Рис. 51. Изготовление тороидального магнитопровода:
а – обжим пластин; б – укладка пластин; в – укатка пластин; г – покрытие пластин клеем и сушка; 1 – меньшая оправка; 2 – полоса трансформаторной стали; 3 – большая оправка; 4 – эластичный бинт (кольцо); 5 – собранный магнитопровод; 6 – слой эпоксидного клея; 7 – зазор между листами стали
В ходе укладки пластин могут образоваться небольшие щели при несостыковке концов пластин. Существенного влияния на работу трансформатора этот дефект не оказывает, но необходимо стараться, чтобы таких щелей было поменьше.
Укладка и подгонка друг к другу пластин продолжается до тех пор, пока сечение образовавшегося тора не будет соответствовать расчетному. После этого обе торцевые стороны смотанных в тор пластин покрывают эпоксидным клеем и оставляют сохнуть (рис. 51, г). После отвердения клея оправку извлекают из тора и снимают жгут. При этом возможно отделение нескольких крайних пластин. В этом случае их лучше удалить, а не пытаться приклеить на место. Поэтому имеет смысл заложить в расчет несколько лишних пластин, образующих сердечник. Если они и не отклеятся, их вес слишком мал в сравнении с весом всей конструкции, чтобы причинить неудобства.
После того как сердечник просох, его необходимо изолировать. Для изоляции можно использовать электрокартон толщиной 0,5–1 мм. Торцевые части сердечника изолируем с помощью картонных кругов, которые на 10–15 мм перекрывают внешний и внутренний размеры сердечника. Наружная и внутренняя поверхность сердечника изолируется при помощи картонных полос. Накладываем картонные полосы и круги на сердечник, а затем закрепляем их, обмотав сердечник киперной лентой или полосой хлопчатобумажной ткани. Полученную конструкцию покрываем лаком. После высыхания лака на магнитопровод можно укладывать обмотки.
Сварочный трансформатор из статора электродвигателя
Использовать по два кольца в вышеописанных конструкциях приходится не столько из-за необходимости наращивания площади сечения магнитопровода, сколько для уменьшения количества витков, иначе они просто не вместились бы в узкие окна. Было бы достаточно площади сечения и одного крупного кольца: он имел бы даже лучшие характеристики по плотности магнитного потока. Изобретательская мысль нашла весьма оригинальное решение этой задачи.
Многие самодельные СТ намотаны на материале магнитопровода от вышедшего из строя крупного асинхронного трехфазного электродвигателя. Такой тип двигателей наиболее распространен в промышленности и в оборудовании, а поскольку перегоревшие обмотки в них перематывают редко, то найти подобное железо не очень сложно. Для изготовления сварочного трансформатора подходят двигатели мощностью, близкой к 4 кВт и более.
Конструкция асинхронного электродвигателя достаточно проста – состоит он из вращающегося на валу ротора и неподвижного статора, впрессованного в металлический корпус мотора. Соединяется всё это двумя боковыми крышками, стянутыми между собой шпильками. Разобрать его очень просто, достаточно открутить гайки на шпильках крышек. Крышки снимаем, ротор вытаскиваем и оставляем только статор, который и представляет для нас интерес (рис. 52, а).
Статор состоит из магнитопровода круглой формы, запрессованного в чугунный или алюминиевый корпус двигателя, и обмоток двигателя, плотно уложенных в продольные пазы изнутри магнитопровода. Провода необходимо полностью удалить, и делать это лучше, пока статор еще запрессован в корпусе.
Иногда удается извлечь обмотку, не повредив изоляцию проводов. Это особенно ценно, если у проводов изоляция из стеклоткани, ведь тогда они подойдут для первичной обмотки трансформатора. А вначале нужно с помощью планки из древесины твердых пород или текстолитовой пластины молотком выбить клинья, удерживающие обмотку в пазах.
Если же извлечь обмотку целой не удается, с одной стороны статора все выводы обмоток бывшего двигателя обрубают под торец острым зубилом. Можно спилить выступающие части обмоток ножовкой по металлу. С противоположной стороны провод обрезать не следует – там обмотки образуют петли, за которые можно будет вытянуть оставшиеся провода. Монтировку или мощную отвертку просовывают в изгибы петель и вытаскивают провода. Торец корпуса двигателя при этом служит упором для рычага, образованного инструментом.
Провода выходят легче, если их сначала обжечь. Обжигать можно паяльной лампой, направляя струю пламени строго вдоль паза. Но надо следить, чтобы не перегреть железо статора, иначе оно потеряет свои электротехнические качества. Металлический корпус потом легко разрушить: несколько хороших ударов молотком – и он расколется. Главное – не перестараться и не повредить статор.
При удалении корпуса сразу надо обратить внимание на способ крепления набора пластин магнитопровода. Пластины могут быть скреплены между собой в единый пакет, а могут быть просто уложены в корпус и зажаты с торца стопорной шайбой. В последнем случае при удалении обмоток и разрушении корпуса магнитопровод рассыплется на пластинки. Чтобы этого не произошло, еще до полного разрушения корпуса пакет пластин необходимо скрепить воедино. Их можно стянуть шпильками сквозь пазы или потом проварить продольными швами, но только с одной – внешней – стороны. Сварка менее желательна, так как увеличатся паразитные токи Фуко.
Слишком большой по площади набор пакета магнитопровода, что характерно для особенно крупных двигателей, нежелателен, так как он весит избыточно много. Все лишнее железо нужно отделить перед окончательной сборкой магнитопровода. Возможно, его хватит даже на два трансформатора. Для этого отгибают пластины, стягивающие сердечник (обычно они находятся на его наружной поверхности), снимают часть сердечника, а оставшуюся часть вновь крепят с помощью пластин, предварительно сжав сердечник тисками.
После того как кольцо магнитопровода двигателя надежно скреплено и отделено от обмоток и корпуса, его плотно изолируют. Особое внимание уделяют острым углам на краях пазов. Лучше сначала положить на торцы магнитопровода вырезанные из жесткого диэлектрического материала кольца, чтобы закрыть пазы и перекрыть их острые углы.
Кольцо статора имеет внушительные размеры. Например, внутренний диаметр порядка 150 мм позволяет уложить провод значительного сечения, не беспокоясь о запасе места. Площадь поперечного сечения такого магнитопровода периодически меняется по длине кольца из-за пазов, внутри паза ее значение намного меньше. Именно на это эффективное меньшее значение и следует ориентироваться при расчете количества витков первичной обмотки (рис. 52, а).
Конечно, пазы с внутренней стороны магнитопровода создают определенные неудобства, и многие разработчики рекомендуют полностью вырубить Т-образные выступы пазов. Для этого берут остро заточенное зубило или крейцмейсель и ставят так, чтобы боковая грань его острия скользила по боковой поверхности сердечника (рис. 52, б). Ширину зубила подбирают несколько больше ширины основания зубца, но при работе оно не должно касаться соседних зубцов. Тогда зубило скользит по поверхности пазов, образуя чистую поверхность. Неровности подправляют абразивным кругом.
Срубание зубцов, безусловно, улучшит форму магнитопровода и, что еще более важно, уменьшит его вес. Однако такая работа довольно сложна. Удалять же зубцы газовой или электродуговой резкой не рекомендуется, так как нагрев нарушит структуру металлических листов и ухудшит характеристики собираемого трансформатора. Кроме того, это может привести к деформации сердечника. В то же время на сварочные свойства трансформатора пазы, в общем-то, влияют мало: сварочные характеристики остаются хорошими. Поэтому большинство самодельщиков пазы не трогает.
