Как определить первичную обмотку трансформатора: Подключаем к сети неизвестный трансформатор. — Начинающим — Теория — ESR Energy — Дизельные генераторы, электростанции, цены на дизель-генераторные установки

Содержание

Как определить обмотки неизвестного трансформатора, первичную, вторичную

Прежде чем подключать трансформатор к сети,нужно определить первичную обмотку трансформатора, прозвонить его первичные и вторичные обмотки омметром.

У понижающих трансформаторов сопротивление сетевой обмотки намного больше, чем сопротивление вторичных обмоток и может отличаться в сто раз.

несколько первичных обмоток

Первичных (сетевых) обмоток может быть несколько, либо единственная обмотка может иметь отводы, если трансформатор универсальный и рассчитан на использование при разных напряжениях сети.

В двух каркасных трансформаторах на стержневых магнитопроводах, первичные обмотки распределены по обоим каркасам.

защищен предохранителем

При пробном включении трансформаторов можно воспользоваться приведённой схемой. При неправильном определение первичного напряжения трансформатора, предохранитель FU защитит сеть от короткого замыкания, а трансформатор от повреждения.

Видео: Простой способ диагностики силового трансформатор

Когда неизвестен тип силового трансформатора, тем более мы не знаем его паспортных данных, на помощь приходит обыкновенный стрелочный тестер и не хитрое приспособление в лице лампы накаливания.

Как подобрать предохранитель для трансформатора

Рассчитываем ток предохранителя обычным способом:

I = P / U

I – ток, на который рассчитан предохранитель (Ампер),
P – габаритная мощность трансформатора (Ватт),
U – напряжение сети (~220 Вольт).

Пример:

35 / 220 = 0,16 Ампер

Ближайшее значение – 0,25 Ампер.

определение первичного напряжения трансформатора

Схема измерения тока Холостого Хода (ХХ) трансформатора. Ток ХХ трансформатора обычно замеряют, чтобы исключить наличие короткозамкнутых витков или убедится в правильности подключения первичной обмотки.

При замере тока ХХ, нужно плавно поднимать напряжение питания. При этом ток должен плавно возрастать. Когда напряжение превысит 230 Вольт, ток обычно начинает возрастать более резко. Если ток начинает резко возрастать при напряжении значительно меньшем, чем 220 Вольт, значит, либо Вы неправильно выбрали первичную обмотку, либо она неисправна.

Мощность (Вт)	Ток ХХ (мА)
5 — 10	10 — 200
10 -50	20 — 100
50 — 150	50 — 300
150 — 300	100 — 500
300 — 1000	200 — 1000

Ориентировочные токи ХХ трансформаторов в зависимости от мощности.
Нужно добавить, что токи ХХ трансформаторов даже одной и той же габаритной мощности могут очень сильно отличаться. Чем более высокие значения индукции заложены в расчёт, тем больше ток ХХ.

Схема подключения, при определения количества витков на вольт.

Можно подобрать готовый трансформатор из числа унифицированных типа ТН,
ТА, ТНА, ТПП и других. А если Вам необходимо намотать или перемотать
трансформатор под нужное напряжение, что тогда делать?

Тогда необходимо подобрать подходящий по мощности силовой трансформатор
от старого телевизора, к примеру, трансформатор ТС-200 и ему подобные.

Надо четко понимать, что чем больше количества витков в первичной обмотке тем больше её сопротивление и поэтому меньше нагрев и второе, чем толще провод, тем больше можно получить силу тока, но это зависит от размеров сердечника — сможете ли разместить обмотку.

Что делаем далее, если неизвестно количество витков на вольт?

Для этого необходим ЛАТР, мультиметр (тестер) и прибор измеряющий переменный ток —

амперметр. Наматываем по вашему усмотрению обмотку поверх имеющейся,
диаметр провода любой, для удобства можем намотать и просто монтажным
проводом в изоляции.

Формула для расчета витков трансформатора

50/S

Сопутствующие формулы:

P=U2*I2 (мощность трансформатора)

Sсерд(см2)= √ P(ва) N=50/S

I1(a)=P/220 (ток первичной обмотки)

W1=220*N (количество витков первичной обмотки)

W2=U*N (количество витков вторичной обмотки)

D1=0,02*√i1(ma) D2=0,02*√i2(ma)
K=Sокна/(W1*s1+W2*s2)

50/S — это эмпирическая формула, где S — площадь сердечника трансформатора в см2 (ширину х толщину), считается, что она справедлива до мощности порядка 1кВт.
Измерив площадь сердечника, прикидываем сколько надо
витков намотать на 10 вольт, если это не очень трудно, не разбирая

трансформатора наматываем контрольную обмотку через свободное
пространство (щель).

Подключаем лабораторный автотрансформатор к
первичной обмотке и подаёте на неё напряжение, последовательно включаем
контрольный амперметр, постепенно повышаем напряжение ЛАТР-ом, до начала
появления тока холостого хода.

Если вы планируете намотать трансформатор с достаточно
«жёсткой» характеристикой, к примеру, это может быть усилитель мощности
передатчика в режиме SSB, телеграфном, где происходят довольно резкие
броски тока нагрузки при высоком напряжении ( 2500 -3000 в), например,
тогда ток холостого хода трансформатора устанавливаем порядка 10% от
максимального тока, при максимальной нагрузке трансформатора. Замерив
полученное напряжение, намотанной вторичной контрольной обмотки, делаем
расчет количества витков на вольт.

Пример: входное напряжение 220вольт, измеренное напряжение вторичной обмотки 7,8 вольта, количество витков 14.

Рассчитываем количества витков на вольт
14/7,8=1,8 витка на вольт.

Если нет под рукой амперметра, то вместо него можно использовать
вольтметр, замеряя падение напряжение на резисторе, включенного в разрыв
подачи напряжения к первичной обмотке, потом рассчитать ток из
полученных измерений.

Поделиться ссылкой:

Как определить первичную и вторичную обмотку

При самодеятельном конструировании нередко используются трансформаторы с неизвестными параметрами. В этом случае возникает необходимость определить обмотки трансформатора и их характеристики, в частности, число витков.

В практике самодеятельного конструирования обычно приходится иметь дело с повышающими и понижающими трансформаторами. На сердечнике таких трансформаторов, изготавливаемом из электротехнической стали, наматывается необходимое число обмоток. Количество обмоток и число витков в них подбираются так, чтобы получить на выходе нужные напряжения.

Независимо от типа трансформатора, первичной считается обмотка, на которую подается напряжение. Вторичной – та, к которой подключается нагрузка. Первичная обмотка наматывается первой, затем изолируются. Поверх нее наматывается вторичная обмотка.

На многих трансформаторах выводы обозначены надписями, что облегчает определение обмоток. Если надписей нет, мультиметром (тестером) найдите парные концы обмоток и запишите их сопротивление. Обратите внимание на вывод, находящийся сверху – он почти наверняка будет принадлежать вторичной обмотке. Если трансформатор понижающий, то сопротивление вторичной обмотки всегда меньше, чем у первичной. Сравните сопротивления найденных обмоток – если у внешней сопротивление меньше, чем у внутренней, то это понижающий трансформатор и вы успешно определили обмотки.

Если у трансформатора не четыре, а больше выводов и при проверке тестером вы находите 3-4 и больше связанных между собой выводов, то вы имеете дело именно со вторичной обмоткой, имеющей промежуточные выводы для получения различных напряжений. Сетевой (первичной) в этом случае будет обмотка с двумя выводами и самым большим сопротивлением.

Помочь определить обмотки может диаметр используемого провода – у вторичной он толще, чем у первичной. Это связано с тем, что при трансформации понижение напряжения сопровождается увеличением силы тока.

Если необходимо узнать число витков в обмотках, намотайте поверх последней обмотки еще одну из 30-50 витков. После этого подайте на первичную обмотку небольшое напряжение – например, 12 В. Измерьте напряжение во вторичной и дополнительной обмотках. Для расчета числа витков используйте формулу: n = Un × Wдоб / Uдоб, где n – число витков обмотки трансформатора, Un – действующее на этой обмотке напряжение, Wдоб – число витков в добавочной обмотке, Uдоб – напряжение на ней.

Как отличить первичную обмотку от вторичной. Как по сопротивлению определить первичную обмотку трансформатора

Первичная обмотка трансформатора – это часть устройства, к которой подводится преобразуемый переменный ток. Определить, где первичная, а где вторичная обмотка трансформатора, важно при использовании устройств без заводской маркировки и самодельных катушек.

На самодельных трансформаторах нет обозначений первичной обмотки.

Знания о внутреннем строении и принципе действия трансформаторов имеют практическое значение для начинающих радиолюбителей и домашних мастеров. Имея информацию о типах обмоток, методах их расчета и главных отличиях, можно с большей уверенностью начинать создание систем освещения и прочих устройств.

Типы трансформаторных обмоток

В зависимости от взаиморасположения проводящих ток элементов, направления их намотки и формы сечения провода выделяют несколько типов обмоток трансформаторов:

Однослойная или двухслойная цилиндрическая обмотка из прямоугольного провода. Технология ее изготовления очень проста, благодаря чему такие катушки получили широкое распространение. Обмотка имеет небольшую толщину, что уменьшает нагрев устройства. Из недостатков следует выделить небольшую прочность конструкции.
Многослойная цилиндрическая обмотка является аналогом предыдущего типа, но провод расположен в несколько слоев. Окна магнитной системы при этом заполняются лучше, но появляется проблема перегрева.

Цилиндрическая многослойная обмотка из провода круглого сечения обладает свойствами, близкими к предыдущим разновидностям обмоток, но к недостаткам добавляется утрата прочности по мере роста мощности.
Винтовая обмотка с одним, двумя и больше ходами имеет высокую прочность, отличную изоляцию и охлаждение. По сравнению с цилиндрическими обмотками, винтовая обходится дороже в производстве.
Непрерывная обмотка из провода прямоугольного сечения не перегревается, она обладает значительным запасом прочности.
Многослойная обмотка из фольги устойчива к повреждениям, хорошо заполняет окно магнитной системы, но технология производства таких катушек сложная и дорогостоящая.

У трансформаторов есть шесть основных типов обмотки.

Противоположный конец обмотки имеет общепринятое условное обозначение, состоящее из конечных трех букв латинского алфавита – X, Y, Z для входящего напряжения и x, y, z для выходящего.

Различают обмотки и по назначению:

основные – к ним относятся первичная и вторичная обмотки, по которым ток подается из сети и поступает к месту потребления;
регулирующие – являют собой отводы, главная функция которых – изменение коэффициента трансформации напряжения;
вспомогательные – используются для обеспечения нужд самого трансформатора.

Автоматизированный расчет намотки трансформатора

Правильно выбрать трансформатор важно не только при проведении ремонта электрической сети, систем освещения и цепей управления. Расчет важен и для радиолюбителей, которые хотят самостоятельно изготовить катушку для конструируемого прибора.

Для этого существуют удобные программы-калькуляторы, которые обладают широким функционалом и оперируют различными методами расчета.

Специальные программы облегчат расчет траснформатора.

напряжение, подающееся на первичную обмотку катушки, в большинстве случаев это для домашних нужд
напряжение составляет 220 вольт;
напряжение на вторичной обмотке;
сила тока вторичной обмотки.

Результат расчетов представлен в виде удобной таблицы, в которой указаны такие значения, как параметры сердечника и высота стержня, сечение провода, количество витков и мощность обмоток.

Автоматизированный расчет сильно упрощает теоретическую часть процесса конструирования трансформатора, позволяя сосредоточиться на важных деталях.

Отличия первичной обмотки от вторичной

Определить тип обмотки можно по ее сопротивлению.

Определение типа обмотки может быть важным в тех случаях, когда на трансформаторе не сохранилось никаких обозначений. Как узнать, где первичная, а где вторичная обмотка? Они рассчитаны на разное напряжение. Если к сети в 220 В подключить вторичную обмотку, то устройство просто сгорит.

Главный визуальный критерий, при помощи которого можно определить тип обмотки, – толщина провода, припаянного к его выводам . Трансформатор имеет 4 выхода: два для подключения к сети, а еще два для вывода напряжения. Провода, которыми первичная обмотка соединяется с сетью, имеют небольшую толщину. Вторичная обмотка подключена проводами довольно большого поперечного сечения.

Еще один верный признак, позволяющий узнать тип обмотки, – измерение сопротивления провода. Сопротивление первичной обмотки имеет довольно высокое значение тогда, когда у вторичной оно может составлять до 1 Ома.

Вне зависимости от модели, первичная обмотка трансформатора всегда будет одна. На принципиальных схемах она обозначается римской цифрой I. Вторичных обмоток может быть несколько, их обозначение – II, III, IV, и т.д. Не стоит допускать распространенной ошибки, называя такие обмотки третичными, четвертичными и так далее. Все они имеют один ранг и называются вторичными.

Какие функции выполняет трансформатор?

Трансформаторы широко используются в зарядных устройствах.

Главная функция трансформаторов состоит в понижении или повышении напряжения подаваемого на них тока. Эти устройства находят широкое применение в высоковольтных сетях, которые доставляют электричество от места его выработки до конечного потребителя.

В современном домашнем хозяйстве трудно обойтись без трансформатора тока. Данные устройства используются во всех типах техники, начиная от холодильника и заканчивая компьютером.

Еще недавно размеры и вес бытовой техники часто определялись именно параметрами трансформатора, ведь основное правило заключалось в том, что чем выше мощность преобразователя тока, тем он больше и тяжелее. Чтобы увидеть это, достаточно просто сравнить между собой два типа зарядных устройств. Трансформаторы от старого мобильного телефона и современного смартфона или планшета. В первом случае перед нами будет небольшое, но увесистое приспособление для зарядки, которое заметно греется и часто выходит из строя. Импульсные трансформаторы отличаются бесшумной работой, компактностью и высокой надежностью. Принцип их действия заключается в том, что переменное напряжение сначала поступает на выпрямитель и преобразовывается в высокочастотные импульсы, которые подаются на небольшой трансформатор.

В условиях проведения ремонта техники дома часто возникает потребность самостоятельной намотки катушки трансформатора. Для этого используют сборные сердечники, которые состоят из отдельных пластин. Детали соединяются между собой посредством замка, образовывая жесткую конструкцию. Обмотка проводом производится при помощи самодельного устройства, которое работает по принципу коловорота.

Создавая такой трансформатор, следует помнить: чем плотнее и аккуратнее намотана проволока, тем меньше проблем будет возникать с эксплуатацией такого устройства.

Витки отделяются друг от друга одинарным слоем бумаги, промазанной клеем, а первичная обмотка отделяется от вторичной промежутком из 4-5 слоев бумаги. Такая изоляция обеспечит защиту от пробоев и короткого замыкания. Правильно собранный трансформатор гарантирует стабильность работы техники, отсутствие назойливого гула и перегревов.

Заключение по теме

Трансформаторы используются в большинстве окружающей нас техники. Знание об их внутреннем строении дает возможность при необходимости произвести их ремонт, обслуживание или замену.

Отличить первичную обмотку от вторичной бывает важно для правильного подключения устройства в сеть. Подобная проблема может возникнуть и при использовании самодельных устройств или трансформаторов без маркировки.

Непрерывная катушечная обмотка применяется только при напряжении 110 кВ и выше. При использовании в обмотке нескольких параллельных проводов транспозиция делается, как в винтовых параллельных обмотках.

У понижающих трансформаторов сопротивление сетевой обмотки намного больше, чем сопротивление вторичных обмоток и может отличаться в сто раз.

несколько первичных обмоток

защищен предохранителем

При пробном включении трансформаторов можно воспользоваться приведённой схемой. При неправильном , предохранитель FU защитит сеть от короткого замыкания, а трансформатор от повреждения.

Видео: Простой способ диагностики силового трансформатор

Как подобрать предохранитель для трансформатора

Рассчитываем ток предохранителя обычным способом:

35 / 220 = 0,16 Ампер

Ближайшее значение – 0,25 Ампер.

определение первичного напряжения трансформатора

Мощность (Вт)	Ток ХХ (мА)
5 — 10	10 — 200
10 -50	20 — 100
50 — 150	50 — 300
150 — 300	100 — 500
300 — 1000	200 — 1000

Схема подключения, при определения количества витков на вольт.

Тогда необходимо подобрать подходящий по мощности силовой трансформатор
от старого телевизора, к примеру, трансформатор и ему подобные.

Надо четко понимать, что чем больше количества витков в первичной обмотке тем больше её сопротивление и поэтому меньше нагрев и второе, чем толще провод, тем больше можно получить силу тока , но это зависит от размеров сердечника — сможете ли разместить обмотку.

Что делаем далее, если неизвестно количество витков на вольт?

Для этого необходим ЛАТР, мультиметр (тестер) и прибор измеряющий переменный ток —
амперметр. Наматываем по вашему усмотрению обмотку поверх имеющейся,
диаметр провода любой, для удобства можем намотать и просто монтажным
проводом в изоляции.

Формула для расчета витков трансформатора

50/S

Сопутствующие формулы:

P=U2*I2 (мощность трансформатора)

Sсерд(см2)= √ P(ва) N=50/S

I1(a)=P/220 (ток первичной обмотки)

W1=220*N (количество витков первичной обмотки)

W2=U*N (количество витков вторичной обмотки)

D1=0,02*√i1(ma) D2=0,02*√i2(ma)
K=Sокна/(W1*s1+W2*s2)

Если вы планируете намотать трансформатор с достаточно
«жёсткой» характеристикой, к примеру, это может быть усилитель мощности
передатчика в режиме SSB, телеграфном, где происходят довольно резкие
броски тока нагрузки при высоком напряжении (2500 -3000 в), например,
тогда ток холостого хода трансформатора устанавливаем порядка 10% от
максимального тока, при максимальной нагрузке трансформатора. Замерив
полученное напряжение, намотанной вторичной контрольной обмотки, делаем
расчет количества витков на вольт.

Пример: входное напряжение 220вольт, измеренное напряжение вторичной обмотки 7,8 вольта, количество витков 14.

Рассчитываем количества витков на вольт
14/7,8=1,8 витка на вольт.

Трансформаторы применяются практически во всех электроприборах, как промышленных, так и бытовых.

Оставим за рамками статьи трансформаторы, используемые энергетическими компаниями, и рассмотрим устройства преобразования напряжения, применяемые в блоках питания домашних электроприборов.

Как работает трансформатор, и для чего он нужен?

Трансформатор относится к элементарным электротехническим устройствам. Принцип его работы основан на возбуждении магнитного поля и двустороннем его преобразовании.

Важно! Индуцировать магнитное поле на сердечнике можно только с помощью переменного тока. Поэтому трансформаторов, работающих на постоянном токе, не существует. При необходимости преобразовать постоянное напряжение, его сначала делают переменным или импульсным. Например, с помощью задающих генераторов.

На единый магнитный сердечник наматывается первичная обмотка, на которую подается переменное напряжение с первичными характеристиками. На остальных обмотках, намотанных на тот же сердечник, индуцируется переменное напряжение. Разница в количестве витков в отношении к первичке, определяет коэффициент передачи.

Как рассчитать обмотку трансформатора?

Например, первичка состоит из 2200 витков и на нее подается 220 вольт переменного напряжения. На каждые 10 витков такого трансформатора приходится 1 вольт. Соответственно, для получения требуемого значения напряжения на вторичных обмотках, необходимо умножить его на 10, и мы получим количество витков вторички.

Чтобы получить 24 вольта, нам необходимо 240 витков вторичной обмотки. Если требуется с одного трансформатора снимать несколько значений, можно намотать несколько обмоток.
Как проверить трансформатор и определить его обмотки?

Конец одной обмотки часто соединяют с началом следующей. Например, мы имеем две вторички на 240 и на 200 витков, соединенных последовательно. Тогда на I обмотке будет 24 вольта, на II – 20 вольт. А если снять напряжение с крайних выводов – получится 44 вольта.

Следующее значение – максимальная мощность нагрузки. Это неизменная величина. Если первичка рассчитана на мощность 220Вт, значит, через нее можно пропустить ток 1А. Соответственно, при напряжении 20 вольт на вторичной обмотке, рабочий ток может достигать 11А.

Исходя из требуемой мощности, рассчитывается сечение магнитопровода (сердечника) и сечение проводника, из которого наматываются обмотки.

Чтобы понять принцип расчета магнитопровода, взгляните на приложенную таблицу:

Это типовой расчет для Ш образного сердечника, применяемого в большинстве бытовых трансформаторов. Магнитопровод набирается из пластин, выполненных из электротехнической стали или сплавов на основе железа с добавлением никеля. Такой материал отлично справляется с удержанием стабильного магнитного поля.

Если такой вопрос предстоит решить бывалому электрику, это не составит для него никакого труда, так как выяснить где начало и конец – это самое легкое, что может для него быть. На самом деле и для опытного человека это, также, не составляет особого труда, необходимо знать основные параметры и конструктивные правила, а также соблюдать технику безопасности, при работе с электрическими приборами и установками, а также с высоковольтным напряжением, чтобы не произошло никаких непредвиденных ситуаций со здоровьем.

Определение первичной и вторичной обмотки трансформаторной установки

Бывает так, что трансформаторная установка на своем корпусе не имеет абсолютно никакие опознавательные знаки, но имеет медные шнуры, которые выступают из четырех выводах. Одна выводка имеет большой шнур из меди, а другая, тонкий. Человек, который уже сталкивался с таким вопросом, моментально будет уверен в том, что нужно делать. Так как супертонкий шнур – и есть электрообмотка первичного типа, соответственно второй шнур – вторичного типа.

