. Используется провод такой же толщины, что и обмотка. Важно, чтоб половинки, извлеченные из сердечника, удобно держались на нем.

Вторичная обмотка делается уже на собранные детали. Устанавливается в удобное положение и фиксируется лентой. Только после пробного тестирования происходит окончательная сборка.

Принцип работы балласта

На данный момент существуют два типа дросселей: электрический и электромагнитный. Оба вида имеют идентичное назначение и различаются перечнем достоинств и недостатков, а также тем, в какие ПРА они вставляются. При этом они имеют схожий принцип работы. Рассмотрим принцип работы электромагнитного дросселя. Он имеет следующую схему подключения.

Схема подключения электромагнитного дросселя

Схема расшифровывается следующим образом:

EL – люминесцентная лампа;
SF – стартер;
LL – электромагнитный балласт (дроссельное устройство);
1 и 2 — спирали лампы;
C – конденсатор.

Теперь можно рассмотреть принцип работы данного типа устройства:

в момент подключения к сети через LL и спираль 1 проходит, а также SF начинает проходить ток. Его сила равна 40-50 мА;
в колбе SF ионизируется инертный газ, в результате чего сила тока повышается и разогревается биметаллические контакты;
далее электроды SF замыкаются. Это приводит к повышению силы тока до 600 мА. После этого его рост ограничивает LL;
далее происходит разогрев обеих спиралей и в газовой смеси образуется разряд;
таким образом создается ультрафиолетовое излучение, попадающее на внутренний слой люминофора.

В итоге лампочка начинает светиться. В связи с этим можно заключить, что дроссели в таких устройствах имеют следующий принцип работы – осуществляют на 90 градусов сдвиг фазы перепоенного тока. В результате они поддерживают необходимый уровень тока в электросхеме. Такой принцип работы характерен для люминесцентных светильников уличного и внутреннего типа освещения.

Тестируем исправность работы приспособления

Бесплатная техническая библиотека:

▪ Все статьи А-Я ▪ Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники ▪ Новости науки и техники ▪ Журналы, книги, сборники ▪ Архив статей и поиск ▪ Схемы, сервис-мануалы ▪ Электронные справочники ▪ Инструкции по эксплуатации ▪ Голосования ▪ Ваши истории из жизни ▪ На досуге ▪ Случайные статьи ▪ Отзывы о сайте

▪ Большая энциклопедия для детей и взрослых ▪ Биографии великих ученых ▪ Важнейшие научные открытия ▪ Детская научная лаборатория ▪ Должностные инструкции ▪ Домашняя мастерская ▪ Жизнь замечательных физиков ▪ Заводские технологии на дому ▪ Загадки, ребусы, вопросы с подвохом ▪ Инструменты и механизмы для сельского хозяйства ▪ Искусство аудио ▪ Искусство видео ▪ История техники, технологии, предметов вокруг нас ▪ И тут появился изобретатель (ТРИЗ) ▪ Конспекты лекций, шпаргалки ▪ Крылатые слова, фразеологизмы ▪ Личный транспорт: наземный, водный, воздушный ▪ Любителям путешествовать – советы туристу ▪ Моделирование ▪ Нормативная документация по охране труда ▪ Опыты по физике ▪ Опыты по химии ▪ Основы безопасной жизнедеятельности (ОБЖД) ▪ Основы первой медицинской помощи (ОПМП) ▪ Охрана труда ▪ Радиоэлектроника и электротехника ▪ Строителю, домашнему мастеру ▪ Типовые инструкции по охране труда (ТОИ) ▪ Чудеса природы ▪ Шпионские штучки ▪ Электрик в доме ▪ Эффектные фокусы и их разгадки

Принципы расчёта дросселей переменного тока

Расчёт дросселя переменного тока ведётся аналогично расчёту сглаживающего дросселя, но с учётом начальных условий. Так для дросселя переменного тока определяющими параметрами являются: требуемая индуктивность L, приложенное напряжение UL, частота переменного тока f, перегрев дросселя. Кроме этого необходимо определиться с материалом сердечника дросселя, который определят индукцию насыщения BS и максимальную индукцию в сердечнике Bm, которая для предотвращения насыщения сердечника выбирается из условия

В основе расчётов дросселя переменного тока лежит выражения для определения величина действующего напряжения падающего на дросселе UL

где f – частота переменного тока,

L – индуктивность дросселя,

I – действующее значение тока дросселя.

Тогда с учетом выражения для индуктивности дросселя с замкнутым сердечником и выражения для максимальной индукции в сердечнике напряжение на дросселе будет зависеть от следующих параметров

где μе – эквивалентная магнитная проницаемость сердечника,

μ0 – магнитная постоянная, μ0 = 4π•10-7 Гн/м,

ω – количество витков обмотки дросселя,

Se – эквивалентное сечение сердечника дросселя,

le – эквивалентная длина магнитного пути сердечника дросселя,

Bm – максимальное значение магнитной индукции сердечника,

ka – коэффициент амплитуды тока (напряжения) дросселя.

