Определение первичной обмотки трансформатора

Определение первичной обмотки трансформатора

Уравнения электрического состояния трансформатора записываются согласно второму закону Кирхгофа для схем замещения первичной и вторичной обмоток трансформатора (рис. 4.5):

Определение первичной обмотки трансформатора

Определение первичной обмотки трансформатора

где R1, Х1, R2, Х2 – соответственно активные и реактивные сопротивления рассеяния первичной и вторичной обмоток трансформатора.

Номинальные данные трансформатора

К номинальным параметрам трансформатора относятся номинальные мощность Sн, напряжения Определение первичной обмотки трансформатораи Определение первичной обмотки трансформатораи токи первичной Определение первичной обмотки трансформатораи вторичной обмоток Определение первичной обмотки трансформатора.

Номинальной мощностью трансформатора Sн называется указанное в заводском паспорте значение полной мощности, на которую непрерывно может быть нагружен трансформатор в номинальных условиях места установки и охлаждающей среды при номинальных частоте и напряжении.

Номинальные напряжения обмоток Определение первичной обмотки трансформатораиОпределение первичной обмотки трансформатора– это напряжения первичной и вторичной обмоток при холостом ходе трансформатора.

Коэффициент трансформации двухобмоточного трансформатора Определение первичной обмотки трансформатора— это отношение номинальных напряжений обмоток высшего и низшего напряжений.

Определение первичной обмотки трансформатора.

Номинальными токами трансформатора называются значения токов в обмотках, при которых допускается длительная нормальная работа трансформатора. Номинальный ток любой обмотки трансформатора определяют ее номинальной мощности и номинальному напряжению.

Определение первичной обмотки трансформатора, Определение первичной обмотки трансформатора.

Коэффициент полезного действия трансформатора.

Потери мощности в трансформаторе

Полезная мощность трансформатора

Определение первичной обмотки трансформатора,

где φ2 – угол сдвига фаз между U2 и I2, который зависит от характера нагрузки трансформатора.

Мощность, потребляемая трансформатором из сети

Определение первичной обмотки трансформатора.

Суммарная мощность потерь трансформатора

Определение первичной обмотки трансформатора.

Потери мощности складываются

Определение первичной обмотки трансформатора,

где Определение первичной обмотки трансформатора— магнитные потери в стальном сердечнике трансформатора затрачиваемые на перемагничивание сердечника (потери на гистерезис) и вихревые токи, мощность этих потерь зависит от частоты и амплитуды магнитной индукции в магнитопроводе и материала, из которого он изготовлен; при постоянном действующем значении напряжения первичной обмотки потери стали постоянны и не зависят от нагрузки, поэтому их называютпостоянными потерями; для уменьшения потерь на перемагничивание сердечники трансформаторов изготавливают из электротехнической стали, которая имеет узкую петлю гистерезиса; для уменьшения потерь на вихревые токи сердечники трансформаторов набирают из тонких листов электротехнической стали изолированных друг от друга лаковой пленкой;

Определение первичной обмотки трансформатора— тепловые потери в медных обмотках, которые зависят от токов и поэтому называются переменными потерями; потери в меди пропорциональны квадрату коэффициента нагрузки Определение первичной обмотки трансформатора.

Коэффициент полезного действия трансформатора

Определение первичной обмотки трансформатора.

Режимы работы трансформатора

Режим холостого хода. Под холостым ходом трансформатора понимают такой режим работы, при котором к зажимам первичной обмотки подводится напряжение, а вторичная обмотка разомкнута, ток I2=0 (рис. 4.6). На входе трансформатора устанавливают напряжение, равное номинальному напряжению первичной обмотки U1= U и измеряют U1, I1x, cosφ1x, U.

По данным этого опыта определяют коэффициент трансформации k; номинальный ток холостого хода I1хн; номинальную мощность потерь холостого хода Р10, равную мощности потерь в стали сердечника Рсн при номинальном напряжении.

При холостом ходе I2=0 и Определение первичной обмотки трансформатора, поэтому

Определение первичной обмотки трансформатораи U2x=E2.

Определение первичной обмотки трансформатораСледовательно, Определение первичной обмотки трансформатора.

В режиме холостого хода полезная мощность трансформатора P2=0, поэтому мощность P, потребляемая в сети, полностью идёт на возмещение потерь

где ΔPс – мощность потерь в стали сердечника от гистерезиса и вихревых токов; ΔPм1 – мощность потерь в меди первичной обмотки; φ1x – угол сдвига между напряжением и током первичной обмоткиU1 и I1x.

Потери в меди первичной обмотки Определение первичной обмотки трансформатора,

тогда потери в стали легко определить, как

ΔPс=P1x — ΔPм1 = U1I1xcosφ1xОпределение первичной обмотки трансформатора.

Так как ток холостого хода I1x очень мал, то мощность Определение первичной обмотки трансформаторанезначительна и ею можно пренебречь. Следовательно, в этом случае можно принять P1x = ΔPс. Так как напряжение первичной обмотки равно номинальному, то P1x= ΔРсн= Р10. По значениям I1x и Р10 судят о качестве стали сердечника и качестве его сборки.

РОпределение первичной обмотки трансформатораежим короткого замыкания. Различают внезапное (аварийное) короткое замыкание трансформатора, происходящее в эксплуатационных условиях и лабораторное короткое замыкание при его испытании. Внезапное короткое замыкание происходит при коротком замыкании вторичной обмотки (zн=0, U2=0), когда к первичной обмотке подведено номинальное напряжение U. Это сопровождается резким броском тока до значения Iкз=( 20-40) I.

При выполнении опыта лабораторного короткого замыкания вторичная обмотка трансформатора замыкается накоротко (рис. 4.7).

На входе трансформатора устанавливается такое напряжение U, при котором токи первичной и вторичной обмоток становятся равными номинальным I1=I и I2=I. При U1= U измеряют U, I, cosφ.

Номинальные токи однофазного трансформатора рассчитывают исходя из формулы

Определение первичной обмотки трансформатора

где Sн – номинальная мощность трансформатора по паспортным данным.

Напряжение U называют напряжением короткого замыкания, его обычно выражают в процентах от U и обозначают

Определение первичной обмотки трансформатора

По данным опыта определяют напряжение короткого замыкания U, активную и реактивную составляющие напряжения короткого замыкания Uка и Uкр, номинальную мощность потерь короткого замыкания Ркн (мощность потерь в меди обмоток при I1=I и I2 = I).

При коротком замыкании полезная мощность трансформатора Р2 = 0. Следовательно, мощность, потребляемая им из сети в данном режиме, полностью идёт на возмещение потерь

Р= ΔРc+ ΔРмн= U1Icosφ где ΔРмн – мощность потерь в меди первичной и вторичной обмоток при номинальных токах I, I:

Определение первичной обмотки трансформатора.

Тогда потери в стали определяют, как

ΔPс=P — ΔPмн = U1I1xcosφ1xОпределение первичной обмотки трансформатораОпределение первичной обмотки трансформатора.

Так как напряжение Определение первичной обмотки трансформатораU очень мало, то и мощность потерь в стали Определение первичной обмотки трансформаторав данном опыте будет незначительна и ею можно пренебречь. Следовательно, в этом случае можно принять Р= ΔРмнкн.

Работа трансформатора под нагрузкой. Для исследования работы трансформатора в этом режиме к выходным зажимам трансформатора подключают нагрузку (рис. 4.8), состоящую из нескольких соединенных параллельно резисторов. К первичной обмотке трансформатора подводят синусоидальное напряжение U1= U = const при f = fн =const, изменяют его нагрузку I2 от I2=0 до I2=1,2 I и измеряют U1, I1, cosφ1, I2, U2.

НОпределение первичной обмотки трансформатораоминальные токи однофазного трансформатора рассчитывают исходя из формулы

Определение первичной обмотки трансформатора

где Sн – номинальная полная мощность трансформатора по паспортным данным.

По данным измерений определяют полезную мощность трансформатора Р2 , мощность потребляемую из сети Р1, суммарную мощность потерь ΔРΣ, мощность потерь в стали ΔРс и меди ΔРм и строят характеристики I1, P1, U2, , cosφ1 =f (P2).

