Параметры трансформатора. Часть 1 | HomeElectronics

Всем доброго времени суток! В прошлых статьях я рассказывал о тепловых расчетах при проектировании трансформатора(Часть 1. Часть 2.). На тепловой режим трансформатора влияет множество параметров трансформатора электрические и электромагнитные. Об этом сегодняшняя статья.

Для сборки радиоэлектронного устройства можно преобрески DIY KIT набор по ссылке.

Векторная диаграмма трансформатора

Для упрощения расчётов напряжений и токов в трансформаторе используют векторную диаграмму, которая является графическим изображением всех уравнений трансформатора на комплексной плоскости. Векторную диаграмму строят на основе эквивалентной схемы замещения и уравнений трансформатора.

Эквивалентная схема трансформатора.

Обозначения на схеме: U₁, I₁, R₁, X₁ – напряжение, ток, активное и реактивное сопротивление первичной обмотки, U^/₂, I^/₂, X^/₂, R^/₂, Z^/_H – приведённые напряжение, ток, активное, реактивное сопротивление и полное сопротивление нагрузки вторичной обмотки, Е – ЭДС трансформатора, I₀ – намагничивающий ток трансформатора, I_0r и I_0a – реактивная  и активная составляющая намагничивающего тока.

Построение векторной диаграммы начинается с вектора основного магнитного потока Ф, начальная фаза которого принимается равной нулю, вектор ЭДС Е = Е^/₂ отстаёт от вектора Ф на 90°. Вектор тока намагничивания I₀ опережает вектор магнитного потока на угол α, зависящий от магнитных потерь в сердечнике и содержит две составляющие I_0r и I_0a.

Для определения направлений векторов I и U^/₂ на вторичной обмотке можно определить из углов φ_н и φ^/₁

где x^/₂, r^/₂ – приведённое реактивное и активное сопротивление вторичной обмотки,

x^/_Н, r^/_Н – приведённое реактивное и активное сопротивление нагрузки.

Векторная диаграмма трансформатора.

Данные выражения позволяют построить вектор напряжения на выходе трансформатора U^/₂, на активном сопротивлении обмотки I^/₂r^/₂ и реактивном сопротивлении обмотки I^/₂jх^/₂.

Для продолжения построения необходимо воспользоваться уравнениями трансформатора. Вектор I₁ равен геометрической сумме векторов I₀ и –I. Произведём суммирование и изобразим на диаграмме

Вектор (-I) откладывается от конца вектора I₀ параллельным переносом вектора I, но в противоположном направлении. В результате вектор I₁ откладывается от начала координат и до конца вектора (-I).

Вектор напряжения на первичной обмотке

Вектор (–Е) строится от начала координат в направлении противоположном вектору Е, то есть он опережает вектор Ф на 90°, вектор I₁x₁ откладывается от конца вектора (–Е) перпендикулярно вектору тока I₁, а вектор I₁r₁ – параллельно.

Построенная векторная диаграмма имеет общий характер, но её можно перестроить в зависимости от режимов работы трансформатора и позволяет определить электрические параметры трансформатора в этих режимах.

Намагничивающий ток трансформатора

Влияние намагничивающего тока I₀ на параметры мощных трансформаторов (более нескольких кВт) обычно незначительно и составляет 2 – 5% от номинального. Чаще всего при расчётах им пренебрегают. В случае трансформаторов малой мощности ток намагничивания порой сравнивается с рабочим током, поэтому требует учёта и анализа.

Из эквивалентной схемы приведённой выше видно, что намагничивающий ток I₀ содержит две составляющие: реактивную I_0r, которая обеспечивает намагничивающую силу для создания магнитного потока в сердечнике Φ (Φ = I_0rω), и активную I_0a, зависящая от потерь мощности в сердечнике ∆Р (∆Р = I_0aR_c). Тогда

Использование абсолютных значений намагничивающего тока: полного I₀, активной I_0a и реактивной I_0r составляющих не всегда удобно, поэтому используют эти значения относительно приведённого тока вторичной обмотки I

Тогда относительная реактивная составляющая намагничивающего тока i_0r может быть выведена из следующих выражений

где Н_Э – эквивалентная напряженность магнитного поля в сердечнике,

l_C – длина средней магнитной линии сердечника.

Часто при расчетах трансформаторов используют выражения для геометрических изображений (подробнее здесь), в основе которых стоит некоторый базовый параметр а. Поэтому выразим реактивную составляющую через базовый параметр

Относительная активная составляющая i_0a, после преобразований и используя метод геометрических изображений, будет иметь вид

где γ_С – удельный вес сердечника.

Из приведённых выражений видно, что намагничивающий ток и его составляющие растут при уменьшении базового размера а, то есть размеров трансформатора. То есть при достаточно малой величине базового размера а, намагничивающий ток может достигать значительных величин. Однако с ростом частоты намагничивающий ток оказывается значительно ниже, чем в трансформаторах промышленной частоты.