Одним из обязательных указаний есть то, что первичная обмотка подключается только к сети с напряжением 220 вольт и она обматывается тоненьким шнуром из медной основы. Значит, делая вывод, можно сказать, первоначальная обмотка будет исполнена тонким проводом, а также сопротивление у нее 62 Ома. Так как вторичная электрообмотка исполнена толстым шнуром, сопротивление меньше. Вторичная электрообмотка может включать несколько витков, чего не скажешь про первичную, она всегда только одна.

Чтобы использовать имеющийся в запасах силовой трансформатор, необходимо как можно точнее узнать его ключевые характеристики. С решением этой задачи практически никогда не возникает затруднений, если на изделии сохранилась маркировка. Требуемые параметры легко можно найти в Сети, просто введя в строку поиска выбитые на трансформаторе буквы и цифры.
Однако довольно часто маркировки нет – надписи затираются, уничтожаются коррозией и так далее. На многих современных изделиях (особенно на дешевых) маркировка не предусмотрена вообще. Выбрасывать в таких случаях трансформатор, конечно же, не стоит. Ведь его цена на рынке может быть вполне приличной.

Наиболее важные параметры силовых трансформаторов

Что же нужно знать о трансформаторе, чтобы корректно и, самое главное, безопасно использовать его в своих целях? Чаще всего это ремонт какой-либо бытовой техники или изготовление собственных поделок, питающихся невысоким напряжением. А знать о лежащем перед нами трансформаторе нужно следующее:

На какие выводы подавать сетевое питание (230 вольт)?
С каких выводов снимать пониженное напряжение?
Каким оно будет (12 вольт, 24 или другим)?
Какую мощность сможет выдать трансформатор?
Как не запутаться, если обмоток, а соответственно, и попарных выводов – несколько?

Все эти характеристики вполне реально вычислить даже тогда, когда нет абсолютно никакой информации о марке и модели силового трансформатора.

Для выполнения работы понадобятся простейшие инструменты и расходные материалы:

мультиметр с функциями омметра и вольтметра;
паяльник;
изолента или термоусадочная трубка;
сетевая вилка с проводом;
пара обычных проводов;
лампа накаливания;
штангенциркуль;
калькулятор.

Еще понадобится какой-либо инструмент для зачистки проводов и минимальный набор для пайки – припой и канифоль.

Определение первичной и вторичной обмоток

Первичная обмотка понижающего трансформатора предназначена для подачи сетевого питания. То есть именно к ней необходимо подключать 230 вольт, которые есть в обычной бытовой розетке. В самых простых вариантах первичная обмотка может иметь всего два вывода. Однако бывают и такие, в которых выводов, например, четыре. Это значит, что изделие рассчитано на работу и от 230 В, и от 110 В. Рассматривать будем вариант попроще.
Итак, как определить выводы первичной обмотки трансформатора? Для решения этой задачи понадобится мультиметр с функцией омметра.

С его помощью нужно измерить сопротивление между всеми имеющимися выводами. Где оно будет больше всего, там и есть первичная обмотка. Найденные выводы желательно сразу же пометить, например, маркером.

Определить первичную обмотку можно и другим способом. Для этого намотанную проволоку внутри трансформатора должно быть хорошо видно. В современных вариантах чаще всего так и бывает. В старых изделиях внутренности могут оказаться залитыми краской, что исключает применение описываемого метода. Визуально выделяется та обмотка, диаметр проволоки которой меньше. Она является первичной. На нее и нужно подавать сетевое питание.
Осталось вычислить вторичную обмотку, с которой снимается пониженное напряжение. Многие уже догадались, как это сделать. Во-первых, сопротивление у вторичной обмотки будет намного меньше, чем у первичной. Во-вторых, диаметр проволоки, которой она намотана – будет больше.

Задача немного усложняется, если обмоток у трансформатора несколько. Особенно такой вариант пугает новичков.

Однако методика их идентификации тоже очень проста, и аналогична вышеописанному. В первую очередь, нужно найти первичную обмотку. Ее сопротивление будет в разы больше, чем у оставшихся.
В завершение темы по обмоткам трансформатора стоит сказать несколько слов о том, почему сопротивление первичной обмотки больше, чем у вторичной, а с диаметром проволоки все с точностью до наоборот. Это поможет начинающим детальнее разобраться в вопросе, что очень важно при работе с высоким напряжением.
На первичную обмотку трансформатора подается сетевое напряжение 220 В. Это значит, что при мощности, например, 50 Вт через нее потечет ток силой около 0,2 А (мощность делим на напряжение). Соответственно, большое сечение проволоки здесь не нужно. Это, конечно же, очень упрощенное объяснение, но для начинающих (и решения поставленной выше задачи) этого будет достаточно.
Во вторичной обмотке токи протекают более значительные. Возьмем самый распространенный трансформатор, который выдает 12 В. При той же мощности в 50 Вт ток, протекающий через вторичную обмотку, составит порядка 4 А.

Это уже довольно большое значение, потому проводник, через который будет проходить такой ток, должен быть потолще. Соответственно, чем больше сечение проволоки, тем сопротивление ее будет меньше.
Пользуясь этой теорией и простейшим омметром можно легко вычислять, где какая обмотка у понижающего трансформатора без маркировки.

Определение напряжения вторичной обмотки

Следующим этапом идентификации «безымянного» трансформатора будет определение напряжения на его вторичной обмотке. Это позволит установить, подходит ли изделие для наших целей. Например, вы собираете блок питания на 24 В, а трансформатор выдает только 12 В. Соответственно, придется искать другой вариант.

Для определения напряжения, которое возможно снять со вторичной обмотки, на трансформатор придется подавать сетевое питание. Это уже довольно опасная операция. По неосторожности или незнанию можно получить сильный удар током, обжечься, повредить проводку в доме или сжечь сам трансформатор. Потому не лишним будет запастись несколькими рекомендациями относительно техники безопасности.

Во-первых, при тестировании подсоединять трансформатор к сети следует через лампу накаливания. Она подключается последовательно, в разрыв одного из проводов, идущих к вилке. Лампочка будет служить в роли предохранителя на случай, если вы что-то сделаете неправильно, или же исследуемый трансформатор неисправен (закорочен, сгоревший, намокший и так далее). Если она светится, значит что-то пошло не так. На лицо короткое замыкание в трансформаторе, потому вилку из розетки лучше сразу же вытянуть. Если лампа не светится, ничего не воняет и не дымит – работу можно продолжать.
Во-вторых, все соединения между выходами и вилкой должны быть тщательно заизолированы. Не стоит пренебрегать этой рекомендацией. Вы даже не заметите, как рассматривая показания мультиметра, например, возьметесь поправлять скручивающиеся провода, получите хорошенький удар током. Это опасно не только для здоровья, но и для жизни. Для изолирования используйте изоленту или термоусадочную трубку соответствующего диаметра.

Теперь сам процесс. К выводам первичной обмотки припаивается обычная вилка с проводами. Как указано выше, в цепь добавляется лампа накаливания. Все соединения изолируются. К выводам вторичной обмотки подсоединяется мультиметр в режиме вольтметра. Обратите внимание на то, чтобы он был включен на измерение переменного напряжения. Начинающие часто допускают тут ошибку. Установив ручку мультиметра на измерение постоянного напряжения, вы ничего не сожжете, однако, на дисплее не получите никаких вменяемых и полезных показаний.

Теперь можно вставлять вилку в розетку. Если все в рабочем состоянии, то прибор покажет вам выдаваемое трансформатором пониженное напряжение. Аналогично можно измерить напряжение на других обмотках, если их несколько.

Простые способы вычисления мощности силового трансформатора

С мощностью понижающего трансформатора дела обстоят немного сложнее, но некоторые простые методики, все же, есть. Самый доступный способ определить эту характеристику – измерение диаметра проволоки во вторичной обмотке.

Для этого понадобится штангенциркуль, калькулятор и нижеприведенная информация.
Сначала измеряется диаметр проволоки. Для примера возьмем значение в 1,5 мм. Теперь нужно вычислить сечение проволоки. Для этого необходимо половину диаметра (радиус) возвести в квадрат и умножить на число «пи». Для нашего примера сечение будет около 1,76 квадратных миллиметров.
Далее для расчета понадобится общепринятое значение плотности тока на квадратный миллиметр проводника. Для бытовых понижающих трансформаторов это 2,5 ампера на миллиметр квадратный. Соответственно, по второй обмотке нашего образца сможет «безболезненно» протекать ток силой около 4,3 А.
Теперь берем вычисленное ранее напряжение вторичной обмотки, и умножаем его на полученный ток. В результате получим примерное значение мощности нашего трансформатора. При 12 В и 4,3 А этот параметр будет в районе 50 Вт.
Мощность «безымянного» трансформатора можно определить еще несколькими способами, однако, они более сложные. Желающие смогут найти информацию о них в Сети.

Мощность узнается по сечению окон трансформатора, с помощью программ расчета, а также по номинальной рабочей температуре.

Заключение

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что определение характеристик трансформатора без маркировки является довольно простой задачей. Главное – соблюдать правила безопасности и быть предельно внимательным при работе с высоким напряжением.

Первичная и вторичная обмотка трансформатора

На самодельных трансформаторах нет обозначений первичной обмотки.

Типы трансформаторных обмоток

Однослойная или двухслойная цилиндрическая обмотка из прямоугольного провода. Технология ее изготовления очень проста, благодаря чему такие катушки получили широкое распространение. Обмотка имеет небольшую толщину, что уменьшает нагрев устройства. Из недостатков следует выделить небольшую прочность конструкции.
Многослойная цилиндрическая обмотка является аналогом предыдущего типа, но провод расположен в несколько слоев. Окна магнитной системы при этом заполняются лучше, но появляется проблема перегрева.
Цилиндрическая многослойная обмотка из провода круглого сечения обладает свойствами, близкими к предыдущим разновидностям обмоток, но к недостаткам добавляется утрата прочности по мере роста мощности.
Винтовая обмотка с одним, двумя и больше ходами имеет высокую прочность, отличную изоляцию и охлаждение. По сравнению с цилиндрическими обмотками, винтовая обходится дороже в производстве.
Непрерывная обмотка из провода прямоугольного сечения не перегревается, она обладает значительным запасом прочности.
Многослойная обмотка из фольги устойчива к повреждениям, хорошо заполняет окно магнитной системы, но технология производства таких катушек сложная и дорогостоящая.

У трансформаторов есть шесть основных типов обмотки.

На схемах трансформаторов начало обмоток высокого напряжения обозначается большими буквами латинского алфавита (A, B, C), а такая же часть проводов низкого напряжения – строчными буквами. Противоположный конец обмотки имеет общепринятое условное обозначение, состоящее из конечных трех букв латинского алфавита – X, Y, Z для входящего напряжения и x, y, z для выходящего.

Различают обмотки и по назначению:

основные – к ним относятся первичная и вторичная обмотки, по которым ток подается из сети и поступает к месту потребления;
регулирующие – являют собой отводы, главная функция которых – изменение коэффициента трансформации напряжения;
вспомогательные – используются для обеспечения нужд самого трансформатора.

Автоматизированный расчет намотки трансформатора

Специальные программы облегчат расчет траснформатора.

Проще всего рассчитать параметры маломощного однофазного трансформатора. Для этого в специальной программе указываются следующие параметры:

напряжение, подающееся на первичную обмотку катушки , в большинстве случаев это для домашних нужд
напряжение составляет 220 вольт;
напряжение на вторичной обмотке;
сила тока вторичной обмотки.

Далее следует указать тип трансформатора (броневой или стержневой), вторичную мощность, значение магнитной индуктивности сердечника и плотности тока в обмотке.

Отличия первичной обмотки от вторичной

Определить тип обмотки можно по ее сопротивлению.

Главный визуальный критерий, при помощи которого можно определить тип обмотки, – толщина провода, припаянного к его выводам. Трансформатор имеет 4 выхода: два для подключения к сети, а еще два для вывода напряжения. Провода, которыми первичная обмотка соединяется с сетью, имеют небольшую толщину. Вторичная обмотка подключена проводами довольно большого поперечного сечения.

Какие функции выполняет трансформатор?

Трансформаторы широко используются в зарядных устройствах.

Создавая такой трансформатор, следует помнить: чем плотнее и аккуратнее намотана проволока, тем меньше проблем будет возникать с эксплуатацией такого устройства.

Заключение по теме

Как определить концы обмоток трансформатора

Первое, что надо сделать, это взять листок бумаги, карандаш и мультиметр. Пользуясь всем этим, прозвонить обмотки трансформатора и зарисовать на бумаге схему. При этом должно получиться что-то очень похожее на рисунок 1.

Выводы обмоток на картинке следует пронумеровать. Возможно, что выводов получится намного меньше, в самом простейшем случае всего четыре: два вывода первичной (сетевой) обмотки и два вывода вторичной. Но такое бывает не всегда, чаще обмоток несколько больше.

Некоторые выводы, хотя они и есть, могут ни с чем не «звониться». Неужели эти обмотки оборваны? Вовсе нет, скорей всего это экранирующие обмотки, расположенные между другими обмотками. Эти концы, обычно, подключают к общему проводу – «земле» схемы.

Поэтому, желательно на полученной схеме записать сопротивления обмоток, поскольку главной целью исследования является определение сетевой обмотки. Ее сопротивление, как правило, больше, чем у других обмоток, десятки и сотни Ом. Причем, чем меньше трансформатор, тем больше сопротивление первичной обмотки: сказывается малый диаметр провода и большое количество витков. Сопротивление понижающих вторичных обмоток практически равно нулю – малое количество витков и толстый провод.

Рис. 1. Схема обмоток трансформатора (пример)

Предположим, что обмотку с наибольшим сопротивлением найти удалось, и можно считать ее сетевой. Но сразу включать ее в сеть не надо. Чтобы избежать взрывов и прочих неприятных последствий, пробное включение лучше всего произвести, включив последовательно с обмоткой, лампочку на 220В мощностью 60…100Вт, что ограничит ток через обмотку на уровне 0,27…0,45А.

Мощность лампочки должна примерно соответствовать габаритной мощности трансформатора. Если обмотка определена правильно, то лампочка не горит, в крайнем случае, чуть теплится нить накала. В этом случае можно почти смело включать обмотку в сеть, для начала лучше через предохранитель на ток не более 1…2А.

Если лампочка горит достаточно ярко, то это может оказаться обмотка на 110…127В. В этом случае следует прозвонить трансформатор еще раз и найти вторую половину обмотки. После этого соединить половины обмоток последовательно и произвести повторное включение. Если лампочка погасла, то обмотки соединены правильно. В противном случае поменять местами концы одной из найденных полуобмоток.

Итак, будем считать, что первичная обмотка найдена, трансформатор удалось включить в сеть. Следующее, что потребуется сделать, измерить ток холостого хода первичной обмотки. У исправного трансформатора он составляет не более 10…15% от номинального тока под нагрузкой. Так для трансформатора, данные которого показаны на рисунке 2, при питании от сети 220В ток холостого хода должен быть в пределах 0,07…0,1А, т.е. не более ста миллиампер.

Рис. 2. Трансформатор ТПП-281

Как измерить ток холостого хода трансформатора

Ток холостого хода следует измерить амперметром переменного тока. При этом в момент включения в сеть выводы амперметра надо замкнуть накоротко, поскольку ток при включении трансформатора может в сто и более раз превышать номинальный. Иначе амперметр может просто сгореть. Далее размыкаем выводы амперметра и смотрим результат. При этом испытании дать поработать трансформатору минут 15…30, и убедиться, что заметного нагрева обмотки не происходит.

Следующим шагом следует замерить напряжения на вторичных обмотках без нагрузки, – напряжение холостого хода. Предположим, что трансформатор имеет две вторичные обмотки, и напряжение каждой из них 24В. Почти то, что надо для рассмотренного выше усилителя. Далее проверяем нагрузочную способность каждой обмотки.

Для этого надо к каждой обмотке подключить нагрузку, в идеальном случае лабораторный реостат, и изменяя его сопротивление добиться, чтобы напряжение на обмотке упало на 10-15%%. Это можно считать оптимальной нагрузкой для данной обмотки.

Вместе с измерением напряжения производится замер тока. Если указанное снижение напряжения происходит при токе, например 1А, то это и есть номинальный ток для испытуемой обмотки. Измерения следует начинать, установив движок реостата R1 в правое по схеме положение.

Рисунок 3. Схема испытания вторичной обмотки трансформатора

Вместо реостата в качестве нагрузки можно использовать лампочки или кусок спирали от электрической плитки. Начинать измерения следует с длинного куска спирали или с подключения одной лампочки. Для увеличения нагрузки можно постепенно укорачивать спираль, касаясь ее проводом в разных точках, или увеличивая по одной количество подключенных ламп.

Для питания усилителя требуется одна обмотка со средней точкой (см. статью «Трансформаторы для УМЗЧ»). Соединяем последовательно две вторичные обмотки и измеряем напряжение. Должно получиться 48В, точка соединения обмоток будет средней точкой. Если в результате измерения на концах соединенных последовательно обмоток напряжение будет равно нулю, то концы одной из обмоток следует поменять местами.

В этом примере все получилось почти удачно. Но чаще бывает, что трансформатор приходится перематывать, оставив только первичную обмотку, что уже почти половина дела. Как рассчитать трансформатор это тема уже другой статьи, здесь было рассказано лишь о том, как определить параметры неизвестного трансформатора.

В этом видеоролике канала Паяльник ТВ мы рассмотрим простейшие способы, как проверить обмотки и способ получения двухполярного питания из обычного трансформатора. Самый лучший вариант – это наличие двух одинаковых обмоток. В данном случае у каждой амплитудное напряжение по 12 вольт, а сопротивление их по 100 миллиОм.

Здесь очень важно сделать правильное соединение. Друг с другом обмотки соединяются теми концами, фазы которых противоположны, то есть сдвинуты на 180 градусов. И тогда на двух других концах получается сумма напряжений обеих обмоток. Эти концы подключаются к входам обычного диодного моста, а выходы моста подключаются к 2 сглаживающим конденсаторам, которые соединены так, чтобы один из них через верхние диоды заряжался положительным напряжением с концов обмоток относительно земли, а другой отрицательным через нижние диоды. А земля, которая здесь является средней точкой, подключена к другим контактам. В качестве нагрузки здесь используются два резистора. Отдельно на плюс и на минус питания.

Теперь посмотрим на эту схему в действии.

Особое наблюдение установим за положительным и отрицательным напряжениями на выходе. Без нагрузки показатели очень быстро достигли уровня плюс и минус 12 вольт и отсутствуют пульсации. А после подключения нагрузки появились пульсации и напряжение немного просело.

Давайте теперь нагрузим и минус двухполярного питания и понаблюдаем, как будет влиять на пульсации изменения сопротивления нагрузки. Итак, последнее уменьшено в несколько раз и пульсации от этого существенно выросли. Теперь уменьшим потребляемый ток, вернув прежнее сопротивление, и посмотрим на пульсации на плюсе питания поближе.

Получается амплитуда пульсации примерно 700 милливольт. Этот результат мы запомним для сравнения с другими вариантами. А теперь пришло время применить эту схему к реальному трансформатору.

Допустим, имеется трансформатор без опознавательных знаков. Нужно проверить его работоспособность, сколько здесь обмоток и на какое напряжение. Самый простой способ это сделать – включить в сеть 220 или 110 вольт в зависимости от входного напряжения, на которое он рассчитан. И измерить его на вторичных обмотках. Так как есть риск закоротить их при измерении, будем использовать то. что попадается нам под руку. В нашем случае это термоусадка. Сначала наденем ее на выводы вторичных обмоток. Поставим режим измерения в данном случае до двухсот вольт. Следующим моментом его надо включить. Но так как это заведомо рабочий трансформатор, включим не через лампочку. Если же это неизвестный трансформаторах и мы не знаем его работоспособность, лучше всего включить через лампочку, то есть в разрыв одного из проводов подключаем её.

Теперь давайте измерять попарно. Чаще всего в трансформаторах именно попарные обмотки, которые выведены рядом.

Здесь примерно 9 вольт. Мы определили одну из обмоток. Это первые два – 9 вольт. Измеряем вторые два. Тоже 9 вольт.

То есть мы нашли вторую обмотку. Третья и четвертая пары тоже по 9 вольт. Остается проверить, что они не соединены.

Далее на видео с 6 минуты.

Часто нужно ознакомиться заранее с вопросом о том, как проверить трансформатор. Ведь при выходе его из строя или нестабильной работе будет сложно искать причину отказа оборудования. Это простое электротехническое устройство можно продиагностировать обычным мультиметром. Рассмотрим, как это сделать.

Что собой представляет оборудование?

Как проверить трансформатор, если не знаем его конструкцию? Рассмотрим принцип действия и разновидности простого оборудования. На магнитный сердечник наносят витки медной проволоки определенного сечения так, чтобы оставались выводы для подающей обмотки и вторичной.

Передача энергии во вторичную обмотку производится бесконтактным способом. Тут уже становится почти ясно, как проверить трансформатор. Аналогично прозванивается обычная индуктивность омметром. Витки образуют сопротивление, которое можно измерить. Однако такой способ применим, когда известна заданная величина. Ведь сопротивление может измениться в большую или меньшую сторону в результате нагрева. Это называется межвитковое замыкание.

Такое устройство уже не будет выдавать эталонное напряжение и ток. Омметр покажет только обрыв в цепи или полное короткое замыкание. Для дополнительной диагностики используют проверку замыкания на корпус тем же омметром. Как проверить трансформатор, не зная выводов обмоток?

Это определяется по толщине выходящих проводов. Если трансформатор понижающий, то выводные проводники будут толще подводящих. И соответственно, наоборот: у повышающего вводные провода толще. Если две обмотки выходные, то толщина может быть одинаковой, про это следует помнить. Самый верный способ посмотреть маркировку и найти технические характеристики оборудования.