Получившееся выражение довольно часто можно встретить под названием основной формулы трансформаторной ЭДС, так как оно устанавливает однозначное соотношение, между ЭДС на зажимах обмотки и числом витков обмотки, при заданной величине магнитной индукции в сердечнике. Тогда при синусоидальном напряжении (коэффициент амплитуды ka ≈ 1,414) выражение принимает следующий вид

Вернёмся к исходному выражению для напряжения на дросселе UL, в котором неоднозначным является параметр – количество витков. Данный параметр кроме всего прочего (величины индуктивности L и магнитной проницаемости μе сердечника) зависит от размеров магнитопровода, а конкретнее от площади окна SO, которое можно вычислить по следующему выражению

где I – действующее значение тока дросселя,

ω – количество витков обмотки дросселя,

kИ – коэффициент использования окна сердечника,

j – плотность тока в проводе обмотки.

Параметры kИ и j выбирают аналогично, как и для дросселя сглаживающего фильтра, то есть коэффициент использования окна сердечника kИ ≈ 0,3, а плотность тока j = 5 А/мм2.

Тогда выражая из данного выражения количество витков провода ω, получим

Получившееся выражение определяет основное расчётное выражение для определения типоразмера сердечника – произведение площадей сердечника SeSO. После преобразования выражения для действующего напряжения на дросселе UL определяем количество витков обмотки ω и величину немагнитного зазора δ

где μе – эквивалентная магнитная проницаемость сердечника,

μ0 – магнитная постоянная, μ0 = 4π•10-7 Гн/м,

Se – эквивалентное сечение сердечника дросселя,

le – эквивалентная длина магнитного пути сердечника дросселя,

Bm – максимальное значение магнитной индукции сердечника,

ka – коэффициент амплитуды тока (напряжения) дросселя.

Вычисленное количество витков является ориентировочным, так как из-за уширения магнитного потока значение индуктивности оказывается несколько больше при данном количестве витков, что в некоторых случаях является нежелательным. Поэтому необходимо пересчитать витки с учётом коэффициента уширения магнитного потока F

Осталось выбрать сечение обмоточного провода SП

где SO – площадь окна используемого сердечника,

kИ – коэффициент использования окна сердечника,

ω – количество витков обмотки дросселя.

Выбор сечения провода необходимо производить, округлив полученное значение до ближайшего номинала, при этом необходимо учитывать, что на высоких частотах возрастают потери мощности в проводе. Поэтому при достаточно высокой частоте необходимо использовать обмоточный провод, состоящий из нескольких жил, при этом диаметр жилы выбирают исходя из глубины скин-слоя δ

где f – частота переменного тока, протекающего через дроссель,

δ – толщина скин-слоя,

dп – диаметр жилы в обмоточном проводе.

После конструктивного расчёта сердечника и обмотки необходимо проверить тепловой режим работы дросселя – нагрев и перегрев дросселя.

Классификация и разновидности дросселей.

В разных схемах дроссели могут выполнять разные функции. Допустим в схеме осветителя на люминесцентной лампе у него одни задачи, в электронике при помощи катушки можно, допустим, произвести развязку разночастотных электронных схем, или использовать в LC-фильтре. Это и определяет классификацию.

Вид дросселя зависит от его назначения в каждой конкретной схеме. Это могут быть фильтрующие, сглаживающие, сетевые, моторные, особого назначения. В любом случае, их объединяет общее свойство: высокое сопротивление по переменному току и низкое – по постоянному. Этим можно добиться снижения электромагнитных помех и наводок. В однофазных цепях катушку индуктивности можно применить в качестве ограничителя (предохранителя) от бросков напряжения. Функцию сглаживания дроссель выполняет в фильтрах выпрямителей. Обычно применяется LC-фильтр.

Выводы.

Хоть схема и имеет полувековую историю, она до сих пор остается актуальной. ПРА необходим для работы люминесцентной лампы. Все компоненты производятся и стоят недорого. К достоинствам этой схемы можно отнести ее простоту и доступность компонентов. Обычно дроссель является самым долгоживущим компонентом схемы.

Из минусов отмечено, что при использовании классической схемы при включении освещения несколько секунд наблюдается мерцание. Это плохо отражается на сроке полезной эксплуатации самого источника света. Т.е. Лампа проработает меньше в такое схеме, чем при использовании электронного пускателя.

В плане экономической целесообразности, при частом включении и выключении света использовать такую элементную базу не выгодно, проще приобрести электронный пускатель, хоть его покупка и обойдется дороже, но это будут одномоментные затраты.

📎📎📎📎📎📎📎📎📎📎