Мощности трансформатора определяется

Определение первичной обмотки трансформатора, Определение первичной обмотки трансформатора,

так как нагрузка трансформатора чисто активная, то cosφ2=1.

Суммарная мощность потерь трансформатора

Мощность потерь в меди обмоток трансформатора

Определение первичной обмотки трансформатора,

где ΔPсн – номинальная мощность потерь в стали сердечника (при U1 = U).

К.п.д. трансформатора: Определение первичной обмотки трансформатора.

В номинальном режиме работы постоянные потери в стали сердечника Определение первичной обмотки трансформатораобозначают Р10, переменные потери в меди обмоток Определение первичной обмотки трансформатораобозначают Ркн, тогда

Определение первичной обмотки трансформатора.

Характеристики трансформатора при его работе под нагрузкой имеют вид, как показано на рис. 4.9.

Определение первичной обмотки трансформатора

Внешняя характеристика трансформатора

В практике эксплуатации трансформатора часто пользуются его внешней характеристикой, под которой понимают зависимость выходного напряжения от нагрузки, т.е. Определение первичной обмотки трансформатораилиОпределение первичной обмотки трансформаторапри постоянном первичном напряженииОпределение первичной обмотки трансформатораи частоте сетиОпределение первичной обмотки трансформаторапри неизменном характере нагрузкиОпределение первичной обмотки трансформатора.

Вторичное напряжение U2 при нагрузке отличается от напряжения холостого хода на величину потери напряжения, которая зависит от величины нагрузки.

Напряжение U2 при любой нагрузке рассчитывается по формуле Определение первичной обмотки трансформаторагде U = U – напряжение на зажимах вторичной обмотки при холостом ходе; Определение первичной обмотки трансформатора— относительное изменение вторичного напряжения (в процентах).

ТОпределение первичной обмотки трансформатораак как изменение напряжения пропорционально току нагрузкиОпределение первичной обмотки трансформатора, то внешняя характеристика практически представляет собой прямую линию (рис. 4.10).

Как известно для построения линейной зависимости достаточно на плоскости определить две точки:

первой точкой является значение напряжения холостого хода при величине тока Определение первичной обмотки трансформатора=0;

вторая точка является напряжением холостого хода за вычетом изменения напряжения при соответствующем коэффициенте мощности нагрузки при номинальной величине тока Определение первичной обмотки трансформатора.

У силовых трансформаторов при токе вторичной обмотки равном номинальному I, отношение Определение первичной обмотки трансформатораимеет порядок 5-10%. Поэтому трансформаторы проектируют таким образом чтобы их напряжение холостого ходаОпределение первичной обмотки трансформаторабыло на 5% больше номинального напряжения приемника.

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.

Определение первичной обмотки трансформатора

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.

Читать также:  В каком положении должен стоять циркуляционный насос

Типы трансформаторных обмоток

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

  1. 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.
  2. Многослойная цилиндрическая обмотка является аналогом предыдущего типа, но провод расположен в несколько слоев. Окна магнитной системы при этом заполняются лучше, но появляется проблема перегрева.
  3. Цилиндрическая многослойная обмотка из провода круглого сечения обладает свойствами, близкими к предыдущим разновидностям обмоток, но к недостаткам добавляется утрата прочности по мере роста мощности.
  4. 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.
  5. Непрерывная обмотка из провода прямоугольного сечения не перегревается, она обладает значительным запасом прочности.
  6. Многослойная обмотка из фольги устойчива к повреждениям, хорошо заполняет окно магнитной системы, но технология производства таких катушек сложная и дорогостоящая.

Определение первичной обмотки трансформатора

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

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.

Определение первичной обмотки 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.

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

Определение первичной обмотки трансформатора

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?

Определение первичной обмотки трансформатора

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.

Определение первичной обмотки трансформатора

Как разобраться с обмотками трансформатора, как его правильно подключить к сети и не "спалить" и как определить максимальные токи вторичных обмоток.
Такие и подобные вопросы задают себе многие начинающие радиолюбители.
В этой статье я постараюсь ответить на подобные вопросы и на примере нескольких трансформаторов (фото в начале статьи), разобраться с каждым из них..Надеюсь, эта статья будет полезной многим радиолюбителям.