С учётом данного факта необходимо уточнить выражение для мощности трансформатора путём ввода коэффициента учёта распределения окна между обмотками – n. Тогда выражение для мощности трансформатора будет иметь вид

где I₀ – ток намагничивания трансформатора,

I – приведённый вторичный ток,

i₀ – относительный намагничивающий ток.

Падения напряжения трансформатора

Для трансформатора малой мощности большое значение играет изменение выходного напряжения под нагрузкой ∆U. Данная величина характеризует стабильность выходного напряжения и показывает, на сколько изменяется выходное напряжение при изменении выходного тока от нуля до номинального. Падение напряжения зависит от сочетания следующих факторов: активные и реактивные сопротивления обмоток, cos φ нагрузки и первичного тока. В общем случае падение напряжение оценивается следующими выражениями

где U₁, r₁, x₁ – напряжение, активное и реактивное сопротивление первичной обмотки, U^/₂, x^/₂, r^/₂ – приведённые напряжение, активное, реактивное сопротивление, Е – ЭДС трансформатора, I = I^/₂ – приведённый ток вторичной обмотки трансформатора, I_0r и I_0a – реактивная  и активная составляющая намагничивающего тока, φ_н – фазовый угол нагрузки.

Данные выражения позволяют вычислить падение напряжение при любых условиях, однако в зависимости от типа трансформатора можно их упростить. Для этого рассмотрим составляющие падания напряжению – активную часть ∆U_a и реактивную часть ∆U_х.

Они показывают падение напряжения на активных и реактивных сопротивлениях обмоток.
Так же как и для намагничивающего тока для анализа и расчета лучше использовать относительные значения падения напряжения.

Относительное значение падения напряжения на активных сопротивлениях обмоток

где ρ – удельное электрическое сопротивление,

j – плотность тока в обмотках,

k_ф – коэффициент формы напряжения,

f – частота переменного напряжения,

k_с – коэффициент заполнения сердечника,

В – магнитная индукция в сердечнике,

φ_ω – геометрическое изображение средней длины витка катушки трансформатора,

φ_S – геометрическое изображение сечения сердечника,

a – базисный параметр трансформатора.

Относительное значение падения напряжения на реактивных сопротивлениях обмоток

где k_ОК – коэффициент заполнения окна сердечника,

j – плотность тока в обмотках,

k_ф – коэффициент формы напряжения,

В – магнитная индукция в сердечнике,

n_∆ — число сечений катушек в окне, для БТ n_∆ = 1, для СТ, ТТ n_∆ = 2,

∆_об – толщина межобмоточной изоляции,

φ_ω – геометрическое изображение средней длины витка катушки трансформатора,

φ_S – геометрическое изображение сечения сердечника,

a – базисный параметр трансформатора.

с_К – толщина одной катушки (на одну сторону),

х – относительная ширина окна.

Полученные выражения показывают, что при постоянной геометрии трансформатора и его размерах относительное значение активной составляющей падения напряжения u_ка уменьшается с ростом частоты, а величина относительного значения реактивной составляющей u_кх практически не зависит от частоты (она немного возрастает из-за роста отношения j/B). В тоже время при увеличении базовой величины а (а значит и размеров трансформатора) активная составляющая u_ка значительно уменьшается, а реактивная u_кх – возрастает. Однако в большинстве случаев для трансформаторов малой мощности основное значение в падении напряжения играет активная составляющая.

Величина падения напряжения может быть различной в зависимости от назначения или условий работы трансформатора. Типовым значением падения напряжения считается u = 0,1, но в отдельных случаях при жестких требованиях к стабильности выходного напряжения может уменьшаться до u = 0,05, или даже u = 0,01…0,02.

Соотношение плотностей тока в обмотке

Соотношение плотностей тока в обмотках  трансформатора ε определяется следующим выражением

где j₁ и j₂ – плотность тока в первичной и вторичной обмотке.

Проблема выбора оптимального соотношения плотностей тока в обмотках является одной из важных в теории и практике проектирования трансформатора. Обычно принято считать что ε ≈ 1 (j₁ = j₂), однако это справедливо для очень больших трансформаторов. Однако для трансформатора малой мощности данное условие не является оптимальным и вот почему.

Обычно к таким трансформаторам предъявляют противоречивые требования в зависимости от условия проектирования.

Так при условии обеспечения требуемого теплового режима (перегрева) трансформатора оптимальное значение ε определяются потерями активной мощности в обмотках. Например, для трансформатора малой мощности выступают требования минимальных потерь при заданной мощности, либо максимальной мощности при заданных потерях, либо минимальный вес и объем при заданной мощности и перегреве. Таким образом, ключевым условием в данном случае является получение минимальных потерь в обмотках, поэтому выражение для оптимального соотношения плотностей тока ε_о в обмотках будет иметь вид

где х – относительная ширина сердечника,

y – относительная толщина сердечник,

а – базовый размер сердечника,

с_k – толщина одной катушки (на одну сторону).

Из данного выражения можно сделать вывод, что ε_о < 1, но конкретные значения определяются геометрией трансформатора. Рост потерь в обмотках трансформатора происходит при отклонении от оптимального значения, как в большую, так и в меньшую сторону. Практически часто приходится отступать от оптимальных значений ε из-за дискретности ряда диаметров проводов. Поэтому без заметного отклонения величина отношения плотностей тока может изменяться в следующих пределах -15…+25% от ε_о.

Иначе при заданном падении напряжения трансформатора предъявляются следующие требования: минимальное падение напряжения при заданной мощности или максимальная мощность при заданном падении напряжения, либо минимальный вес и объём при заданной мощности и падении напряжении. В данном случае оптимальное значение отношения плотностей тока ε_о будет иметь вид

где i_0a – активная составляющая относительного значения тока намагничивания,

i₁ – относительное значение тока первичной обмотки.

В данном случае оптимальное значение ε_о также меньше 1. Значение ε_о тем меньше, чем больше i₁ и зависит от геометрии трансформатора, определяемой параметрами х_k и y. Рост падения напряжения происходит при отклонении от оптимального значения ε_о особенно в меньшую сторону. То есть за счет правильного выбора соотношения плотностей тока (сечения провода) можно добиться снижения падения напряжения и повышения КПД трансформатора.

Как определить мощность трансформатора?

Чаще всего для мощности трансформатора Р используется выражение, полученное при условии следующих упрощений:

— намагничивающий ток не учитывают, I₀ = 0, I₁ = I;

— плотность тока первичной и вторичной обмоток считают равными, j₁ = j₂ = j;

— окно сердечника делится пополам между обмотками, S₁ = S₂ = S_ок/2.

Таким образом мощность трансформатора может быть определена следующими выражениями

где k_ф – коэффициент формы кривой напряжения,

f – частота переменного напряжения, Гц,

w – число витков в обмотке,

k_C – коэффициент заполнения магнитным материалом сердечника,

S_C – сечение сердечника, см²,

В – магнитная индукция в сердечнике (амплитудное значение), Тл,

j – плотность тока в обмотке, А/мм²,

q – сечение проводника в обмотке, мм².

Данное выражение можно несколько упростить

где k_ОК – коэффициент заполнения окна сердечника,

S_OK – площадь окна сердечника, см².

Данные выражения показывают, что при постоянных k_C, k_ОК, j и В мощность трансформатора пропорциональна частоте f и произведению площадей сердечника и окна S_CS_OK. Следует отметить, что коэффициенты j и В не постоянны, а сложным образом зависят от мощности трансформатора. Однако видно, что при тех же размерах трансформатора S_C и S_OK при увеличении частоты мощность трансформатора можно существенно увеличить. Или же другими словами трансформатор той же мощности при повышенной частоте имеет существенно меньшие размеры, чем трансформатор промышленной частоты (50 Гц). Это основная причина широкого распространения трансформаторов повышенной и высокой частоты.

Чаще всего для трансформаторов, ε = 1, однако это условие не является оптимальным. Однако если считать, что ε ≠ 1, то вышеописанные выражения теряют силу, потому что окно сердечника распределяется не пополам и не в отношении n, а в зависимости от величины ε. В результате необходимо вводить дополнительные коэффициенты заполнения окна первичной и вторичной обмоток k_ОК1 и k_ОК2. В результате данных условий получаем наиболее общее выражение для электромагнитной мощности трансформатора

где j₂ – плотность тока вторичной обмотки,

S₂ – площадь окна занятая только вторичной обмотки,

k_ОК2 – коэффициент заполнения площади S₂.

Площадь S₂ определяется следующим выражением

где I₁ – относительный ток первичной обмотки,

I – приведённый вторичный ток,

Р₁ – полная мощность, потребляемая трансформатором от сети,

Р – электромагнитная мощность.

Тогда получим наиболее строгое выражение для электромагнитной мощности

Разница значений k_ОК1 и k_ОК2 обычно незначительна и не дает больших отличий, поэтому можно принять k_ОК1 = k_ОК2 = k_ОК, k₂₁ = 1.

Тогда площадь окна занятая вторичной обмоткой составит

В соответствие с данным выражением для обычных условий получим следующее выражение для электромагнитной мощности трансформатора

Как определить мощность вторичной обмотки трансформатора?

Мощность, отдаваемая вторичной обмоткой трансформатора в общем случае равна

где Р – электромагнитная мощность трансформатора,

φ^/ — угол между векторами ЭДС и тока,

р_К2 и р_S2 – потери активной и реактивной мощности во вторичной обмотке.

При работе трансформатора на активную нагрузку φ^/ = 0, и потери реактивной мощности р_S2 = 0 (у трансформаторов малой мощности они незначительны). Поэтому выражение мощности отдаваемой вторичной обмоткой будет следующее

Данное выражение наиболее общее для обычных условий работы основное уравнение вторичной мощности.

В следующей статье я продолжу рассматривать параметры трансформатора, такие как, плотность тока в обмотках трансформатора, электромагнитную индукцию сердечника и т. д.

Теория это хорошо, но необходимо отрабатывать это всё практически ПОПРОБОВАТЬ МОЖНО ЗДЕСЬ

Как проверить трансформатор мультиметром. Пошаговая инструкция от экспертов Electroinfo.net

Содержание:

Чтобы узнать, как проверить состояние трансформатора мультиметром, предлагаем изучить материал от экспертов  electroinfo.net. Проверить трансформатор на наличие обрыва или замыкания катушки с помощью обычного тестера довольно просто. Проверить межвитковые замыкания, не имея генератора и осциллографа, трудно или даже вовсе невозможно. Провести подобную проверку можно только осциллографом с выходами калибровки. Для этого подаются сигналы и отслеживаются прибором.

Но существуют также специальные приборы для проведения теста на исправность трансформатора и его отдельных элементов – мультиметры. С их помощью установить, исправен ли прибор, можно даже в домашних условиях. В данной статье будут рассмотрены основные моменты проверки трансформаторов с помощью мультиметра.  К статье бонусом добавлен видеоролик с наглядным примером проверки трансформатора и файл с подробной инструкцией о том, как пользоваться мультиметром.

Проверка трансформатора мультиметром.

Поломки трансформаторов

Строчные устройства могут выходить из строя. Работа телевизора, монитора в этом случае будет невозможна. Существует много разновидностей моделей строчных агрегатов. Замена вызывает трудности. Стоимость аналоговых приборов высока. Некоторые телевизоры, мониторы требуют больших затрат при ремонте. Необходимые детали в некоторых случаях тяжело найти.

Чтобы приобрести только ту часть схемы, которая вышла из строя, произвести ее быструю замену, нужно проверить строчный трансформатор. Телевизору проще будет выполнить адекватный ремонт. В первую очередь проверьте, нет ли следующих неисправностей:

• обрыв контура;
• пробой герметичного корпуса;
• замыкание между витков;
• обрыв потенциометра.

Первые две поломки выявить достаточно просто. Это определяется визуально. Для выполнения замены неисправных элементов материал приобретается практически в любом магазине радиотехники. Сложнее определить замыкание в контурах обмоток. Трансформатором в этом случае производится звук, напоминающий писк.

Но не всегда требуется ремонт при появлении такого сигнала. ТДКС иногда пищит из-за высокого напряжения на вторичном контуре. Проверяете, что вызывает звук, при помощи специального прибора. Если оборудования нет, нужно искать другие варианты.

Проверка на межвитковое замыкание

Начать нужно с внешнего осмотра, особое внимание следует обращать на места обугливания изоляции, каркаса, почернение или оплавление заливки. Дело в том, что межвитковое замыкание приводит к сильному нагреву трансформатора. Далее проверяем сопротивление изоляции между обмотками, оно должно составлять не менее 10 Мом. Если есть аналогичный трансформатор, можно сравнить их значение индуктивности. Когда такой возможности нет, можно воспользоваться другим методом, основанном на резонансных свойствах цепи.

От перестраиваемого генератора подаем синусоидальный сигнал поочередно на обмотки через разделительный конденсатор и контролируем форму сигнала во вторичной обмотке.

Если внутри нет межвитковых замыканий, то форма сигнала не должна отличаться от синусоидальной во всем диапазоне частот. Короткозамкнутые витки в катушке приводят к срыву колебаний в LC-контуре на резонансной частоте. У трансформаторов разного назначения рабочий частотный диапазон отличается — это надо учитывать при проверке.

Для импульсного блока питания он составляет — 8-40 кГц, для ТДКС — 13-17 кГц. Импульсные трансформаторы обычно содержат малое число витков. Возможен вариант убедиться в работоспособности трансформатора путем контроля   коэффициента трансформации обмоток.

Для этого подключаем обмотку трансформатора с наибольшим числом витков к генератору синусоидального сигнала на частоте 1 кГц. Эта частота не очень высокая и на ней работают все измерительные вольтметры (цифровые и аналоговые), в то же время она позволяет с достаточной точностью определить коэффициент трансформации (такими же они будут и на более высоких рабочих частотах).

Измерив напряжение на входе и выходе всех других обмоток трансформатора, легко посчитать соответствующие коэффициенты трансформации. Этот метод вполне реален для тех кто дружит с математикой. По результатам пробных измерений составлена таблица, в которой сопротивлению, указанному в левой колонке, соответствует определенное показание цифрового индикатора.

Замер тока и напряжения мультиметром.

Интересный материал в тему: Что нужно знать о трансформаторах тока.

Инструкции для тестирования тороидального трансформатора

Тороидальный трансформатор представляет собой высокоэффективный трансформатор, который легче и меньше, чем альтернативные трансформаторы такой же мощности. Тороидальный трансформатор — это плотно обернутые полоски стали в сердцевине, также он состоит из мотка проволоки, который свернут вокруг сердечника. Этот моток называется первичная катушка, а также есть вторая катушка проволоки, которая тоже свернута вокруг сердечника и называется вторичная обмотка.

[stextbox id=’info’]Проще говоря, электричество проходит через первичную обмотку тороидального трансформатора, тем самым создавая магнитные поля, которые проходят через вторую катушку для получения выходного напряжения.[/stextbox]

Трансформаторы используются для повышения или понижения выходного напряжения, тем самым увеличивая или уменьшая напряжение. Для проведения тестирования состояния трансформатора, существует определенный алгоритм действий:

1. Первый шаг заключается в том, что трансформатор необходимо визуально осмотреть и проверить, нет ли от него запаха.
2. Перегрев может привести к неисправности трансформатора, если есть следы ожогов или внешняя часть обмотки видна снаружи, трансформатор должен быть заменен и нет никакой необходимости для дальнейших испытаний, которые будут проводиться.
3. Точно так же, запах гари является свидетельством того, что трансформатор перегревается. Если никаких дополнительных повреждений не видно за исключением запаха, дальнейшие испытания могут быть проведены, чтобы определить, является ли трансформатор в рабочем состоянии или нет.
4. Информация о входном и выходном напряжении, как правило, четко обозначена на трансформаторе, но самым безопасным вариантом является получение схемы цепи от производителя продукта.

[stextbox id=’alert’]Напряжение, которое подается на первичную обмотку, должно быть четко указано на схеме цепи и корпуса трансформатора. Аналогичным образом, выходное напряжение, подаваемое на вторичной обмотке должно быть четко указано на схеме цепи и корпуса трансформатора. Вы должны знать входное и выходное напряжения для того, чтобы проверить, правильно ли работает трансформатор.[/stextbox]

Трансформатор не способен преобразовывать переменное напряжение, в напряжение постоянного тока. Для преобразования напряжения переменного тока используются диоды и конденсаторы. Схема цепи покажет, как выходное напряжение трансформатора преобразуется из переменного тока, в напряжение постоянного тока.

Вам потребуется эта информация, чтобы определить, следует ли завершить измерения, проводимые с помощью мультиметра тестера в режиме переменного тока или в режиме постоянного тока. Начните проведение теста путем подключения питания и коммутации к изделию.

Как проверить тороидальный трансформатор.

Переключите цифровой мультиметр тестер (с экраном) или аналоговый мультиметр тестер в режиме напряжения переменного тока. Для того, чтобы подтвердить правильность входного напряжения для трансформатора, проверьте напряжение, прикоснувшись красный щуп к положительному полюсу, а черный зонда к отрицательной клемме трансформатора основного входа.

Если значения напряжений слишком низкие, значит это может быть из-за проблем с трансформатором или схемами. Необходимо удалить трансформатор от входной цепи и проверить входную мощность, представленную схемой. Если показания находятся в линии, то трансформатор неисправен и если показания остаются неизменными, то схема неисправна.

Чтобы проверить выходное напряжение сначала нужно определить, является ли выходное напряжение в сети переменного или постоянного тока. Установите цифровой или аналоговый мультиметр тестер в нужный режим для проверки.

Если конденсаторы и диоды используются для преобразования выходного напряжения от сети переменного тока в напряжении постоянного тока, то слишком низкое чтение может быть вызвано неисправным трансформатором или неисправными конденсаторами и диодами. Извлеките тороидальный трансформатор с выходной схемой и проверьте выходное напряжение трансформатора. Не забудьте изменить режим мультиметра тестера к напряжению сети переменного тока.

Если выходное напряжение в линии, трансформатор работает правильно, то проблема будет тогда с конденсаторами и диодами. Тороидальные трансформаторы, которые излучают постоянный жужжащий звук скоро выйдут из строя и должны быть заменены. Всегда помните об осторожности, не касайтесь схемы при выполнении тестов. Случайный контакт со схемой, которая находится под напряжением может привести к травмам.

Проверка с помощью мультиметра дома

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 в домашних условиях, рассмотрим ниже.

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.

Интересный материал для ознакомления: что нужно знать об устройстве силового трансформатора.

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.

[stextbox id=’info’]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.[/stextbox]

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.

Порядок проверки трансформатора мультиметром.

Проверка осциллографом

Если телевизору требуется проверка в системе ТДКС, проверка выполняется при помощи осциллографа. Для ремонта телевизора потребуется отрезать питающий прибор вывод. Далее нужно найти вторичный контур. Его работу исследуют при подключении к отрезанному выводу питания ТДКС через R-10 Ом. Замена или ремонт устройства потребуется, если подключение осциллографа выявит отклонения. Возможны следующие отклонения:

• Межвитковое замыкание демонстрирует на R=10 Ом «прямоугольник» с большими помехами. Здесь остается почти все напряжение. Если неисправности в этой области нет, отклонение будет определяться долями вольта.
• Если нет вторичного напряжения, требуется замена контура. Произошел обрыв.
• Когда убирают R=10 Ом и создают нагрузку 0,2-1 кОм на вторичном контуре, оценивается нагрузка на выходе. Она должна повторять входящие показатели. Если есть отклонение, ТДКС подлежит ремонту или полной замене.

Существуют и другие поломки. Выявить их можно самостоятельно.

Как проверить импульсный трансформатор мультиметром

Что бы проверить импульсный трансформатор можно использовать как аналоговый прибор, так и цифровой мультиметр. Применение второго предпочтительней из-за удобства его использования.

Суть подготовки цифрового тестера сводится к проверке элемента питания и измерительных проводов. В то же время прибор стрелочного типа в дополнение к этому ещё дополнительно подстраивается.

• Методика проверки аналоговым (стрелочным) измерительным прибором:
• Настройка аналогового прибора происходит путём переключения режима работы в область измерения минимально возможного сопротивления.
• После в гнёзда тестера вставляются два провода и перемыкаются накоротко.

Специальной построечной ручкой положение стрелки устанавливается напротив нуля. Если же стрелку выставить в ноль не удаётся, то это свидетельствует о разрядившихся элементах питания, которые необходимо будет заменить.

Порядок выявления дефектов

Важным этапом проверки трансформатора мультиметром является определение обмоток. При этом их направление существенной роли не играет. Сделать это можно по маркировке, нанесённой на устройство. Обычно на трансформаторе указывается определённый код.

В отдельных случаях на ИТ может быть нанесена схема расположения обмоток или даже подписаны их выводы. Если же трансформатор установлен в прибор, то в нахождении распиновки поможет принципиальная электрическая схема или спецификация.

Также часто обозначения обмоток, а именно напряжения и общий вывод, подписываются на самом текстолите платы возле разъёмов, к которым подключается устройство.

После того как выводы определены, можно приступать непосредственно к проверке трансформатора. Перечень неисправностей, которые могут возникнуть в устройстве, ограничен четырьмя пунктами:

• повреждение сердечника;
• отгоревший контакт;
• пробой изоляции, приводящий к межвитковому или корпусному замыканию;
• разрыв проволоки.

Последовательность проверки сводится к первоначальному внешнему осмотру трансформатора. Он внимательно проверяется на почернения, сколы, а также запах. Если явных повреждений не выявлено, то переходят к измерению мультиметром.

Заключение

Более подробно о работе мультиметра и проверке с его помощью трансформаторов можно почитать в файле “Как пользоваться мультиметром”. Если у вас остались вопросы, можно задать их в комментариях на сайте. Также в нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессионалов.

Чтобы подписаться на группу, вам необходимо будет перейти по следующей ссылке: https://vк. coм/еlеctroinfonеt. В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию:

телемастерская.рф
www.texnic.ru
www.norma-stab.ru
www.yato-tools.ru

Предыдущая

ПрактикаКатушка тесла (Трансформатор) самостоятельная сборка собственными силами

Следующая

ПрактикаКак проверить конденсатор при помощи мультиметра

ИСПЫТАНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ОБМОТКИ ТРАНСФОРМАТОРА

Каждый трансформатор должен быть испытан для определения его технических характеристик с помощью некоторых испытаний, таких как типовые испытания , стандартные испытания, специальные испытания.  

На заводе основными целями этого испытания являются следующие:

1. Расчет потерь I ² R в трансформаторе.
2. Расчет температуры обмотки в конце испытания трансформатора на повышение температуры.
3. В качестве стандарта для оценки возможных повреждений в полевых условиях.

Проводится на объекте с целью проверки аномалий из-за ослабления соединений, повышенного сопротивления контактов в переключателях ответвлений, обрыва жил жил, высоковольтных выводов и вводов.

Мостовой метод измерения сопротивления обмотки

Мостовой метод основан на сравнении известного сопротивления с неизвестным сопротивлением. Когда токи, протекающие через плечи мостовой схемы, уравновешиваются, показания гальванометра показывают нулевое отклонение, что означает, что в уравновешенном состоянии через гальванометр не будет протекать ток.

Очень маленькое значение сопротивления (в миллиомах) может быть точно измерено методом моста Кельвина , тогда как для более высоких значений сопротивления применяется метод моста Уитстона. При мостовом методе измерения сопротивления обмоток погрешности сведены к минимуму.

 

 

 

Сопротивление, измеренное мостом Кельвина,

 

м измерение сопротивления обмотки трансформатора , кроме методики измерения сопротивления.

Измерение сопротивления выполняется с помощью моста Уитстона,

Процедура измерения сопротивления обмотки трансформатора

Для обмотки, соединенной звездой , измерение сопротивления должно выполняться между нейтральным выводом и линией.

Для автотрансформаторов , соединенных звездой , измерение сопротивления стороны ВН проводят между клеммой IV и клеммой ВН, затем между нейтралью и клеммой IV.
Для обмоток , соединенных треугольником, сопротивление обмотки должно быть измерено между парами линейных зажимов. Как и при соединении треугольником, измерение сопротивления отдельной обмотки не может быть выполнено отдельно, сопротивление каждой обмотки рассчитывается по следующей формуле:

Сопротивление каждой обмотки = 1,5 × Измеренное значение

Измерение сопротивления выполняется при температуре окружающей среды и затем пересчитывается в сопротивление при 75 900·10 o C для всех практических целей сравнения с указанными расчетными значениями, предыдущими результатами и диагностикой.

Сопротивление обмотки при стандартной температуре 75 ^o C

 

Где,

R _t = Сопротивление обмотки при температуре t
t = Температура обмотки

Обычно обмотки трансформатора покрыты бумажной изоляцией и погружены в изоляционную жидкость, поэтому невозможно измерить реальную температуру обмотки в обесточенном трансформаторе в момент времени

измерение сопротивления обмотки трансформатора . Разработана аппроксимация для расчета температуры обмотки в этих условиях следующим образом:

Температура обмотки = средняя температура изоляционного масла

Среднюю температуру изоляционного масла следует измерять через 3–8 часов после отключения питания. ^o C.

Измерение сопротивления может быть выполнено с помощью простого метода вольтметра-амперметра, моста Кельвина или автоматического комплекта для измерения сопротивления обмотки (омметра). , желательно комплект на 25 Ампер).

Предостережение для метода вольтметра-амперметра: Ток должен быть менее 15% от номинального тока обмотки. Если оно больше, нагрев обмотки вызывает неточность и тем самым изменяет ее температуру и сопротивление.

Примечание : Сопротивление обмотки трансформатора должно быть измерено на каждом ответвлении.

Вольтамперный метод измерения сопротивления обмоток

Измерение сопротивлений обмотки трансформатора может быть выполнено вольтамперным методом. В этом методе к обмотке прикладывается испытательный ток и измеряется соответствующее падение напряжения на обмотке.

Согласно простому закону Ома

, т. е. R _x = V ⁄ I, можно легко определить значение сопротивления.

Процедура вольтамперного метода измерения сопротивления обмоток

1. Перед измерением температура обмотки должна быть равна температуре ее масла. Трансформатор должен находиться в выключенном состоянии без возбуждения не менее 3-4 часов.
2. Измерение выполняется с постоянным током
3. Полярность намагничивания сердечника должна быть постоянной, чтобы свести к минимуму ошибки наблюдения во время всех измерений сопротивления.
4. Для защиты выводов вольтметра от высоких напряжений, которые могут возникнуть при включении и выключении токовой цепи, он должен быть независим от токоподводов
5. Показания снимаются после того, как напряжение и ток станут установившимися значениями. В некоторых случаях на это уходит несколько минут в зависимости от импеданса обмотки.
6. Испытательный ток должен быть менее 15 % номинального тока обмотки. Если оно больше, нагрев обмотки вызывает неточность и тем самым изменяет ее сопротивление.
7. Для выражения сопротивления необходимо указать значение сопротивления вместе с соответствующей температурой обмотки во время измерения. Как мы уже говорили ранее, после пребывания в выключенном состоянии в течение 3-4 часов температура масла будет равна температуре обмотки. Температура масла во время испытаний принимается как среднее значение температур нижнего и верхнего масла трансформатора.

 

 

 

8. Для трехфазной обмотки , соединенной звездой, измеренное сопротивление между двухпроводными клеммами трансформатора будет в 2 раза больше сопротивления каждой фазы.
9. Для трехфазной обмотки , соединенной треугольником, измеренное сопротивление между двухлинейными клеммами трансформатора будет меньше, чем сопротивление на фазу.
10. Этот вольтамперный метод измерения сопротивления обмотки трансформатора следует повторить для каждой пары линейных выводов обмотки при каждом положении ответвления.

Как измерить сопротивление обмотки трансформатора

Целью испытания сопротивления обмотки является определение:

1. Расчет I ² R потерь в трансформаторе.
2. Расчет температуры обмотки в конце испытания на повышение температуры трансформатора.
3. В качестве эталона для оценки возможного ущерба в полевых условиях.

Обычно проверка сопротивления обмотки трансформатора проводится на месте установки, чтобы проверить наличие аномалий из-за неплотных соединений, оборванных жил проводника, высокого контактного сопротивления в переключателях ответвлений, высоковольтных проводов и вводов.

С другой стороны, перед отправкой трансформатора с завода каждый трансформатор подвергается плановым испытаниям, в которых при необходимости присутствует представитель потенциальных заказчиков. К регламентным испытаниям трансформаторов относятся:

• Измерение сопротивления и температуры каждой обмотки при полной нагрузке.
• Отношение напряжения должно быть измерено на каждом ответвлении.
• Напряжение импеданса должно быть измерено в соответствии с IEC76 – Силовые трансформаторы. Напряжение импеданса должно быть скорректировано до эталонной температуры 75°C.
• Также необходимо проверить потери трансформаторов при холостом ходе и при полной нагрузке.
• Трансформатор проверен на устойчивость к напряжению источника.
• Испытание частичным разрядом в соответствии с IEC 270.
• Измерение шума трансформатора.
• Функциональная проверка всех уставок для аварийного сигнала и значения отключения.

В случае обмотки, соединенной звездой, сопротивление должно измеряться между линией и нейтральной клеммой, а для автотрансформаторов, соединенных звездой, сопротивление стороны ВН измеряется между клеммой ВН и клеммой IV, затем между клеммой IV и нейтралью. . С другой стороны обмотки, соединенные треугольником,

измерение сопротивления обмотки  должно выполняться между парами линейных зажимов. Поскольку при соединении треугольником сопротивление отдельной обмотки нельзя измерить отдельно, сопротивление каждой обмотки следует рассчитывать по следующей формуле:

Сопротивление каждой обмотки = 1,5 × измеренное значение затем преобразуется в сопротивление при 75 900 10 o 900 11 C для всех практических целей сравнения с заданными расчетными значениями, предыдущими результатами и диагностикой.

Сопротивление обмотки при стандартной температуре 75 ^o CR _t  = Сопротивление обмотки при температуре t.
t = температура обмотки.
Обычно обмотки трансформатора погружены в изоляционную жидкость и покрыты бумажной изоляцией, поэтому невозможно измерить фактическую температуру обмотки обесточивающего трансформатора во время измерения сопротивления обмотки трансформатора . Разработана аппроксимация для расчета температуры обмотки в этих условиях следующим образом.

Температура обмотки = средняя температура изоляционного масла

(Среднюю температуру изоляционного масла следует измерять через 3-8 часов после отключения трансформатора и когда разница между верхней и нижней температурами масла становится менее 5

o C.) Сопротивление можно измерить простым методом вольтметра-амперметра, измерителем моста Кельвина или набором для автоматического измерения сопротивления обмотки. (омметр, предпочтительно комплект на 25 ампер)

Предупреждение при использовании вольтметра-амперметра: Ток не должен превышать 15% от номинального тока обмотки. Большие значения могут привести к неточности из-за нагрева обмотки и, следовательно, изменения ее температуры и сопротивления. Обратите внимание, что Измерение сопротивления обмотки трансформатора

должно проводиться на каждом отводе.

Метод измерения сопротивления обмотки ток-напряжение

Сопротивление обмоток трансформатора может быть измерено методом измерения тока-напряжения. В этом методе измерения сопротивления обмотки в обмотку подается испытательный ток и измеряется соответствующее падение напряжения на обмотке. Применяя простой закон Ома т.е. R _x = V ⁄ I, можно легко определить значение сопротивления.

Методика измерения тока и напряжения Метод измерения сопротивления обмотки

1. Перед измерением трансформатор должен быть выдержан в выключенном состоянии без возбуждения не менее 3-4 часов. Это необходимо для охлаждения, и температура обмотки станет равной температуре масла.
2. Измерение выполняется с помощью DC
.
3. Чтобы свести к минимуму ошибки наблюдения, полярность намагничивания сердечника должна поддерживаться постоянной во время всех измерений сопротивления.
4. Выводы вольтметра должны быть независимыми от токоподводов для защиты от высоких напряжений, которые могут возникнуть при включении и отключении токовой цепи.
5. Показания снимаются после того, как ток и напряжение достигнут установившихся значений. В некоторых случаях это может занять несколько минут в зависимости от импеданса обмотки.
6. Испытательный ток не должен превышать 15 % номинального тока обмотки. Большие значения могут привести к неточности из-за нагрева обмотки и, следовательно, изменения ее сопротивления.
7. Для выражения сопротивления необходимо указать соответствующую температуру обмотки во время измерения вместе со значением сопротивления. Как мы уже говорили ранее, после пребывания в выключенном состоянии в течение 3-4 часов температура обмотки станет равной температуре масла. Температура масла во время испытаний принимается как среднее значение температур верхнего и нижнего масла трансформатора.
8. Для трехфазной обмотки, соединенной звездой, сопротивление на фазу будет составлять половину измеренного сопротивления между двумя линейными клеммами трансформатора.
9. Для трехфазной обмотки, соединенной треугольником, сопротивление на фазу будет в 0,67 раза больше измеренного сопротивления между двумя линейными клеммами трансформатора.
10. Этот метод измерения напряжения тока измерения сопротивления обмотки трансформатора следует повторить для каждой пары линейных клемм обмотки при каждом положении ответвления.

Мостовой метод измерения сопротивления обмотки

Основной принцип мостового метода основан на сравнении неизвестного сопротивления с известным сопротивлением. Когда токи, протекающие через плечи мостовой схемы, уравновешиваются, показания гальванометра показывают нулевое отклонение, что означает, что в уравновешенном состоянии через гальванометр не будет протекать ток. Очень небольшое значение сопротивления (в диапазоне миллиомов) может быть точно измерено методом моста Кельвина, тогда как для более высоких значений применяется метод измерения сопротивления мостом Уитстона. При мостовом методе измерения сопротивления обмотки погрешность минимальна.

Сопротивление, измеренное мостом Кельвина,

Все остальные шаги, которые необходимо предпринять при измерении сопротивления обмотки трансформатора в этих методах, аналогичны методу измерения тока и напряжения измерения сопротивления обмотки трансформатора , за исключением метода измерения сопротивления.

Сопротивление, измеренное мостом Уитстона, Rx = R A/B.

Испытания трансформатора на месте

Перед вводом в эксплуатацию трансформаторы должны быть полностью испытаны на месте, чтобы убедиться, что все элементы находятся в надлежащем рабочем состоянии, правильно установлены и не повреждены. Для проведения испытаний на площадке и ввода в эксплуатацию должен быть привлечен уполномоченный профессиональный инженер-испытатель.