Определение характеристик силового трансформатора без маркировки
Чтобы использовать имеющийся в запасах силовой трансформатор, необходимо как можно точнее узнать его ключевые характеристики. С решением этой задачи практически никогда не возникает затруднений, если на изделии сохранилась маркировка. Требуемые параметры легко можно найти в Сети, просто введя в строку поиска выбитые на трансформаторе буквы и цифры. Однако довольно часто маркировки нет – надписи затираются, уничтожаются коррозией и так далее. На многих современных изделиях (особенно на дешевых) маркировка не предусмотрена вообще. Выбрасывать в таких случаях трансформатор, конечно же, не стоит. Ведь его цена на рынке может быть вполне приличной.
Наиболее важные параметры силовых трансформаторов
- На какие выводы подавать сетевое питание (230 вольт)?
- С каких выводов снимать пониженное напряжение?
- Каким оно будет (12 вольт, 24 или другим)?
- Какую мощность сможет выдать трансформатор?
- Как не запутаться, если обмоток, а соответственно, и попарных выводов – несколько?
Все эти характеристики вполне реально вычислить даже тогда, когда нет абсолютно никакой информации о марке и модели силового трансформатора.
Для выполнения работы понадобятся простейшие инструменты и расходные материалы:
- мультиметр с функциями омметра и вольтметра;
- паяльник;
- изолента или термоусадочная трубка;
- сетевая вилка с проводом;
- пара обычных проводов;
- лампа накаливания;
- штангенциркуль;
- калькулятор.
Еще понадобится какой-либо инструмент для зачистки проводов и минимальный набор для пайки – припой и канифоль.
Определение первичной и вторичной обмоток
Первичная обмотка понижающего трансформатора предназначена для подачи сетевого питания. То есть именно к ней необходимо подключать 230 вольт, которые есть в обычной бытовой розетке. В самых простых вариантах первичная обмотка может иметь всего два вывода. Однако бывают и такие, в которых выводов, например, четыре. Это значит, что изделие рассчитано на работу и от 230 В, и от 110 В. Рассматривать будем вариант попроще. Итак, как определить выводы первичной обмотки трансформатора? Для решения этой задачи понадобится мультиметр с функцией омметра. С его помощью нужно измерить сопротивление между всеми имеющимися выводами. Где оно будет больше всего, там и есть первичная обмотка. Найденные выводы желательно сразу же пометить, например, маркером.
Определить первичную обмотку можно и другим способом. Для этого намотанную проволоку внутри трансформатора должно быть хорошо видно. В современных вариантах чаще всего так и бывает. В старых изделиях внутренности могут оказаться залитыми краской, что исключает применение описываемого метода. Визуально выделяется та обмотка, диаметр проволоки которой меньше. Она является первичной. На нее и нужно подавать сетевое питание. Осталось вычислить вторичную обмотку, с которой снимается пониженное напряжение. Многие уже догадались, как это сделать. Во-первых, сопротивление у вторичной обмотки будет намного меньше, чем у первичной. Во-вторых, диаметр проволоки, которой она намотана – будет больше.
Задача немного усложняется, если обмоток у трансформатора несколько. Особенно такой вариант пугает новичков. Однако методика их идентификации тоже очень проста, и аналогична вышеописанному. В первую очередь, нужно найти первичную обмотку. Ее сопротивление будет в разы больше, чем у оставшихся. В завершение темы по обмоткам трансформатора стоит сказать несколько слов о том, почему сопротивление первичной обмотки больше, чем у вторичной, а с диаметром проволоки все с точностью до наоборот. Это поможет начинающим детальнее разобраться в вопросе, что очень важно при работе с высоким напряжением. На первичную обмотку трансформатора подается сетевое напряжение 220 В. Это значит, что при мощности, например, 50 Вт через нее потечет ток силой около 0,2 А (мощность делим на напряжение). Соответственно, большое сечение проволоки здесь не нужно. Это, конечно же, очень упрощенное объяснение, но для начинающих (и решения поставленной выше задачи) этого будет достаточно. Во вторичной обмотке токи протекают более значительные. Возьмем самый распространенный трансформатор, который выдает 12 В. При той же мощности в 50 Вт ток, протекающий через вторичную обмотку, составит порядка 4 А. Это уже довольно большое значение, потому проводник, через который будет проходить такой ток, должен быть потолще. Соответственно, чем больше сечение проволоки, тем сопротивление ее будет меньше. Пользуясь этой теорией и простейшим омметром можно легко вычислять, где какая обмотка у понижающего трансформатора без маркировки.
Определение напряжения вторичной обмотки
Следующим этапом идентификации «безымянного» трансформатора будет определение напряжения на его вторичной обмотке. Это позволит установить, подходит ли изделие для наших целей. Например, вы собираете блок питания на 24 В, а трансформатор выдает только 12 В. Соответственно, придется искать другой вариант.
Для определения напряжения, которое возможно снять со вторичной обмотки, на трансформатор придется подавать сетевое питание. Это уже довольно опасная операция. По неосторожности или незнанию можно получить сильный удар током, обжечься, повредить проводку в доме или сжечь сам трансформатор. Потому не лишним будет запастись несколькими рекомендациями относительно техники безопасности. Во-первых, при тестировании подсоединять трансформатор к сети следует через лампу накаливания. Она подключается последовательно, в разрыв одного из проводов, идущих к вилке. Лампочка будет служить в роли предохранителя на случай, если вы что-то сделаете неправильно, или же исследуемый трансформатор неисправен (закорочен, сгоревший, намокший и так далее). Если она светится, значит что-то пошло не так. На лицо короткое замыкание в трансформаторе, потому вилку из розетки лучше сразу же вытянуть. Если лампа не светится, ничего не воняет и не дымит – работу можно продолжать. Во-вторых, все соединения между выходами и вилкой должны быть тщательно заизолированы. Не стоит пренебрегать этой рекомендацией. Вы даже не заметите, как рассматривая показания мультиметра, например, возьметесь поправлять скручивающиеся провода, получите хорошенький удар током. Это опасно не только для здоровья, но и для жизни. Для изолирования используйте изоленту или термоусадочную трубку соответствующего диаметра. Теперь сам процесс. К выводам первичной обмотки припаивается обычная вилка с проводами. Как указано выше, в цепь добавляется лампа накаливания. Все соединения изолируются. К выводам вторичной обмотки подсоединяется мультиметр в режиме вольтметра. Обратите внимание на то, чтобы он был включен на измерение переменного напряжения. Начинающие часто допускают тут ошибку. Установив ручку мультиметра на измерение постоянного напряжения, вы ничего не сожжете, однако, на дисплее не получите никаких вменяемых и полезных показаний.
Теперь можно вставлять вилку в розетку. Если все в рабочем состоянии, то прибор покажет вам выдаваемое трансформатором пониженное напряжение. Аналогично можно измерить напряжение на других обмотках, если их несколько.
Простые способы вычисления мощности силового трансформатора
С мощностью понижающего трансформатора дела обстоят немного сложнее, но некоторые простые методики, все же, есть. Самый доступный способ определить эту характеристику – измерение диаметра проволоки во вторичной обмотке. Для этого понадобится штангенциркуль, калькулятор и нижеприведенная информация. Сначала измеряется диаметр проволоки. Для примера возьмем значение в 1,5 мм. Теперь нужно вычислить сечение проволоки. Для этого необходимо половину диаметра (радиус) возвести в квадрат и умножить на число «пи». Для нашего примера сечение будет около 1,76 квадратных миллиметров. Далее для расчета понадобится общепринятое значение плотности тока на квадратный миллиметр проводника. Для бытовых понижающих трансформаторов это 2,5 ампера на миллиметр квадратный. Соответственно, по второй обмотке нашего образца сможет «безболезненно» протекать ток силой около 4,3 А. Теперь берем вычисленное ранее напряжение вторичной обмотки, и умножаем его на полученный ток. В результате получим примерное значение мощности нашего трансформатора. При 12 В и 4,3 А этот параметр будет в районе 50 Вт. Мощность «безымянного» трансформатора можно определить еще несколькими способами, однако, они более сложные. Желающие смогут найти информацию о них в Сети. Мощность узнается по сечению окон трансформатора, с помощью программ расчета, а также по номинальной рабочей температуре.
Заключение
Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что определение характеристик трансформатора без маркировки является довольно простой задачей. Главное – соблюдать правила безопасности и быть предельно внимательным при работе с высоким напряжением.
Простейший расчет силовых трансформаторов и автотрансформаторов
Иногда приходится самостоятельно изготовлять силовой трансформатор для выпрямителя. В этом случае простейший расчет силовых трансформаторов мощностью до 100—200 Вт проводится следующим образом.
Зная напряжение и наибольший ток, который должна давать вторичная обмотка (U2 и I2), находим мощность вторичной цепи: При наличии нескольких вторичных обмоток мощность подсчитывают путем сложения мощностей отдельных обмоток.
Далее, принимая КПД трансформатора небольшой мощности, равным около 80 %, определяем первичную мощность:
Мощность передается из первичной обмотки во вторичную через магнитный поток в сердечнике. Поэтому от значения мощности Р1 зависит площадь поперечного сечения сердечника S, которая возрастает при увеличении мощности. Для сердечника из нормальной трансформаторной стали можно рассчитать S по формуле:
где s — в квадратных сантиметрах, а Р1 — в ваттах.
По значению S определяется число витков w’ на один вольт. При использовании трансформаторной стали
Если приходится делать сердечник из стали худшего качества, например из жести, кровельного железа, стальной или железной проволоки (их надо предварительно отжечь, чтобы они стали мягкими), то следует увеличить S и w’ на 20—30 %.
Теперь можно рассчитать число витков обмоток
В режиме нагрузки может быть заметная потеря части напряжения на сопротивлении вторичных обмоток. Поэтому для них рекомендуется число витков брать на 5—10 % больше рассчитанного.
Ток первичной обмотки
Диаметры проводов обмоток определяются по значениям токов и исходя из допустимой плотности тока, которая для трансформаторов принимается в среднем 2 А/мм2. При такой плотности тока диаметр провода без изоляции любой обмотки в миллиметрах определяется по табл. 1 или вычисляется по формуле:
Когда нет провода нужного диаметра, то можно взять несколько соединенных параллельно более тонких проводов. Их суммарная площадь сечения должна быть не менее той, которая соответствует рассчитанному одному проводу. Площадь поперечного сечения провода определяется по табл. 1 или рассчитывается по формуле:
Для обмоток низкого напряжения, имеющих небольшое число витков толстого провода и расположенных поверх других обмоток, плотность тока можно увеличить до 2,5 и даже 3 А/мм2, так как эти обмотки имеют лучшее охлаждение. Тогда в формуле для диаметра провода постоянный коэффициент вместо 0,8 должен быть соответственно 0,7 или 0,65.
В заключение следует проверить размещение обмоток в окне сердечника. Общая площадь сечения витков каждой обмотки находится (умножением числа витков w на площадь сечения провода, равную 0,8d2из, где dиз — диаметр провода в изоляции. Его можно определить по табл. 1, в которой также указана масса провода. Площади сечения всех обмоток складываются. Чтобы учесть ориентировочно неплотность намотки, влияние каркаса изоляционных прокладок между обмотками и их слоями, нужно найденную площадь увеличить в 2—3 раза. Площадь окна сердечника не должна быть меньше значения, полученного из расчета.
В качестве примера рассчитаем силовой трансформатор для выпрямителя, питающего некоторое устройство с электронными лампами. Пусть трансформатор должен иметь обмотку высокого напряжения, рассчитанную на напряжение 600 В и ток 50 мА, а также обмотку для накала ламп, имеющую U = 6,3 В и I = 3 А. Сетевое напряжение 220 В.
Определяем общую мощность вторичных обмоток:
Мощность первичной цепи
Находим площадь сечения сердечника из трансформаторной стали:
Число витков на один вольт
Ток первичной обмотки
Число витков и диаметр проводов обмоток равны:
• для первичной обмотки
• для повышающей обмотки
• для обмотки накала ламп
Предположим, что окно сердечника имеет площадь сечения 5×3 = 15 см2 или 1500 мм2, а у выбранных проводов диаметры с изоляцией следующие: d1из = 0,44 мм; d2из = 0,2 мм; d3из = 1,2 мм.
Проверим размещение обмоток в окне сердечника. Находим площади сечения обмоток:
• для первичной обмотки
• для повышающей обмотки
• для обмотки накала ламп
Общая площадь сечения обмоток составляет примерно 430 мм2.
Как видно, она в три с лишним раза меньше площади окна и, следовательно, обмотки разместятся.
Расчет автотрансформатора имеет некоторые особенности. Его сердечник надо рассчитывать не на полную вторичную мощность Р2, а только на ту ее часть, которая передается магнитным потоком и может быть названа трансформируемой мощностью Рт.
Эта мощность определяется по формулам:
— для повышающего автотрансформатора
— для понижающего автотрансформатора, причем
Если автотрансформатор имеет отводы и будет работать при различных значениях n, то в расчете надо брать значение п, наиболее отличающееся от единицы, так как в этом случае значение Рт будет наибольшее и надо, чтобы сердечник мог передать такую мощность.
Затем определяется расчетная мощность Р, которая может быть принята равной 1,15•Рт. Множитель 1,15 здесь учитывает КПД автотрансформатора, который обычно несколько выше, чем у трансформатора. Д
алее применяются формулы расчета площади сечения сердечника (по мощности Р), числа витков на вольт, диаметров проводов, указанные выше для трансформатора. При этом надо иметь в виду, что в части обмотки, являющейся общей для первичной и вторичной цепей, ток равен I1 — I2, если автотрансформатор повышающий, и I2 — I1 если он понижающий.
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
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:
Как посчитать ток трансформатора зная сопротивление обмотки
Ситуация такая.
Вот лежит передо мной транс на торе красоты неописуемой. Явно забугорный. Залит по самое некуда, даже нет дырки от бублика, торчитв центре из пластмассы-компаунда штырь крепежный, а сверху клемник красивый присобаченный насмерть. Из надписей — только номера клем. Ко всем клемам выводы выходят из разноцветного гибкого провода одинакового сечения, что на первичку, что на вторичку. С напряжением и обмотками всё понятно. Вроде самое то, что надо. А вот с токами. Засада полная, могу померить только наружный диаметр (даже не по меди, а по пластмассе) и высоту тоже очень приблизительно. Визуально — может 100W, а может и все 300. Доковыряться до обмотки — и красоту жалко и нереально, только если направленным взрывом, но тогда и проблема отпадёт сама собой из-за отсутствия наличия.
Может посоветуете чего? Грузить пока синус форму терять не начнёт? Или пока чай на нём не закипит? А если вторичка не одна, а две, как между ними поделить?
Никто подобным не страдал? Не знаете какого-нибудь более-менее точного и неразрушающего метода?
Заголовок сообщения: Re: Как определить мощность трансформатора?
Добавлено: Пт окт 14, 2011 01:29:19
| Опытный кот |
ppp писал(а):
Ситуация такая.
Может посоветуете чего? Грузить пока синус форму терять не начнёт? Или пока чай на нём не закипит? А если вторичка не одна, а две, как между ними поделить?
Никто подобным не страдал? Не знаете какого-нибудь более-менее точного и неразрушающего метода?
Синус форму никогда не потеряет. Это Первый закон трансформатора6 «Алгебраическая сумма магнитных потоков во всех обмотках равна нулю».
Правильно- пока чай не закипит и остановиться градусах на 75-80 снаружи.
Вторички -тестер и голова в руки. По напряжению и сопротивлению можно вычислить довольно точно все.
Заголовок сообщения: Re: Как определить мощность трансформатора?
Добавлено: Пт окт 14, 2011 05:02:48
Замерить напряжение на вторичной обмотке на холостом ходу, потом понемногу нагружать вторичку, замеряя её напряжение. Как это напряжение упадёт, примерно процентов на 10-15 относительно напряжения на холостом ходу, замерить ток этой обмотки. Вот произведение этого тока на напряжение и будет приблизительной мощностью трансформатора.
_________________
Если хотите, чтобы жизнь улыбалась вам, подарите ей своё хорошее настроение
Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет
Сопротивления, проводимости и схемы замещения трансформаторов и автотрансформаторов
Двухобмоточный трансформатор можно представить Т-образной схемой замещения (рис. 1,а), где rт и хт— соответственно активное и индуктивное сопротивления обмоток, gт — активная проводимость, обусловленная потерями активной мощности в стали трансформатора, bт — индуктивная проводимость, обусловленная намагничивающим током.
Ток в проводимостях трансформатора очень мал (порядка нескольких процентов от его номинального тока), поэтому при расчетах электросетей районного значения обычно используют Г-образную схему замещения трансформатора, в которой проводимости приключают к зажимам первичной обмотки трансформатора (рис. 1, б) — к обмотке высшего напряжения для понижающих трансформаторов и к обмотке низшего напряжения для повышающих трансформаторов. Применение Г-образной схемы упрощает расчеты электросетей.
Рис. 1. Схемы замещения двухобмоточного трансформатора: а —Т-образная схема; б — Г-обрааная схема; в — упрощенная Г-образная схема для расчета районных сетей; г — упрощенная схема для расчета местных сетей и для приближенного расчета районных сетей.
Расчет еще более упрощается, если проводимости трансформатора заменить постоянной нагрузкой (рис. 1 , в), равной мощности холостого хода трансформатора:
Здесь ΔРСТ— потери мощности в стали, равные потерям при холостом ходе трансформатора, a ΔQСТ — намагничивающая мощность трансформатора, равная:
где Ix.x% — ток холостого хода трансформатора в процентах от его номинального тока; Sном.тр — номинальная мощность трансформатора.
Для местных сетей n при приближенных расчетах районных сетей обычно учитывают только активное и индуктивное сопротивления трансформаторов (рис. 1,г).
Активное сопротивление обмоток двухобмоточного трансформатора определяют по известным потерям мощности в меди (в обмотках) трансформатора ΔРм квт при его номинальной нагрузке:
В практических расчетах потери мощности в меди (в обмотках) трансформатора при его номинальной нагрузке принимают равными потерям короткого замыкания при номинальном токе трансформатора, т. е. ΔРм ≈ ΔРк.
Зная напряжение короткого замыкания ик% трансформатора, численно равное падению напряжения в его обмотках при номинальной нагрузке, выраженное в процентах от его номинального напряжения, т. е.
можно определить полное сопротивление обмоток трансформатора
а затем и индуктивное сопротивление обмоток трансформатора
Для крупных трансформаторов, имеющих очень небольшое активное сопротивление, обычно определяют индуктивное сопротивление из следующего приближенного условия:
При пользовании расчетными формулами следует учитывать, что сопротивления обмоток трансформатора могут быть определены при номинальном напряжении как его первичной, так и вторичной обмотки. В практических расчетах удобнее определять rт и хт при номинальном напряжении той обмотки, для сети которой ведут расчет.
Рис. 2 . Схемы трехобмоточного трансформатора и автотрансформатора : а — схема трехобмоточного трансформатора; б — схема автотрансформатора; в — схема замещения трехобмоточного трансформатора и автотрансформатора.
Если обмотка трансформатора имеет регулируемое число витков, то принимают Uт.ном для основного вывода обмотки.
Трехобмоточные трансформаторы (рис. 2 ,а) и автотрансформаторы (рис. 2 ,б) характеризуются значениями потерь мощности ΔРм = ΔРк. и напряжениями короткого замыкания ик% для каждой пары обмоток:
ΔРк. в-с, ΔРк. в-н, ΔРк. с-н
ик.в-с, ℅, ик.в-н, ℅, ик. с-н, ℅,
приведенными к номинальной мощности трансформатора или автотрансформатора. Номинальная мощность последнего равна его проходной мощности. Схема замещения трехобмоточного трансформатора или автотрансформатора изображена на рис. 2 ,в.
Потери мощности и напряжения короткого замыкания, отнесенные к отдельным лучам, эквивалентной звезды схемы замещения, определяют по формулам:
Активное и индуктивное сопротивления лучей эквивалентной звезды схемы замещения определяют по формулам для двухобмоточных трансформаторов, подставляя в них значения потери мощности и напряжения короткого замыкания для соответствующего луча эквивалентной звезды схемы замещения.
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
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: