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 Guida all'avvolgimento dei trasformatori di alimentazione

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MessaggioOggetto: Guida all'avvolgimento dei trasformatori di alimentazione   Lun Mag 17 2010, 14:52

Di Luca M.

Questa guida permette di recuperare o avvolgere trasformatori ed adattarli ai propri scopi.

Avvolgere un trasformatore

Per avvolgere un trasformatore bisogna inanzitutto impostare dei dati quali:

la potenza
i volt dell'avvolgimento primario
i volt dell'avvolgimento secondario(o degli avvolgimanti secondari)

Impostati questi tre dati si potra iniziare a calcolare gli altri dati, cioè:

diametri del filo (sia del primario che del secondario)
le spire per volt (il numero di spire necessario per ottenere un volt, indicato con Sp/V)

il numero di spire per ogni avvolgimento

LA POTENZA

La potenza di un trasformatore è il prodottto dei volt per gli ampere che riesche ad erogare.
Per calcolare la potenza utile in un circuito bisogna moltiplicare la potenza del carico per 0.8 cioè: se ho un'amplificatore da 300W e voglio dotarlo di un trasformatore il trasformatore potra avede una potenza di almeno:

300 x 0.8= 240W( il carico non assorbe 300W continui)

Nella pratica però la potenza di un trasformatore non è data dalla somma dei w disponibili sul secondario, bensì tramite una formula, si puo ricavare dall'area del nucleo dello stesso.Percio per calcolare i W devono essere note l'altezza(h) e la base(b) del nucleo(la lunghezza non influisce sui W). Per calcolare la potenza ci sono due formule, la prima, più complessa, ha bisogno di un'altro dato, la permeabilità(espressa in weber, cambia in base al tipo di lamierino utilizzato). L'altra formula, più semplice, necessita solo delle dimensioni del nucleo(perciò in tutte le formule si deve prima calcolare l'area).

A(mm²)= b x h

formula classica: W= [(a x 0.95 x Weber) : 140]²

formula semplificata: W= (a² : 13500) x 0.83

In questa tabella si puo trovare la permeabilita in base al tipo di lamierino(al silicio):



silicio qualità standard → 1.10 Weber x=4100
silicio qualità media → 1.15 Weber x=3910 silicio qualità superiore → 1.20 Weber x=3750
silicio a granuli orientati → 1.25 Weber x=3600
silicio con nucleo a C → 1.30 Weber x=3470

ESEMPIO:

Un trasformatore ha il nucleo che ha queste dimensioni: b=20mm h=30mm con il nucleo al silicio di qualità media.
per prima cosa si calcola l'area: a=b x h a=20 x 30 =600mm²

poi si sceglie quale formula usare:

(formula classica) W=[(600 x 0.95 x 1.15) : 140]²= 21.9W

visto che raramente si conosce il Weber si preferisce usare questa formula:

(formula semplificata) W=(600² : 13500) x 0.83= 22.13W

NB: la potenza in W nella seconda formula e calcolata in modo apporossimativo, ma ugualmente valido. La potenza ottenuta con la prima formula va moltiplicata per il rendimento del trasformatore, che si aggira intorno all' 83-84% percio il risultato va moltiplicato x 0.83-0.84. Se non si puo misurare le dimensioni del nucleo si possono usare le dimensioni interne del cartoccio dove avvolgeremo il filo.

Il diametro del filo di rame

Per calcolare il diametro del filo di rame bisogna impostare prima la tensione che l'avvolgimeto avrà ai suoi capi e in funzione dei W calcolare la corrente che vi deve scorrerci secondo la formula: A= W : V

Ad esempio ho lo stesso trasformatore da 22W e sul secondario voglio prelevare una tensione di 12V secondo la formula A= W : V il trasformatore puo erogare A= 22 : 12 = 1.83 Ampere.

per calcolare il diametro del filo di rame smaltato da utilizzare si usa la formula :

mm= 0.72 x radice di(Ampere) oppure se non si ha abbastanza spazio mm= 0.65 x radice di (Ampere)

Lo stesso vale per l'avvolgimento primario.

LE SPIRE X VOLT e IL NUMERO DI SPIRE X AVVOLGIMENTO

Le spire per volt sono il numero di spire che occorrono per avere un volt. Vengono calcolate anch'esse con due formule diverse, una fa uso del Weber e della frequenza di lavoro, l'altra è semplificata però varia al variare del lamierino.

per prima cosa bisogna calcolare( gia nota l'area del nucleo) l'area netta moltiplicando l'area per 0.95.

a=600mm² an=600 x 0.95= 570mm²

poi si applica una delle due formule cioè:

Sp/V=10000 : (0.0444 x Hz x an x Weber) oppure:

Sp/V= x : an dove x assume un valore in base al tipo di lamierino (vedi tabella sopra)

esempio:

supponiamo di avere sempre lo stesso trasformatore e calcoliamo le spire per volt:

a=600mm² an=570mm²

Sp/V=10000 : (0.0444 x 50 x 570 x 1.15 ) = 6,87 Sp/V oppure

Sp/V= 3910 : 570= 6.86 Sp/V

per trovare poi il numero di spire per ogli avvolgimento basta moltiplicare i volt per le spire per volt e il tutto per 1.06:

N° spire= Sp/V x (V avvolgimento) x 1.06

esempio:

supponiamo di avere sempre lo stesso trasformatore e vogliamo avvolgere un primario a 220V

N° spire= (6.86 x 220) x 1.06= 1599.75 spire→arrotondate=1600 spire

mentre per il secondario a 12V:

N° spire=(6.86 x 12) x 1.06=87.26 spire→arrotondato=88 spire (si arrotonda sempre in eccesso)

RECUPERO DI UN TRASFORMATORE
Per recuperare un trasformatore bisogna riavvolgerlo cioè, in base alle caratteristiche del primario avvolgere un secondario.
Ci sono due modi per riavvolgere un trasformatore. Il primo consiste nel rifare sia il primario che il secondario secondo le formule spiegate fin qui, il secondo metodo consiste nel rifare solo il secondario.
Ognuno ha vantaggi e svantaggi cioe: il primo metodo è piu preciso, fa lavorare in condizione migliori il trasformatore, solo che non possendendo una bobinatrice(come me) puo far diventare pazzi per il numero di spire da avvolgere.
Il secondo metodo ha il solo vantaggio di essere piu corto da svolgere, cioe basta avvolgere meno spire perche il primario è gia avvolto.


METODO 1: Riavvolgere primario e secondario

Per prima cosa quando si vuole riciclare un trasformatore bisogna smontare il nucleo, ossia il pacco di lamierini. Se il trasformatore è fissato a delle lamiere occorre prima toglierle svitano eventuali viti o facendo leva sulle linguette che bloccano il tutto.

Messe da parte bisognera trovare il modo di smontare il nucleo, tavolta facendo leva tra il cartoccio e il primo lamierino oppure cercando, con una lama di seghetto tagliata, di spingere fuori il primo lamierino, magari con qualche leggero colpo di martello. Sfilato il primo gli altri , di solito vengono via con facilità.(se uno o due lamierini si piegano o si rompono non preoccupatevi perche non riuscirete mai ad infilarli tutti, dato che in costruzione ,per infilarli, vengono pressati)
Messi i lamierini da parte dovete iniziare a svolgere il secondario, recuperando il filo avvolgendolo in qualche rocchetto, poi il primario, sempre recuperando il filo. Fate queste operazioni con ordine e senza fretta altrimenti vi ritrovate un groviglio di fili e iniziate a urlare e a strappare i fili a casaccio, sull'orlo dell'esaurimento nervoso(credetemi ci sono passato...;-)) . recuperato il filo eseguite tutte le operazioni elencate prima, cioe determinazione della potenza, delle spire per volt ecc. Per il primario potete usare lo stesso filo che avete svolto, per il secondario varia in base alle vostre esigenze. avvolto tutto fissate bene i capifilo a dei contatti o ad altri fili. Per rimontare il nucleo, se questo è formato da lamierini a forma di E e a forma di I bisogna alternare le forme, per non diminuirne il rendimento. In poche parole non dovete inserire tutte le I da un lato e tutte le E dall'altro ma dovete alternare E e I. finito di impacchettare il nucleo rimontate le eventuali lamiere e provate il vostro trasformatore autocostruito(che se fatto bene sicuramente funzionerà).

METODO 2: Riavvolgere solo secondario

Per riavvolgere solo il secondario bisogna sempre smontare il nucleo con gli accorgimenti spiegati sopra, pero bisogna determinare anche le spire per volt. Per fare cio ci sono 2 metodi.

METODO1
Spiego il primo. Bisogna inanzitutto misurare la tensione che eroga il trasformatore(col nucleo!!!) poi, quando si svolge il secondario, bisogna contare attentamente le spire. Una volta contate per calcolare le SP x V basta eseguire questa semplice operazione:
Sp x V= N° spire : (volt : 1.06)
Una volta calcolate le spire per volt basta calcolare la potenza (mediante le misure del cartoccio) e seguendo le istruizioni sopra spiegate riuscirete ad avvolgere anche questo trasformatore.

METODO 2
Il secondo metodo consiste nell'avvolgere, ancor prima di disfare il nucleo, 10(o più) spire di un filo qualunque, e di misurare la tensione ai suoi capi a trasformatore acceso.
Per determinare le spire per volt basta dividere il numero delle spire per i volt misurati. Ottenuto questo dato non avrete problemi ad avvolgere il trasformatore, seguendo le istruzioni riportate sopra.

Allego alcune immagini sull'avolgimento dei trasformatori:

aspetto iniziale di un trasformatore da avvolgere
:

apetto del trasformatore senza lamiere e plastiche varie


rimozione lamierini


particolare della forma dei lamierini (possono avere altre forme, basta che al montaggio vengano alternati)


Una volta smontato il nucleo bisogna recuperare il filo


Ecco il trasformatore riavvolto


Particolare dell'ancoraggio dei fili che escono dal trasformatore
dettaglio%20ancoraggi.jpg

Queasto è un insieme di trasformatori da me riavvolti, per valvole, tutti funzionanti


NB: per ancorare i fili uscenti dai trasformatori, ai capifilo o ad altri fili, cercate sempre una soluzione resistente, ferma e ben solida, altrimenti con il continuo movimento puo succedere che un filo del trasformatore, si rompa, costringendovi a rifare l'avvolgimento. Andate sempre in abbondanza con la lunghezza dei fili, anche un pochino con le spire. Se avvolgerete il trasformatore con calma e ordine vi uscirà un lavoro perfettamente funzionante.

ATTENZIONE!!!: prima di provare un trasformatore misurate la resistenza ohmica ai capi del primario, onde evitare spiacenti fiammate a causa di errori. Dopo aver completato un avvolgimento provvedete ad isolarlo (ci scorrono 220V!!)

saluti
Luca M.
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