Какой ток можно подавать на обмотку трансформатора?

Что такое трансформатор и как его проверить

Сварочный аппарат, микроволновка, компьютер, блок питания, телевизор — такие разные электроприборы но в каждом из них есть трансформатор. Как прозвонить обмотки и замерить напряжение выдаваемое трансформатором, как посчитать допустимую мощность и что такое ток холостого хода — вопросы на которые Вы получите исчерпывающие ответы и несколько практических советов по работе с трансформаторами. В конце расскажу о трансформаторе тока и где он используется.

  • Для чего нужен трансформатор?
    • Как рассчитать обмотки трансформатора
  • Как устроен трансформатор?
  • Какие бывают трансформаторы?
  • Как отличить первичную обмотку от вторичной в трансформаторе
    • Как прозвонить обмотки трансформатора?
  • Как узнать ток холостого хода у трансформатора?

Для чего нужен трансформатор?

Основное свойство трансформатора преобразование напряжения или тока до требуемого значения и гальванической развязки — это очень полезное свойство трансформаторов о котором расскажем ниже.

И так, например, в домашней электро-розетке напряжение 220 вольт 50 герц (AC — так на схемах и блоках питания обозначают переменное напряжение — AC 220v 50hz), т.е., переменное напряжение, а для питания ноутбука нам нужно 18 вольт постоянного тока (DC — так обозначается постоянное напряжение DC 18v). С помощью трансформатора мы можем преобразовать напряжение до требуемой величины, а затем выпрямить его. После чего, это напряжение будет пригодно для питания Вашего ноутбука. Не совсем понятно? Не хватает термина — Коэффициент трансформации.

Как рассчитать обмотки трансформатора

В нашем примере, 220/18=12,22 это соотношение количества витков обмоток и это значение коэффициента трансформации.
Зная, коэффициент трансформации , этим числом можно посчитать количество витков трансформатора. Если поменять обмотки, т.е., подать напряжение 220 вольт на вторичную обмотку, с первичной мы получим 2688 вольт — но делать так я не рекомендую, транс сгорит сразу или выбьет автомат в щитке.
Допустим, вы знаете что в первичной обмотке транса 2200 витков, а сколько витков должно быть во вторичной обмотке для получения 18 вольт? Все просто, 18 (напряжение в вольтах)*12,22 (коэффициент трансформации) = 220 витков.

Как устроен трансформатор?

Простейший трансформатор, это две независимых обмотки связанных магнитопроводом. В первой обмотке создается магнитное поле, затем через магнитопровод передается на вторую обмотку, в которой в зависимости от коэффициента трансформации повышается или понижается. На самом деле, все значительно сложнее, много факторов влияющих на выходное напряжение, но для данного контекста этого достаточно.

Какие бывают трансформаторы?

  1. Повышающий трансформатор (высоковольтный) — повышает напряжение до требуемой величины, но снижает ток пропорционально. При повышении напряжения более чем 20-30 раз большое значение имеет КПД трансформатора, как правило для частоты 50 герц это предел, дальше начинаются значительные потери. Для повышения КПД трансформаторов увеличивают частоту, так высоковольтный трансформатор в электро-шокере повышает напряжение до 20-100 тысяч вольт и работает на частотах от 800гц до 2,4кгц. При этом, ток пропорционально снижается.
  2. Понижающий трансформатор (силовой) — понижает напряжение до требуемой величины, пропорционально увеличивает допустимый ток. Например сварочный аппарат, снижает напряжение до 50 вольт (в 4,4 раза), увеличивает ток в 4,4 раза. Но для соблюдения этого условия сечение провода во вторичной обмотке тоже, должно быть больше в 4,4 раза.

Автотрансформатор (ЛАТР) — понижающий трансформатор с одной обмоткой, с которой с помощью ручки реостата, получают напряжение от 1 до 180 вольт. Такие трансы используются в лабораторных условиях для проверки различных устройств. В быту используется в некоторых регуляторах напряжения.

Масляный трансформатор — трансформатор монстр! с обмотками трубами, заполненными минеральным маслом. Такие устанавливают в силовых подстанциях для снижения напряжения с 10000 вольт до 220. Если передавать на большое расстояние напряжение в 220 вольт по обычным проводам, потери будут значительны. Как известно, чем выше напряжение, тем меньше влияет сопротивление провода. С ТЭЦ и ГРЭС по Линиям Электро Передач передается вообще 100000 вольт!

Импульсный трансформатор — без него не обходится не один современный электроприбор, будь то ТВ, ноутбук, компьютер или зарядник для телефона. Как правило работает на частотах свыше 800гц в паре с контроллером ШИМ который увеличивает частоту импульсов в возрастанием нагрузки. Гениальное изобретение, позволяющее получать большие токи при скромных размерах. Сравните размеры традиционного сварочного аппарата и сварочного инвертора работающего на этом принципе.

Как отличить первичную обмотку от вторичной в трансформаторе

Существует три основных признака первичной обмотки трансформатора:

1) В понижающем трансформаторе сопротивление первичной обмотки значительно выше, чем вторичной.

2) Как правило, первичная обмотка наматывается более тонким проводом.

3) Первичная обмотка транса наматывается ближе к магнитопроводу для увеличения КПД трансформатора.

4) Если трансформатор запаян в схему, можно посмотреть по выводам. Во вторичной обмотке, как правило включается диодный мостик и за ним электролитический конденсатор большой емкости (от 1000мкф). В первичной, обычно ставят предохранитель.
Подробно, как определить где первичная обмотка смотрите видео ниже.

Как прозвонить обмотки трансформатора?

Если в вашем распоряжении цешка или мультиметр, выяснить где и какая обмотка не так сложно. Включаем тестер в режим измерения сопротивления (100ом) и прозваниваем выводы трансформатора. Допустим, тестер показал на одной из обмоток 89ом, на другой всего 7ом — соответственно это вторичка.

Как узнать ток холостого хода у трансформатора?

Ток холостого хода — это ток, который транс потребляет без нагрузки, чем он ниже, тем качественнее рассчитан и изготовлен трансформатор. Низкое качество магнитопровода, межвитковое замыкание, неправильное подключение увеличивают ток холостого хода. Этот ток преобразуется в тепло и если он велик (более 20-100ма) транс может сгореть. Переключите тестер в режим измерения тока и включите последовательно с первичной обмоткой трансформатора. по результату измерения, решайте сами не опасно ли использовать такой трансформатор.

Урок в 11-м классе по теме «Трансформатор. Передача электроэнергии»

Разделы: Физика

Тип урока: изучение нового материала.

  1. Изучить устройство и принцип действия трансформатора.
  2. Рассмотреть принципы построения системы производства, передачи и распределения электроэнергии.

Фронтальный опрос домашнего задания.

  1. Что такое генератор?
  2. Какие генераторы знаете вы?
  3. На каком принципе основана работа генераторов переменного тока?
  4. Основные части генератора.
  5. Какими преимуществами обладает переменный ток по сравнению с постоянным?

Объяснение нового материала (проводится в виде эвристической беседы).

Учитель. Электрический ток не получил бы такого большого практического применения если бы его нельзя было бы преобразовать почти без потерь. Это осуществляется с помощью трансформаторов.

(Слайд 5) Трансформатор (от лат. transformo – преобразую) – устройство для преобразования переменного тока, при котором напряжение увеличивается или уменьшается практически без потери мощности.

(Слайды 6; 7) Сообщение ученика, подготовленное к данному уроку. Биография П.Н.Яблочкова, его основные изобретения.

Учитель. Познакомимся с устройством трансформатора. Демонстрация школьного разборного понижающего трансформатора. (Слайд 8)

Учитель. Вопрос к учащимся. Как объяснить возникновение напряжения на концах вторичной катушки? В результате эвристической беседы учащиеся должны самостоятельно ответить на вопрос, опираясь на свои знания по теме «Электромагнитная индукция», принцип действия трансформатора (Слайд 9)

Учитель. (Слайд 10) Коэффициент трансформации U1/U2 = N1/N2 = K

K > 1трансформатор понижающий, K 2 , то для уменьшения потерь мощности надо уменьшить силу тока. Чтобы при уменьшении тока в линии не уменьшалась передаваемая мощность P = IU следует увеличить U во столько же раз, во сколько раз уменьшают силу тока. (Слайд 11)

(Слайд 12) Наглядная демонстрация этого вывода на практике «Условная схема высоковольтной линии передачи».

Закрепление.

1 Этап. Фронтально. Вопросы для закрепления. (Слайд 13)

  1. Что такое трансформатор?
  2. Изобретатель трансформатора?
  3. На каком явлении основан принцип действия трансформатора?
  4. Коэффициент трансформации?
  5. Как осуществляется передача электроэнергии на большие расстояния?

2 Этап. Тест. (Слайд 14) Выполняется учениками самостоятельно.

1. Какой ток можно подавать на обмотку трансформатора для его нормальной работы? А. Переменный Б. Постоянный.
1) Только А 2.
2) Только Б.
3) И А, и Б.
4) Ни А, ни Б.

2. Трансформатор, содержащий в первичной обмотке 840 витков, повышает напряжение с 220В до 660В. Каков коэффициент трансформации? Сколько витков во вторичной обмотке?
1) К=3, N=2520
2) К=1/3, N=280.
3) К=1/3, N=2520.

3. Во сколько раз изменятся тепловые потери в линии электропередачи, если на понижающую подстанцию будет подаваться напряжение 10 кВ вместо 100 кВ при условии передачи одинаковой мощности:
1) Увеличатся в 10 раз.
2) Увеличатся в 100 раз.
3) Уменьшатся в 10 раз.
4) Уменьшатся в 100 раз.

3 Этап. Самооценка. Проверь себя! (Слайд 15)

Окончание урока.

  1. Подведение итогов урока.
  2. Домашнее задание. (Слайд 16)

Ф.11 §§38-41, упр. 5. Вопрос. Подумай! Почему гудит трансформатор?
Презентация (для желающих) «Использование трансформаторов».

Используемая литература:

  1. Учебник. Физика 11 класс. Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев. Издательство Просвещение, Москва, 2002г.
  2. Картинки заимствованы из Интернет-ресурсов.

Почему вторичную обмотку трансформатора тока нельзя размыкать

Устройства для пропорционального преобразования переменного тока до значений, безопасных для его измерений, называют трансформаторами тока.

Такие трансформаторы находят широкое применение в сфере электроснабжения и электроэнергетике и изготавливаются в различных конструктивных исполнениях, — от небольших моделей, размещаемых непосредственно на электронных платах, до сооружений внушительных размеров, устанавливаемых на специальные строительные конструкции.

Проверка ТТ проводится с целью выявления его работоспособности, при этом не производится оценка метрологических характеристик, которые определяют класс точности и сдвига фаз между вектором первичного и вторичного токов.

Перечень возможных неисправностей

Ниже приведены наиболее распространённые причины неисправностей ТТ:

  • механические повреждения магнитопровода;
  • повреждения изоляции корпуса;
  • механические повреждения обмоток:
  • обрывы обмоток;
  • снижение изоляции проводников обмотки, создающее межвитковые замыкания;
  • механический износ выводов обмотки и контактов.

Для оценки работоспособности трансформатора проводится внешний визуальный осмотр и проверка электрических характеристик.

Диагностика трансформатора

Как провести диагностику на исправность трансформатора тестером, если мы не знаем его конструкцию? Разберем принцип работы и виды такого оборудования. На магнитный сердечник наносятся витки проволоки из меди конкретного сечения таким образом, чтобы остались выводы для подающей обмотки и вторичной.

Также рекомендуем прочитать:

Принцип работы и проверка симистора мультиметром на исправность Самоделки из бензопил «Урал» и «Дружба» Как сделать подставку для паяльника своими руками Как выбрать сварочные электроды для инвертора: электросварка

  • Передача энергии во 2 обмотку выполняются бесконтактным методом. Тут уже становится понятно, как проверять прибор и определить неисправность. Таким же образом прозванивают простую индуктивность омметром. Витки создают сопротивление, которое можно измерять. Но этот метод применим, когда известна необходимая величина. Ведь сопротивление может поменяться в разную сторону в результате нагревания. Это называют межвитковым замыканием.
  • Этот аппарат уже не будет давать свое напряжение и ток. Омметр продемонстрирует лишь обрыв в цепи или одно короткое замыкание. Для вспомогательной диагностики работоспособности применяют проверку замыкания на корпус таким же омметром.
  • Это определяется по толщине проводов, которые выходят. Если прибор понижающий, то выводные проводники будут больше подводящих проводников. И получается, что: у повышающего вводные провода толще. Если две обмотки выходные, то толщина бывает идентичной, про это стоит помнить. Самый лучший способ проверить маркировку и отыскать технические параметры оборудования.

Проверка состояния изоляции

Для проведения измерения сопротивления изоляции следует использовать мегомметр с Uвых соответствующий требованиям техдокументации на ТТ. Для большинства существующих высоковольтных устройств проверку сопротивления изоляции следует проводить прибором с Uвых в 1 Кв.

Мегомметром проводят измерения сопротивление изоляции между:

  • корпусом и обмотками (каждой из обмоток);
  • каждой из обмоток и всеми остальными.

К эксплуатации могут быть допущены собранные токовые цепи с величиной сопротивления изоляции не менее 1 мОм.

Прямой метод проверки

Прямая проверка — наиболее проверенный способ, также называемый проверкой схемы под нагрузкой.

Для проведения следует использовать штатную цепь включения трансформатора в цепи первичного и вторичного оборудования или же, собрать новую цепь для проверки, при которой ток величиной от 20 до 100 % от номинальной величины проходит по первичной обмотке трансформатора и замеряется во вторичной.

Численное значение замеренного первичного тока нужно разделить на численное значение замеренного тока вторичной обмотки. Полученное значение и будет коэффициентом трансформации, которое следует сравнить с паспортным значением, что позволит судить об исправности трансформатора.

Трансформатор тока может содержать не одну, а несколько вторичных обмоток. До начала испытаний все обмотки должны быть надежно подключены к нагрузке или же закорочены. В противном случае, в разомкнутой вторичной обмотке, при условии появлении тока в первичной обмотке, возникнет напряжение в несколько КВ, опасное для жизни человека и могущее привести к повреждению оборудования.

Магнитопроводы большинства высоковольтных трансформаторов тока нуждаются в заземлении. Для этого в их конструкции предусмотрена специальная клемма, которая маркируется буквой “З”.

На практике очень часто возникают какие-либо ограничения по проверке трансформаторов под нагрузкой, обусловленные особенностями эксплуатации и безопасности испытаний. В связи с этим часто используются иные способы проверки.

Косвенные методы

Каждый из перечисленных ниже способов проверки может предоставить лишь частичную информации о состоянии трансформаторов. Поэтому эти способы необходимо применять в комплексе.

Определение правильности маркировки выводов обмоток

Целостность обмоток ТТ и их выводов следует определять замером их активных сопротивлений с проверкой или последующим нанесением маркировки.

Определение начала и конца каждой из обмоток следует проводить способом, позволяющим установить полярность.

Проверка полярности выводов обмоток.

Для проведения испытаний к вторичной обмотке присоединить амперметр или вольтметр магнитоэлектрического типа с определенной полярностью на его выводах.

Определение полярности выводов обмоток Трансформатора тока.

Рекомендуется использовать прибор с нулем посередине шкалы, однако, допускается использовать и с нулем, расположенным в начале шкалы.

Все остальные вторичные обмотки трансформатора необходимо, из соображений безопасности, зашунтировать.

К первичной обмотке ТТ необходимо подключить источник постоянного тока, затем последовательно подключить к нему сопротивление для ограничения тока разряда. Достаточно использовать обыкновенный элемент питания (батарейку) с лампочкой накаливания. Вместо выключателя можно просто коснуться проводом от лампочки клеммы первичной обмотки ТТ и затем отвести его.

При совпадении полярности стрелка сдвинется вправо и возвратится назад. Если прибор подключен с обратной полярностью, то стрелка будет сдвигаться влево.

При отключении питания у однополярных обмоток стрелка сдвигается толчком влево, а в противном случае – толчком вправо.

Таким же образом следует проверить полярность подключения других обмоток трансформатора.

Снятие характеристики намагничивания.

Зависимость напряжения на клеммах вторичных обмоток от протекающего по ним тока намагничивания называется вольт-амперной характеристикой, сокращенно ВАХ. Она свидетельствует о правильности работы обмотки и магнитопровода, позволяет оценить их исправность.

Для того, чтобы исключить влияние помех со стороны расположенного рядом силового оборудования, характеристику ВАХ следует снимать, предварительно разомкнув цепь первичной обмотки.

Для построения характеристики ВАХ необходимо пропускать переменный ток различных величин через обмотку ТТ и измерять напряжение на входе обмотки. Такие испытания можно проводить любым лабораторным стендом с блоком питания, имеющим выходную мощность, позволяющую нагружать обмотку до насыщения магнитопровода трансформатора, при котором кривая насыщения обратится в горизонтальное положение.

Полученные по замерам данные нужно занести в таблицу протокола. По табличным данным строятся графики ВАХ.

Перед началом проведения замеров и после их окончания следует в обязательном порядке производить размагничивание магнитопровода методом нескольких постепенных увеличений тока в обмотке и последующим снижением тока до нуля.

Важно

Для измерения значений токов и напряжений следует использовать приборы электромагнитной или электродинамической систем, которые могут воспринимать действующие значения тока и напряжения.

Наличие в обмотке короткозамкнутых витков уменьшает величину выходного напряжения в обмотке и снижает крутизну ВАХ. В связи с этим, при первом использовании исправного ТТ необходимо сделать замеры и построить график ВАХ, а при последующих проверках ТТ через определенное нормативами время следует контролируют состояние выходных параметров.

Разрыв — вторичная цепь — трансформатор — ток

Разрыв — вторичная цепь — трансформатор — ток

Разрыв вторичной цепи трансформатора тока ( холостой ход) недопустим и является для него аварийным режимом. [1]

Почему разрыв вторичной цепи трансформатора тока при прохождении тока в первичной обмотке является аварийным режимом. [2]

Такие включения нужно делать без разрыва вторичной цепи трансформатора тока. [3]

Кроме того, при работе в режиме холостого хода резко увеличивается нагрев сердечника трансформатора из-за возрастания индукции. Поэтому разрыв вторичной цепи трансформатора тока под нагрузкой совершенно недопустим. [4]

В некоторых защитах одно и то же реле сопротивления используется для осуществления двухступенчатой односистемной дистанционной защиты и к поврежденным фазам подключается пусковыми органами. Переключения в цепях тока и напряжения должны производиться без разрыва цепи, так как в первом случае это связано с недопустимостью разрыва вторичных цепей трансформаторов тока, а во втором — с возникновением в контурах обмоток переходных процессов, приводящих к неправильным действиям реле. Для таких переключений используются обычно реле серии КДР. Так как контакты этих реле маломощны, то в цепях тока включают промежуточные трансформаторы тока, снижающие ток до допустимого для контактов значения. [5]

Серьезную опасность представляет для работающих случайный разрыв вторичной цепи трансформаторов тока. Поэтому все подключения переносных приборов к вторичной цепи трансформаторов тока последовательно с обмотками счетчика для их проверки под нагрузкой необходимо производить без разрыва вторичной цепи трансформаторов тока. [6]

Уменьшатся или увеличатся потери трансформатора. К чему приводит разрыв вторичной цепи трансформатора тока. [7]

Обмотка электромагнита 8 имеет ряд отпаек. Уставка тока регулируется ступенчато путем подключения к этим отпайкам, следовательно, изменением числа витков катушки, включаемой во вторичную обмотку трансформатора тока. Это производится без разрыва вторичной цепи трансформатора тока перестановкой двух штырей 12 контактного разъема на клеммной доске 9, которая и служит шкалой ступенчатой уставки тока. [9]

Изменение уставки тока срабатывания индукционного и электромагнитного элементов — ступенчатое. Оно осуществляется изменением числа витков обмотки реле при помощи штепсельного устройства. Чтобы уставку тока можно было менять без разрыва вторичной цепи трансформаторов тока, предусмотрен второй ( запасной) штепсель. Уставка на время срабатывания осуществляется перемещением по шкале упора, определяющего положение сектора, а следовательно, и угол его поворота. [10]

Реле типов ИТ-85 и ИТ-86 имеют размыкающий и замыкающий контакты с общей точкой. При срабатывании реле сначала замыкается замыкающий контакт, а затем размыкается размыкающий, чем и обеспечивается подключение отключающей катушки без разрыва цепи. При такой последова-тельности работы контактов исключается возможность разрыва вторичной цепи трансформатора тока и появления во вторичной обмотке трансформатора тока высокого напряжения, опасного для обслуживающего персонала. [11]

Трансформатор тока ( рис. 8.11) служит для включения амперметра, а также токовых катушек других измерительных приборов. Первичную обмотку включают последовательно с приемником энергии, и ток в ней равен току нагрузки. Вторичная обмотка замкнута на амперметр, имеющий малое сопротивление, поэтому трансформатор тока работает в режиме короткого замыкания. Разрыв вторичной цепи трансформатора тока недопустим: резко возрастает напряжение на вторичной обмотке, возможен пробой изоляции и поражение электрическим током обслуживающего персонала. [12]

Как определить параметры неизвестного 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.

Любите умные гаджеты и DIY? Станьте специалистом в сфере Internet of Things и создайте сеть умных гаджетов!

Записывайтесь в онлайн-университет от GeekBrains:

Изучить C, механизмы отладки и программирования микроконтроллеров;

Получить опыт работы с реальными проектами, в команде и самостоятельно;

Получить удостоверение и сертификат, подтверждающие полученные знания.

Starter box для первых экспериментов в подарок!

После прохождения курса в вашем портфолио будет: метостанция с функцией часов и встроенной игрой, распределенная сеть устройств, устройства регулирования температуры (ПИД-регулятор), устройство контроля влажности воздуха, система умного полива растений, устройство контроля протечки воды.

Вы получите диплом о профессиональной переподготовке и электронный сертификат, которые можно добавить в портфолио и показать работодателю.

Силовые трансформаторы, простой расчет

В статье на конкретном примере приводится простой метод расчета силового трансформатора для блока питания или зарядного устройства.

  1. Перед тем, как использовать силовой трансформатор необходимо определиться с его мощностью.

Например, нужно рассчитать силовой трансформатор для зарядного устройства, которым будем заряжать автомобильные аккумуляторы емкостью до 60 А/час.

Как известно, ток заряда равен 0,1 от емкости аккумулятора, в нашем случае это 6 Ампер.

Напряжение для заряда аккумулятора должно быть не менее 15 В, плюс падение напряжения на диодах и токоограничивающем резисторе, примем его около 5 В.

Итого, напряжение вторичной обмотки должно быть около 20 В, при токе до 6 А. Мощность при этом, будет равна Р = 6 А х 20 В = 120 Вт.

К.п.д. силового трансформатора при мощности до 60 Вт составляет 0,75. При мощности до 150 Вт 0,8 и при больших мощностях 0,85.

В нашем случае принимаем к.п.д. равным 0,8.

При мощности вторичной обмотки 120 Вт, с учетом к.п.д. мощность первичной обмотки равна:

120 Вт : 0,8 = 150 Вт.

  1. По этой мощности определяем площадь поперечного сечения сердечника, на котором будут расположены обмотки.

S (см 2 ) = (1,0 ÷1,2) √Р

Коэффициент перед корнем квадратным из мощности зависит от качества электротехнической стали сердечника.

Принимаем его равным среднему значению 1,1 и получаем площадь сердечника равной 13,5 см 2 .

  1. Теперь нужно определить дополнительную величину – количество витков на вольт. Обозначим ее N.

Коэффициент от 50 до 70 зависит от качества стали. Возьмем среднее значение 60. Получаем количество витков на вольт равным:

Округлим это значение до 4,5 витка на вольт.

Первичная обмотка будет работать от 220 В. Ее количество витков равно 220 х 4,5 = 990 витков.

Вторичная обмотка должна выдавать 20 В. Ее количество витков равно 20 х 4,5 = 90 витков.

  1. Осталось определить диаметр провода обмоток.

Для этого нужно знать ток каждой обмотки. Для вторичной обмотки ток нам известен, его величина 6 А.

Ток первичной обмотки определим, как мощность, деленную на напряжение. (Сдвиг фаз для упрощения расчета учитывать не будем).

I1 = 150 Вт / 220 В = 0,7 А

Диаметр провода определяем по формуле:

Коэффициент перед корнем квадратным влияет на плотность тока в проводе. Чем больше его значение, тем меньше будет греться провод при работе. Примем среднее значение.

Для меди плотность тока до 3,2 А/мм кв, для алюминиевых проводов до 2А/мм кв.

Диаметр провода первичной обмотки:

D1 = 0,75 √0,7 = 0,63 мм

Диаметр провода вторичной обмотки:

D2 = 0,75 √6 = 1,84 мм

Для намотки выбираем ближайший больший диаметр. Если нет толстого провода для вторичной обмотки, можно намотать ее в два провода. При этом суммарная площадь сечения проводов должна быть не меньше площади сечения для рассчитанного диаметра провода. Как известно, площадь сечения равна πr² , где π это 3,14, а r — радиус провода.

Вот и весь расчет.

Если вторичных обмоток несколько, сумма их мощностей не должна превышать величину, равную мощности первичной обмотки, умноженной на к.п.д. Количество витков на вольт одинаково для всех обмоток конкретного трансформатора. Если известно количество витков на вольт, можно намотать обмотку на любое напряжение, главное, чтобы она влезла в окно магнитопровода. Диаметр провода каждой обмотки определяется исходя из величины тока этой обмотки.

Овладев этой простой методикой, вы сможете не только изготовить нужный вам силовой трансформатор, но и подобрать уже готовый.

Материал статьи продублирован на видео:

Устройство и принцип работы трансформатора

Для преобразования электрического напряжения одной величины в электрическое напряжение другой величины, то есть для преобразования электрической мощности, применяют электрические трансформаторы.

Трансформатор может преобразовывать лишь переменный ток в переменный ток, поэтому для получения постоянного тока, переменный ток с трансформатора при необходимости выпрямляют. Для этой цели служат выпрямители.

Так или иначе, любой трансформатор (будь то трансформатор напряжения, трансформатор тока или импульсный трансформатор) работает благодаря явлению электромагнитной индукции, которое проявляет себя во всей красе именно при переменном или импульсном токе.

Устройство трансформатора

В простейшем виде однофазный трансформатор состоит всего из трех основных частей: ферромагнитного сердечника (магнитопровода), а также первичной и вторичной обмоток. В принципе обмоток у трансформатора может быть и больше двух, но минимум их две. В некоторых случаях функцию вторичной обмотки может нести на себе часть витков первичной обмотки (см. виды трансформаторов), но подобные решения встречаются достаточно редко по сравнению с обычными.

Главная часть трансформатора — ферромагнитный сердечник. Когда трансформатор работает, то именно внутри ферромагнитного сердечника присутствует изменяющееся магнитное поле. Источником изменяющегося магнитного поля в трансформаторе служит переменный ток первичной обмотки.

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора

Известно, что любой электрический ток сопровождается магнитным полем, соответственно переменный ток сопровождается переменным (изменяющимся по величине и направлению) магнитным полем.

Таким образом, подав в первичную обмотку трансформатора переменный ток, получим изменяющееся магнитное поле тока первичной обмотки. А чтобы магнитное поле было сконцентрировано главным образом внутри сердечника трансформатора, данный сердечник изготавливают из материала с высокой магнитной проницаемостью, в тысячи раз большей чем у воздуха, чтобы основная часть магнитного потока первичной обмотки замкнулась бы именно внутри сердечника, а не по воздуху.

Таким образом переменное магнитное поле первичной обмотки сконцентрировано в объеме сердечника трансформатора, который изготавливают из трансформаторной стали, феррита или другого подходящего материала, в зависимости от рабочей частоты и назначения конкретного трансформатора.

Вторичная обмотка трансформатора находится на общем сердечнике с его первичной обмоткой. Поэтому переменное магнитное поле первичной обмотки пронизывает также и витки вторичной обмотки.

А явление электромагнитной индукции как раз и заключается в том, что изменяющееся во времени магнитное поле наводит в пространстве вокруг себя изменяющееся электрическое поле. И поскольку в данном пространстве вокруг изменяющегося магнитного поля находится провод вторичной обмотки, то индуцированное переменное электрическое поле действует на носители заряда внутри этого провода.

Данное действие электрическим полем вызывает в каждом витке вторичной обмотки ЭДС. В результате между выводами вторичной обмотки появляется переменное электрическое напряжение. Когда вторичная обмотка включенного в сеть трансформатора не нагружена, трансформатор работает в режиме холостого хода.

Работа трансформатора под нагрузкой

Если же ко вторичной обмотке работающего трансформатора подключена некая нагрузка, то во всей вторичной цепи трансформатора возникает ток через нагрузку.

Данный ток порождает свое собственное магнитное поле, которое, по закону Ленца, имеет такое направление, что противодействует «причине, его вызывающей». То есть магнитное поле тока вторичной обмотки в каждый момент времени стремится уменьшить увеличивающееся магнитное поле первичной обмотки или же стремится поддержать магнитное поле первичной обмотки когда оно уменьшается, оно всегда направлено навстречу магнитному полю первичной обмотки.

Таким образом, когда вторичная обмотка трансформатора нагружена, в его первичной обмотке возникает противо-ЭДС, заставляющая первичную обмотку трансформатора потреблять из питающей сети больше тока.

Коэффициент трансформации

Соотношение витков первичной N1 и вторичной N2 обмоток трансформатора определяет соотношение между его входным U1 и выходным U2 напряжениями и входным I1 и выходным I2 токами, при работе трансформатора под нагрузкой. Данное соотношение называется коэффициентом трансформации трансформатора:

Коэффициент трансформации больше единицы если трансформатор понижающий, и меньше единицы — если трансформатор повышающий.

Трансформатор напряжения

Трансформатор напряжения является разновидностью понижающего трансформатора, предназначенной для гальванической развязки цепей высокого напряжения от цепей низкого напряжения.

Обычно, когда речь идет о высоком напряжении, имеют ввиду 6 и более киловольт (на первичной обмотке трансформатора напряжения), а под низким напряжением понимают величины порядка 100 вольт (на вторичной обмотке).

Такой трансформатор применяется, как правило, для измерительных целей. Он понижает, например, высокое напряжение линии электропередач до удобного для измерения низковольтного напряжения, при этом может также гальванически изолировать цепи измерения, защиты, управления, — от высоковольтной цепи. Трансформатор данного типа обычно работает в режиме холостого хода.

Трансформатором напряжения можно назвать в принципе и любой силовой трансформатор, применяемый для преобразования электрической мощности.

Трансформатор тока

У трансформатора тока первичная обмотка, состоящая обычно всего из одного витка, включается последовательно в цепь источника тока. Данным витком может выступать участок провода цепи, в которой необходимо измерить ток.

Провод просто продевается через окно сердечника трансформатора и становится этим самым единственным витком — витком первичной обмотки. Вторичная же его обмотка, имеющая много витков, подключается к измерительному прибору, отличающемуся малым внутренним сопротивлением.

Трансформаторы данного типа используются для измерения величин переменного тока в силовых цепях. Здесь ток и напряжение вторичной обмотки оказываются пропорциональны измеряемому току первичной обмотки (токовой цепи).

Трансформаторы тока широко применяются в устройствах релейной защиты электроэнергетических систем, поэтому обладают высокой точностью. Они делают измерения безопасными, так как гальванически надежно изолируют измерительную цепь от первичной цепи (обычно высоковольтной — десятки и сотни киловольт).

Импульсный трансформатор

Данный трансформатор предназначен для преобразования тока (напряжения) импульсной формы. Короткие импульсы, обычно прямоугольные, подаваемые на его первичную обмотку, заставляют трансформатор работать практически в режиме переходных процессов.

Такие трансформаторы используются в импульсных преобразователях напряжения и других импульсных устройствах, а также в качестве дифференцирующих трансформаторов.

Применение импульсных трансформаторов позволяет снизить вес и стоимость устройств, в которых они применяются просто в силу повышенной частоты преобразования (десятки и сотни килогерц) по сравнению с сетевыми трансформаторами, работающих на частоте 50-60 Гц. Прямоугольные импульсы, у которых длительность фронта много меньше длительности самого импульса, нормально трансформируются с малыми искажениями.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети: