自制电源变压器
在日常生产、生活和做电工小实验中,常常需要用到电压较低或较高的交流电。用绕在同一个铁芯上的两个线圈就可以制成变压器。接电源的一个线圈,叫做初级线圈,也叫原线圈。另一个输出电流的线圈,叫做次级线圈, 也叫副线圈。变压器的次级线圈圈数少于初级线圈圈数,输出电流的电压比输入初级线圈的电流电压低,叫做降压变压器。反之,就叫做升压变压器。同一个铁芯还可以绕制成既降压又升压的变压器。
做电工小实验用得较多的是降压变压器,这里就以输入电压 220 伏,输出电压为 2.5 伏、5 伏、6.3 伏、8 伏、10 伏和 16 伏,通过的电流为 0.18 安培,功率为 40 瓦的变压器为例,讲讲变压器的绕制方法和步骤。
铁芯是变压器的主要组成部分。为了减少功率损耗,铁芯应用硅钢片组成。硅钢片越薄,损耗越小,效果越好。整个铁芯是用很多硅钢片,一片一片地叠起来的,而且每片之间还必须相互绝缘。新买来的硅钢片,表面都有一层不导电的氧化膜,有良好的绝缘性能。绕制这个变压器可选用 GE1—22 型硅钢片,它的中心舌宽 22 毫米,每片厚 0.5 毫米,共需 75 片,叠起来厚
37.5 毫米。实际上,叠起来的厚度可能大一些,约 40 毫米,即铁芯中心舌的截面积为 22×40=880(平方毫米)(图 1—9)。
根据铁芯的截面积和窗口的大小,用厚约 1 毫米的夹布胶板或其他绝缘
板,先做一个线圈骨架(图 1—10)。选用直径 0.28 毫米(相当于 32 号)
的漆包线绕制初级线圈,圈数为 1540 圈。次级线圈可选用直径 1.25 毫米(相
当于 18 号)的漆包线绕制。
绕制线圈时,先用一块 40 毫米见方,厚 22 毫米的木块做芯,并在中心钻一个轴孔。把木芯插进线圈骨架里,并塞紧,再把木芯装在绕线机上。没有绕线机,可以用夹在台钳上的手摇钻代替,或者像图 1—11(见 10 页)那样,用木板做一个简易绕线机。绕线时,先将线头从骨架的出线孔,由里向外穿出 100—150 毫米,作为引出线。然后,用一只手摇动绕线机,一只手轻轻拽住漆包线,一圈紧挨一圈地绕。每绕完一层,包上一层薄纸,做层间绝缘。绕线时,用力要合适,不要使线弯折。如果发现漆包线的漆皮脱落,应用薄纸包上,以免发生短路。初级线圈绕完后,将线尾由出线孔穿出,留 100
—150 毫米长,做引出线。然后,包上 1—2 层牛皮纸,做初次级线圈的层间绝缘。
次级线圈绕在初级线圈包好的牛皮纸上,绕制方法一样。但是,用的线较粗,一定要用力拽紧,排列平整。绕到 17.5 圈时,抽第一个头,电压为
2.5 伏。抽头有两种办法:一、在该抽头的地方,用刀刮去一小段漆皮,焊上一段软导线,做引出线,并在焊线处包上绝缘纸。二、在该抽头的地方, 将线对折成两股拧紧,作为引出线(图 1—12)。不论用哪种方法抽头,都要用小纸条写明电压数,以免接线或使用时弄错。第一个抽头弄好后,接着往下绕,在 35 圈、44 圈、56 圈、70 圈各抽一个头,它们的电压分别是 5 伏、
- 伏、8 伏和 10 伏。最后,绕到 112 圈,留出一段线做线尾引出线,电压为
16 伏。整个线圈绕完后,包上几层牛皮纸,并用棉线扎紧。如果线圈的体积不太大,插进铁芯还有宽裕,那么还可多绕一些线。绕到 140 圈,抽一个头,电压为 20 伏;绕到 168 圈,作结尾,电压为 24 伏。这样,变压器的应用范围就更加扩大了。
线圈绕后,要先检查一下线圈有没有断路,和初、次级线圈之间有没有短路。检查线圈有无断路,用一枚小电珠和一节电池组成的电路进行。把要测的线圈串联在电路中,如果电珠发亮,线圈没有断路;如果电珠不亮,线圈可能出现断路。检查初、次级线圈之间有无短路,可把简易测试器(第六章介绍)的一端连接初级线圈的一根引出线,用针触及次级线圈的一根引出线,由于两个线圈是相互隔开的,小电珠不应该亮,如果小电珠发亮,说明两个线圈之间有短路,应及时处理。
初、次级线圈间无短路后,找出木芯,将铁芯一片片或两片两片地倒正交叉插入线圈,要插得紧紧的,并用紧固螺丝夹紧(图 1—13)。最后作通电检验。检验前,将变压器临时固定在一块木板上,在木板上再安上开关和接线架,在接线架上绕一小段细保险丝(不要大于 0.5 安培)。然后,把初
级线圈的两根引出线线头用小刀刮去漆皮,焊在接线架上(图 1—14,见 12 页)。再取一段塑料电线,把它们的一端分别焊接在开关和接线架上,在它们的另一端配上插头。最后检查一下安装无误,才可将插头插入电灯插座。用万用表 250 伏交流电压档,量量初级线圈两端是否正好是 220 伏。如果电
灯电压正好是 220 伏,那么用万用表 50 伏交流电压档,测量次级线圈的各个抽头应分别是:2.5、5、6.3、8、10 和 16 伏。假如有一个抽头的电压低于设计电压数,说明那个抽头少绕了几圈;反之,那个线圈多绕了几圈,可以拆了重绕。
由于 220 伏的交流电,电压较高,若不小心,碰到带电部分会发生触电。所以通电前,最好用胶布将高压接线头包好,以免发生危险。最后,用木板, 按照图 1—15 的样子,做一个变压器的盒子。电源开关、次级线圈的各个抽头插孔和接线柱等都装置在盒盖上。盒盖上应挖散热孔。电源线从木盒侧面引出。图 1—16 是变压器初,次线圈的接线图。
这个变压器是实用的。但是,初次绕制变压器,由于缺乏经验,选用的材料不合适,或者铁芯塞得不紧等,可能会发热,或者“嗡嗡”响。只要适当注意使用方法,仍然是可以使用的。
使用变压器时要注意:
-
如果变压器“嗡嗡”响,是铁芯没有塞紧的原因,可以进一步拧紧紧固螺丝。
-
不要在变压器次级线圈上同时接用很多电器,这样会使它的线圈因负担过重而烧坏。
-
连续使用的时间不要过长。
-
用手摸变压器,如果烫得厉害,那就要立刻停止使用,让它冷却,以免烧坏。