Opnieuw gebruiken van oude trafo's
Van oude transformatoren kunnen nieuwe gemaakt worden. Het berekenen en bouwen van trafo's voor voedingen en dergelijke is werk wat een hobbyist zeker wel zelf aankan; dit artikel vertelt hoe een goede trafo van een oud exemplaar kan worden gemaakt.
Het komt nog wel eens voor dat we op zoek zijn naar een transformator, die nog-al rare spanningen of stromen moet gaan geven. Laten wikkelen van een trafo is nogal duur en duurt bovendien lang. Toch kan men ook zelf eens een trafo wikkelen, want als er een oude of doorgebrande trafo voorhanden is kan die zeker wel goed gebruikt worden. Het voornaamste is dat er een forse ijzerkern in zit. Haal de ijzerkern uit elkaar (dat is een heel werk, ga er rustig een tijdje aan zitten) en als alle lamellen eruit zijn gehaald moeten ze schoongemaakt worden met wat afwassop. Met lijm of schellak gekitte lamellen kunnen met spiritus of aceton (pas op voor uw gezondheid) of nagellakremover worden losgeweekt. Als ze verroest zijn of door de hitte aangetast zijn, schuur ze dan schoon met staalwol. Haal daarna de draad (als dat nog goed is) van de klos en wikkel het zolang op een PVC pijp. Maak de klos schoon en repareer die eventueel met stukken pertinax.
Berekenen van de trafo
Zodra de trafo uit elkaar is gehaald, kan worden gekeken wat het vermogen is dat de trafo kan verwerken. Dit vermogen hangt af van de doorsnede van de ijzerkern: hoe groter het oppervlak is van de ijzerdoorsnede, hoe groter het vermogen is dat de trafo kan verwerken. Het verlies van de kern is namelijk een beperkende faktor, want ijzerverliezen doen de kern opwarmen en de maximum temperatuur beperkt dan dus het vermogen dat een bepaalde kern kan verwerken. Meet de breedte van de opening van de klos van de trafo en bereken hieruit de ijzeroppervlakte A in vierkante centimeters. Als vuistregel wordt genomen dat het maximum te verwerken vermogen gelijk is aan:
P = 0.8 × A2 watt
De verhouding van de wikkelingen van de trafo is evenredig aan de verhouding van de spanningen die we willen transformeren. Noemen we de primaire spanning Ep en de sekundaire spanning Es, dan geldt voor een trafo:
Aantal Prim. wikk. Np / Ep = aantal Sek. wikk. Ns / Es
De verhouding van de primaire wikkeling tot de sekundaire is dus afhankelijk van de verhouding van de spanningen. Het aantal wikkelingen is dus niet direkt uit de primaire en sekundaire spanningen te halen! Het is wel zo, dat het aantal wikkelingen omgekeerd evenredig is aan het ijzeroppervlak A. Dit heeft te maken met de flux van het magneetveld in de ijzerkern. De flux B is namelijk omgekeerd evenredig aan het produkt van de ijzerdoorsnede A en het aantal wikkelingen N; een grotere A vereist een kleinere N als men het produkt van die twee en dus de flux B konstant van grootte wil houden. Het aantal wikkelingen is gelijk aan:
primair Np = 37.5 × Ep / A
sekundair Ns = 45 × Es / A
Vanwege de ingekalkuleerde verliezen is Ns, het aantal sekundaire wikkelingen, een faktor 45/37.5 groter dan verwacht werd aan de hand van de verhouding in spanningen. De draaddoorsnede d van iedere wikkeling hangt af van de stroom I door de winding:
primair d = VP /(2*220) millimeter;
sekundair d = dP / (2*Es) millimeter.
De trafo's die volgens dit recept gemaakt zijn bleken bij vollast ongeveer 5 à 10% in spanning in te zakken. De temperatuur werd over het algemeen niet erg hoog: zo ongeveer handwarm. Uit de formule Np = 37.5 × Ep / A blijkt dat het niet erg zinvol is om een trafo te gaan wikkelen voor een laag vermogen. Het aantal wikkelingen wordt vrij groot en de winkelprijs van een kleine trafo is niet erg hoog. Een trafo voor b.v. 15 volt en 10 amperes is natuurlijk wel even iets duurder! Grote trafo's zijn zeker wel zelf te wikkelen; hoe groter de ijzerkern, hoe groter het vermogen is en hoe kleiner het aantal wikkelingen kan worden.
Als voorbeeld wordt nu een trafo berekend.
Stel, dat er een trafo voorhanden is met een grote kern, de klos van de trafo is 10 cm hoog en de afmetingen van de middenpoot van de ijzerkern zijn 3 en 4 cm.
In figuur 1 is de klos getekend. De ijzeroppervlakte A is dus 3 × 4 = 12 vierkante cm. Het vermogen dat de kern kan hanteren is gelijk aan: P = A × 0.82 = 144 × 0.8 = 115.2 watt. We willen b.v. 10 volt en 10 amperes transformeren, dus 100 watt. De primaire stroom Ip wordt gelijk aan 220/P = 0.45 amperes. De draaddikte primair is gelijk aan dp = T/2 = 0.47 mm, dus circa 0.5 mm dik. De primaire zijde moet Np wikkelingen van dit draad krijgen: Np = 37.5 /12 × 220 = 678.5 ofwel 680 wikkelingen afgerond. (Een halve wikkeling bestaat niet, want een circuit zoals een trafo heeft alleen maar gesloten stroomkringen!) Sekundair moet een draaddikte van 2.2 mm gebruikt worden en zijn er 45 /12 × 10 = 37.5 ofwel 38 wikkelingen nodig.
Fig. 1.
Konstruktie van de nieuwe trafo
De mechanische konstruktie van een trafo wordt nu bekeken. Steek een goed passend stukje hout door de klos, boor een gaatje in het midden van het stukje hout en zet het stukje hout met de klos met een draadeind in een handboormachine. (Handboormachine vastzetten in bankschroef, workmate, etc.) Tel het aantal omwentelingen dat wordt gemaakt met de handboormachine tijdens het wikkelen. Begin met de primaire wikkeling. Eigenlijk moet elke laag van de andere wikkellagen gescheiden worden met een laagje geolied papier, maar als er veel wikkelingen moeten worden gemaakt dan past de wikkeling al gauw niet meer op de klos. Tel van te voren even hoeveel omwentelingen de kop van de boormachine maakt als de Slinger eenmaal wordt rondgedraaid. Laat de einden van de draden zo'n 10 cm buiten de klos uitsteken, om het afwerken en aansluiten op de soldeerlippen gemakkelijker te maken. Zit de primaire wikkeling erop, smeer deze dan in met een schellak oplossing. Schellak is in potjes gedroogd te koop bij de apotheek; doe in een oud kommetje, dat voor een kwart met spiritus gevuld is, net zo lang schellakschilfers totdat het niet meer oplost. Smeer de wikkeling royaal in. Als de wikkeling behandeld is, wordt het afgesloten met een paar wikkelingen isolatietape. Schellak dient allereerst als isolatiemateriaal en het werkt goed als lijm waarmee de wikkelingen een goede stevigheid krijgen. De sekundaire wikkeling wordt op dezelfde manier gemaakt als de primaire.
Na het bewikkelen van de klos moet de kern er weer ingezet worden. Schuif de plaatjes er een voor een in en smeer elk plaatje steeds in met schellak nadat het in de klos is geschoven. Het is wel een kleverig werk, want de schellak druipt binnen de kortste keren overal heen, maar de kern wordt er veel steviger van. De schellak voorkomt brom en door de isolatie van de lamellen wordt er minder verlies geleden door wervelstromen.
De kern kan in principe uit diverse vormen van blik worden opgebouwd; een E en I blik is het meest voorkomende soort. Minder vaak ziet men C-I blik en C-T blik. Stapel de lamellen een voor een en om en om, dus eerst de E aan de ene kant, I aan de andere kant en vervolgens E aan dezelfde kant waar de I geplaatst was, enzovoorts.
De trafo's, die door mij zo gemaakt zijn, zijn bier en daar al jaren in gebruik en ze werken nog steeds erg goed. Het draad is overigens ook uit nude elektromotoren te halen. Als je meerdere sloopmotoren uit elkaar haalt en het koperdraad op PVC pijpjes (met aan de einden flensen) windt, dan heb je al gauw een hele verzameling verschillende soorten wikkeldraad in huis.
Het wikkelen van hoogspanningstrafo's is iets moeilijker, omdat dan ook rekening moet worden gehouden met de isolatie tussen de wikkelingen. De isolatiewaarde van schellak is niet bij mij bekend, zodat men met enige voorzichtigheid dit recept moet volgen als er een hoogspanningstrafo wordt gemaakt.
Han Görtz, PA3CFB.