Для начала запомните общие особенности для броневых трансформаторов

— Сетевая обмотка, как правило мотается первой (ближе всех к сердечнику) и имеет наибольшее активное сопротивление (если только это не повышающий трансформатор, или трансформатор имеющий анодные обмотки).

— Сетевая обмотка может иметь отводы, или состоять например из двух частей с отводами.

— Последовательное соединение обмоток (частей обмоток) у броневых трансформаторов производится как обычно, начало с концом или выводы 2 и 3 (если например имеются две обмотки с выводами 1-2 и 3-4).

— Параллельное соединение обмоток (только для обмоток с одинаковым количеством витков), производится как обычно начало с началом одной обмотки, и конец с концом другой обмотки (н-н и к-к, или выводы 1-3 и 2-4 — если например имеются одинаковые обмотки с выводами 1-2 и 3-4).

Общие правила соединения вторичных обмоток для всех типов трансформаторов.

Для получения различных выходных напряжений и нагрузочных токов обмоток для личных нужд, отличных от имеющихся на трансформаторе, можно получать путём различных соединений имеющихся обмоток между собой. Рассмотрим все возможные варианты.

— Обмотки можно соединять последовательно, в том числе обмотки намотанные разным по диаметру проводом, тогда выходное напряжение такой обмотки будет равно сумме напряжений соединённых обмоток (Uобщ. = U1 + U2. + Un). Нагрузочный ток такой обмотки, будет равен наименьшему нагрузочному току из имеющихся обмоток.
Например: имеются две обмотки с напряжениями 6 и 12 вольт и токами нагрузки 4 и 2 ампера — в итоге получим общую обмотку с напряжением 18 вольт и током нагрузки — 2 ампера.

Читать также:  Как правильно ставить пилку на ручной лобзик

— Обмотки можно соединять параллельно, только если они содержат одинаковое количество витков , в том числе намотанные разным по диаметру проводом. Правильность соединения проверяется так. Соединяем вместе два провода от обмоток и на оставшихся двух измеряем напряжение.
Если напряжение будет равно удвоенному, то соединение произведено не правильно, в этом случае меняем концы любой из обмоток.
Если напряжение на оставшихся концах равно нулю, или около того (перепад более чем в пол-вольта не желателен, обмотки в этом случае будут греться на ХХ), смело соединяем вместе оставшиеся концы.
Общее напряжение такой обмотки не изменяется, а нагрузочный ток будет равен сумме нагрузочных токов, всех соединённых параллельно обмоток.
(Iобщ. = I1 + I2. + In) .
Например: имеются три обмотки с выходным напряжением 24 вольта и токами нагрузки по 1 амперу. В итоге получим обмотку с напряжением 24 вольта и током нагрузки — 3 ампера.

— Обмотки можно соединять параллельно-последовательно (особенности для параллельного соединения см. пунктом выше). Общее напряжение и ток будет, как при последовательном соединении.
Например: имеем две последовательно и три параллельно соединённые обмотки (примеры, описанные выше). Соединяем эти две составные обмотки последовательно. В итоге получаем общую обмотку с напряжением 42 вольта (18+24) и током нагрузки по наименьшей обмотке, то есть — 2 ампера.

— Обмотки можно соединять встречно, в том числе намотанные разным по диаметру проводом (так же параллельно и последовательно соединённые обмотки). Общее напряжение такой обмотки будет равно разности напряжений, включённых встречно обмоток, общий ток будет равен наименьшей по току нагрузки обмотки. Такое соединение применяется в том случае, когда необходимо понизить выходное напряжение имеющейся обмотки. Так же, что бы понизить выходное напряжение какой либо обмотки, можно домотать поверх всех обмоток дополнительную обмотку проводом, желательно не меньшего диаметра той обмотки, напряжение которой необходимо понизить, что бы не уменьшился нагрузочный ток. Обмотку можно намотать, даже не разбирая трансформатор, если есть зазор между обмотками и сердечником , и включить её встречно с нужной обмоткой.
Например: имеем на трансформаторе две обмотки, одна 24 вольта 3 ампера, вторая 18 вольт 2 ампера. Включаем их встречно и в итоге получим обмотку с выходным напряжением в 6 вольт (24-18) и током нагрузки 2 ампера.
Но это чисто теоретически, на практике-же КПД такого включения будет ниже, чем если бы трансформатор имел одну вторичную обмотку
Дело в том, что протекающий по обмоткам ток — создаёт в обмотках ЭДС, и в большей обмотке напряжение уменьшается по отношению к напряжению ХХ, а в меньшей — увеличивается, и чем больше протекающий по обмоткам ток — тем больше это воздействие.
В итоге общее расчётное напряжение (при расчётном токе) будет ниже.

