Как найти короткое замыкание в трансформаторе - Исправление недочетов и поиск решений вместе с Examum.ru

В
режиме короткого замыкания сопротивление
внешней цепи равно
нулю, т. е. вторичная обмотка трансформатора
замкнута накоротко.
Этот режим следует рассматривать
как аварийный. При нем
во вторичной обмотке трансформатора
протекает ток, во много раз
превышающий номинальный. Такой
ток безусловно опасен для трансформатора
и допустим только
на очень короткое время.

Так
как при режиме короткого замыкания
можно получить ряд данных
для характеристики работы
трансформатора и определитьпотери
короткого замыкания, равные
электрическим потерям в
обмотках, этот режим создают искусственно
при проведении опыта
короткого замыкания. Для этого
к первичной обмотке подводят пониженное
напряжение U_K._З.,
при
котором
токи в обмотках I₁
и I₂имеют
номинальные значения.

Это
пониженное напряжение,выраженное
в процентах от номинального,
называется напряжением короткого
замыкания:

Напряжение
короткого замыкания является очень
важным параметром
трансформатора и обычно указывается
на его щитке-паспорте.
Для силовых трансформаторов оно
составляет от 5,5 до 10,5%,
причем чем больше мощность трансформатора,
тем выше значение
u
_K_З

Величиной
напряжения короткого замыкания
определяется и кратность
тока короткого замыкания

На
рис. 8.10 дана векторная диаграмма для
режима короткого замыкания.
Эта диаграмма строится так же, как и
векторная диаграмма работы
трансформатора под нагрузкой. Векторы
E₁
и
E₂‘
отстают
от вектора магнитного потока Ф на 90⁰.
Вектор тока I₂

отстает
от вектора э. д. с. Ё₂‘
на угол
Ψ₂.
Так как напряжение U_K._З,
приложенное
к первичной обмотке трансформатора,
невелико и ток
холостого хода I₀
будет мал, то им можно пренебречь. Тогда
вектор тока
I₁
будет сдвинут относительно вектора
тока I₂
на 180° и
равен
ему по величине, что видно из следующего.
Если пренебречь
током Iо,
то

В
приведенном трансформаторе
,
тогда

Вектор
падения напряжения I₂‘
r₂‘
на активном
сопротивлении г₂‘
совпадает по фазе с вектором тока I₂‘,
а вектор падения напряжения
jI₂‘x₂‘
на
реактивном сопротивлении x₂‘
сдвинут по фазе на
90⁰
относительно вектора тока I₂‘,
он откладывается от конца вектора
I₂‘r₂‘.
Вектор
напряжения короткого замыкания U_1К.З
определится
в результате сложения векторов I₁r₁и jI₁x₁.
Для этого
отложим
вверх составляющую напряжения – E₁
геометрически сложим
с ней векторы I₁r₁
и jI₁x₁.
Этому режиму соответствует упрощенная
схема замещения,
приведенная на рис. 8.11,
так как при коротком замыкании
трансформатор может
быть представлен в виде
цепи, состоящей из последовательно
соединенных активных и индуктивных
сопротивлений
первичной и вторичной
обмоток. Из векторной диаграммы для
режима
короткого
замыкания получают
треугольник короткого замыкания ОВГ
(рис.
8.12). Для этого векторы
напряжения и э. д. с. вторичной обмотки
поворачивают на 180°
так, чтобы вектор E₂‘
совпал
по направлению с вектором —E₁.
При этом
векторы токов первичной и вторичной
обмоток I₂‘
и I₁
также совпадают.

Складывая
между собой векторы активного падения
напряжения I₁r₁
и I₂‘
r₂‘
и
индуктивные падения напряжения jI₁x₁
и
jI₂‘x₂‘
получаем
треугольник короткого замыкания, в
котором

Рис.
8.12. Треугольник короткого замыкания

Сопротивления

и
x_К,_З=x₁+
x₂‘
называются
активным
и индуктивным сопротивлениями короткого
замыкания или параметрами
короткого замыкания.

Активная
U_K,₃.а
и
реактивная U_к.з.х
составляющие напряжения короткого
замыкания U_K.₃
также
выражаются в процентах от номинального
напряжения:

Опыт
короткого замыкания производят по
схеме, данной на рис.
8.13. Чтобы иметь в цепи меньшие токи,
выгоднее подводить напряжение
к обмотке высшего напряжения, а обмотку
низшего напряжения
замыкать накоротко. Постепенно повышая
напряжение,
подводимое к первичной обмотке
трансформатора, от 0,3
U_H
доводят его до величины, при которой
токи в обмотках будут равны номинальным.
При этом по приборам измеряют мощность
и напряжение.

Если
в трехфазном трансформаторе токи и
напряжения в фазах отличаются
друг от друга, то ток короткого замыкания
определяют из отношений:

Мощность
короткого замыкания определяется
как алгебраическая сумма показаний
двух ваттметров:

По
данным опыта короткого замыкания
находят
полное сопротивление короткого замыкания
трансформатора

Активное
и реактивное сопротивления короткого
замыкания определяются по формулам:

Коэффициент
мощности при коротком замыкании

Опыт
короткого замыкания позволяет определить
потери в меди.
Так как напряжение, приложенное к
трансформатору, незначительно
и магнитный поток мал, потерями в стали
можно пренебречь.
Тогда показания ваттметра в опыте
короткого замыкания соответствуют
потерям мощности в меди.

Соседние файлы в папке Эл Машины учебник

Источник

Обучение

Два простых способа проверить трансформатор на короткое замыкание

В этой статье я с вами поделюсь двумя способами, как проверить трансформатор, дроссель, да и вообще любую индуктивность на наличие короткого замыкания. В качестве подопытного трансформатора будет использоваться выходной трансформатор от лампового усилителя, снятый со старого лампового телевизора. Сам трансформатор исправен. Для проверки по первому способу я соберу вот эту схему.

Из приборов мне потребуется источник питания и осциллограф. Здесь, на схеме, источник питания дает постоянное напряжение 10 вольт. R1 — сопротивление, ограничивающие ток, SB1 — кнопка без фиксации, C1- конденсатор. Емкость конденсатора в моем случае я взял 0,68 микрофарада.У осциллографа надо выбрать режим синхронизации однократный.

Теперь я нажимаю кнопку и падаю питание на проверяемый трансформатор. В момент отпускания кнопки в колебательном контуре, состоящим из емкости и трансформатора, возникнут затухающие колебания, которые зафиксируют осциллограф.

Наличие таких колебаний показывает, что трансформатор исправен.
Теперь я замкну вторичную обмотку и покажу, какие будут колебания в трансформаторе, имеющий короткое замыкание.

Как видно, никаких затухающих колебаний не возникает. Следовательно, трансформатор неисправен. Для проведения проверки по второму методу я соберу такую схему. Из приборов мне потребуется генератор синусоидального сигнала и осциллограф.
Величина емкости составит 0,68 микрофарады. Амплитуда выходного синусоидального сигнала с генератора составит 10 вольт.

Подаю синусоидальный сигнал с генератора, начальная частота составляет 100 герц. И начиная увеличить частоту. При увеличении частоты в колебательном контуре можно наблюдать явление резонанса напряжений: то есть амплитуда колебаний в индуктивности будет увеличиваться при увеличении частоты, а при дальнейшем увеличении частоты и амплитуды колебаний будет уменьшаться.
Если есть явление резонанса напряжений в проверяемом трансформаторе, то такой трансформатор считается исправным.

Сейчас я замкну выходную обмотку трансформатора и снова проведу данный эксперимент.

Как видно, в неисправном трансформаторе явление резонанса не возникает.

При проведении проверки трансформаторов, осциллограф можно подключать как первичной обмотки исследуемого трансформатора так и к вторичной обмотке. Емкость, при проверке импульсных трансформаторов, можно брать как величиной 0,1 микрофарада или еще меньше.

Видео. Два простых способа проверить трансформатор на короткое замыкание.

Посмотреть видео «Два простых способа проверить трансформатор на короткое замыкание» так же можно на видеохостинге RuTube (видео откроется в новом окне браузера).

Обучение

Источник

Трансформаторы получили широкое применение в радиоэлектронике. Они являются преобразователями переменного напряжения и, в отличие от других радиоэлементов, выходят из строя редко. Для определения их исправности нужно знать, как проверить трансформатор мультиметром. Этот способ достаточно простой, и необходимо понять принцип работы трансформатора и его основные характеристики.

Основные сведения о трансформаторах

Для преобразования номиналов переменного напряжения применяются специальные электрические машины — трансформаторы.

Трансформатор — это электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования переменного напряжения и тока одной величины в переменный ток и напряжение другой величины.

Устройство и принцип действия

Используется во всех схемах питания потребителей, а также для осуществления передачи электроэнергии на значительные расстояния. Устройство трансформатора достаточно примитивно:

Ферромагнитный сердечник выполнен из ферромагнетика и называется магнитопроводом. Ферромагнетики — это вещества, обладающие самопроизвольной намагниченностью, параметры (атомы обладают постоянным спиновым или орбитальным магнитными моментами) сильно изменяются благодаря магнитному полю и температуре.
Обмотки: первичная (подключается сетевое напряжение) и вторичная (питание потребителя или группы потребителей). Вторичных обмоток может быть больше 2-х.
Дополнительные составляющие применяются для силовых трансформаторов: охладители, газовое реле, индикаторы температуры, поглотители влаги, трансформаторы тока, системы защиты и непрерывной регенерации масла.

Принцип действия основан на нахождении проводника в переменном электрическом поле. При движении проводника, например, соленоида (катушка с сердечником), на его выводах можно снять напряжение, которое зависит прямо пропорционально от количества витков. В трансформаторе реализован этот подход, но осуществляет движение не проводник, а электрическое поле, образованное переменным током. Он движется по магнитопроводу, выполненному из ферромагнетика. Ферромагнетик — это специальный сплав, идеально подходящий для изготовления трансформаторов. Основные материалы для сердечников:

Электротехническая сталь содержит большую массовую долю кремния (Si) и соединяется под действием высокой температуры с углеродом, массовая доля которого не более 1%. Ферромагнитные свойства нечетко выражаются, и происходят потери на вихревые токи (токи Фуко). Потери прямо пропорционально растут с увеличением частоты. Для решения этой проблемы и происходит добавление Si в углеродистую сталь (Э42, Э43, Э320, Э330, Э340, Э350, Э360). Расшифровывается аббревиатура Э42: Э — электротехническая сталь, содержащая 4% — Si с 2% магнитных потерь.
Пермаллой — вид сплава, и его составляющими частями являются никель и железо. Этот вид характеризуется высоким значением магнитной проницаемости. Применяется в маломощных трансформаторах.

При протекании тока по первичной обмотке (I) в ее витках образуется магнитный поток Ф, который распространяется по магнитопроводу на II обмотку, вследствие чего в ней образуется ЭДС (электродвижущая сила). Устройство может работать в 2-х режимах: нагрузки и холостого хода.

Коэффициент трансформации и его расчет

Коэффициент трансформации (k) является очень важной характеристикой. Благодаря ему можно выявить неисправности. Коэффициент трансформации — это величина, показывающая отношение количества витков I обмотки к числу витков II обмотке. По k трансформаторы бывают:

Понижающими (k > 1).
Повышающими (k < 1).