Трансформаторы делятся на следующие группы:

Понижающие и повышающие.
Силовые чаще служат для уменьшения подводящего напряжения.
Трансформаторы тока для подачи потребителю постоянной величины тока и ее удержания в заданном диапазоне.
Одно- и многофазные.
Сварочного назначения.
Импульсные.

В зависимости от назначения оборудования изменяется и принцип подхода к вопросу о том, как проверить обмотки трансформатора. Мультиметром можно прозвонить лишь малогабаритные устройства. Силовые машины уже требуют иного подхода к диагностике неисправностей.

Метод прозвонки

Метод диагностики омметром поможет с вопросом о том, как проверить трансформатор питания. Прозванивать начинают сопротивление между выводами одной обмотки. Так устанавливают целостность проводника. Перед этим проводят осмотр корпуса на отсутствие нагаров, наплывов в результате нагрева оборудования.

Далее замеряют текущие значения в Омах и сравнивают их с паспортными. Если таковых не имеется, то потребуется дополнительная диагностика под напряжением. Прозвонить рекомендуется каждый вывод относительно металлического корпуса устройства, куда подключаются заземление.

Перед проведением замеров следует отключить все концы трансформатора. Отсоединить от цепи их рекомендуется и в целях собственной безопасности. Также проверяют наличие электронной схемы, которая часто присутствует в современных моделях питания. Её также следует выпаять перед проверкой.

Бесконечное сопротивление говорит о целой изоляции. Значения в несколько килоом уже вызывают подозрения о пробое на корпус. Также это может быть за счет скопившейся грязи, пыли или влаги в воздушных зазорах устройства.

Под напряжением

Испытания с поданным питанием проводятся, когда стоит вопрос о том, как проверить трансформатор на межвитковое замыкание. Если мы знаем величину питающего напряжения устройства, для которого предназначен трансформатор, то замеряют вольтметром значение холостого хода. То есть провода выводные находятся в воздухе.

Если значение напряжения отличается от номинального, то делают выводы о межвитковом замыкании в обмотках. Если при работе устройства слышны треск, искрение, то такой трансформатор лучше сразу выключить. Он неисправен. Существуют допустимые отклонения при измерениях:

Для напряжения значения могут отличаться на 20%.
Для сопротивления нормой является разброс значений в 50% от паспортных.

Замер амперметром

Разберемся, как проверить трансформатор тока. Его включают в цепь: штатную либо собственно изготовленную. Важно, чтобы значение тока было не меньше номинального. Замеры амперметром проводят в первичной цепи и во вторичной.

Ток в первичной цепи сравнивают со вторичными показаниями. Точнее, делят первые значения на замеренные во вторичной обмотке. Коэффициент трансформации следует взять из справочника и сравнить с полученными расчетами. Результаты должны быть одинаковыми.

Трансформатор тока нельзя замерять на холостом ходу. На вторичной обмотке в таком случае может образоваться слишком высокое напряжение, способное повредить изоляцию. Также следует соблюдать полярность подключения, что повлияет на работу всей подключенной схемы.

Типичные неисправности

Перед тем как проверить трансформатор микроволновки, приведем частые разновидности поломок, устраняемых без мультиметра. Часто устройства питания выходят из строя вследствие короткого замыкания. Оно устанавливается путем осмотра монтажных плат, разъемов, соединений. Реже происходит механическое повреждение корпуса трансформатора и его сердечника.

Механический износ соединений выводов трансформатора происходит на движущихся машинах. Большие питающие обмотки требуют постоянного охлаждения. При его отсутствии возможен перегрев и оплавление изоляции.

Разберемся, как проверить импульсный трансформатор. Омметром можно будет установить только целостность обмоток. Работоспособность устройства устанавливается при подключении в схему, где участвует конденсатор, нагрузка и звуковой генератор.

На первичную обмотку пускают импульсный сигнал в диапазоне от 20 до 100 кГц. На вторичной же обмотке делают замеры величины осциллографом. Устанавливают присутствие искажений импульса. Если они отсутствуют, делают выводы об исправном устройстве.

Искажения осциллограммы говорят о подпорченных обмотках. Ремонтировать такие устройства не рекомендуется самостоятельно. Их настраивают в лабораторных условиях. Существуют и другие схемы проверки импульсных трансформаторов, где исследуют присутствие резонанса на обмотках. Его отсутствие свидетельствует о неисправном устройстве.

Также можно сравнивать форму импульсов, поданных на первичную обмотку и вышедших со вторичной. Отклонение по форме также говорит о неисправности трансформатора.

Несколько обмоток

Для замеров сопротивления освобождают концы от электрических соединений. Выбирают любой вывод и замеряют все сопротивления относительно остальных. Рекомендуется записывать значения и маркировать проверенные концы.

Так мы сможем определить тип соединения обмоток: со средними выводами, без них, с общей точкой подключения. Чаще встречаются с отдельным подключением обмоток. Замер получится сделать только с одним из всех проводов.

Если имеется общая точка, то сопротивление замерим между всеми имеющимися проводниками. Две обмотки со средним выводом будут иметь значения только между тремя проводами. Несколько выводов встречается в трансформаторах, рассчитанных на работу в нескольких сетях номиналом 110 или 220 Вольт.

Нюансы диагностики

Гул при работе трансформатора является нормальным, если это специфичные устройства. Только искрение и треск свидетельствуют о неисправности. Часто и нагрев обмоток – это нормальная работа трансформатора. Чаще это наблюдается у понижающих устройств.

Может создаваться резонанс, когда вибрирует корпус трансформатора. Тогда следует его просто закрепить изоляционным материалом. Работа обмоток значительно меняется при неплотно затянутых или загрязненных контактах. Большинство проблем решается зачисткой металла до блеска и новой обтяжкой выводов.

При замерах значений напряжения и тока следует учитывать температуру окружающей среды, величину и характер нагрузки. Контроль подводящего напряжения также необходим. Проверка подключения частоты обязательна. Азиатская и американская техника рассчитана на 60 Гц, что приводит к заниженным выходным значениям.

Неумелое подключение трансформатора может привести к неисправности устройства. Ни в коем случае не подсоединяют к обмоткам постоянное напряжение. Витки быстро оплавятся в противном случае. Аккуратность в замерах и грамотное подключение помогут не только найти причину поломки, но и, возможно, устранить ее безболезненным способом.

Иногда случается, что есть трансформатор с большим количеством выводов без маркировки. Как его подключить, неизвестно. Если перепутать намотки или провода, оборудование может просто сгореть. Как определить начало и конец обмотки трансформатора, знают опытные электрики. Для того, чтобы установить характеристики, им достаточно мультиметра, плоской батарейки и лампы на 220 В.

Понятие начала и конца обмотки, обозначения по ГОСТ 11677-85

По сфере применения преобразователи напряжения делятся на промежуточные, измерительные, защитные, лабораторные. Электрический ток создает магнитное поле, направление которого зависит от направления тока. Необходимость определять начало и конец обмотки трансформатора возникает, если требуется проверить достоверность маркировки или определить характеристики при ее отсутствии.

Сначала немного теории. Обмотка может быть правая (с витками, расположенными по часовой стрелке) или левая (с витками, расположенными против часовой стрелки). Хотя понятия «начало» и «конец» условные, в процессе эксплуатации и при необходимости в ремонте они имеют значение, так как определяют полярность. Проверки проводятся, если нет данных производителя и паспорта.

Порядок маркировки силового трансформаторного оборудования установлен ГОСТ 1167- 85. В однофазном трансформаторе начало обозначается буквой A (для высокого напряжения), a (для низкого напряжения), конец – буквой X, x. При наличии третьей катушки ее начало Am, конец Xm.

В трехфазных трансформаторах:

высокое напряжение – А, В, С; X, Y, Z;
среднее напряжение – Аm, Вm, Сm; Хm, Ym, Zm;
низкое напряжение – а, b, с; х, у, z.
При отводе нейтрали она обозначается как О, Оm и о.

Схема «в звезду» указывается как Y, в треугольник – Δ. При отводе нейтрали соединение определяется знаком Yн. Если обвивка высокого напряжения соединяются «в звезду», низкого – в треугольник, сочетание помечается как Y/Δ.

Определение обмоток визуальным осмотром

Процесс определения начала и конца обмоток трансформатора следует начать с осмотра изоляции. Случается, что на ней есть схема, позволяющая определить полярность. На старых моделях указаны цифровые коды, значение которых можно узнать из справочников.

Если маркировки нет, определить полярность позволяет диаметр отрезков проводов, которые выпускаются для крепления. У провода первичной обвивки сечение меньше, если это понижающий преобразователь. У повышающего трансформатора все наоборот, но такое оборудование встречается редко.

В процессе производства преобразователей первая катушка, как правило, мотается первой, поэтому отводы располагаются ближе к стержню. Если трансформатор сетевой и небольшой, катушки располагаются на пластиковом каркасе, разделенном на 2 секции.

Отводы вторичной обвивки не обрабатываются, к отводам первой припаивается монтажный провод.

Определение обмоток и отводов по сопротивлению

Визуальный осмотр дает первичную информацию, которую обязательно нужно проверять. Если отводов много, в первую очередь необходимо определять катушки. Для этого мультиметром в режиме омметра попарно прозваниваются все отводы. Если прибор показывает какое-то значение, их можно отнести к одной катушке.

Следующий шаг – определение первичной и вторичной обмотки. Если их две, мультиметр переводится в режим «прозвон», измеряется сопротивление в каждой катушке. У первичной сопротивление выше. Это явление определено особенностями конструкции. Первичная намотка создается из большого количества витков тонкого провода, вторичная – из небольшого количества витков толстого провода.

Если намоток много, их определение занимает некоторое время. Кроме мультиметра требуется бумага и ручка (для записи или зарисовки результатов измерений). Один щуп мультиметра располагается на любой вывод, вторым нужно коснуться любого другого. Если сопротивление есть, вывод из той же катушки.

Если трансформатор предназначен для работы с несколькими напряжениями (110В, 127В, 220В), у первичной обмотки несколько отводов. При выдаче нескольких напряжений на второй катушке тоже несколько отводов.

После того, как определены все отводы для одной катушки, начинается поиск следующей. Один щуп мультиметра прикладывается к другому выводу, вторым проверяется сопротивление в оставшихся. Процесс продолжается, пока выводы сгруппируются по катушкам. Все значения необходимо записать. Исходя из результатов, рисуется схема преобразователя.

После разделения выводов по намоткам необходимо установить, где у каждой из них начало, где конец. Берутся 2 вывода одной намотки, помечаются (условно) как начало и конец. Измерительный прибор регулируется на предел единицы миллиампер и подключается к любой паре из другой намотки. Минус плоской батарейки 4,5 В присоединяется к отводу первой намотки, помеченному как конец. Далее нужно несколько раз плюсом батарейки коснуться условного начала и следить за тестером.

При замыкании цепи между намоткой и батарейкой прибор должен реагировать. Если стрелка отклоняется к минусу, необходимо поменять полярность подключения ко второй намотке и еще раз замкнуть цепь. Теоретически стрелка должна отклониться на плюс. Если это так, то началом намотки является вывод, который соединен с плюсом прибора.

Этот способ можно применить в любой ситуации, когда возникает вопрос, как определить начало или конец обмотки трансформатора.

Дополнительное тестирование

Если имеются сомнения по поводу определения первичной и вторичной обмотки, нужно подключить к ней лампу на 220 В с любым напряжением. На первичной обмотке лампа не загорается или еле тлеет.
Другой признак правильного подключения – бесшумная работа трансформатора. Если при работе оборудование сильно вибрирует и шумит, оно подключено неверно.

Дополнительный признак – перегрев обмотки. Шум при работе не является стопроцентно верным показателем, если намотки неплотно прилегают к стержню.

Чтобы удостовериться в правильности выводов, необходимо зафиксировать катушку при помощи кусочка древесины или пластика.

Вибрацию и шум создают так же части сердечника, если они неплотно прилегают друг к другу. Их нужно стянуть скобой или болтом.

Как определить параметры неизвестного трансформатора

Начинающим радиолюбителям очень полезно уметь и знать, как проверить трансформатор мультимтером. Такие знания полезны по той причине, что позволяют сэкономить время и деньги.

В большинстве линейных блоков питания львиную долю стоимости составляет трансформатор. Поэтому, если в руках оказался трансформатор с неизвестными параметрами не спешите его выбрасывать. Лучше возьмите в руки мультиметр.

Также для некоторых опытов нам понадобится лампа накаливания с патроном.

С целью более осознанного выполнения дальнейших опытов и экспериментов следует понимать, как устроен и работает трансформатор трансформатора. Рассмотрим здесь это в упрощенной форме.

Простейший трансформатор представляет собой две обмотки, намотанных на сердечник или магнитопровод. Каждая обмотка представляет собой изолированные друг от друга проводники.

А сердечник набирается из тонких изолированных друг от друга листов из специальной электротехнической стали.

На одну из обмоток, называемую первичной, подается напряжение, а со второй, называемой вторичной, оно снимается.

При подаче переменного напряжения на первичную обмотку, поскольку электрическая цепь замкнута, то в ней создается пуль для протекания переменного электрического тока. Вокруг проводника с переменным током всегда образуется переменное магнитное поле.

Магнитное поле замыкается и усиливается посредством сердечника магнитопровода и наводит во вторичной обмотке переменную электродвижущую силу ЭДС.

При подключении нагрузки ко вторично обмотке в ней протекает переменный ток i2.

Этих знаний на еще не достаточно, чтобы полностью понимать, как проверить трансформатор мультиметром. Поэтому рассмотрим еще ряд полезных моментов.

Как проверить трансформатор мультимтером правильно

Не вникая в подробности, которые здесь ни к чему, заметим, что ЭДС, как и напряжение, определяется числом витков обмотки при прочих равных параметрах

E ~ w.

Чем больше витков, тем выше значение ЭДС (или напряжения) обмотки. В большинстве случаев мы имеем дело с понижающими трансформаторами. На их первичную обмотку подают высокое напряжение 220 В (230 В по-новому ГОСТу), а со вторичной обмотки снимается низкое напряжение: 9 В, 12 В, 24 В и т.д. Соответственно и число витков также будет разным. В первом случае оно выше, а во втором ниже.

Так как
E1 > E2,
то
w1 > w2.
Также, не приводя обоснований, заметим, что мощности обоих обмоток всегда равны:
S1 = S2.
А так как мощность – это произведение тока i на напряжение u
S = u∙i,
то
S1 = u1∙i1; S2 = u2∙i2.
Откуда получаем простое уравнение:
u1∙i1 = u2∙i2.

Последнее выражение имеет для нас большой практический интерес, который заключается в следующем. Для сохранения баланса мощностей первичной и вторичной обмоток при увеличении напряжения нужно снижать ток.

Поэтому в обмотке с большим напряжением протекает меньший ток и наоборот. Проще говоря, поскольку в первичной обмотке напряжение выше, чем во вторичной, то ток в ней меньше, чем во вторичной. При этом сохраняется пропорция.

Например, если напряжение выше в 10 раз, то ток ниже в те же 10 раз.

Отношение числа витков или отношение ЭДС первичной обмотки ко вторичной называют коэффициентом трансформации:
kт = w1 / w2 = E1 / E2.
Из приведенного выше, мы можем сделать важнейший вывод, который поможет нам понять, как проверить трансформатор мультиметром.

Вывод заключается в следующем. Поскольку первичная обмотка трансформатора рассчитана на более высокое напряжение (220 В, 230 В) относительно вторичной (12 В, 24 В и т.д.), то она мотается большим числом витков.

Но при этом в ней протекает меньший ток, поэтому применяется более тонкий провод большей длины.

Отсюда следует, что первичная обмотка понижающего трансформатора обладает большим сопротивлением, чем вторичная.

Поэтому с помощью мультиметра уже можно определить, какие выводы являются выводами первичной обмотки, а какие вторичной, путем измерения и сравнения их сопротивлений.
Как определить обмотки трансформатора

Измерив сопротивление обмоток, мы узнали, как из них рассчитана на более высокое напряжение. Но мы еще не знаем, можно ли на нее подавать 220 В. Ведь более высокое напряжение еще на означает 220 В. Иногда попадаются трансформаторы, рассчитаны на работу от мети переменного тока 110 В и 127 В или меньшее значение. Поэтому если такой трансформатор включить в сеть 220 В, он попросту сгорит.

В таком случае опытные электрики поступают так. Берут лампу накаливания и последовательно соединяют с предполагаемой первичной обмоткой. Далее один вывод обмотки и вывод лампочки подключают в сеть 220 В.

Если трансформатор рассчитан на 220 В, то лампа не засветится, так как приложенное напряжение 220 В полностью уравновешивается ЭДС самоиндукции обмотки. ЭДС и приложенное напряжение направлены встречно.

Поэтому через лампу накаливания будет протекать небольшой ток – ток холостого хода трансформатора. Величина этого тока недостаточна для разогрева нити лампы накаливания. По этой причине лампа не светится.

Если лампа засветится даже в полнакала, то на такой трансформатор нельзя подавать 220 В; он не рассчитан на такое напряжение.

Очень часто можно встретить трансформатор, имеющий много выводов. Это значит, что он имеет несколько вторичных обмоток. Узнать напряжение каждой из них можно узнать следующим образом.

Раньше мы рассмотрели, как проверить трансформатор мультиметром и определить по отношению сопротивления первичную обмотку. Также с помощью лампы накаливания можно убедится в том, что она рассчитана на 220 В (230 В).

Теперь дело осталось за малым. Подаем на первичную обмотку 220 В и выполняем измерение переменного напряжения на выводах оставшихся обмоток с помощью мультиметра.

Соединение обмоток трансформатора

Вторичные обмотки трансформатора соединяют последовательно и реже параллельно. При последовательном соединении обмотки могут включаться согласно и встречно.

Согласное соединение обмоток трансформатора применяют с целью получения большей величины напряжения, чем дает одна из обмоток.

При согласном соединении начало одной обмотки, обозначаемое на чертежах электрических схем точкой или крестиком, соединяется с концом предыдущей.

Здесь следует помнить, что максимальный ток всех соединенных обмоток не должен превышать значения той, которая рассчитана на наименьший ток.

При встречном соединении начала или концы обмоток соединяются вместе. При встречном соединении ЭДС направлены встречно. На выводах получают разницу ЭДС: от большего значения отнимается меньшее значение. Если соединить встречно две обмотки с равными значениями ЭДС, то на выводах будет ноль.

Теперь мы знаем, как, как проверить трансформатор мультиметром, а также можем найти первичную и вторичную обмотки.

Как узнать мощность трансформатора

Меня неоднократно спрашивали о том, как определить мощность 50Гц трансформатора не имеющего маркировки, попробую рассказать и показать на паре примеров.Вообще способов определения мощности 50Гц трансформатора есть довольно много, я перечислю лишь некоторые из них.

1. Маркировка.

Иногда на трансформаторе можно найти явное указание мощности, но при этом данное указание может быть незаметно с первого взгляда.Вариант конечно ну очень банальный, но следует сначала поискать.

2. Габаритная мощность сердечника.

Есть таблицы, по которым можно найти габаритную мощность определенных сердечников, но так как сердечники выпускались весьма разнообразных конфигураций размеров, а кроме того отличались по качеству изготовления, то таблица не всегда может быть корректна.Да и найти их не всегда можно быстро. Впрочем косвенно можно использовать таблицы из описаний унифицированных трансформаторов.

3. Унифицированные трансформаторы.

Еще при союзе, да и впрочем после него, было произведено огромное количество унифицированных трансформаторов, их вы можете распознать по маркировке начинающейся на ТПП, ТН, ТА.Если ТА распространены меньше, то ТПП и ТН встречаются весьма часто.

Например берем трансформатор ТПП270.

Находим описание маркировки данной серии и в описании находим наш трансформатор, там будет и напряжения, и токи и мощность.

В раздел документация я выложил это описание в виде PDF файла.

Кстати там же можно посмотреть размеры сердечников трансформаторов и определить мощность по его габаритам, сравнив со своим.

Если ваш трансформатор имеет немного больший размер, то вполне можно пересчитать, так как мощность трансформатора прямо пропорциональна его размеру.

На трансформаторе ТН61 маркировка почти не видна, но она есть 🙂

Для него есть отдельное описание, я его также выложил у себя в блоге.

Иногда трансформатор имеет маркировку, но найти по ней что либо вразумительное невозможно, увы, таблицы для таких трансформаторов большая редкость.

4. Расчет мощности по диаметру провода.

Если никаких данных нет, то можно определить мощность исходя из диаметра проводов обмоток.Можно измерить первичную обмотку, но иногда она бывает недоступна.

В таком случае измеряем диаметр провода вторичной обмотки.В примере диаметр составляет 1.5мм.Дальше все просто, сначала узнаем сечение провода. 1.5 делим на 2, получаем 0.75, это радиус.0.75 умножаем на 0.75, а получившийся результат умножаем на 3.14 (число пи), получаем сечение провода = 1.76мм.

квЗначение плотности тока принято принимать равным 2.5 Ампера на 1мм.кв. В нашем случае 1.76 умножаем на 2.5 и получаем 4.4 Ампера.

Так как трансформатор рассчитан на выходное напряжение 12 Вольт, это мы знаем, а если не знаем, то можем измерить тестером, то 4.4 умножаем на 12, получаем 52.

8 Ватта.

На бумажке указана мощность 60 Ватт, но сейчас часто мотают трансформаторы с заниженным сечением обмоток, потому по ольшому счету все сходится.

Иногда на трансформаторе бывает написано не только количество витков обмоток, а и диаметр провода. но к этому стоит относиться скептически, так как наклейки могут ошибаться.В этом примере я сначала нашел доступный для измерения участок провода, немного поднял его так, чтобы можно было подлезть штангенциркулем.А когда измерил, то выяснил что диаметр провода не 0.355, а 0.25мм.Попробуем применить вариант расчета, который я приводил выше.0.25/2=0.1250.125х0.125х3.14=0.05мм.кв0.05=2.5=0.122 Ампера

0.122х220 (напряжение обмотки) = 26.84 Ватта.

Кроме того вышеописанный способ отлично подходит в случаях, когда вторичных обмоток несколько и измерять каждую просто неудобно.

5. Метод обратного расчета.

В некоторых ситуациях можно использовать программу для расчета трансформаторов. В этих программах есть довольно большая база сердечников, а кроме того они могут считать произвольные конфигурации размеров исходя из того, что мы можем измерить.Я использую программу Trans50Hz.

Сначала выбираем тип сердечника.

в основном это варианты кольцевой, Ш-образный ленточный и Ш-образный из пластин.Слева направо — Кольцевой, ШЛ, Ш.В моем примере я буду измерять вариант ШЛ, но таким же способом можно выяснить мощность и других типов трансформаторов.Шаг 1, измеряем ширину боковой части магнитопровода.Заносим измеренное значение в программу.

Шаг 2, ширина магнитопровода.Также заносим в программу.Шаг 3, ширина окна.Здесь есть два варианта. Если есть доступ к окну, то просто измеряем его.Если доступа нет, то измеряем общий размер, затем вычитаем четырехкратное значение, полученное в шаге 1, а остаток делим на 2.Пример — общая ширина 80мм, в шаге 1 было 10мм, значит из 80 вычитаем 40.

Осталось еще 40, делим на 2 и получаем 20, это и есть ширина окна.Вводим значение.Шаг 4, длина окна.По сути это длина каркаса под провод, часто его можно измерить без проблем.Также вводим это значение.После этого нажимаем на кнопку — Расчет.И получаем сообщение об ошибке.

Дело в том, что в программе изначально были заданы значения для расчета мощного трансформатора.Находим выделенный пункт и меняем его значение на такое, чтобы мощность (напряжение умноженное на ток) не превысило нашу ориентировочную габаритную мощность.Можно туда вбить хоть 1 Вольт и 1 Ампер, это неважно, я выставил 5 Вольт.

Заново нажимаем на кнопку Расчет и получаем искомое, в данном случае программа посчитала, что мощность нашего магнитопровода составляет 27.88 Ватта..

Полученные данные примерно сходятся с расчетом по диаметру провода, тогда я получил 26.84 Ватта, значит метод вполне работает.

5. Измерение максимальной температуры.

Обычные (железные) трансформаторы в работе не должны нагреваться выше 60 градусов, это можно использовать и в расчете мощности.Но здесь есть исключения, например трансформатор блока бесперебойного питания может иметь большую мощность при скромных габаритах, это обусловлено тем, что работает он кратковременно и он раньше отключится, чем перегреется.

Например в таком варианте его мощность может быть 600 Ватт, а при длительной работе всего 400.Еще есть китайские производители, которые бывает используют в дешевых адаптерах трансформаторы &amp;amp;amp;amp;amp;amp;quot;маломерки&amp;amp;amp;amp;amp;amp;quot;, которые греются как печки, это ненормально, часто реальная мощность трансформатора может быть в 1.2-1.

5 раза меньше заявленной.Чтобы измерить мощность вышеуказанным способом, берем любую нагрузку, лампочки, резисторы и т.п. Как вариант, можно использовать электронную нагрузку, но в этом случае подключаем ее через диодный мост с фильтрующим конденсатором.Ждем примерно с час, если температура не превысила 60, то увеличиваем нагрузку. Дальше думаю процедура понятна.

Есть правда небольшая оговорка, температура трансформатора может заметно отличаться в зависимости от того, есть ли корпус и насколько он большой, но зато дает весьма точный результат. Единственный минус, тест очень долгий.

Подобные трансформаторы я использую в последние 10-15 лет крайне редко, потому они лежат где нибудь на дальних полках балкона и когда искал, наткнулся на весьма любопытные индикаторы, ИН-13. Покупал для индикатора уровня в усилитель, но так и забросил в итоге. Теперь вот нашел и думаю, что из них можно сделать, возможно у вас есть идеи и предложения.

В случае интересной идеи, попробую сделать и показать процесс в виде обзора.На этом все, а в качестве дополнения видео по определению габаритной мощности трансформатора.

Эту страницу нашли, когда искали: как определить на какой ток рассчитан силовой трансформатор, как мощность передается через трансформатор, рассчитать трансформатор на 12 ватт, 60 вольт, как определить мощность транса по сечению проводу, сколько выдает ампер трансформатор 18в, определить мощность трансформатора напряжения 220 /12 в, узнать трансформатора в ват шеобразный, как найти ток первичную обмотки если известен ток вторичной обмотки напряжение и мощность, как узнать сколько ампер выдаёт понижающий трансформатор на 12 вольт, как правильно проверить сколько вольт выдаёт трансформатор, мощность тр-ра по сечению, как найти мощность и количество трансформаторов, мощность на вторичной обмотке 1%, как можно определить потребляемую мощность первичной обмотки трансформатора?, как посчитать ток потребления трансформатора, как узнать мощность трансформатор tv бу4700.086, как вычислить мощность старой дальнего сердечника трансформатора, как рассчитать понижающий трансформатор с 220 на 12 вольт, как узнать мощность у трансформатора тока, как узнать мощность тороидального трансформатора если нет этикетки, сколько ватт может выдать трансформатор расчет, как определить какой ток способен выдать трансформатор, мощность малогабаритного силового трансформатора, как определить мощность трансформатора по сечению стержневого сердечника таблица, как определить первичную и вторичную мощность трансформатора

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.

Возможно ли узнать мощность и ток трансформатора по его внешнему виду

Трансформатор — статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанные обмотки на каком-либо магнитопроводе и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем (напряжений) переменного тока в одну или несколько других систем (напряжений), без изменения частоты.

Если на трансформаторе имеется маркировка, то вопрос определения его параметров исчерпывается сам собой, достаточно лишь вбить эти данные в поисковик и мгновенно получить ссылку на документацию для нашего трансформатора. Однако, маркировки может и не быть, тогда нам потребуется самостоятельно эти параметры вычислить.

Для определения номинальных тока и мощности неизвестного трансформатора по его внешнему виду, необходимо в первую очередь понимать, какие физические параметры устройства являются в данном контексте определяющими. А такими параметрами прежде всего выступают: эффективная площадь сечения магнитопровода (сердечника) и площадь сечения проводов первичной и вторичной обмоток.

Речь будем вести об однофазных трансформаторах, магнитопроводы которых изготовлены из трансформаторной стали, и спроектированы специально для работы от сети 220 вольт 50 Гц. Итак, допустим что с материалом сердечника трансформатора нам все ясно. Движемся дальше.

Сердечники бывают трех основных форм: броневой, стержневой, тороидальный. У броневого сердечника эффективной площадью сечения магнитопровода является площадь сечения центрального керна. У стержневого — площадь сечения стержня, ведь именно на нем и расположены обмотки. У тороидального — площадь сечения тела тороида (именно его обвивает каждый из витков).

Для определения эффективной площади сечения, измерьте размеры a и b в сантиметрах, затем перемножьте их — так вы получите значение площади Sс в квадратных сантиметрах.

Суть в том, что от эффективной площади сечения сердечника зависит величина амплитуды магнитного потока, создаваемого обмотками. Магнитный поток Ф включает в себя одним из сомножителей магнитную индукцию В, а вот магнитная индукция как раз и связана с ЭДС в витках. Именно поэтому площадь рабочего сечения сердечника так важна для нахождения мощности.

Далее необходимо найти площадь окна сердечника — того места, где располагаются провода обмоток. В зависимости от площади окна, от того насколько плотно оно заполнено проводниками обмоток, от плотности тока в обмотках — также будет зависеть мощность трансформатора.

Если бы, к примеру, окно было полностью заполнено только проводами обмоток (это невероятный гипотетический пример), то приняв произвольной среднюю плотность тока, умножив ее потом на площадь окна, мы получили бы общий ток в окне магнитопровода, и если бы затем разделили его на 2, а после — умножили на напряжение первичной обмотки — можно было бы сказать, что это и есть мощность трансформатора. Но такой пример невероятен, поэтому нам необходимо оперировать реальными значениями.

Итак, давайте найдем площадь сечения окна.

Наиболее простой способ определить теперь приблизительную мощность трансформатора по магнитопроводу — перемножить площадь эффективного сечения сердечника и площадь его окна (все в кв.см), а затем подставить их в приведенную выше формулу, после чего выразить габаритную мощность Pтр.

В этой формуле: j — плотность тока в А/кв.мм, f — частота тока в обмотках, n – КПД, Вm – амплитуда магнитной индукции в сердечнике, Кс — коэффициент заполнения сердечника сталью, Км — коэффициент заполнения окна магнитопровода медью.

Но мы поступим проще: примем сразу частоту равной 50 Гц, плотность тока j= 3А/кв.мм, КПД = 0,90, максимальную индукцию в сердечнике — ни много ни мало 1,2 Тл, Км = 0,95, Кс=0,35. Тогда формула значительно упростится и примет следующий вид:

Если же есть потребность узнать оптимальный ток обмоток трансформатора, то задавшись плотностью тока j, скажем теми же 3 А на кв.мм, можно умножить площадь сечения провода обмотки в квадратных миллиметрах на эту плотность тока. Так вы получите оптимальный ток. Или через диаметр провода d обмотки:

Узнав по сечению проводников обмоток оптимальный ток каждой из обмоток, разделите полученную по габаритам мощность трансформатора на каждый из этих токов — так вы узнаете соответствующие найденным параметрам напряжения обмоток.

Одно из этих напряжений окажется близким к 220 вольтам — это с высокой степенью вероятности и будет первичная обмотка. Далее вольтметр вам в помощь. Трансформатор может быть повышающим либо понижающим, поэтому будьте предельно внимательны и аккуратны если решите включить его в сеть.

Кроме того, перед вами может оказаться выходной трансформатор от акустического усилителя. Данные трансформаторы рассчитываются немного иначе чем сетевые, но это уже совсем другая и более глубокая история.

Ранее ЭлектроВести писали, что АББ получила заказ на более 20 млн. долл. США от компании MHI Vestas Offshore Wind на поставку надежных энергоэффективных и компактных трансформаторов WindSTAR, разработанных для установки на ветровых турбинах.

Как узнать мощность трансформатора?

Радиоэлектроника для начинающих

Для изготовления трансформаторных блоков питания необходим силовой однофазный трансформатор, который понижает переменное напряжение электросети 220 вольт до необходимых 12-30 вольт, которое затем выпрямляется диодным мостом и фильтруется электролитическим конденсатором.

Эти преобразования электрического тока необходимы, поскольку любая электронная аппаратура собрана на транзисторах и микросхемах, которым обычно требуется напряжение не более 5-12 вольт.

Чтобы самостоятельно собрать блок питания, начинающему радиолюбителю требуется найти или приобрести подходящий трансформатор для будущего блока питания. В исключительных случаях можно изготовить силовой трансформатор самостоятельно. Такие рекомендации можно встретить на страницах старых книг по радиоэлектронике.

Но в настоящее время проще найти или купить готовый трансформатор и использовать его для изготовления своего блока питания.

Полный расчёт и самостоятельное изготовление трансформатора для начинающего радиолюбителя довольно сложная задача. Но есть иной путь. Можно использовать бывший в употреблении, но исправный трансформатор. Для питания большинства самодельных конструкций хватит и маломощного блока питания, мощностью 7-15 Ватт.

Если трансформатор приобретается в магазине, то особых проблем с подбором нужного трансформатора, как правило, не возникает. У нового изделия обозначены все его главные параметры, такие как мощность, входное напряжение, выходное напряжение, а также количество вторичных обмоток, если их больше одной.

Но если в ваши руки попал трансформатор, который уже поработал в каком-либо приборе и вы хотите его вторично использовать для конструирования своего блока питания? Как определить мощность трансформатора хотя бы приблизительно? Мощность трансформатора весьма важный параметр, поскольку от него напрямую будет зависеть надёжность собранного вами блока питания или другого устройства. Как известно, потребляемая электронным прибором мощность зависит от потребляемого им тока и напряжения, которое требуется для его нормальной работы. Ориентировочно эту мощность можно определить, умножив потребляемый прибором ток (Iн на напряжение питания прибора (Uн). Думаю, многие знакомы с этой формулой ещё по школе.

P=Uн * Iн

,где Uн – напряжение в вольтах; Iн – ток в амперах; P – мощность в ваттах.

Рассмотрим определение мощности трансформатора на реальном примере. Тренироваться будем на трансформаторе ТП114-163М. Это трансформатор броневого типа, который собран из штампованных Ш-образных и прямых пластин.

Стоит отметить, что трансформаторы такого типа не самые лучшие с точки зрения коэффициента полезного действия (КПД). Но радует то, что такие трансформаторы широко распространены, часто применяются в электронике и их легко найти на прилавках радиомагазинов или же в старой и неисправной радиоаппаратуре.

К тому же стоят они дешевле тороидальных (или, по-другому, кольцевых) трансформаторов, которые обладают большим КПД и используются в достаточно мощной радиоаппаратуре.

Итак, перед нами трансформатор ТП114-163М. Попробуем ориентировочно определить его мощность. За основу расчётов примем рекомендации из популярной книги В.Г. Борисова «Юный радиолюбитель».

Для определения мощности трансформатора необходимо рассчитать сечение его магнитопровода. Применительно к трансформатору ТП114-163М, магнитопровод – это набор штампованных Ш-образных и прямых пластин выполненных из электротехнической стали. Так вот, для определения сечения необходимо умножить толщину набора пластин (см. фото) на ширину центрального лепестка Ш-образной пластины.

При вычислениях нужно соблюдать размерность. Толщину набора и ширину центрального лепестка лучше мерить в сантиметрах. Вычисления также нужно производить в сантиметрах. Итак, толщина набора изучаемого трансформатора составила около 2 сантиметров.

Далее замеряем линейкой ширину центрального лепестка. Это уже задача посложнее. Дело в том, что трансформатор ТП114-163М имеет плотный набор и пластмассовый каркас. Поэтому центральный лепесток Ш-образной пластины практически не видно, он закрыт пластиной, и определить его ширину довольно трудно.

Ширину центрального лепестка можно замерить у боковой, самой первой Ш-образной пластины в зазоре между пластмассовым каркасом.

Первая пластина не дополняется прямой пластиной и поэтому виден край центрального лепестка Ш-образной пластины. Ширина его составила около 1,7 сантиметра.

Хотя приводимый расчёт и является ориентировочным, но всё же желательно как можно точнее проводить измерения.

Перемножаем толщину набора магнитопровода (2 см.) и ширину центрального лепестка пластины (1,7 см.). Получаем сечение магнитопровода – 3,4 см2. Далее нам понадобиться следующая формула.

,где S – площадь сечения магнитопровода; Pтр – мощность трансформатора; 1,3 – усреднённый коэффициент.

После нехитрых преобразований получаем упрощённую формулу для расчёта мощности трансформатора по сечению его магнитопровода. Вот она.

Подставим в формулу значение сечения S = 3,4 см2, которое мы получили ранее.

В результате расчётов получаем ориентировочное значение мощности трансформатора ~ 7 Ватт. Такого трансформатора вполне достаточно, чтобы собрать блок питания для монофонического усилителя звуковой частоты на 3-5 ватт, например, на базе микросхемы усилителя TDA2003.

Вот ещё один из трансформаторов. Маркирован как PDPC24-35. Это один из представителей трансформаторов – «малюток». Трансформатор очень миниатюрный и, естественно, маломощный. Ширина центрального лепестка Ш-образной пластины составляет всего 6 миллиметров (0,6 см.).

Толщина набора пластин всего магнитопровода – 2 сантиметра. По формуле мощность данного мини-трансформатора получается равной около 1 Вт.

Данный трансформатор имеет две вторичные обмотки, максимально допустимый ток которых достаточно мал, и составляет десятки миллиампер. Такой трансформатор можно использовать только лишь для питания схем с малым потреблением тока.

Главная » Радиоэлектроника для начинающих » Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

Как определить параметры неизвестного трансформатора

Причем, чем меньше трансформатор, тем больше сопротивление первичной обмотки: сказывается малый диаметр провода и большое количество витков.

Сопротивление понижающих вторичных обмоток практически равно нулю – малое количество витков и толстый провод.

О том, как правильно измерить сопротивление мультиметром смотрите здесь: Как измерить мультиметром напряжение, ток, сопротивление, проверить диоды и транзисторы

Рис. 1. Схема обмоток трансформатора (пример)

У исправного трансформатора он составляет не более 10…15% от номинального тока под нагрузкой.

Так для трансформатора, данные которого показаны на рисунке 2, при питании от сети 220В ток холостого хода должен быть в пределах 0,07…0,1А, т.е. не более ста миллиампер.

Рис. 2. Трансформатор ТПП-281

Как измерить ток холостого хода трансформатора

Ток холостого хода следует измерить амперметром переменного тока.

При этом в момент включения в сеть выводы амперметра надо замкнуть накоротко, поскольку ток при включении трансформатора может в сто и более раз превышать номинальный. Иначе амперметр может просто сгореть.

Далее размыкаем выводы амперметра и смотрим результат. При этом испытании дать поработать трансформатору минут 15…30, и убедиться, что заметного нагрева обмотки не происходит.

Следующим шагом следует замерить напряжения на вторичных обмотках без нагрузки, — напряжение холостого хода. Предположим, что трансформатор имеет две вторичные обмотки, и напряжение каждой из них 24В. Почти то, что надо для рассмотренного выше усилителя. Далее проверяем нагрузочную способность каждой обмотки.

Рисунок 3. Схема испытания вторичной обмотки трансформатора

Должно получиться 48В, точка соединения обмоток будет средней точкой.

Если в результате измерения на концах соединенных последовательно обмоток напряжение будет равно нулю, то концы одной из обмоток следует поменять местами.

Борис Аладышкин

Проверка трансформатора с помощью мультиметра

В современной технике трансформаторы применяют довольно часто. Эти приборы используются, чтобы увеличивать или уменьшать параметры переменного электрического тока. Трансформатор состоит из входной и нескольких (или хотя бы одной) выходных обмоток на магнитном сердечнике. Это его основные компоненты. Случается, что прибор выходит из строя и возникает необходимость в его ремонте или замене. Установить, исправен ли трансформатор, можно при помощи домашнего мультиметра собственными силами. Итак, как проверить трансформатор мультиметром?

Основы и принцип работы

Сам по себе трансформатор относится к элементарным устройствам, а принцип его действия основан на двустороннем преобразовании возбуждаемого магнитного поля. Что характерно, индуцировать магнитное поле можно исключительно при помощи переменного тока. Если приходится работать с постоянным, вначале его надо преобразовывать.

На сердечник устройства намотана первичная обмотка, на которую и подается внешнее переменное напряжение с определенными характеристиками. Следом идут она или несколько вторичных обмоток, в которых индуцируется переменное напряжение. Коэффициент передачи зависит от разницы в количестве витков и свойств сердечника.

Разновидности

Сегодня на рынке можно найти множество разновидностей трансформатора. В зависимости от выбранной производителем конструкции могут использоваться разнообразные материалы. Что касается формы, она выбирается исключительно из удобства размещения устройства в корпусе электроприбора. На расчетную мощность влияет лишь конфигурация и материал сердечника. При этом направление витков ни на что не влияет – обмотки наматываются как навстречу, так и друг от друга. Единственным исключением является идентичный выбор направления в случае, если используется несколько вторичных обмоток.

Для проверки подобного устройства достаточно обычного мультиметра, который и будет использоваться, как тестер трансформаторов тока. Никаких специальных приборов не потребуется.

Порядок проверки

Проверка трансформатора начинается с определения обмоток. Сделать это можно при помощи маркировки на устройстве. Должны быть указаны номера выводов, а также обозначения их типа, что позволяет установить больше информации по справочникам. В отдельных случаях имеются даже поясняющие рисунки. Если же трансформатор установлен в какой-то электронный прибор, то прояснить ситуацию сможет принципиальная электронная схема этого прибора, а также подробная спецификация.

Итак, когда все выводы определены, приходит черед тестера. С его помощью можно установить две наиболее частые неисправности – замыкание (на корпус или соседнюю обмотку) и обрыв обмотки. В последнем случае в режиме омметра (измерения сопротивления) перезваниваются все обмотки по очереди. Если какое-то из измерений показывает единицу, то есть бесконечное сопротивление, то налицо обрыв.

Здесь имеется важный нюанс. Проверять лучше на аналоговом приборе, так как цифровой может выдавать искаженные показания из-за высокой индукции, что особенно характерно для обмоток с большим числом витков.

Когда ведется проверка замыкания на корпус, один из щупов подсоединяют к выводу обмотки, в то время как вторым позванивают выводы всех прочих обмоток и самого корпуса. Для проверки последнего потребуется предварительно зачистить место контакта от лака и краски.

Определение межвиткового замыкания

Другой частой поломкой трансформаторов является межвитковое замыкание. Проверить импульсный трансформатор на предмет подобной неисправности с одним лишь мультиметром практически нереально. Однако, если привлечь обоняние, внимательность и острое зрение, задача вполне может решиться.

Немного теории. Проволока на трансформаторе изолируется исключительно собственным лаковым покрытием. Если имеет место пробой изоляции, сопротивление межу соседними витками остается, в результате чего место контакта нагревается. Именно поэтому первым делом следует тщательно осмотреть прибор на предмет появления потеков, почернений, подгоревшей бумаги, вздутий и запаха гари.

Далее стараемся определить тип трансформатора. Как только это получается, по специализированным справочникам можно посмотреть сопротивление его обмоток. Далее переключаем тестер в режим мегаомметра и начинаем измерять сопротивление изоляции обмоток. В данном случае тестер импульсных трансформаторов – это обычный мультиметр.

Каждое измерение следует сравнить с указанным в справочнике. Если имеет место расхождение более чем на 50%, значит, обмотка неисправна.

Если же сопротивление обмоток по тем или иным причинам не указано, в справочнике обязательно должны быть приведены иные данные: тип и сечение провода, а также количество витков. С их помощью можно вычислить желаемый показатель самостоятельно.

Проверка бытовых понижающих устройств

Следует отметить момент проверки тестером-мультиметром классических трансформаторов понижения. Найти их можно практически во всех блоках питания, которые понижают входящее напряжение с 220 Вольт до выходящего в 5-30 Вольт.

Первым делом проверяется первичная обмотка, на которую подается напряжение в 220 Вольт. Признаки неисправности первичной обмотки:

малейшая видимость дыма;
запах гари;
треск.

В этом случае следует сразу прекращать эксперимент.

Если же все нормально, можно переходить к измерению на вторичных обмотках. Прикасаться к ним можно только контактами тестера (щупами). Если полученные результаты меньше контрольных минимум на 20%, значит обмотка неисправна.

К сожалению, протестировать такой токовый блок можно только в тех случаях, если имеется полностью аналогичный и гарантированно рабочий блок, так как именно с него и будут собираться контрольные данные. Также следует помнить, что при работе с показателями порядка 10 Ом некоторые тестеры могут искажать результаты.

Измерение тока холостого хода

Если все тестирования показали, что трансформатор полностью исправен, не лишним будет провести еще одну диагностику – на ток трансформатора холостого хода. Чаще всего он равняется 0,1-0,15 от номинального показателя, то есть тока под нагрузкой.

Для проведения проверки измерительный прибор переключают в режим амперметра. Важный момент! Мультиметр к испытуемому трансформатору следует подключать замкнутым накоротко.

Это важно, потому что во время подачи электроэнергии на обмотку трансформатора сила тока возрастает до нескольких сот раз в сравнении с номинальным. После этого щупы тестера размыкаются, и на экране отображаются показатели. Именно они и отображают величину тока без нагрузки, тока холостого хода. Аналогичным образом производится измерение показателей и на вторичных обмотках.

Для измерения напряжения к трансформатору чаще всего подключают реостат. Если же его под рукой нет, в ход может пойти спираль из вольфрама или ряд лампочек.

Для увеличения нагрузки увеличивают количество лампочек или же сокращают количество витков спирали.

Как можно видеть, для проверки даже не потребуется никакой особый тестер. Подойдет вполне обычный мультиметр. Крайне желательно иметь хотя бы приблизительное понятие о принципах работы и устройстве трансформаторов, но для успешного измерения достаточно всего лишь уметь переключать прибор в режим омметра.

Первичная обмотка трансформатора — обзор

Влияние сдвига фаз соединения обмоток на напряжения и токи последовательности

Теперь будет рассмотрено влияние сдвига фаз трехфазного трансформатора на токи и напряжения последовательности. Наличие сдвига фаз между первичным и вторичным напряжениями и токами трансформатора зависит от соединения первичной и вторичной обмоток трансформатора. Для трансформаторов с соединением обмоток звезда-звезда или треугольник-треугольник первичные и вторичные токи и напряжения в каждой из трех фаз совпадают по фазе или не совпадают по фазе, т.е.е. обмотки соединены таким образом, чтобы сдвиг фаз составлял 0 ° или ± 180 °. Первый случай показан на рис. 14.4 (a) и (b). В британской практике и в практике Международной электротехнической комиссии используются номер и символ «векторной группы». В символе Yd1 заглавные и строчные буквы Y и d обозначают соединения звездой обмотки ВН и треугольником обмотки НН соответственно, а цифра 1 указывает сдвиг фазы на -30 ° при использовании опорного тактового сигнала 12 × 30 °. Например, 0 ° означает 12 часов, 180 ° означает 6 часов, -30 ° означает 1 час и + 30 ° означает 11 часов.

На рисунке 4.14 фазовый сдвиг 0 ° достигается за счет того, что параллельные обмотки, то есть одинаковые фазовые обмотки, связаны одним и тем же магнитным потоком. Рисунок 4.14 также показывает, что отсутствие фазовых сдвигов в фазных токах и напряжениях также преобразуется в PPS и NPS, токи и напряжения. Следовательно, наличие таких трансформаторов в трехфазной сети не требует специальной обработки в сформированных сетях PPS и NPS в сбалансированных или несбалансированных условиях. Следует отметить, что для обмотки треугольником, хотя физическая нейтральная точка не существует, напряжение от каждого вывода фазы к нейтрали все еще существует, потому что сеть, к которой подключена обмотка треугольником, на практике будет содержать нейтральную точку.

Рисунок 4.14. Фазовые сдвиги напряжения PPS и NPS для трансформаторов, подключенных к Yy0 и Dd0

В случае трансформаторов с обмотками, соединенными по схеме звезда-треугольник (или треугольник-звезда), напряжения и токи на стороне обмотки звезды будут сдвинуты по фазе на ± 30 °. угол по отношению к тем, что на стороне треугольника (или наоборот, в зависимости от выбранной ссылки). Согласно британской практике, Yd11 приводит к тому, что напряжения PPS между фазой и нейтралью на стороне звезды отстают на 30 ° от соответствующих напряжений на стороне треугольника.Кроме того, Yd1 приводит к тому, что напряжения PPS между фазой и нейтралью на стороне звезды опережают на 30 ° соответствующие напряжения на стороне треугольника. Примеры векторных диаграмм, показанных на рисунке 4.15 для Yd1 и Yd1 1, иллюстрируют этот эффект.

Рисунок 4.15. Фазовые сдвиги PPS и NPS для трансформаторов Yd1 и Yd11

Для последовательности или чередования фаз RB Y / rby NPS на рисунке 4.15 также показано влияние Yd1 и Yd11 на фазовые сдвиги NPS и показано, что теперь они поменялись местами. Эти фазовые сдвиги также применимы к токам PPS и NPS в этих обмотках, потому что фазовые углы токов относительно связанных с ними напряжений определяются только сбалансированным импедансом нагрузки.Таким образом, если напряжения и токи PPS смещены на + 30 °, соответствующие напряжения и токи NPS смещаются на -30 ° и наоборот, в зависимости от указанного соединения и фазового сдвига, то есть Yd1 или Yd11. Математически это выводится для трансформатора Yd1, показанного на рис. 4.15, где n — это соотношение витков, как показано ниже. Ток красной фазы в амперах, вытекающий из фазы r обмотки d, равен I _r = n ( I _R — I _B).Используя уравнение (2.9a) из главы 2 для фазных токов и отмечая, что IRZ = 0, поскольку синфазные токи ZPS не могут выйти из обмотки d, мы можем записать

Ir = n [(1-h) IRP + (1-h3 ) IRN] = n3IRPe-j30o + n3IRNej30o

или

Ir = IrP + IrN

, где

(4.18a) IrP = n3IRPe-j30oandIrN = n3IRNej30o

IRNej30o

Ir или

IRNej = 1 j30o

или in на единицу, где n = 13,

(4.18c) IRP = Irpej30o иIRN = IrN = IrNe-j30o

Аналогично, из рисунка 4.15, напряжение фаза-нейтраль в вольтах на фазе R звездообразной обмотки составляет

VR = n (Vr-Vy)

, и, используя уравнение (2.9b) для напряжений фаз r и y, мы имеем

VR = n [(1-h3) VrP + (1-h) VrN] = n3VrPej30o + n3VrNe-j30 °

или

VR = VRp + VRN

, где

(4.19a) VRP = n3Vrpej303 jVrNe = n3Vrpej303 и VRN5 или

(4.19b) VrP = 1n3VRpe-j30oandVrN = 1n3VRNej30o

или in на единицу, где n = 13,

(4.19c) VRP = Vrpej30o и VRN = VrNe-j30o

. трансформатор ярд11.

Американский стандарт для обозначения клемм обмоток трансформаторов звезда-треугольник требует, чтобы напряжения фаза-нейтраль PPS (NPS) на обмотке высокого напряжения опережали (запаздывали) соответствующие напряжения фаза-нейтраль PPS (NPS). обмотка низкого напряжения. Это так, независимо от того, находится ли обмотка звезды или треугольника на стороне высокого напряжения. С точки зрения анализа последовательности это означает, что при переходе от низкого напряжения к стороне высокого напряжения трансформатора звезда-треугольник или треугольник-звезда, напряжения и токи PPS должны увеличиваться на 30 °, тогда как напряжения и токи NPS должны отставать на 30 °.Интересно отметить следующее наблюдение относительно британских и американских стандартов. В американской практике, когда звездой в трансформаторе звезда-треугольник является обмотка высокого напряжения, это соответствует, с точки зрения сдвига фаз, Yd1 в британской практике. Однако, когда в американской практике обмотка треугольником в трансформаторе звезда-треугольник является обмоткой высокого напряжения, это будет соответствовать с точки зрения сдвига фаз Yd11 в британской практике.

С точки зрения анализа неисправностей в сетях энергосистем, использующих сети PPS и NPS, обычно изначально «игнорируют» фазовые сдвиги, вносимые всеми трансформаторами звезда-треугольник, принимая их за эквивалентные трансформаторы звезда-звезда, и рассчитывают последовательность напряжений и токов на этой основе.Затем, отметив расположение в сети таких трансформаторов со звездой-треугольником, можно легко применить соответствующие фазовые сдвиги, используя приведенные выше уравнения, которые подходят для указанного трансформатора Yd.

Первичная обмотка — обзор

Потери в железе

Первичная обмотка трансформатора имеет конечную индуктивность, поэтому она представляет собой реактивное сопротивление в цепи питания, которое потребляет ток даже при отсутствии вторичной нагрузки. Вместо того, чтобы рассчитывать на конкретное первичное реактивное сопротивление или соответствующий ток, старые трансформаторы просто использовали «восемь витков на вольт», хотя многие современные трансформаторы с железным сердечником (особенно тороиды) используют только четыре витка на вольт.

Поскольку сердечник последовательно намагничивается и размагничивается за счет противоположных полярностей, необходимо выполнить работу по изменению ориентации магнитных диполей. Эти потери известны как потери на гистерезис и , и их можно рассчитать путем исследования кривых гистерезиса для конкретного используемого материала сердечника. Поскольку это потери, вызванные изменением намагниченности сердечника в течение одного полного цикла приложенной формы волны переменного тока, потери будут больше в данный момент времени, если пройдено больше циклов намагничивания.Следовательно, гистерезисные потери прямо пропорциональны частоте и могут быть уменьшены только путем выбора материала сердечника с меньшими потерями.

Магнитопроводы металлические и поэтому проводят электричество. Что касается первичной обмотки, нет различия между преднамеренной вторичной обмоткой, подключенной к нагрузке, и токопроводящим путем, параллельным первичной обмотке через сердечник. Проводящие пути через сердечник вызывают протекание вихревых токов , , которые, поскольку являются короткими замыканиями, вызывают потери.Чтобы уменьшить эти потери, сердечник может быть изготовлен из пакета пластин , поверхности которых были подвергнуты химической обработке, чтобы сделать их изоляторами. Окончательный подход к этой проблеме состоит в том, чтобы сделать ядро из частиц железной пыли, поверхность которых была обработана, а затем связать их с керамикой, чтобы сформировать твердый сердечник, известный как сердечник из ферритовой пыли .

Потери на вихревые токи пропорциональны f ², потому что не только потери пропорциональны количеству проходов петли намагничивания за заданное время, но и более высокие частоты имеют меньшие длины волн и позволяют формировать больше петель тока. внутри ядра.Хотя тонкие стальные пластины подходят для звуковых частот, ферриты необходимы для радиочастот, а на УКВ почти все материалы сердечников имеют чрезмерные потери, поэтому необходимо использовать трансформаторы с воздушным сердечником.

Первичные токи из-за конечной первичной индуктивности, гистерезисных потерь и потерь на вихревые токи часто объединяются и называются током намагничивания в силовых трансформаторах и ответственны за нагрев сердечника, даже когда нагрузка не подключена.

Не весь поток от первичной обмотки проходит через вторичную обмотку, и эти потери в сочетании с гистерезисом и потерями на вихревые токи известны как индуктивность рассеяния в аудиотрансформаторах.Теоретически индуктивность рассеяния (относящаяся к первичной обмотке) определяется путем измерения индуктивности первичной обмотки при коротком замыкании вторичной обмотки. На практике индуктивность рассеяния трудно измерить, поскольку измерения на одной частоте легко искажаются паразитными емкостями, что требует измерения качающейся частоты. Тем не менее, индуктивность рассеяния является важным теоретическим понятием, так как она определяет рабочий предел высокочастотного трансформатора.

Индуктивность утечки зависит от размера ( q ), отношения витков N ² и геометрии трансформатора ( k ), но не зависит от μ _r:

Lleakage ∝qN2k

Для данной частоты трансформатор с более высокой номинальной мощностью будет больше, чем трансформатор с более низкой номинальной мощностью, и, следовательно, будет иметь более высокую индуктивность рассеяния.

Поскольку индуктивность рассеяния пропорциональна Н ², мы всегда должны: стараться поддерживать как можно более низкое отношение витков, поэтому параллельное включение выходных клапанов в ламповом усилителе полезно, поскольку оно снижает требуемое отношение витков.

Геометрию можно улучшить двумя основными способами: мы можем либо улучшить форму сердечника, либо улучшить нашу технику намотки.

Стандартные трансформаторы изготавливаются с сердечниками E / I, где каждая пластина сердечника состоит из E-образной и I.Машина, которая выглядит (и звучит) скорее как продавец карт, вставляет пластинки поочередно с обеих сторон катушки, так что при альтернативных пластинах ориентация форм меняется на противоположную, чтобы уменьшить воздушный зазор в стыке (см. Рис. 4.28).

Рисунок 4.28. Расположение слоев сердечника E / I для уменьшения потока утечки.

Традиционно ядра высшего качества делались как ядра C. Они были сделаны путем наматывания сердечника из непрерывной полосы, которую затем разрезали пополам, а получившиеся грани шлифовали.Затем катушки были намотаны, и сердечники были вставлены так, чтобы заземленные поверхности были идеально выровнены с минимальным воздушным зазором, и были использованы стальные ленты, чтобы прочно удерживать сборку вместе (см. Рисунок 4.29).

Рисунок 4.29. C-core устройства.

Сердечник C был дорогостоящим процессом, и неточная сборка могла создать воздушный зазор, создавая тем самым то самое несовершенство, которого конструкция пыталась избежать. Более современный подход состоит в том, чтобы намотать сердечник как тороид, но не разрезать его, и использовать специальную машину для намотки катушек, чтобы намотать катушки непосредственно на сердечник, что приводит к очень низкой утечке сердечника (см. Рисунок 4.30).

Рисунок 4.30. Расположение сердечника тороидально.

Между прочим, хотя тороиды считаются современными, первым из когда-либо созданных трансформаторов был тороид с использованием изолированного шелком провода от свадебного платья его жены! (Майкл Фарадей, август 1831 г.).

И сердечник C, и тороид имеют дополнительное преимущество, заключающееся в том, что магнитный поток всегда течет в одном и том же направлении относительно направления зерна кристаллической структуры сердечника, тогда как в сердечнике E / I он должен течь через зерно. в некоторых частях ядра.Это важно, потому что кремниевая сталь с ориентированной зернистостью (GOSS) может выдерживать более высокую плотность магнитного потока до насыщения в направлении зерна, чем поперек зерна. Следовательно, сердечники E / I могут работать только при плотностях потока ниже насыщения по зерну, тогда как сердечники C и тороиды могут работать при значительно более высоких плотностях потока, что позволяет уменьшить размер сердечника и количество витков на вольт.

Наихудшая геометрия обмотки по индуктивности рассеяния — это разделенная камера (см. Рисунок 4.31).

Рисунок 4.31. Разделенная катушка обеспечивает хорошую первичную / вторичную изоляцию, но высокую индуктивность рассеяния.

Геометрию трансформатора можно улучшить, намотав первичную и вторичную обмотки из множества чередующихся слоев или секций, вместо того, чтобы наматывать одну половину бобины на первичную, а другую половину — на вторичную. Увеличение количества секций улучшает связь между первичной и вторичной обмотками, таким образом уменьшая утечку L , но обычно увеличивает паразитную емкость.

Хотя разделение обмоток относительно легко на сердечнике E / I или C, на тороиде это очень сложно; кроме того, геометрия обмотки на тороиде довольно плохая, поэтому легко потерять преимущества улучшенного сердечника из-за плохой катушки.Именно по этой причине тороидальные сетевые трансформаторы известны своим потоком утечки в месте выхода обмоток.

Альтернативным методом улучшения геометрии обмотки является использование бифилярной обмотки , при которой два провода одновременно наматываются рядом. Если один из этих проводов является частью первичной обмотки, а другой — вторичной, это способствует отличной связи между обмотками и значительно снижает индуктивность рассеяния. Этот метод дешевле, чем секционирование, и при условии, что машина для намотки катушек может справиться с этим, нет причин останавливаться на двух проводах — можно использовать три или четыре.

К сожалению, есть два препятствия для многофилярной намотки. Во-первых, тонкая полиуретановая изоляция на медном проводе легко повреждается во время наматывания и может выйти из строя, если между обмотками> 100 В, что затрудняет создание трансформатора, способного изолировать питание HT. Тем не менее, в оригинальном усилителе McIntosh [5] на 50 Вт использовался многофазный выходной трансформатор и источник питания 440 В HT! Во-вторых, сильно увеличенная емкость между первичной и вторичной обмотками может резонировать с уменьшенной индуктивностью рассеяния, создавая более низкую резонансную частоту, чем у секционного трансформатора.

Мультифилярная обмотка лучше всего подходит для малосигнальных трансформаторов с очень низким соотношением витков (в идеале 1: 1), таких как симметричные линейные выходные трансформаторы, используемые в студиях.

Как определить, какой провод какой на трансформаторе?

Сеть обмена стеков

Сеть Stack Exchange состоит из 178 сообществ вопросов и ответов, включая Stack Overflow, крупнейшее и пользующееся наибольшим доверием онлайн-сообщество, где разработчики могут учиться, делиться своими знаниями и строить свою карьеру.

0
+0
Авторизоваться Подписаться

Electrical Engineering Stack Exchange — это сайт вопросов и ответов для профессионалов в области электроники и электротехники, студентов и энтузиастов.Регистрация займет всего минуту.

Кто угодно может задать вопрос

Кто угодно может ответить

Лучшие ответы голосуются и поднимаются наверх

Спросил 10 лет, 8 мес назад

Просмотрено 106k раз

Допустим, у меня есть трансформатор с 3-мя катушками.Когда первичная катушка подключена к 230 В, две вторичные выдают 12 В. Провода имеют цветовую маркировку, но я не знаю, что это за цвета, да и на сайте производителя информации об этом нет.

Есть ли относительно простой способ определить, какой провод является первичным, какой вторичным, а какой — началом вторичной обмотки, а какой — концом вторичной катушки?

Создан 17 дек.

22.4k2424 золотых знака

В понижающем трансформаторе первичная обмотка будет иметь более высокое сопротивление. Сопротивление будет низким, но разница должна быть заметной, если только у вас нет действительно большого трансформатора.

Если вы пытаетесь определить, что такое обмотка, то вот несколько примечаний:

Если 3 провода непрерывны, то, вероятно, у вас центральная обмотка (+, 0, -)
Если только 2 провода имеют непрерывность, то это простая обмотка.
Если 4 или более проводов имеют целостность, значит, у вас многоотводная обмотка трансформатора.

Обмотки трансформатора имеют фазовое соотношение, но обычно это не важно для источников питания. Если один из проводов не соединен с сердечником трансформатора, полярность не имеет значения.

Относительно безопасный способ проверки трансформаторов — подключить небольшое переменное напряжение (1–5 В переменного тока) и измерить напряжения на других обмотках.

Создан 17 дек.

W5VOW5VO

17.1k77 золотых знаков5858 серебряных знаков9090 бронзовых знаков

\ $ \ endgroup \ $ 5 \ $ \ begingroup \ $

Провод первичной обмотки тоньше и, как утверждает W5VO, имеет более высокое сопротивление.Что касается второстепенных, я полагаю, они разделены. Чтобы найти начало и конец обмотки, вы измеряете сопротивление с помощью мультиметра. В зависимости от номинала трансформатора вы измеряете несколько сотен Ом между началом и концом обмотки. Если вы измеряете мегаом, ваше измерение проводится на двух изолированных обмотках. Допустим, вы можете найти таким образом обмотки A-B, C-D и E-F. Чтобы определить полярность, вам нужно подключить первичную обмотку к сети. Измерьте напряжение переменного тока на A-B, C-D и E-F. Допустим, это 19 В, 19 В и 12 В.Это напряжения без нагрузки, и особенно для тороидальных трансформаторов, они могут быть намного выше номинального напряжения. В моем примере номинальное напряжение может составлять 2 x 12 В и 8 В.
Теперь подключите A к C и измерьте напряжение между B и D. Если это 0 В (в любом случае очень низкое), AB и CD находятся в фазе, поэтому, если A — это «начало» AB, то C — «начало» CD. Если напряжения равны, вы можете разместить их параллельно, чтобы удвоить ток.
Если напряжение, измеренное между B и D, составляло 38 В, обмотки находятся в противофазе: если A — начало A-B, то C — конец C-D.Вы можете соединить обмотки таким образом, чтобы удвоить напряжение, или поменять местами C и D, чтобы обмотки снова были в фазе.

Можно сделать что-то подобное с третьей обмоткой. Подключите A к E и измерьте между B и F. Если напряжение выше 19 В (все еще работаю с моим примером), значит, вы подключили начало одной обмотки к концу другой. Если измеренное напряжение представляет собой разность напряжений двух обмоток, значит, вы подключили пуск с пуском. Вы можете использовать любой способ подключения для создания более высокого или более низкого напряжения.

Создан 21 сен.

Stevenvhstevenvh

2,1k2020 золотых знаков442442 серебряных знака657657 бронзовых знаков

\ $ \ endgroup \ $ 1 \ $ \ begingroup \ $

В многообмоточном трансформаторе каждая обмотка (включая центральный отвод, если он есть, и несколько отводов) обозначается отдельным цветом кабеля.то есть обмотка с центром имеет другой цвет, а обмотка без отвода — другой цвет. кроме того, у них другой размер кабеля

Создан 29 мая ’15 в 23: 432015-05-29 23:43

\ $ \ endgroup \ $ Высокоактивный вопрос .Заработайте 10 репутации (не считая бонуса ассоциации), чтобы ответить на этот вопрос. Требование репутации помогает защитить этот вопрос от спама и отсутствия ответов.

Не тот ответ, который вы ищете? Просмотрите другие вопросы с метками трансформатор или задайте свой вопрос.

Электротехнический стек Exchange лучше всего работает с включенным JavaScript

Ваша конфиденциальность

Нажимая «Принять все файлы cookie», вы соглашаетесь с тем, что Stack Exchange может хранить файлы cookie на вашем устройстве и раскрывать информацию в соответствии с нашей Политикой в отношении файлов cookie.

Принимать все файлы cookie Настроить параметры

Основные операции трансформатора

Изучив этот раздел, вы сможете описать:
• Принцип работы трансформатора.
• Передаточное число.
• Коэффициент мощности.
• Коэффициент трансформации.
• Потери в трансформаторе: медь, гистерезис и вихревые токи.
• КПД трансформатора и ток холостого хода.

Трансформаторы.

Трансформатор использует принципы электромагнетизма для переключения одного уровня переменного напряжения на другой. Работа Фарадея в 19 веке показала, что изменяющийся ток в проводнике (например,грамм. первичная обмотка трансформатора) создает изменяющееся магнитное поле вокруг проводника. Если другой проводник (вторичная обмотка) поместить в это изменяющееся магнитное поле, в этой обмотке будет индуцироваться напряжение.

Передаточное число.

Фарадей также рассчитал, что напряжение, индуцированное во вторичной обмотке, будет иметь величину, которая зависит от ОТНОШЕНИЯ ОБОРОТОВ трансформатора. т.е. если вторичная обмотка имеет половину числа витков первичной обмотки, то вторичное напряжение будет вдвое меньше напряжения на первичной обмотке.Точно так же, если вторичная обмотка имеет вдвое больше витков первичной обмотки, вторичное напряжение будет вдвое больше первичного напряжения.

Коэффициент мощности.

Поскольку трансформатор является пассивным компонентом (у него нет внешнего источника питания), он не может выдавать больше мощности из вторичной обмотки, чем подается на первичную обмотку. Следовательно, если вторичное напряжение больше первичного напряжения на определенную величину, вторичный ток будет меньше первичного тока на аналогичную величину, т.е.е. Если напряжение увеличится вдвое, ток уменьшится вдвое.

Рис. 11.1.1 Основные операции трансформатора.

Коэффициент трансформации.

Функционирование базового трансформатора

можно описать двумя формулами, связывающими коэффициент трансформации с числом витков обмоток трансформатора.

В _P = первичное напряжение.
I _P = первичный ток.
В _S = вторичное напряжение.
I _S = вторичный ток.
N _P = количество витков в первичной обмотке.
N _S = количество витков вторичной обмотки.

Потери трансформатора.

Формулы на рис. 11.1.1 относятся к идеальному трансформатору, то есть трансформатору без потерь мощности, в котором первичный вольт-ампер = вторичный вольт-ампер.

Хотя практические трансформаторы могут быть чрезвычайно эффективными, некоторые потери будут происходить из-за того, что не весь магнитный поток, создаваемый первичной обмоткой, будет связываться со вторичной обмоткой.Потери мощности, возникающие в трансформаторе, бывают трех типов;

1. Потери меди.

Эти потери также можно назвать потерями в обмотке или потерями I2R, поскольку они могут возникать в обмотках, сделанных не из меди, а из других металлов. Потери проявляются в виде тепла, выделяемого в обмотках (медных) проводов, поскольку они рассеивают мощность из-за сопротивления провода.

Потери мощности в обмотке трансформатора можно рассчитать, используя ток в обмотке и ее сопротивление в формуле для мощности P = I ² R.Эта формула является причиной того, что потери в меди иногда называют потерями I ² R. Чтобы свести к минимуму потери, сопротивление обмотки должно быть низким с использованием провода подходящей площади сечения и низкого удельного сопротивления.

2. Гистерезисные потери.

Каждый раз, когда переменный ток меняет направление на противоположное (один раз в каждом цикле), крошечные «магнитные домены» в материале сердечника меняются местами. Это физические изменения в основном материале, отнимающие некоторую энергию. Количество используемой энергии зависит от «сопротивления» материала сердечника; в больших сердечниках силовых трансформаторов, где потери на гистерезис могут быть проблемой, они в значительной степени решаются за счет использования специальной стали с низким сопротивлением «ориентированной зернистостью» в качестве материала сердечника.

3. Вихретоковые потери.

Поскольку железный или стальной сердечник является электрическим проводником, а также магнитной цепью, изменяющийся ток в первичной обмотке будет иметь тенденцию создавать ЭДС внутри сердечника, а также во вторичной обмотке. Токи, индуцируемые в сердечнике, будут противодействовать изменениям магнитного поля, происходящим в сердечнике. По этой причине эти вихревые токи должны быть как можно меньше. Это достигается разделением металлического сердечника на тонкие листы или «пластинки», каждый из которых изолирован от других изолирующим слоем лака или оксида.Ламинированные сердечники значительно уменьшают образование вихревых токов, не влияя на магнитные свойства сердечника.

Ферритовые сердечники.

В высокочастотных трансформаторах потери на вихревые токи уменьшаются за счет использования сердечника из керамического материала, содержащего большую часть мельчайших металлических частиц, железной пыли или марганцево-цинка. Керамика изолирует металлические частицы друг от друга, давая эффект ламината и лучше работая на высоких частотах.

Благодаря способам снижения потерь, описанным выше, практические трансформаторы по своим характеристикам почти полностью приближаются к идеальным.В мощных силовых трансформаторах может быть достигнут КПД около 98%. Поэтому для большинства практических расчетов можно считать трансформатор «идеальным», если не указаны его потери. Фактические вторичные напряжения в практическом трансформаторе будут лишь немного меньше, чем рассчитанные с использованием теоретического коэффициента трансформации.

Ток выключения.

Поскольку трансформатор работает почти идеально, мощность как в первичной, так и во вторичной обмотках одинакова, поэтому, когда на вторичную обмотку не подается нагрузка, вторичный ток не течет, а мощность во вторичной обмотке равна нулю (V x I = 0).Следовательно, несмотря на то, что к первичной обмотке приложено напряжение, ток не будет течь, поскольку мощность в первичной обмотке также должна быть равна нулю. В практических трансформаторах «ток холостого хода» в первичной обмотке на самом деле очень низкий.

Вольт на оборот.

Трансформатор с первичной обмоткой на 1000 витков и вторичной обмоткой на 100 витков имеет соотношение витков 1000: 100 или 10: 1. Следовательно, 100 вольт, приложенное к первичной обмотке, создаст вторичное напряжение 10 вольт.

Другой способ измерения напряжения трансформатора — вольт / виток; если 100 вольт, приложенное к 1000 витков первичной обмотки, дает 100/1000 = 0.1 вольт на виток, тогда каждый отдельный виток 100-витковой вторичной обмотки будет производить 0,1 В, поэтому общее вторичное напряжение будет 100 × 0,1 В = 10 В.

Тот же метод можно использовать для определения значений напряжения, возникающего на отдельных ответвлениях автотрансформатора, если известно количество витков на ответвление.

Просто разделите общее напряжение всей обмотки на общее количество витков и умножьте этот результат на количество витков в конкретном ответвлении.

Моторные трансформаторы и распределительные системы (часть 2)

Прод. из части 1

Напряжение, ток и коэффициент трансформации трансформатора

Отношение числа витков в первичной обмотке трансформатора к числу витков в его вторичная обмотка известна как отношение витков и такая же, как у трансформатора. коэффициент напряжения. Например, если трансформатор имеет коэффициент трансформации 10: 1, то для каждые 10 витков первичной обмотки будет 1 виток вторичной обмотка.Подача 10 В на первичную обмотку снижает напряжение и на вторичной обмотке будет выходное напряжение 1 В. Полная противоположность верно для трансформатора с соотношением витков 1:10. Трансформатор с Соотношение витков 1:10 будет иметь 1 виток первичной обмотки на каждые 10 включает вторичную обмотку. В этом случае подача 10 В на первичный обмотка увеличивает напряжение и будет производить 100 вольт на вторичной обмотке. обмотка. Фактическое количество витков не имеет значения, важна только степень поворотов.Комплект для проверки коэффициента трансформации трансформатора, такой как показанный на рис.19, может напрямую Измерьте коэффициент трансформации однофазных трансформаторов, а также трехфазных трансформаторы. Любые отклонения от номинальных значений будут указывать на проблемы в обмотки трансформатора и в цепях магнитопровода.

Рис.19 Комплект для проверки коэффициента трансформации трансформатора. Например, Megger, megger.com

Коэффициент напряжения идеального трансформатора (без потерь) прямо связано с коэффициентом оборотов, а коэффициент по току обратно связан к передаточному числу витков:

Обороты первичной обмотки / Обороты вторичной = Напряжение первичной обмотки / Напряжение вторичной обмотки = Ток вторичный / текущий первичный

В следующей таблице приведены примеры некоторых распространенных однофазных трансформаторов. передаточные числа оборотов основаны на номинальном первичном и вторичном напряжении.

Первичное напряжение | Вторичное напряжение | Коэффициент трансформации 480 В 240 В 2: 1 480 В 120 В 4: 1 480 В 24 В 20: 1 600 В 120 В 5: 1 600 В 208 В 2,88: 1 208 В 120 V 1.73: 1

На рис. 20 показана принципиальная схема повышающего трансформатора с обмоткой 900 витков на первичной обмотке и 1800 витков на вторичной обмотке. В качестве повышающего блока этот трансформатор преобразует низковольтные и сильноточные мощность в высоковольтную, слаботочную мощность. Уравнения трансформатора, которые применяются к этой схеме следующим образом:

Соотношение витков = Число витков на первичной обмотке / Число витков на вторичной

= 900/1800 = 1/2 = 1: 2 передаточное число

Если известно напряжение одной обмотки и соотношение витков, напряжение другой обмотки можно определить.

Первичное напряжение = Вторичное напряжение × Коэффициент трансформации Вторичное напряжение = Первичное напряжение / коэффициент трансформации

Если известны ток одной обмотки и соотношение витков, ток другой обмотки можно определить.

Первичный ток = вторичный ток / коэффициент передачи

Вторичный ток = Первичный ток × Коэффициент трансформации

На рис. 21 представлена принципиальная схема понижающего трансформатора с обмоткой 1000 витков на первичной обмотке и 50 витков на вторичной обмотке.В качестве понижающего блока этот трансформатор преобразует высоковольтные и слаботочные мощность в низковольтную, сильноточную мощность. Используется проволока большего диаметра во вторичной обмотке, чтобы справиться с увеличением тока. Главная обмотка, которая не должна проводить такой большой ток, может быть выполнена из проволока меньшего диаметра. Уравнения трансформатора, применимые к этой схеме такие же, как у повышающего трансформатора:

Передаточное число = количество витков первичной обмотки / число витков первичной обмотки. вторичный

Если известно напряжение одной обмотки и соотношение витков, напряжение другой обмотки можно определить.

Первичное напряжение = Вторичное напряжение × Передаточное число

Вторичное напряжение = Первичное напряжение / Передаточное число

Если известны ток одной обмотки и соотношение витков, ток другой обмотки можно определить.

Рис.20 Повышающий трансформатор.

Илл.21 Понижающий трансформатор.

Ill.22 Понижающий трансформатор, подключенный к резистивной нагрузке.

Вторичный ток = Первичный ток × Коэффициент трансформации

Трансформатор автоматически регулирует входной ток в соответствии с требованиями. его выходного тока или тока нагрузки.Если к вторичной обмотке не подключена нагрузка обмотка, только небольшое количество тока, известное как ток намагничивания (также известный как ток возбуждения), протекает через первичную обмотку. Обычно трансформатор спроектирован таким образом, что мощность, потребляемая тока намагничивания хватает только на преодоление потерь в железном сердечнике и в сопротивлении провода, которым намотана первичная обмотка.

Если вторичная цепь трансформатора перегружена или закорочена, также резко возрастает первичный ток.По этой причине плавкий предохранитель устанавливается последовательно с первичной обмоткой для защиты как первичные и вторичные цепи от перегрузки по току. Самый критический Параметр трансформатора — его изоляционные качества. Выход из строя трансформатора, в большинстве случаев можно проследить выход из строя изоляции одного или более обмоток.

Для чисто резистивной нагрузки по закону Ома количество вторичных ток обмотки равен вторичному напряжению, деленному на значение сопротивление нагрузки, подключенной к вторичной цепи (незначительная обмотка катушки предполагается сопротивление).Рис.22 показывает принципиальную схему понижающего трансформатор с соотношением витков 20: 1, подключенный к резистивной нагрузке 0,6 Ом. Уравнения трансформатора, применимые к этой схеме, следующие:

Ток вторичной обмотки = напряжение вторичной обмотки / сопротивление нагрузки

Ток первичной обмотки = Ток вторичной обмотки / коэффициент передачи

Номинальная мощность трансформатора

Ill.23 Однофазный трансформатор 25 кВА, номинальный ток полной нагрузки 480/240 В.

Ток полной нагрузки, 52 А

Питание 480 В переменного тока; Ток полной нагрузки 104 А; 25 кВА 480 В первичная 240 В вторичный

Ill.24 Трехфазный трансформатор 37,5 кВА, номинальный ток полной нагрузки 480/240 В.

Так же, как номинальная мощность в лошадиных силах обозначает мощность электрического Для двигателя номинальная мощность трансформатора в кВА указывает на его максимальную выходную мощность. Номинальные значения трансформаторов кВА рассчитываются следующим образом:

Однофазные нагрузки: кВА = I × E / 1000

Трехфазные нагрузки: кВА = I × E x sqr-rt (3) / 1000

Максимальную номинальную мощность трансформатора можно найти на его табличке. паспортная табличка.Трансформаторы указаны в вольт-амперах (ВА) или киловольт-амперах. (кВА). Можно вспомнить, что вольт-амперы — это полная мощность, подаваемая на схема от источника, и включает в себя реальную (ватт) и реактивную (VAR) власть. Первичные и вторичные токи полной нагрузки обычно не приводятся. Если вместе с первичным напряжением указывается вольт-амперная характеристика, тогда ток полной нагрузки в первичной обмотке можно определить с помощью следующих уравнений:

Однофазный: ток полной нагрузки = ВА / напряжение

Трехфазный: ток полной нагрузки =

ил.23 представлена схема однофазного трансформатора 25 кВА, номинальная 480 В первичная и 240 В вторичная. Номинальная первичная и вторичная нагрузка при полной нагрузке. токи рассчитываются следующим образом:

Первичный ток полной нагрузки =

Вторичный ток полной нагрузки = кВА × 1000 / Напряжение

На рис.24 представлена схема трехфазного трансформатора 37,5 кВА, номинальная 480 В первичная и 208 В вторичная. Номинальная первичная нагрузка при полной нагрузке и вторичные токи рассчитываются следующим образом:

ЧАСТЬ 2 ВИКТОРИНА

1.Дайте определение терминам первичной и вторичной обмоток применительно к трансформатору. обмотка.

2. По какому принципу трансформатор классифицируется как повышающий или понижающий тип?

3. Объясните, как происходит передача энергии в трансформаторе.

4. В идеальном трансформаторе какая связь между:

а. Соотношение витков и соотношение напряжений?

г. Соотношение напряжений и тока?

г.Первичная мощность и вторичная мощность?

5. Понижающий трансформатор с соотношением витков 10: 1 имеет напряжение 120 В переменного тока. к его первичной обмотке катушки. Нагрузочный резистор сопротивлением 3 Ом подключен через вторичная обмотка. Предполагая идеальные условия трансформатора, рассчитайте следующий:

а. Напряжение вторичной обмотки.

г. Ток обмотки вторичной катушки.

г. Ток катушки первичной обмотки.

6. Повышающий трансформатор имеет первичный ток 32 А и напряжение 240 В.Вторичная обмотка имеет ток 2 А. Предполагая идеальный условия трансформатора, рассчитайте следующее:

а. Потребляемая мощность первичной обмотки.

г. Выходная мощность вторичной обмотки.

г. Напряжение вторичной обмотки.

г. Передаточное число

7. Что подразумевается под термином намагничивание трансформатора или ток возбуждения?

8. Почему предохранитель, включенный последовательно с обмоткой первичной катушки, защищает? как первичная, так и вторичная цепи обмотки катушки от чрезмерного тока?

9.Мощность трансформатора указана в ваттах или вольт-амперах? Почему?

10. Первичная обмотка трансформатора имеет 900 витков, а вторичная обмотка имеет 90 витков. Какая обмотка трансформатора имеет больший диаметр? дирижер? Почему?

11. Первичная обмотка трансформатора рассчитана на 480 В, а вторичная обмотка. на 240 В. Какая обмотка трансформатора имеет провод большего диаметра? Почему?

12. Однофазный трансформатор рассчитан на 0.5 кВА, первичное напряжение 480 В, а вторичное напряжение 120 В. Какая максимальная полная нагрузка что может быть поставлено второстепенным?

ЧАСТЬ 3: Соединения и системы трансформатора

Полярность трансформатора

Полярность трансформатора относится к относительному направлению или полярности индуцированное напряжение между высоковольтными и низковольтными выводами трансформатор. Важно понимать маркировку полярности трансформатора. при выполнении трехфазных и однофазных трансформаторных соединений.Знания полярности также требуется для подключения трансформаторов напряжения и тока. к силовым реле и реле защиты.

На силовых трансформаторах выводы обмотки высокого напряжения имеют маркировку h2 и h3, а выводы низковольтной обмотки обозначены X1 и X2 (рис.25). К по соглашению, h2 и X1 имеют одинаковую полярность, что означает, что когда h2 мгновенно положительный, X1 также мгновенно положительный. Эти маркировка используется для установления правильных клеммных соединений, когда однофазные трансформаторы подключаются параллельно, последовательно и трехфазные. конфигурации.

На практике четыре клеммы на однофазном трансформаторе устанавливаются стандартным образом, так что трансформатор имеет либо аддитивное, либо вычитающее полярность. Будет ли полярность аддитивной или вычитающей, зависит от расположение клемм H и X. Говорят, что трансформатор имеет добавку полярность, когда клемма h2 диагонально противоположна клемме X1. Сходным образом, трансформатор имеет субтрактивную полярность, когда клемма h2 находится рядом с клемма X1.На рис.26 показаны клеммы аддитивного и вычитающего трансформатора. маркировки вместе с испытательной схемой, которая может использоваться для проверки маркировки. Также показано устройство проверки полярности трансформатора, работающее от батареек, которое может выполнить тот же тест.

Илл.25 Маркировка полярности трансформатора. Rockwell Automation. Высокое напряжение обмотка; Обмотка низковольтная

Илл.26 Аддитивная и вычитающая маркировка клемм трансформатора. Добавка полярность; Схема тестирования; Субтрактивная полярность; Показания вольтметра: _ 120 В _ 12 В _ 108 В; Устройство проверки полярности трансформатора с батарейным питанием

ил.27 Электропроводка трансформатора управления двигателем. Superior Panels, www.superiorpanels.com.

Рис.28 Типовые соединения трансформатора с двойным напряжением 480 В и 240 В. Сименс, www.siemens.com. Параллельное соединение для 240 В Последовательное соединение для 480 V

Однофазные трансформаторы

Трансформаторы управления двигателем

предназначены для снижения напряжения питания до схемы управления двигателем. Большинство коммерческих и промышленных двигателей переменного тока эксплуатируются от трехфазных систем питания переменного тока в диапазоне от 208 до 600 В.Тем не мение, системы управления этими двигателями обычно работают при напряжении 120 В. Недостатком схем управления с более высоким напряжением является то, что эти более высокие напряжения может быть гораздо более опасным, чем 120 В. Кроме того, при более высоком напряжении управления система подключена непосредственно к линиям питания, когда короткое замыкание происходит в цепь управления перегорит линейный предохранитель или сработает автоматический выключатель, но может сделать это не сразу.

В некоторых случаях контакты для облегчения работы, например, в кнопках останова или реле. контактов, могут свариться до того, как защитное устройство сработает или взорвется.

Ill.29 Защита первичными и вторичными предохранителями трансформатора и правильное заземление для заземленной системы управления. solahd.com.

Илл.30 Общие соединения трансформатора «звезда» и «треугольник». Трехфазный треугольник трансформаторное подключение

Илл.31 Питание трехфазного, трехпроводного трансформатора, подключенного по схеме треугольник мощность на трехфазную нагрузку двигателя. Подключение трехфазного трансформатора звезда-звезда; Подключение трехфазного трансформатора треугольником;

Понижающие трансформаторы управления устанавливаются, когда цепь управления компоненты не рассчитаны на сетевое напряжение.Рис. 27 показывает типичный подключение понижающего трансформатора управления двигателем. Первичная сторона (h2 и h3) управляющего трансформатора будет линейным напряжением, а вторичное напряжение (X1 и X2) будет напряжением, необходимым для компоненты управления.

Доступны одно-, двух- и многоотводные трансформаторы управления первичной обмоткой. Универсальные двух- и многоступенчатые первичные трансформаторы позволяют снизить контроль питание от различных источников напряжения для решения широкого круга задач.

Рис. 28 показывает соединения для типичного используемого двойного первичного трансформатора. до шага 240 или 480 В до 120 В. Первичные соединения на трансформаторе обозначаются как h2, h3, h4 и h5. Катушка трансформатора между h2 и h3 и один между h4 и h5 рассчитаны на 240 В. каждый. Низковольтный вторичные соединения на трансформаторе, X1 и X2, могут иметь 120 В от линия на 480 или 240 В. Если трансформатор будет использоваться на шаге 480 До 120 В, первичные обмотки соединяются последовательно перемычкой. проволока или металлическое звено.Когда трансформатор должен использоваться для понижения 240 В до 120 В две первичные обмотки должны быть подключены параллельно каждой Другие.

Вторичная обмотка управляющего трансформатора может быть заземленной или незаземленной. Где заземление, сторона X2 цепи, общая для катушек, должна быть заземленным на управляющем трансформаторе. Это гарантирует, что случайное земля в цепи управления не запустит двигатель или не сделает кнопку остановки или управление не работает.Дополнительное требование для всех управляющих трансформаторов в том, что они защищены предохранителями или автоматическими выключателями. В зависимости от установка, эта защита может быть размещена на первичной, вторичной, или обе стороны трансформатора. На рис.29 показана защита предохранителями для обоих первичная и вторичная обмотки трансформатора и правильное заземление для заземленной системы управления. Предохранители должны быть подходящего размера для цепь управления. В разделе 430.72 Кодекса перечислены требования к защита трансформаторов, используемых в цепях управления двигателями.

Ill.32 Трехфазная четырехпроводная система распределения с соединением звездой.

Трехфазные трансформаторы

Большое количество энергии генерируется и передается с использованием высокого напряжения трехфазные системы. Напряжение передачи можно понизить на несколько раз, прежде чем они достигнут нагрузки двигателя. Это преобразование завершено с использованием трехфазных трансформаторов, соединенных звездой или треугольником, или их комбинации из двух. Больной.30 показаны некоторые из распространенных трехфазных звезд и треугольников. трансформаторные соединения. Соединения названы в честь того, как обмотки подключаются внутри трансформатора. Маркировка полярности фиксируется на любом трансформатор и соединения выполняются в соответствии с ними.

Трансформаторы, питающие нагрузку двигателя, могут быть подключены к нагрузке (вторичной). сторона в конфигурации треугольником или звездой. Два типа вторичного распределения Обычно используемые системы — трехфазная трехпроводная система и трехфазная четырехпроводная система.В обоих случаях вторичные напряжения одинаковы для всех три фазы. Трехфазная трехпроводная система треугольника используется для балансных нагрузки и состоит из трех обмоток трансформатора, соединенных встык. На рисунке 31 показано типичное трехфазное трехпроводное соединение трансформатора, подключенного по схеме треугольник. подача питания на нагрузку трехфазного двигателя. Для трансформатора, подключенного по схеме треугольника:

• Фазное напряжение (фаза E) вторичной обмотки трансформатора всегда равно то же, что и линейное напряжение (линия E) нагрузки.

• Линейный ток (линия I) нагрузки равен фазному току. (I фаза) вторичной обмотки трансформатора, умноженной на 1,73.

кВА (трансформатор) =

• Константа 1,73 является квадратным корнем из 3 и используется, потому что трансформатор фазные обмотки разнесены на 120 электрических градусов.

Другим широко используемым трехфазным распределителем является трехфазное четырехпроводное система. На рисунке 32 показан типичный трехфазный четырехпроводной распределитель, соединенный звездой. система.Три фазы соединяются в общей точке, которая называется нейтральный. Из-за этого ни одна из обмоток не зависит от другой обмотки. Таким образом, трехфазная четырехпроводная система используется для несбалансированные нагрузки. Фазы разнесены на 120 электрических градусов; тем не мение, у них есть общая точка. Для трансформатора, подключенного к звездообразному трансформатору:

• Междуфазное напряжение равно межфазному напряжению. умножить на 1,73.

• Линейный ток равен фазному току.

кВА (трансформатор) =

• Общие схемы 480Y / 277 В и 208Y / 120 В.

Конфигурация треугольник-звезда является наиболее часто используемым трехфазным трансформатором. связь. Проиллюстрировано типичное преобразование напряжения треугольник-звезда. в Илл.33.

Вторичная обмотка обеспечивает нейтральную точку для подачи питания между фазой и нейтралью. к однофазным нагрузкам. Нейтральная точка также заземлена по соображениям безопасности. На трехфазную нагрузку подается напряжение 208 В, а на однофазное напряжение. нагрузка составляет 208 В или 120 В.Когда вторичная обмотка трансформатора подает большие количества несимметричных нагрузок, дельта-первичная обмотка обеспечивает лучшее текущий баланс по первоисточнику.

Автотрансформатор, показанный на рисунке 34, представляет собой трансформатор, состоящий из одинарная обмотка с точками электрического соединения, называемыми отводами. Каждое нажатие соответствует другому напряжению, так что фактически часть один и тот же индуктор действует как часть первичной и вторичной обмоток. Там нет гальванической развязки между входными и выходными цепями, в отличие от традиционный двухобмоточный трансформатор.Соотношение среднего и начального напряжение равно отношению количества витков ответвления, которое они подключают к. Например, подключение к отводу 50% (посередине) и внизу автотрансформатора. output уменьшит входное напряжение вдвое. Потому что для этого требуется меньше обмоток и меньшего сердечника, автотрансформатор для некоторых силовых приложений обычно легче и дешевле, чем двухобмоточный трансформатор. Регулируемый автотрансформатор это тот, в котором выходное соединение выполнено через скользящую щетку.Переменные автотрансформаторы широко используются там, где регулируется напряжение переменного тока. являются обязательными.

Пускатель двигателя с автотрансформатором, такой как показано на рис. 35, снижает пусковой ток. ток двигателя с помощью трехкатушечного автотрансформатора на линии впереди двигателя, чтобы понизить напряжение, подаваемое на клеммы двигателя. К уменьшая напряжение, ток, потребляемый из линии, уменьшается во время запускать. В период пуска двигатель подключен к пониженному напряжению. отводы на автотрансформаторе.Как только двигатель набирает обороты, он автоматически подключен к линейному напряжению.

Измерительные трансформаторы

Рис. 33 Типовая конфигурация трехфазного четырехпроводного трансформатора, соединенного треугольником.

Илл.34 Автотрансформатор. Superior Electric, www.superiorelectric.com. Переменная автотрансформатор

Илл.35 Автотрансформаторный пускатель двигателя. Rockwell Automation.

Илл.36 Измерительные трансформаторы.Производство Hammond, hammondmfg.com. Трансформатор потенциала; Трансформатор тока; Амперметр; Защитное реле; Вольтметр; Мотор

Рис.37 Трансформатор тока. ABB, abb.com. Вторичный; Начальный; Текущий трансформатор; Амперметр; Вторичный; Начальный; Мотор

Измерительные трансформаторы — это небольшие трансформаторы, используемые вместе с используемые инструменты, такие как амперметры, вольтметры, измерители мощности и реле в защитных целях (рис. 36). Эти трансформаторы понижают напряжение или ток цепи до низкого значения, которое может быть эффективно и безопасно используется для работы с инструментами.Измерительные трансформаторы также обеспечивают изоляция между прибором и высоким напряжением силовой цепи.

Трансформатор потенциала (напряжения) работает по тому же принципу, что и стандартный силовой трансформатор. Основное отличие состоит в том, что емкость трансформатор напряжения относительно невелик по сравнению с силовыми трансформаторами. Потенциальные трансформаторы имеют номинальную мощность от 100 ВА до 500 ВА. VA. Вторичная низковольтная сторона обычно намотана на 120 В, что делает можно использовать стандартные приборы с номинальным потенциалом катушки 120 В.Первичная сторона предназначена для параллельного подключения контролируемая цепь.

Трансформатор тока — это трансформатор с подключенной первичной обмоткой. последовательно с линейным проводником.

Проводник проходит через центр трансформатора, как показано на рисунке. на рисунке 37, и составляет один первичный виток. Трансформатор тока питает прибор и / или защитное устройство с малым током, пропорциональным к основному току.Вторичная обмотка, состоящая из множества витков, разработан для выработки стандартного 5А, когда его номинальный ток течет в Главная. Вторичная цепь трансформатора тока никогда не должна открываться при наличии тока в первичной обмотке. Если вторичный не нагружен, этот трансформатор увеличивает напряжение до опасного уровня. уровень, из-за высокого передаточного числа.

Следовательно, вторичная обмотка трансформатора тока всегда должна закорачиваться. когда не подключен к внешней нагрузке.

ЧАСТЬ 3 ВИКТОРИНА

1. Объясните, каким образом провода высокого и низкого напряжения однофазное преобразование мощности.

2. Выполняется проверка полярности трансформатора, показанного на рис. 38.

а. Какая полярность указана?

г. Какое значение напряжения на вторичной обмотке?

г. Правильно перерисуйте схему с немаркированными выводами трансформатора. помечены.

3. Цепь управления трехфазным двигателем на 480 В нормально работает. при каком напряжении? Почему?

4. Управляющий трансформатор с двумя первичными обмотками 240/480 В должен работать от трехфазная система на 480 В. Как бы соединить две первичные обмотки относительно друг друга? Почему?

5. Для цепи управления двигателем на рис. 39 предположим, что цепь неверна. заземлен на X1, а не правильно, как показано на X2. С этим неправильным подключения, объясните, как будет работать цепь управления, если пункт 2 кнопка останова или пуска должна была случайно заземиться.

6. Каковы два основных типа конфигураций трехфазного трансформатора?

7. Напряжение между фазой и нейтралью трехфазного четырехпроводного устройства, соединенного звездой. Система распределения рассчитана на 277 В. Какова бы ее межфазная мощность? быть?

8. Почему необходимо применять константу 1,73 (v 3) в трехфазном схемные расчеты?

9. Объясните основное различие между первичной и вторичной цепями. стандартного трансформатора напряжения и автотрансформатора.

10. Как автотрансформаторы используются для уменьшения пускового тока при больших трехфазные двигатели?

11. Приведите два примера использования измерительных трансформаторов. использовал.

12. Сравните первичное соединение трансформатора напряжения с этим. трансформатора тока.

13. Какие важные меры предосторожности следует соблюдать при эксплуатации трансформаторы тока в цепях под напряжением?

14.Номинальный ток первичной обмотки трансформатора тока составляет 100 А, а его вторичный номинал составляет 5 А. Амперметр, подключенный через вторичный показывает 4 А. Какое значение тока в первичном?

ПРИМЕРЫ ПОИСКА НЕИСПРАВНОСТЕЙ:

1. Управляющий трансформатор для пускателя трехфазного электродвигателя. проверен и обнаружен обрыв вторичной обмотки. Обсуди, что произойдет, если будет предпринята попытка временно задействовать элемент управления. система напрямую от двух трехфазных линий питания.

2. Две первичные обмотки двойного первичного управляющего трансформатора (240 В или 480 В) должны быть подключены параллельно для изменения линейного напряжения От 240 В до управляющего напряжения 120 В. Предполагая, что две первичные обмотки неправильно соединены последовательно, а не параллельно, что будет это есть в цепи управления?

ТЕМЫ ДЛЯ ОБСУЖДЕНИЯ И КРИТИЧЕСКОЕ МЫШЛЕНИЕ:

1. Обсудите, как электроэнергия может быть распределена в небольшом коммерческом объекте. или промплощадка.

2. Изучите характеристики типичного четырехпроводного источника питания. Щит для питания однофазных и трехфазных нагрузок. Включают в ваших выводах:

• Все электрические характеристики

• Схема внутренней шины

• Соединения для однофазных и трехфазных нагрузок

Трансформаторов — Университетская физика, Том 2

Цели обучения

К концу раздела вы сможете:

Объясните, почему электростанции передают электричество при высоком напряжении и малом токе и как они это делают
Разработать взаимосвязь между током, напряжением и количеством обмоток в повышающих и понижающих трансформаторах

Хотя электроэнергия переменного тока вырабатывается при относительно низком напряжении, она передается по линиям передачи с очень высоким напряжением (до 500 кВ).Одна и та же мощность может передаваться при разных напряжениях, потому что мощность — это продукт (для простоты мы игнорируем фазовый коэффициент. Таким образом, конкретная потребность в мощности может быть удовлетворена при низком напряжении и высоком токе или при высоком напряжении и низком токе. Преимущество выбора высокого напряжения / низкого тока заключается в том, что он приводит к более низким омическим потерям в линиях передачи, которые могут быть значительными в линиях длиной много километров ((Рисунок)).

Среднеквадратичное значение напряжения электростанции в конечном итоге необходимо понизить с 12 кВ до 240 В, чтобы его можно было безопасно ввести в дом.Линия передачи высокого напряжения позволяет передавать слабый ток через подстанцию на большие расстояния.

Обычно переменные ЭДС, производимые на электростанциях, «повышаются» до очень высоких напряжений перед передачей по линиям электропередачи; затем они должны быть «понижены» до относительно безопасных значений (110 или 220 В, действующее значение), прежде чем они будут введены в дома. Устройство, которое преобразует напряжение из одного значения в другое с помощью индукции, — это трансформатор ((рисунок)).

Трансформаторы

используются для понижения высокого напряжения в линиях электропередачи до 110–220 В, используемых в домах. (кредит: модификация работы Fortyseven / Flickr)

Как показано на рисунке, трансформатор в основном состоит из двух отдельных катушек или обмоток, намотанных вокруг сердечника из мягкого железа. Первичная обмотка имеет петли или витки и подключена к переменному напряжению. Вторичная обмотка имеет витки и подключена к нагрузочному резистору. Мы предполагаем идеальный случай, когда все силовые линии магнитного поля ограничены сердечником, так что одинаковый магнитный поток проникает в каждый виток как первичной, так и вторичной обмоток.Мы также пренебрегаем потерями энергии на магнитный гистерезис, на омический нагрев в обмотках и на омический нагрев индуцированных вихревых токов в сердечнике. У хорошего трансформатора потери могут составлять всего 1% от передаваемой мощности, так что это неплохое предположение.

Повышающий трансформатор (во вторичной обмотке больше витков, чем в первичной). Две обмотки намотаны на сердечник из мягкого железа.

Для анализа схемы трансформатора сначала рассмотрим первичную обмотку.Входное напряжение равно разности потенциалов, индуцированной на первичной обмотке. Согласно закону Фарадея, индуцированная разность потенциалов равна потоку, проходящему через один виток первичной обмотки. Таким образом,

Точно так же выходное напряжение, подаваемое на нагрузочный резистор, должно равняться разности потенциалов, индуцированной во вторичной обмотке. Поскольку трансформатор идеален, магнитный поток через каждый виток вторичной обмотки также составляет

Объединяя последние два уравнения, получаем

Следовательно, при соответствующих значениях входного напряжения можно «повышать» или «понижать» () до выходного напряжения.Это часто сокращенно называют уравнением трансформатора,

, который показывает, что отношение вторичного напряжения к первичному в трансформаторе равно отношению количества витков в их обмотках. Для повышающего трансформатора, который увеличивает напряжение и уменьшает ток, это отношение больше единицы; для понижающего трансформатора, который снижает напряжение и увеличивает ток, это отношение меньше единицы.

Согласно закону сохранения энергии, мощность, вводимая в первичную обмотку в любой момент, должна быть равна мощности, рассеиваемой в резисторе вторичной цепи; таким образом,

В сочетании с (Рисунок) это дает

Если напряжение повышается, ток понижается, и наоборот.

Наконец, мы можем использовать вместе с (Рисунок) и (Рисунок), чтобы получить

, который говорит нам, что входное напряжение «видит» не сопротивление, а сопротивление.

Наш анализ основан на мгновенных значениях напряжения и тока. Однако полученные уравнения не ограничиваются мгновенными значениями; они справедливы также для максимальных и среднеквадратичных значений.

Проверьте свое понимание Трансформатор понижает линейное напряжение с 110 до 9.0 В, чтобы на дверной звонок можно было подавать ток 0,50 А. а) Каково соотношение количества витков первичной и вторичной обмоток? б) Какой ток в первичной обмотке? (c) Какое сопротивление видит источник 110 В?

а. 12: 1; б. 0,042 А; c.

Сводка

Электростанции передают высокое напряжение при малых токах, чтобы снизить омические потери на многокилометровых линиях электропередачи.
Трансформаторы используют индукцию для преобразования напряжения из одного значения в другое.
Для трансформатора напряжения на первичной и вторичной катушках или обмотках связаны уравнением трансформатора.
Токи в первичной и вторичной обмотках связаны количеством первичных и вторичных петель или витков в обмотках трансформатора.
Повышающий трансформатор увеличивает напряжение и снижает ток, тогда как понижающий трансформатор снижает напряжение и увеличивает ток.

Концептуальные вопросы

Почему линии передачи работают при очень высоком напряжении, в то время как бытовые цепи работают при довольно низком напряжении?

Тепловые потери меньше, если линии передачи работают при низких токах и высоких напряжениях.

Как отличить первичную обмотку от вторичной в повышающем трансформаторе?

Аккумуляторы в некоторых электронных устройствах заряжаются с помощью адаптера, подключенного к сетевой розетке. Подумайте о назначении адаптера.

В адаптере есть понижающий трансформатор, обеспечивающий более низкое напряжение и, возможно, более высокий ток, при котором устройство может работать.

Будет ли трансформатор работать, если на входе постоянное напряжение?

Почему первичная и вторичная обмотки трансформатора намотаны на один и тот же замкнутый контур из железа?

, поэтому каждый контур может испытывать одинаковое изменение магнитного потока

Проблемы

Повышающий трансформатор спроектирован так, что выход его вторичной обмотки составляет 2000 В (действующее значение), когда первичная обмотка подключена к линейному напряжению 110 В (среднеквадратичное значение).(а) Если в первичной обмотке 100 витков, сколько витков во вторичной обмотке? (b) Если резистор, подключенный ко вторичной обмотке, потребляет действующий ток 0,75 А, каков ток в первичной обмотке?

Повышающий трансформатор, подключенный к линии 110 В, используется для питания водородно-газовой газоразрядной трубки с напряжением 5,0 кВ (действующее значение). Трубка рассеивает мощность 75 Вт. (а) Каково отношение числа витков вторичной обмотки к числу витков первичной обмотки? (b) Каковы среднеквадратичные токи в первичной и вторичной обмотках? (c) Какое эффективное сопротивление видит источник 110 В?

а.45: 1; б. 0,68 А, 0,015 А; c.

Источник ЭДС переменного тока выдает мощность 5,0 мВт при действующем токе 2,0 мА, когда он подключен к первичной обмотке трансформатора. Среднеквадратичное значение напряжения на вторичной обмотке составляет 20 В. (a) Какое напряжение на первичной обмотке и ток через вторичную обмотку? (б) Какое отношение витков вторичной обмотки к первичной у трансформатора?

Трансформатор используется для понижения напряжения 110 В от настенной розетки до 9,0 В для радио. (а) Если у первичной обмотки 500 витков, сколько витков у вторичной обмотки? (b) Если радиостанция работает при токе 500 мА, каков ток через первичную обмотку?

Трансформатор используется для питания поезда модели на 12 В от сетевой розетки на 110 В.Поезд работает при мощности 50 Вт. (а) Какое среднеквадратичное значение тока во вторичной обмотке трансформатора? (b) Каков среднеквадратичный ток в первичной обмотке? (c) Каково соотношение количества витков первичной и вторичной обмоток? (г) Какое сопротивление поезда? (e) Какое сопротивление видит источник 110 В?

Дополнительные проблемы

Конденсатор емкостью 700 пФ подключен к источнику переменного тока с амплитудой напряжения 160 В и частотой 20 кГц. (а) Определите емкостное сопротивление конденсатора и амплитуду выходного тока источника.(b) Если частота изменяется на 60 Гц при сохранении амплитуды напряжения 160 В, каковы емкостное реактивное сопротивление и амплитуда тока?

Катушка индуктивности 20 мГн подключена к источнику переменного тока с переменной частотой и амплитудой постоянного напряжения 9,0 В. (a) Определите реактивное сопротивление цепи и максимальный ток через катушку индуктивности, когда частота установлена на 20 кГц. . (b) Проделайте те же вычисления для частоты 60 Гц.

а. ; б.

Конденсатор подключен к источнику переменного тока частотой 60 Гц с амплитудой напряжения 50 В.а) Каков максимальный заряд конденсатора? (б) Каков максимальный ток в конденсаторе? (c) Каково соотношение фаз между зарядом конденсатора и током в цепи?

Катушка индуктивности 7,0 мГн подключена к источнику переменного тока частотой 60 Гц, амплитуда напряжения которого составляет 50 В. (a) Каков максимальный ток через катушку индуктивности? (b) Каково соотношение фаз между сквозным током и разностью потенциалов в катушке индуктивности?

а. 19 А; б. индуктор выводов на

Каков импеданс цепи серии RLC на резонансной частоте?

Какое сопротивление R в схеме, показанной ниже, если амплитуда переменного тока через катушку индуктивности равна 4.24 А?

Источник переменного тока с амплитудой напряжения 100 В и частотой 1,0 кГц управляет последовательной цепью RLC с,, и. (а) Определите среднеквадратичное значение тока в цепи. (б) Каковы среднеквадратичные значения напряжения на трех элементах? (c) Каков фазовый угол между ЭДС и током? (d) Какова выходная мощность источника? (e) Какая мощность рассеивается на резисторе?

Генератор электростанции вырабатывает 100 А при 15 кВ (действующее значение).Трансформатор используется для повышения напряжения в линии электропередачи до 150 кВ (действующее значение). (а) Какой действующий ток в линии передачи? (b) Если сопротивление на единицу длины линии равно потерям мощности на метр в линии? (c) Каковы были бы потери мощности на метр, если бы линейное напряжение составляло 15 кВ (действующее значение)?

Рассмотрим электростанцию, расположенную в 25 км от города, поставляющую в город 50 МВт электроэнергии. Линии электропередачи выполнены из алюминиевых кабелей с поперечным сечением.Найдите потерю мощности в линиях передачи, если она передается при (a) 200 кВ (среднеквадратичное значение) и (b) 120 В (среднеквадратичное значение).

а. ; б.

Для работы неоновых вывесок требуется напряжение 12 кВ. Трансформатор должен использоваться для изменения напряжения с 220 В (действующее значение) переменного тока на 12 кВ (действующее значение) переменного тока. Какое должно быть соотношение витков вторичной обмотки к виткам первичной обмотки? (b) Какой максимальный среднеквадратичный ток могут потреблять неоновые лампы, если предохранитель в первичной обмотке сработает при 0,5 А? (c) Сколько энергии потребляет неоновая вывеска, когда она потребляет максимальный ток, разрешенный предохранителем в первичной обмотке?

Задачи

Электроэнергия переменного тока напряжением 335 кВ от ЛЭП подается в первичную обмотку трансформатора.Отношение числа витков вторичной обмотки к числу витков первичной обмотки составляет. (а) Какое напряжение индуцируется во вторичной обмотке? б) Что неразумного в этом результате? (c) Какое предположение или предпосылка ответственны?

а. 335 МВ; б. результат получается слишком высоким, намного превышающим напряжение пробоя воздуха на разумных расстояниях; c. входное напряжение слишком высокое

Резистор и индуктивность 30 мГн соединены последовательно, как показано ниже, через источник переменного тока напряжением 120 В (среднеквадратичное значение), колеблющийся с частотой 60 Гц.(а) Найдите ток в цепи. (б) Найдите падение напряжения на резисторе и катушке индуктивности. (c) Найдите полное сопротивление цепи. (d) Найдите мощность, рассеиваемую резистором. (e) Найдите мощность, рассеиваемую в катушке индуктивности. (f) Найдите мощность, производимую источником.

Найдите реактивные сопротивления следующих конденсаторов и катушек индуктивности в цепях переменного тока с заданными частотами в каждом случае: (а) индуктивность 2 мГн с частотой цепи переменного тока 60 Гц; (б) индуктор 2 мГн с частотой 600 Гц цепи переменного тока; (c) индуктор 20 мГн с частотой цепи переменного тока 6 Гц; d) индуктор на 20 мГн с частотой переменного тока 60 Гц; д) конденсатор емкостью 2 мФ с частотой цепи переменного тока 60 Гц; и (е) конденсатор емкостью 2 мФ с частотой 600 Гц цепи переменного тока.

Выходной импеданс аудиоусилителя имеет импеданс, равный и не соответствует низкоомному громкоговорителю. Вас попросят вставить соответствующий трансформатор, соответствующий импедансу. Какое передаточное число вы будете использовать и почему? Используйте упрощенную схему, показанную ниже.

Покажите, что единицей СИ для емкостного реактивного сопротивления является ом. Покажите, что единицей СИ для индуктивного сопротивления также является ом.

Единицы измерения индуктивного реактивного сопротивления (рисунок) указаны ниже.Радианы можно игнорировать при модульном анализе. Генри можно определить как. Их объединение дает единицу реактивного сопротивления.

Катушка с самоиндукцией 16 мГн и сопротивлением подключена к источнику переменного тока, частоту которого можно изменять. На какой частоте напряжение на катушке будет вести ток через катушку на

Последовательная цепь RLC состоит из резистора, конденсатора и катушки индуктивности 120 мГн, сопротивление катушки которойИсточник для схемы имеет среднеквадратичное значение ЭДС 240 В на частоте 60 Гц. Рассчитайте среднеквадратичные значения напряжения на резисторе (а), конденсаторе (б) и катушке индуктивности (в).

а. 156 В; б. 42 В; c. 154 В

Последовательная цепь RLC состоит из резистора, конденсатора и катушки индуктивности 50 мГн. Источник переменного напряжения 110 В (среднеквадратичное значение) подключается к комбинации. Какова выходная мощность источника, если его частота установлена на половину резонансной частоты контура?

Глоссарий

понижающий трансформатор: , понижающий напряжение и увеличивающий ток

повышающий трансформатор: трансформатор, повышающий напряжение и понижающий ток

трансформатор: устройство, преобразующее напряжение из одного значения в другое с помощью индукции

уравнение трансформатора: , показывающее, что отношение вторичного напряжения к первичному в трансформаторе равно отношению количества витков в их обмотках

ТРАНСФОРМАТОРЫ

ТРАНСФОРМАТОРЫ ТРАНСФОРМАТОРЫ

Трансформатор изменяет электрическую энергию заданного напряжения в электрическую энергию на другом уровне напряжения.Он состоит из двух катушки, которые электрически не связаны, но которые расположены в таких способ, которым магнитное поле, окружающее одну катушку, прорезает другую катушка. Когда на одну катушку подается переменное напряжение, изменяющееся магнитное поле вокруг этой катушки создает переменное напряжение в другой катушке за счет взаимной индукции. Трансформатор также можно использовать с пульсирующий постоянный ток, но нельзя использовать чистое постоянное напряжение, так как напряжение создает переменное магнитное поле, которое является основой взаимного индукционный процесс.

Трансформатор состоит из трех основных частей, как показано на рисунке 8-197. Это железный сердечник, который обеспечивает цепь с низким сопротивлением для магнитного поля. силовые линии, первичная обмотка, которая получает электрическую энергию от источника приложенного напряжения и вторичной обмотки, которая получает электрическая энергия за счет индукции от первичной катушки.

Первичная и вторичная обмотки этого трансформатора с закрытым сердечником намотаны. на замкнутом сердечнике для получения максимального индуктивного эффекта между двумя катушками.

Существует два класса трансформаторов: (1) Используемые трансформаторы напряжения. для повышения или понижения напряжения и (2) трансформаторы тока используется в схемах приборов.

В трансформаторах напряжения первичные обмотки соединены параллельно через напряжение питания, как показано в A на рисунке 8-198. Первичные обмотки трансформаторов тока соединены последовательно в первичной цепи (B на рисунке 8-198). Из двух типов напряжение трансформатор является более распространенным.

Существует много типов трансформаторов напряжения. Большинство из них либо повышающие или понижающие трансформаторы. Фактор, определяющий, трансформатор — это повышающий или понижающий тип — это коэффициент «витков». В Коэффициент витков — это отношение количества витков в первичной обмотке. к количеству витков вторичной обмотки. Например, повороты передаточное отношение понижающего трансформатора, показанного на А рисунка 8-199 — это 5 к 1, так как в первичной обмотке в пять раз больше витков. как во вторичном.Повышающий трансформатор, показанный на рисунке B 8-199 имеет передаточное число от 1 до 4 витков.

Отношение входного напряжения трансформатора к выходному напряжению равно то же, что и коэффициент трансформации, если трансформатор имеет 100-процентный КПД. Таким образом, когда на первичную обмотку трансформатора подается 10 вольт, в A на рисунке 8-199 индуцируются два вольта в вторичный. Если на первичную обмотку трансформатора подано 10 вольт в B на рисунке 8-199 выходное напряжение на клеммах вторичной обмотки. будет 40 вольт.

Невозможно построить трансформатор со 100-процентным КПД, хотя Трансформаторы с железным сердечником могут приблизиться к этой цифре. Это потому, что все магнитные силовые линии, установленные в первичной обмотке, не пересекают витки вторичной обмотки. Определенное количество магнитного потока, называемое утечкой. магнитный поток выходит из магнитной цепи. Мера того, насколько хорошо флюс первичной обмотки, соединенной с вторичной, называется «коэффициент сцепления.»Например, если предполагается, что первичная обмотка трансформатора развивает 10 000 силовых линий и только 9 000 пересекает второстепенные, коэффициент связи будет 0,9 или, другими словами, трансформатор будет на 90 процентов эффективнее.

Когда переменное напряжение подается на первичные выводы трансформатора, будет течь переменный ток и самовосстанавливать напряжение в первичной обмотке. катушка, которая противоположна и почти равна приложенному напряжению.Различия между этими двумя напряжениями позволяет току в первичной обмотке намагнитите его ядро. Это называется возбуждающим или намагничивающим током. Магнитное поле, вызванное этим возбуждающим током, проходит через вторичную обмотку. катушка и индуцирует напряжение за счет взаимной индукции. Если нагрузка подключена через вторичную обмотку ток нагрузки протекает через вторичную обмотку. катушка будет создавать магнитное поле, которое будет стремиться нейтрализовать магнитное поле. поле, создаваемое первичным током.Это уменьшит самоиндуцированное (противодействие) напряжение в первичной катушке и допускает больший первичный ток течь. Первичный ток увеличивается по мере увеличения вторичного тока нагрузки, и уменьшается по мере уменьшения тока вторичной нагрузки. Когда вторичный снимается нагрузка, первичный ток снова снижается до малого возбуждающего тока, достаточного только для намагничивания железного сердечника трансформатора.

Если трансформатор увеличивает напряжение, он понижает ток в таком же соотношении.Это должно быть очевидно, если принять во внимание формулу мощности: для мощности (I x E) выходной (вторичной) электрической энергии такая же, как входная (первичная) мощность за вычетом потерь энергии при преобразовании процесс. Таким образом, если в сети используются 10 В и 4 А (мощность 40 Вт) в первую очередь для создания магнитного поля, будет развиваться мощность 40 Вт. во вторичном (без учета потерь). Если у трансформатора есть ступенька 4: 1, напряжение на вторичной обмотке будет 40 вольт и ток будет 1 ампер.Напряжение в 4 раза больше, а ток составляет одну четвертую от значения первичной цепи, но мощность (значение I x E) составляет такой же.

Когда известны коэффициент трансформации и входное напряжение, выходное напряжение можно определить следующим образом:

Где E — напряжение первичной обмотки, E2 — выходное напряжение первичной обмотки. вторичный, а N1 и N2 — количество витков первичной и вторичной обмоток, соответственно.

Транспонирование уравнения для определения выходного напряжения дает:

Чаще всего используются следующие типы трансформаторов напряжения:

(1) Силовые трансформаторы используются для повышения или понижения напряжения и ток во многих типах блоков питания.Они варьируются по размеру от маленьких силовой трансформатор, показанный на рисунке 8-200, используемый в радиоприемнике для большие трансформаторы, используемые для понижения напряжения высоковольтной линии до 110 — Уровень 120 вольт, используемый в домах.

На рисунке 8-201 схематический символ трансформатора с железным сердечником. Показано. В этом случае вторичная обмотка состоит из трех отдельных обмоток. Каждая обмотка питает разные цепи с определенным напряжением, которое экономит вес, место и стоимость трех отдельных трансформаторов.Каждый вторичный имеет соединение средней точки, называемое «центральным отводом», которое обеспечивает выбор половины напряжения по всей обмотке. Ведет от различные обмотки имеют цветовую маркировку производителя, как указано на рисунок 8-201. Это стандартный цветовой код, но другие коды или числа может быть использовано.

(2) Звуковые трансформаторы напоминают силовые трансформаторы. У них только один вторичные и предназначены для работы в диапазоне звуковых частот (От 20 до 20 000 с / с).

(3) ВЧ трансформаторы предназначены для работы в оборудовании, которое функционирует в радиодиапазоне частот. Обозначение ВЧ трансформатора: то же, что и для дроссельной катушки RF. Он имеет воздушный сердечник, как показано на рисунке. 8-202.

(4) Автотрансформаторы обычно используются в силовых цепях; однако они может быть разработан для других целей. Два разных символа для автотрансформаторов используемые в силовых или звуковых цепях, показаны на рисунке 8-203.Если используется в Радиочастотная связь или навигационная схема (B на рисунке 8-203), это то же самое, за исключением того, что здесь нет символа железного сердечника. Автотрансформатор использует часть обмотки в качестве первичной; и, в зависимости от от того, идет ли он вверх или вниз, он использует все или часть одного и того же обмотка как вторичная. Например, автотрансформатор, показанный в А из На рисунке 8-203 можно использовать следующие возможные варианты для первичных и вторичных клемм.

Трансформаторы тока

Трансформаторы тока используются в системах питания переменного тока для определения генератора. линейный ток и чтобы обеспечить ток, пропорциональный линейному току, для устройств защиты и управления цепями.

Трансформатор тока представляет собой трансформатор кольцевого типа, использующий токопроводящий провод питания в качестве первичного (провод питания или заземляющий провод генератор переменного тока). Ток в первичной обмотке вызывает ток во вторичной обмотке. магнитной индукцией.

Стороны всех трансформаторов тока обозначены на корпусе обозначениями «h2» и «h3». единица базы. Трансформаторы необходимо устанавливать стороной «h2» в сторону генератор в цепи, чтобы обеспечить правильную полярность.Вторичный трансформатора никогда не следует оставлять открытым во время работы системы. эксплуатируется; это может вызвать опасно высокое напряжение и привести к перегреву. трансформатор. Следовательно, выходные соединения трансформатора всегда должны быть соединенным перемычкой, когда трансформатор не используется, но осталось в системе.

Потери трансформатора

Помимо потерь мощности, вызванных несовершенным соединением, трансформаторы подвержены «медным» и «железным» потерям.Потеря меди вызвана сопротивление проводника, содержащего витки катушки. Железо потери бывают двух типов, называемых гистерезисными потерями и потерями на вихревые токи. Гистерезис потеря — это электрическая энергия, необходимая для намагничивания сердечника трансформатора, сначала в одном направлении, а затем в другом, одновременно с нанесенным переменное напряжение. Потери на вихревые токи вызваны электрическими токами (вихревые токи), индуцированные в сердечнике трансформатора переменными магнитными полями.Для уменьшения потерь на вихревые токи сердечники изготовлены из пластин, покрытых изоляция, уменьшающая циркуляцию наведенных токов.

Мощность в трансформаторах

Поскольку трансформатор не добавляет электричества в цепь, а просто изменяет или преобразует электричество, которое уже существует в цепь от одного напряжения к другому, общее количество энергии в цепи должен оставаться таким же. Если бы можно было построить идеальный трансформатор, в нем не было бы потери силы; власть будет передана в неизменном виде от одного напряжения к другому.

Поскольку мощность — произведение вольт на ампер, увеличение напряжения трансформатором должно приводить к уменьшению тока и наоборот. Во вторичной обмотке трансформатора не может быть больше мощности, чем есть в первичном. Произведение ампер на вольт остается тем же.

Передача энергии на большие расстояния осуществляется с помощью трансформаторы. На источнике питания повышается напряжение, чтобы уменьшить потери в линии при передаче.В момент использования, напряжение понижается, так как невозможно использовать высокое напряжение для управления двигателями, осветительными приборами или другими электрическими приборами.

Подключение трансформаторов в цепях переменного тока

Прежде чем изучать различные способы подключения трансформаторов в цепях переменного тока, различия между однофазными и трехфазными цепями должны быть четко обозначены. понял. В однофазной цепи напряжение генерируется одним генератором переменного тока. катушка.Это однофазное напряжение может быть снято с однофазного генератора переменного тока. или от одной фазы трехфазного генератора переменного тока, как объяснено далее в исследование генераторов переменного тока.

В трехфазной цепи три напряжения генерируются генератором переменного тока. с тремя катушками, расположенными внутри генератора таким образом, чтобы три напряжения сгенерированные равны, но достигают своих максимальных значений в разное время. В каждой фазе 400-тактного трехфазного генератора цикл генерируется каждые 1/400 секунды.

При вращении магнитный полюс проходит одну катушку и генерирует максимум Напряжение; через одну треть цикла (1/1200 секунды) этот же полюс проходит другой катушка и вырабатывает в ней максимальное напряжение; и следующий цикл 1/3 позже он проходит еще одну катушку и генерирует максимальное напряжение в Это. Это приводит к тому, что максимальное напряжение, генерируемое в трех катушках, всегда быть на расстоянии одной трети цикла (1/1200 секунды).

Первые трехфазные генераторы были подключены к их нагрузки с шестью проводами и всеми шестью выводами в цепи пропускают ток.Позже эксперименты показали, что генератор будет давать столько же энергии, сколько и с катушками, соединенными так, что для всех трех потребовалось всего три провода. фазы, как показано на рисунке 8-204. Использование трех проводов стандартно для передача трехфазного питания сегодня. Обратный ток от любого одна катушка генератора всегда течет обратно через два других провода в трехфазная цепь.

Трехфазные двигатели и другие трехфазные нагрузки соединены с их катушки или элементы нагрузки расположены так, что требуются три линии передачи для доставки мощности.Трансформаторы, которые используются для повышения напряжения вверх или вниз в трехфазной цепи электрически соединены так, чтобы мощность передается на первичный и снимается со вторичного по стандарту трехпроводная система.

Однако однофазные трансформаторы и однофазные лампы и двигатели может быть подключен к любой одной фазе трехфазной цепи, как показано на рисунке 8-205.Когда однофазные нагрузки подключены к трехфазным цепям, нагрузки распределяются поровну между тремя фазами, чтобы сбалансировать нагрузки на три катушки генератора. Другое применение трансформатора однофазный трансформатор с несколькими отводами во вторичной обмотке. С участием этот тип трансформатора, напряжение может быть понижено, чтобы обеспечить несколько рабочие напряжения, как показано на рисунке 8-206.

Трансформатор с центральным ответвлением, питающий двигатель, требующий 220 вольт вместе с четырьмя лампами, требующими 110 вольт, показано на рисунке. 8-207.Двигатель подключен ко всему выходу трансформатора, и светильники подключаются от центрального ответвителя к одному концу трансформатора. При таком подключении используется только половина вторичного выхода.

Этот тип трансформаторного подключения широко используется в самолетах. из-за комбинаций напряжений, которые можно снимать с одного трансформатора. На вторичной обмотке трансформатора могут подаваться различные напряжения. вставляя метчики (во время производства) в различные точки вдоль вторичного обмотки.

Различные значения напряжения получаются при подключении к любым двум ударов или до одного касания и либо в конец.

Трансформаторы для трехфазных цепей можно подключать в любой из несколько комбинаций соединений звезда (y) и треугольник (D). Связь используемый зависит от требований к трансформатору.

Когда соединение звездой используется в трехфазных трансформаторах, четвертый или нейтральный провод.Нейтральный провод соединяет однофазное оборудование. к трансформатору. Напряжение (115 В) между любой из трех фаз линии и нейтральный провод могут использоваться для питания таких устройств, как фонари или однофазные двигатели.

В комбинации все четыре провода могут обеспечивать питание 208 вольт, три фаза, для работы трехфазного оборудования, такого как трехфазные двигатели или выпрямители. Когда используется только трехфазное оборудование, заземляющий провод может быть опущен. Остается трехфазная трехпроводная система, как показано на рисунке. на рисунке 8-208.

На рисунке 8-209 показаны первичный и вторичный с дельта-соединением. При таком подключении трансформатор имеет такое же выходное напряжение, что и линейное напряжение. Между любыми двумя фазами напряжение 240 вольт. В этом типе подключения провода A, B и C могут предоставить 240 вольт, трехфазное питание для работы трехфазного оборудования. Тип соединения, используемого для первичных обмоток, может быть или не соответствовать такой же, как и тип подключения вторичных обмоток.Например, первичный может быть соединением треугольником, а вторичный — соединением звезды. Это называется трансформатором, соединенным треугольником. Другие комбинации дельта-дельта, звезда-треугольник и звезда-звезда.

Устранение неисправностей трансформаторов

Бывают случаи, когда трансформатор необходимо проверить на обрыв или шорт, и часто бывает необходимо определить, что трансформатор повышающий или понижающий трансформатор. Открытая обмотка трансформатора может можно определить путем подключения омметра, как показано на рисунке 8-210.Связаны как показано, омметр будет показывать бесконечность. Если бы не было открытых катушки, омметр покажет сопротивление провода в катушке. Оба таким же образом можно проверить первичный и вторичный.

Омметр также можно использовать для проверки короткого замыкания обмоток, как показано на рисунке. Однако на рис. 8-211 этот метод не всегда точен. Если, например, трансформатор имел 500 витков и сопротивление 2 Ом, а 5 витков были закороченное, сопротивление уменьшится примерно до 1.98 Ом, что не достаточно для того, чтобы считывать показания омметра. В этом случае, номинальное входное напряжение может быть приложено к первичной обмотке для измерения вторичного выходного напряжения. Если вторичное напряжение низкое, оно может Предположим, что у трансформатора есть закороченные обмотки, а трансформатор следует заменить. Если выходное напряжение в норме, исходный трансформатор можно считать неисправным.

С помощью омметра можно определить, является ли трансформатор ступенчатым. повышающий или понижающий трансформатор.В понижающем трансформаторе сопротивление вторичного будет меньше, чем у первичного, и наоборот будет верно в случае повышающего трансформатора. Еще один метод включает подачу напряжения на первичную обмотку и измерение вторичной обмотки. выход. Используемое напряжение не должно превышать номинальное входное напряжение Главная.

Если обмотка полностью закорочена, она обычно перегревается из-за высокого значения текущего расхода.Во многих случаях высокая температура тает воск в трансформаторе, и это можно определить по появившемуся запаху. Кроме того, показания вольтметра на вторичной обмотке будут нулевыми. Если схема содержит предохранитель, сильный ток может привести к его перегоранию до того, как трансформатор сильно поврежден.

На рисунке 8-212 одна точка на обмотке трансформатора показана подключенной.