Начнём с маленького трансформатора, придерживаясь вышеописанных особенностей (левый на фото).
Внимательно его осматриваем. Все выводы у него пронумерованы и провода подходят к следующим выводам; 1, 2, 4, 6, 8, 9, 10, 12, 13, 22, 23, и 27.
Дальше необходимо прозвонить омметром все выводы между собой, чтобы определить количество обмоток и нарисовать схему трансформатора.
Получается следующая картина.
Выводы 1 и 2 — сопротивление между ними 2,3 Ома, 2 и 4 — между ними 2,4 Ома, между 1 и 4 — 4,7 Ома (одна обмотка со средним выводом).
Дальше 8 и 10 — сопротивление 100,5 Ома (ещё одна обмотка). Выводы 12 и 13 — 26 Ом (ещё обмотка). Выводы 22 и 23 — 1,5 Ома (последняя обмотка).
Выводы 6, 9 и 27 не прозваниваются с другими выводами и между собой — это скорее всего экранные обмотки между сетевой и другими обмотками. Эти выводы в готовой конструкции соединяются между собой и присоединяются к корпусу (общий провод).
Ещё раз внимательно осматриваем трансформатор.
Сетевая обмотка, как мы знаем, мотается первой, хотя бывают и исключения.

Определение первичной обмотки трансформатора

На фото плохо видно, поэтому продублирую. К выводу 8 подпаян провод, выходящий от самого сердечника (то есть он к сердечнику ближе всех), потом идёт провод к выводу 10 — то есть обмотка 8-10 намотана первой (и имеет самое высокое активное сопротивление) и скорее всего является сетевой.
Теперь по полученным данным от прозвонки, можно нарисовать и схему трансформатора.

Определение первичной обмотки трансформатора

Остаётся попробовать подключить предполагаемую первичную обмотку трансформатора к сети 220 вольт и проверить ток холостого хода трансформатора.
Для этого собираем следующую цепь.

Определение первичной обмотки трансформатора

Последовательно с предполагаемой первичной обмоткой трансформатора (у нас это выводы 8-10), соединяем обычную лампу накаливания мощностью 40-65 ватт (для более мощных трансформаторов 75-100 ватт). Лампа в этом случае сыграет роль своеобразного предохранителя (ограничителя тока), и защитит обмотку трансформатора от выхода её из строя при подключении к сети 220 вольт, если мы выбрали не ту обмотку или обмотка не рассчитана на напряжение 220 вольт. Максимальный ток, протекающий в этом случае по обмотке (при мощности лампы 40 ватт), не превысит 180 миллиампер. Это убережёт Вас и испытываемый трансформатор от возможных неприятностей.

-И вообще, возьмите себе за правило, если Вы не уверены в правильности выбора сетевой обмотки, её коммутации, в установленных перемычках обмотки, то первое подключение к сети всегда производить с последовательно включённой лампой накаливания.

Определение первичной обмотки трансформатора

Соблюдая осторожность, подключаем собранную цепь к сети 220 вольт (у меня напряжение сети чуть больше, а точнее — 230 вольт).
Что видим? Лампа накаливания не горит.
Значит сетевая обмотка выбрана правильно и дальнейшее подключение трансформатора можно производить без лампы.
Подключаем трансформатор без лампы и измеряем ток холостого хода трансформатора.

Ток холостого хода (ХХ) трансформатора измеряется так; собирается аналогичная цепь, что мы собирали с лампой (рисовать уже не буду), только вместо лампы включается амперметр, который предназначен для измерения переменного тока (внимательно осмотрите свой прибор на наличие такого режима).
Амперметр сначала устанавливается на максимальный предел измерения, потом, если его много, амперметр можно перевести на более низкий предел измерения.
Соблюдая осторожность — подключаем к сети 220 вольт, лучше через разделительный трансформатор. Если трансформатор мощный, то щупы амперметра на момент включения трансформатора в сеть лучше закоротить или дополнительным выключателем, или просто закоротить между собой, так как пусковой ток первичной обмотки трансформатора превышает ток холостого хода в 100-150 раз и амперметр может выйти из строя. После того, как трансформатор включён в сеть — щупы амперметра разъединяются и измеряется ток.

Ток холостого хода трансформатора должен быть в идеале 3-8% от номинального тока трансформатора. Вполне считается нормальным и ток ХХ 5-10% от номинального. То есть если трансформатор с расчётной номинальной мощностью 100 ватт, ток потребления его первичной обмоткой будет 0,45 А, значит ток ХХ должен быть в идеале 22,5 мА (5% от номинала) и желательно, чтобы он не превышал 45 мА (10% от номинала).

Определение первичной обмотки трансформатора

Как видим, ток холостого хода чуть более 28 миллиампер, что вполне допустимо (ну может чуток завышен), так как на вид этот трансформатор мощностью 40-50 ватт.
Измеряем напряжения холостого хода вторичных обмоток. Получается на выводах 1-2-4 17,4 + 17,4 вольта, выводы 12-13 = 27,4 вольта, выводы 22-23 = 6,8 вольта (это при напряжении сети 230 вольт).
Дальше нам нужно определить возможности обмоток и их нагрузочные токи. Как это делается?
Если есть возможность и позволяет длина подходящих к контактам проводов обмоток, то лучше измерить диаметры проводов (грубо до 0,1 мм — штангенциркулем и точно микрометром), и по таблице ЗДЕСЬ , при средней плотности тока 3-4 А/мм.кв. — находим токи, которые способны выдать обмотки.
Если измерить диаметры проводов не представляется возможным, то поступаем следующим образом.
Нагружаем по очереди каждую из обмоток активной нагрузкой, в качестве которой может быть что угодно, например лампы накаливания различной мощности и напряжения (лампа накаливания мощностью 40 ватт на напряжение 220 вольт имеет активное сопротивление 90-100 Ом в холодном состоянии, лампа мощностью 150 ватт — 30 Ом), проволочные сопротивления (резисторы), нихромовые спирали от электро плиток, реостаты и т.д.
Нагружаем до тех пор, пока напряжение на обмотке не уменьшится на 10% относительно напряжения холостого хода.
Потом измеряем ток нагрузки.

Читать также:  Напильник треугольный по металлу

Определение первичной обмотки трансформатора

Этот ток и будет являться максимальным током, который обмотка способна будет выдавать длительное время не перегреваясь.

Условно принята величина падения напряжения до 10% для постоянной (статической) нагрузки для того, чтобы не перегревался трансформатор. Вы вполне можете взять 15%, или даже 20%, в зависимости от характера нагрузки. Все эти расчёты приближённые. Если нагрузка постоянная (накал ламп например, зарядное устройство), то берётся меньшее значение, если нагрузка импульсная (динамическая), например УНЧ (за исключением режима "А"), то можно взять значение и больше, до 15-20%.

Я беру в расчёт статическую нагрузку, и у меня получилось; обмотка 1-2-4 ток нагрузки (при снижении напряжения обмотки на 10% относительно напряжения холостого хода) — 0,85 ампер (мощность около 27 ватт), обмотка 12-13 (на фото выше) ток нагрузки 0,19-0,2 ампера (5 ватт) и обмотка 22-23 — 0,5 ампер (3,25 ватт). Номинальная мощность трансформатора получается около 36 ватт (округляем до 40).

Да, ещё хочу рассказать о сопротивлении первичной обмотки.
Для маломощных трансформаторов оно может составлять десятки, или даже сотни Ом, а для мощных — единицы Ом.
Очень часто на форуме задают такие вопросы;
"Измерил мультиметром сопротивление первичной обмотки ТС250, а оно оказалось 5 Ом. Не мало ли оно для сети 220 вольт, я боюсь его включать в сеть. Подскажите — нормально ли оно?"

Так как все мультиметры измеряют сопротивление постоянному току (активное сопротивление), то волноваться не стоит, потому что для переменного тока частотой 50 герц эта обмотка будет иметь совсем другое сопротивление (индуктивное), которое будет зависеть от индуктивности обмотки и частоты переменного тока.
Если у Вас есть, чем измерить индуктивность, то Вы сами можете рассчитать сопротивление обмотки переменному току (индуктивное сопротивление).

Например;
Индуктивность первичной обмотки при измерении составила 6 Гн,, идём сюда и вводим эти данные (индуктивность 6 Гн, частота тока сети 50 Гц), смотрим — получилось 1884,959 (округляем 1885), это и будет индуктивное сопротивление этой обмотки для частоты 50 Гц. Отсюда Вы можете вычислить и ток холостого хода этой обмотки для напряжения 220 вольт — 220/1885=0.116 А (116 миллиампер), да, сюда ещё можно добавить и активное сопротивление 5 Ом, то есть будет 1890.
Естественно, что для частоты 400 Гц будет совсем другое сопротивление этой обмотки.

Определение первичной обмотки трансформатора

Аналогично проверяются и другие трансформаторы.
На фото второго трансформатора видно, что выводы подпаяны к контактным лепесткам 1, 3, 4, 6, 7, 8, 10, 11, 12.
После прозвонки становится ясно, что у трансформатора 4 обмотки.
Первая на выводах 1 и 6 (24Ома), вторая 3-4 (83 Ома), третья 7-8 (11,5 Ом), четвёртая 10-11-12 с отводом от середины (0,1+0,1 Ом).

Определение первичной обмотки трансформатора

Причём хорошо видно, что обмотка 1 и 6 намотана первой (белые выводы), потом идёт обмотка 3-4 (чёрные выводы).
24 Ома активного сопротивления первичной обмотки вполне достаточно. У более мощных трансформаторов активное сопротивление обмотки доходит до единиц Ом.
Вторая обмотка 3-4 (83 Ома), возможно повышающая.
Здесь можно замерить диаметры проводов всех обмоток, кроме обмотки 3-4, выводы которой выполнены чёрным, многожильным, монтажным проводом.

Определение первичной обмотки трансформатора

Дальше подключаем трансформатор через лампу накаливания. Лампа не горит, трансформатор на вид мощностью 100-120, замеряем ток холостого хода, получается 53 миллиампера, что вполне допустимо.
Замеряем напряжения холостого хода обмоток. Получается 3-4 — 233 вольта, 7-8 — 79,5 вольта, и обмотка 10-11-12 по 3,4 вольта (6,8 со средним выводом). Обмотку 3-4 нагружаем до падения напряжения на 10% от напряжения холостого хода, и измеряем протекающий ток через нагрузку.

Определение первичной обмотки трансформатора

Максимальный ток нагрузки этой обмотки, как видно из фотографии — 0,24 ампера.
Токи других обмоток определяются из таблицы плотности тока, исходя из диаметра провода обмоток.
Обмотка 7-8 намотана проводом 0,4 и накальная проводом 1,08-1,1. Соответственно токи получаются 0,4-0,5 и 3,5-4,0 ампера. Номинальная мощность трансформатора получается около 100 ватт.

Определение первичной обмотки трансформатора

Остался ещё один трансформатор. У него контактная планка с 14-ю контактами, верх 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13 и низ соответственно чётные. Он мог переключаться на различные напряжения сети (127,220.237) вполне возможно, что первичная обмотка имеет несколько отводов, или состоит из двух полу-обмоток с отводами.
Прозваниваем, и получается такая картина:
Выводы 1-2 = 2,5 Ом; 2-3 = 15,5 Ом (это одна обмотка с отводом); 4-5 = 16,4 Ом; 5-6 = 2,7 Ом (ещё одна обмотка с отводом); 7-8 = 1,4 Ома (3-я обмотка); 9-10 = 1,5 Ом (4-я обмотка);11-12 = 5 Ом (5-я обмотка) и 13-14 (6-я обмотка).
Подключаем к выводам 1 и 3 сеть с последовательно включённой лампой накаливания.

Определение первичной обмотки трансформатора

Лампа горит в половину накала. Измеряем напряжение на выводах трансформатора, оно равняется 131 вольт.
Значит не угадали и первичная обмотка здесь состоит из двух частей, и подключенная часть при напряжении 131 вольт начинает входить в насыщение (повышается ток холостого хода) и по этому нить лампы раскалилась.
Соединяем перемычкой выводы 3 и 4, то есть последовательно две обмотки и подключаем сеть (с лампой) к выводам 1 и 6.
Ура, лампа не горит. Измеряем ток холостого хода.

Определение первичной обмотки трансформатора

Ток холостого хода равен 34,5 миллиампер. Здесь скорее всего (так, как часть обмотки 2-3, и часть второй обмотки 4-5 имеют большее сопротивление, то эти части рассчитаны на 110 вольт, а части обмоток 1-2 и 5-6 по 17 вольт, то есть общее для одной части 1278 вольт) 220 вольт подключалось к выводам 2 и 5 с перемычкой на выводах 3 и 4 или наоборот. Но можно оставить и так, как мы подключили, то есть все части обмоток последовательно. Для трансформатора это только лучше.
Всё, сеть нашли, дальнейшие действия аналогичны описанным выше.

Определение первичной обмотки трансформатора

Ещё немного о стержневых трансформаторах. Например имеется такой (фото выше). Какие для них общие особенности?

— У стержневых трансформаторов, как правило две симметричные катушки, и сетевая обмотка разделена на две катушки, то есть на одной катушке намотано витков на 110 (127) вольт , и на другой. Нумерация выводов одной катушки — аналогична другой, номера выводы на другой катушке помечаются (или условно помечаются) штрихом, т.е. 1′, 2′ и т.д.

— Сетевая обмотка, как правило, мотается первой (ближе всех к сердечнику).

— Сетевая обмотка может иметь отводы, или состоять из двух частей (например одна обмотка — выводы 1-2-3; или две части — выводы 1-2 и 3-4).

-У стержневого трансформатора магнитный поток движется по сердечнику (по "кругу, эллипсу"), и направление магнитного потока одного стержня будет противоположно другому, поэтому для последовательного соединения двух половин обмоток, на разных катушках соединяют одноимённые контакты или начало с началом (конец с концом), т.е. 1 и 1′, сеть подают на 2-2′, или 2 и 2′, сеть подают тогда на 1 и 1′.

— Для последовательного соединения обмоток, состоящих из двух частей на одной катушке — обмотки соединяют как обычно, начало с концом или конец с началом, (н-к или к-н), то есть вывод 2 и 3 (если, например имеются 2 обмотки с номерами выводов 1-2 и 3-4), так же и на другой катушке. Дальнейшее последовательное соединение получившихся двух полу-обмоток на разных катушках, смотри пунктом выше. (Пример такого соединения на схеме трансформатора ТС-40-1).

— Для параллельного соединения обмоток ( только для обмоток с одинаковым количеством витков ) на одной катушке соединение производится как обычно (н-н и к-к, или выводы 1-3 и 2-4 — если например имеются одинаковые обмотки с выводами 1-2 и 3-4). Для разных катушек соединение производится следующим образом, к-н- отвод и н-к- отвод, или соединяются выводы 1-2′ и 2-1′ — если, например имеются одинаковые обмотки с выводами 1-2 и 1′-2′.

Ещё раз напоминаю о соблюдении техники безопасности, и лучше всего для экспериментов с напряжением 220 вольт иметь дома разделительный трансформатор (трансформатор с обмотками 220/220 вольт для гальванической развязки с промышленной сетью), который защитит от поражения током, при случайном прикосновении к оголённому концу провода.

Если возникнут какие то вопросы по статье, или найдёте в загашниках трансформатор (с подозрением, что он силовой), задавайте вопросы ЗДЕСЬ , поможем разобраться с его обмотками и подключением к сети.

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *