Как проверить трансформатор





Как проверить трансформатор, а также определить его обмотки среди множества выводов? Эта задача решается довольно просто, достаточно знать и понимать всего лишь несколько правил, которые мы рассмотрим в данной статье.

При изготовлении различных блоков питания часто используются трансформаторы, которые служат для понижения переменного напряжения сети 220 В до необходимого уровня. Зачастую, в таких блоках питания, стоимость самого блока определяется главных образом стоимостью трансформатора. Поэтому радиолюбители сами либо мотают трансформатор, либо перематывают имеющийся под необходимые параметры, либо просто используют подходящие трансформаторы от других устройств.

Допустим в ваших руках оказался трансформатор, который имеет много выводов. Какие из них являются выводами первичной обмотки, а какие вторичной – непонятно!

Чтобы хорошо освоить принцип определения обмоток, начнем с самого простого случая.

Наиболее простым случаем является трансформатор с 4-мя выводами (рис. 1). Это однозначно говорит о том, что у него одна первичная обмотка – 2 вывода и одна вторичная обмотка – еще два вывода.

Как проверить трансформатор

Рис. 1 — Трансформатор с 4-мя выводами

Чтобы определить соответствующие обмотки, возьмем мультиметр, который установлен в режим прозвонки. Далее, путем перебора, определяем две пары выводов, а после этого, если возникнет необходимость, более точно измеряем сопротивление уже найденных обмоток.

Первичной является обмотка, сопротивление которой выше (конечно, если это не повышающий трансформатор) относительно другой обмотки.

Но почему так? Давайте затронем немного теории.

Принцип действия трансформатора

Если подключить источник переменного напряжения к первичной обмотке, то по ней будет протекать переменный ток i1, который порождает вокруг себя переменное магнитное поле (рис. 2). Оно концентрируется и замыкается по сердечнику трансформатора, собранного из тонких листов электротехнической стали.

Принцип действия трансформатора. Холостой ход

Рис. 2 — Принцип действия трансформатора на холостом ходу

Поскольку на сердечник намотана еще и вторичная обмотка, то по закону электромагнитной индукции, в ней наводится электродвижущая сила (ЭДС). Если к клеммам вторичной обмотки подключить нагрузку Rн, то в уже замкнутой цепи будет протекать ток i2 (рис.3).

Принцип действия трансформатора под нагрузкой

Рис. 3 — Принцип действия трансформатора под нагрузкой

ЭДС любой обмотки прямопропорциональна количеству витков w, частоте приложенного напряжения f и магнитному потоку Ф:

E = 4,44wfФ.

Поскольку частота напряжения f не меняется, а магнитный поток Ф = BS зависит от площади поперечного сечения сердечника S и от свойства его материала, а именно от индукции B, тоже не меняется, то для того, чтобы получить необходимое напряжение достаточно всего лишь изменять количество витков w.

E1 = 4,44w1fФ.

E2 = 4,44w2fФ.

Как видно из формулы, чем больше витков, тем больше ЭДС, т. е. напряжение на обмотке.

Если

w1 > w2,

то

E1 > E2.

Вспомним, что мы говорил вначале: сопротивление первичной обмотки выше вторичной

R1 > R2.

Теперь это понятно, ведь чем больше витков w, тем больше длина провод l. А как известно, сопротивление провода R зависит от его длинны l, площади поперечного сечения Sпс (или диаметра) и удельного сопротивления материала ρ

R = ρl/Sпс.

Кроме того, провод первичной обмотки тоньше провода вторичной обмотки, т. е. площадь поперечного сечения его меньше:

Sпс1 < Sпс2.

Это дополнительно увеличивает сопротивление первичной обмотки.

Теперь давайте разберемся почему провод первичной обмотки применяют более тонкий, чем вторичной.

Мощность трансформатора

Мощность трансформатора определяется мощностью его обмоток. Мощность первичной обмотки, которая, как правило одна, равна сумме мощностей всех вторичных обмоток (без учет некоторых потерь):

Р1212223+…+Р2n,

где Р1 – мощность первичной обмотки;

Р2, Р21, Р22, Р23, Р2n – мощности вторичных обмоток.

Для простоты понимания возьмем трансформатор с одной первичной и одной вторичной обмотками.

Мощность любой из обмоток равна произведению напряжения U на ток I:

U1I1 = U2I2,

где U1, I1, U2, I2 – напряжения и токи первичной и вторичной обмоток.

Отсюда видно, чтобы получить одну и ту же мощность при снижении напряжения U нужно увеличивать ток I.

Следовательно ток в первичной обмотке I1 будет меньше на величину отношения напряжений U2/U1 или же на отношение количества витков w2/w1:

I1 = I2U2/U1;

I2 = I1U1/U2

 или

I1 = I2 w2/ w1;

I2 = I1 w1/ w2.

Отношение количества витков первичной и вторичной обмоток или, что более верно, их напряжений напряжения на холостом ходу называют коэффициентом трансформации kт = U1/U2. Если kт < 1, то трансформатор понижающий, т .е. напряжение на вторичной обмотке ниже напряжения на первичной обмотке. В основном такие трансформаторы применяются в блоках питания. Если kт > 1, то трансформатор повышающий.

Плотность тока обмотки трансформатора

Поперечное сечение проводника Sпспр, а следовательно его диаметр d определяются допустимой плотностью тока j, которая в основном зависит от материала. Для меди j = 6…10 А/мм2. Если превысить допустимое значение плотности тока, т. е. взять провод тоньше расчетного, то он будет перегреваться и может перегореть. Применять провод толще расчетного нерационально, поскольку увеличится стоимость трансформатора, а в некоторых случаях и его габариты.

Sпспр = I/j.

Поэтому, для получения заданной плотности тока j с уменьшением величины тока I снижают и его площадь поперечного сечения Sпспр или же диаметр.

Давайте снова возвратимся к первичной обмотке и уже вполне обосновано можем утверждать, что ее сопротивление R1 в разы меньше сопротивления вторичной обмотки R2, потому что первичная обмотка имеет большее число витков, а, следовательно, намотана более длинным и тонким проводом:

R1>R2.

Как проверить трансформатор и его обмотки

Итак, с помощью мультиметра мы определили первичную обмотку трансформатора, однако это еще не означает, что она рассчитана на напряжение 220 В. Встречаются трансформаторы у которых первичная обмотка рассчитана на 110 В или 127 В, и, если на такую обмотку подать 220 В, то она попросту сгорит. Чтобы узнать рассчитана ли обмотка на 220 В, пользуются довольно простым и проверенным методом. Для этого нам понадобится лампа накаливания на соответствующее напряжение.

Лампу нужно соединить последовательно с первичной обмоткой, а затем, предварительно заизолировав оголенные провода, включить в розетку с 220 В (рис. 4).

Схема включения лампы в цепь первичной обмотки трансформатора

Рис. 4 — Схема включения лампы накаливания в цепь первичной обмотки трансформатора

Когда лампа не светится – это говорит о том, что все подведенное напряжение скомпенсировано ЭДС, которая наведена в обмотке трансформатора, а, следовательно, она рассчитана на 220 В  (рис. 5) и ее смело можно подключать в сеть без лампы.

Как проверить трансформатор с помощью лампы накаливания

Рис. 5 — Обмотка рассчитана на 220 В

Если же лампа светится почти в полный накал – это говорит о том, что обмотка рассчитана на низкое напряжение и на нее нельзя подавать 220 В (рис. 6). Свечение лампы в половину накала говорит о том, что обмотка, скорее всего, рассчитана на 110 В или 127 В и ее также нельзя включать в сеть 220 В.

Как проверить обмотки трансформатора

Рис. 6 — Обмотка не рассчитана на 220 В

ЭДС самоиндукции и индуктивное сопротивление трансформатора

Теперь давайте разберемся почему при подключении через первичную обмотку лампы она не светится.

Число витков первичной обмотки w1 гораздо больше вторичной w2, т. е. w1 > w2, а чем больше витков, тем большая индуктивность обмотки L и тем большая наводится ЭДС самоиндукции, а также возрастает индуктивное сопротивление XL и, следовательно, большую величину приложенного напряжения может выдержать обмотка.

Если все сказанное обобщить и упростить, то можно заключить, что при подключении к первичной обмотке переменное напряжение 220 В в ней наводится ЭДС самоиндукции, которая по величине равна почти 220 В, но направлена встречно приложенному напряжению, т. е. ЭДС, наведенная в обмотке, практически полностью компенсирует приложенное напряжение. В результате этого в первичной обмотке протекает ток малой величины, который называется током холостого хода (при отсутствии нагрузки на вторичной обмотке). Когда последовательно в цепь первичной обмотки включена лампа, то, при протекании тока холостого хода через ее нить накаливания, она практически не нагревается и поэтому нам не видно свечения лампы. Если же уменьшить количество витков, так как на вторичной обмотке, то ЭДС самоиндукции не сможет скомпенсировать приложенное напряжение 220 В. В результате этого будет протекать уже значительный ток, величина которого достаточна, чтобы раскалить нить лампы. Таким образом мы видим, что лампа светится.

Соединения обмоток трансформатора

Трансформаторы, у которых много вторичных обмоток, выгодно отличаются тем, что комбинируя обмотки между собой можно получить больше вариантов величин выходного напряжения.

Применяют согласное и встречное соединение обмоток. При согласном соединении конец одной обмотки соединяют с началом второй (рис. 6, 7). В этому случае напряжение обеих обмоток складывается.

Обозначение начала обмотки

Рис. 6 — Обозначение начала обмотки

Согласное соединение обмоток

Рис. 7 — Согласное соединение обмоток

При встречном соединении обмоток конец одной обмотки соединяется с концом второй, а результирующее напряжение равно разнице напряжений этих обмоток (рис. 8).

Встречное соединение обмоток

Рис. 8 — Встречное соединение обмоток

Теперь, я надеюсь, вы узнали, как проверить трансформатор. Таким простым способом можно определить напряжения обмоток различных многовитковых трансформаторов.

Как проверить диодный мост



Добавить комментарий

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