Пропитка трансформаторов в условиях домашней мастерской

Силовые (сетевые) трансформаторы в блоках питания приборов применяются все реже и основания для этого есть – импульсные преобразователи значительно более компактны, имеют более высокие многие характеристики. Тем не менее, в ряде случаев, хрестоматийный низкочастотный трансформатор предпочтительней.

Основные параметры трансформатора определяются при его расчете, на ряд характеристик влияет также подбор материалов. Пропитка трансформатора лаком, позволяет при применении недорогих (в том числе и бывших в употреблении) материалов улучшить положение. Лак внутри катушек способствует их лучшему охлаждению (особенно актуально в тороидальных трансформаторах), залечивает большую часть микродефектов лаковой изоляции обмоточного провода (особенно актуально при применении старого или бывшего в употреблении провода), скрепляет витки провода в катушках, не позволяя магнитострикционному эффекту безобразничать при рыхлой намотке и нефиксирующей межслоевой изоляции. Повышает прочность и живучесть изоляции. В целом, пропитка повышает надежность трансформатора, очень сильно уменьшает гудение, особенно при не достаточно тщательной намотке и выборе тяжелых режимов. Улучшает «климатическое исполнение».

Следует иметь в виду – пропитка трансформатора изрядно повышает его распределенную межвитковую емкость, это ухудшает (изменяет) АЧХ (амплитудно-частотную характеристику) сигнальных трансформаторов. Например, пропитка выходных трансформаторов (ламповых) стационарных усилителей звука не применяется. Она приводит к завалу АЧХ на высоких частотах.

Что понадобилось для работы.

Инструменты, материалы.

Самодельная вакуумная камера, лак для пропитки, тара, сушильный шкаф (можно обойтись электрической плиткой), набор некрупного слесарного инструмента для сборки трансформатора, набор инструмента для электромонтажа (проверка работоспособности готового трансформатора).

Приступим.

Подопытный – трансформатор для лабораторного блока питания выполненный на основе ТС-180-2. Это хороший (не смотря на несколько повышенную индукцию в сердечнике и плотность тока в проводах), надежный и удобный трансформатор, применявшийся в ламповых телевизорах. Первичные обмотки и электростатический экран оставлены в первозданном виде, вторичные обмотки пересчитаны и перемотаны. Главные данные трансформатора ТС-180-2 сведены в таблицу.



Требовалось намотать несколько низковольтных обмоток, штатные высоковольтные (много витков, много слоев) были удалены. Использовались освободившиеся штатные прокладки между слоями из плотной бумаги. Число витков для новых обмоток было невелико, провод значительного диаметра – намотка делалась вручную, без применения специальных механизмов.




Для проверки правильности намотки трансформатор был собран «на живую нитку». Половинки сердечника стянуты проволокой, концы выводов обмоток зачищены от лаковой изоляции. Мультиметром найдены выводы каждой из обмоток, пробным включением замерено напряжение без нагрузки. Порядок. Напряжения есть, они в пределах нормы.

Трансформатор разобрал, на катушках сделал верхний «декоративный» слой бумажной изоляции.

Катушку примерил к вакуумной камере из стандартной обрезанной 0,75 л банки. Как говорил поэт с опилками в голове, - входит и выходит.




В процессе потребуется подогрев и сушка при повышенной температуре. Применил для этих целей старинную отечественную духовку. Никаких регуляторов температуры в ее конструкции не предусмотрено, приходилось вручную включать-выключать. При частом использовании такой прибор лучше оснастить простым терморегулятором. Не обязательно иметь в своем распоряжении именно духовку, относительно небольшой размер катушки позволяет обойтись неким суррогатом. Например, в бытность свою, студиозусом, автор пользовался большой жестяной банкой поставленной на электрическую плитку (возможность выставить на открытый воздух). Чтобы катушки не подгорали, на дно банки насыпался песок, клались обломки керамической плитки. Кусочком жести банка прикрывалась сверху.

Здесь также под катушку насыпался слой сухого песка (впитывать вытекший лак) и были положены несколько плоских камней (чтобы не извалять в песке катушку).



Лак для пропитки трансформатора. Конечно, существуют специальные пропиточные лаки, обеспечивающие более высокие характеристики, однако, при обычных не военных-космических-тропических требованиях к трансформатору, с успехом работают лаки на алкидной, уретановой или глифталевой основе из ближайшего строительного магазина. Описанная технология именно для них. Спиртовой лак с шеллаком также весьма удобен для пропитки и в силу своей низкой вязкости хорошо пропитывает бумагу и скрепляет витки катушек. Особенно он хорош для катушек с тонким проводом. К сожалению, в настоящее время такой лак весьма редок и дорог.

В описанном опыте применялся алкидно-уретановый «яхтный» лак. В моем распоряжении оказался лак с пигментом (подкрашенный). Это вовсе не обязательно (задействовал имеющийся) и если лак для пропитки приобретать специально, лучше выбрать обычный прозрачный.



Подготовка. Лак – штука довольно вязкая, пролезать в узкие места он будет неохотно. Снизить вязкость можно разбавлением соответствующим растворителем или (лучше) нагревом. Греть лак лучше всего на водяной бане на электрической (без открытого огня!) плитке. Еще лучше и удобнее отдельно нагреть горячей воды (взять из водопровода) и поместить банку с лаком в нее.

Катушка с проводом оказывается значительно холоднее лака. Она значительной массы и имеет развитую (внутри) поверхность – нагретый лак будет быстро охлажден. Катушку очень желательно также предварительно подогреть до 70-80 градусов. Греть удобно в той же духовке-сушильном шкафу, такая температура на ощупь – «рука уже не терпит». Катушка должна быть прогрета по возможности полностью. Это требует времени.




После выполнения всех подготовительных операций (подогрев катушки и лака) приступаем непосредственно к пропитке. Здесь все очевидно – катушку помещаем в емкость, с головой заливаем лаком, выжидаем пять минуток (лак впитается и заползет куда сможет), доливаем лак и закрываем крышку камеры. Откачиваем насколько это возможно, воздух. Поверхность лака при этом может вспениться (это пузырьки воздуха, выходящие из катушки), поэтому откачку лучше делать порциями, давая пене осесть. При недостаточном подогреве (невысокой подвижности лака) процесс может растянуться, поэтому откачиваемый сосуд также стоит подогревать. Проще всего это сделать поместив и его в горячую воду.



Наконец, когда достигнуто максимально допустимое, конструкцией вакуумной камеры разрежение и при этом новые пузырьки воздуха из катушки не выходят, можно считать пропитку законченной. В камеру впускается воздух, катушка вынимается из лака. Даем ей немного обтечь и помещаем в нагретую сушильную камеру. Часть лака из катушки неизбежно вытекает, поэтому полезно под катушкой сделать засыпку сухим песком. Неплохим индикатором процесса является цвет наружной бумажной обертки катушки и испаряющаяся летучая часть лака. Цвет не должен быть слишком темным, горелым, хотя случалось и такое. Обычно, удовлетворительным результатом считался светло коричневый, коричневый оттенок. В процессе сушки, лучше несколько раз перевернуть катушку вокруг оси. Инструменты для этого должны быть приготовлены заранее.

Испарение летучих из лака, как показывает практика, основной индикатор. Пока в катушке есть лак в первоначальном виде, из него испаряется растворитель и летучие фракции. Это выглядит как белый дым с характерным запахом. Он выделяется довольно интенсивно, поэтому процесс не допустимо, проводить в помещении. Разве только, в хорошем вытяжном шкафу. Когда дым перестал выделяться, сушку можно прекращать. Следует иметь в виду, что лак внутри катушки не затвердел. Он представляет собой размягченную (температура) густую массу. Поэтому сильно трясти и теребить горячую катушку не стоит. Ее нужно осторожненько, не шевеля проводов, вытащить из печи и поставить рядом (при комнатной температуре) остывать.




После остывания, катушки абсолютно не должны иметь запаха лака, нежелательны и внешние подгорелости.

Ножом удаляются затвердевшие лаковые подтеки, очищаются контактные лепестки, тщательно выравнивается тоннель для сердечника. Выравниваются выводы трансформатора, выясняется их принадлежность. Проверяется их целостность. Выводы укорачиваются до рабочей длинны, зачищаются, лудятся.




Трансформатор собирается, сборке сердечника уделяется особое внимание. Все пластины должны быть плотно прижаты, витой разрезной сердечник не должен иметь расслоений. Половинки его сердечника должны быть плотно сжатыми. Не допустимо попадание (сгребание со стенок тоннеля при слишком плотной посадке) мусора между сжимаемыми поверхностями. При сборке трансформатора с наборным сердечником, для минимизации зазора между пластинами, сердечник с торцов сжимают в тисках через резиновую прокладку.

Очень хорошо, если размеры вакуумной камеры позволяют поместить весь трансформатор в сборе. Это позволит достигнуть хороших результатов относительно простыми средствами, хотя такой трансформатор полностью лишается ремонтопригодности.