Найти его просто, и для этого необходимо узнать отношение напряжений каждой из обмоток. При наличии более 2-х обмоток расчет производится для каждой из них. Для точного определения k нужно пользоваться 2-мя вольтметрами, так как напряжение сети может изменяться, и эти изменения нужно отслеживать. Подавать нужно только напряжение, указанное в характеристиках. Определяется k несколькими способами:

По паспорту, в котором указаны все параметры устройства (напряжение питания, коэффициент трансформации, сечение провода на обмотках, количество витков, тип магнитопровода, габариты).

Расчетный метод.
При помощи моста Шеринга.
При помощи специальной аппаратуры (например, УИКТ-3).

Рассчитать k несложно, и существует ряд формул, позволяющих сделать это. Нет необходимости учитывать потери магнитопровода, применяемые при изготовлении на заводе. Исследования показали взаимосвязь магнитопровода (железняк) и k. Для улучшения КПД трансформатора нужно уменьшить магнитные потери:

Использование специальных сплавов для магнитопровода (уменьшение толщины и спецобработка).
Уменьшение количества витков при использовании толстого провода, а на высоких частотах большое сечение является пространством для создания вихревых токов.

Для этих целей применяют аморфную сталь. Но и она обладает ограничением, называемым магнитострикцией (изменение геометрических размеров материала под действием электромагнитного поля). При использовании этой технологии удается получать листы для железняка толщиной в сотые доли миллиметров.

Расчетные формулы

При отсутствии соответствующей документации нужно производить расчеты самостоятельно. В каждом конкретном случае способы расчета различны. Основные формулы расчета k:

Без учета возможных погрешностей: k = U1 / U2 = n1 / n2, где U1 и U2 — U на I и II обмотках, n1 и n2 — количество витков на I и II обмотках.
При учете погрешностей: k = U1 / U2 = (e *n1 + I1 * R1) / (e * n2 + I2 * R2), где U1 и U2 — напряжения на I и II обмотках; n1 и n2 — кол-во витков на I и II обмотках; е — ЭДС (электродвижущая сила) в каждом из витков обмоток; I1 и I2 — силы токов I и II обмоток; R1 и R2 — сопротивления для I и II.
По известным мощностям при параллельном подключении обмоток: kz = Z1 / Z2 = ku * ku, где kz — k по мощности, Z1 и Z2 — мощности на первичной и вторичной обмотках, ku — k по напряжению (k = U1 / U2).
По токам при последовательном подключении обмоток: k = I1 / I2 = n2 / n1. При учете результирующего тока холостого хода (ток потерь Io): I1 * n1 = I2 * n2 + Io.

Проверка исправности

В основном трансформаторы применяются в блоках питания. Намотка и изготовление самого трансформатора с нуля — сложная задача и под силу не каждому. Поэтому за основу берется уже готовый и модернизируется путем изменения количества витков вторичной обмотки. Основные неисправности трансформатора:

Обрыв выводов.
Повреждение магнитопровода.
Нарушение изоляции.
Сгорание при КЗ.

Диагностика начинается с визуального осмотра. Первоначальная диагностика включает в себя осмотр выводов трансформатора, его катушек на предмет обугливаний, целостность магнитопровода.

При изношенных выводах необходимо зачистить их, а в некоторых случаях при обрыве — разобрать трансформатор, припаять их и прозвонить тестером.

При поврежденном магнитопроводе нужно его заменить или узнать из справочников об аналогичном для конкретной модели, так как он ремонту не подлежит. Можно заменить отдельные пластины.

При КЗ необходимо провести диагностику на работоспособность при помощи измерительных приборов (проверка трансформатора мультиметром).

При пробитой изоляции происходит контакт между витками обмоток или на корпус. Определить эту неисправность достаточно сложно. Для этого необходимо произвести следующие действия:

Включить прибор в режим измерения сопротивления.
Один щуп должен быть на корпусе, а другой нужно присоединить к каждому выводу трансформатора поочередно.
Прибор должен во всех случаях прозвонок показывать бесконечность, что свидетельствует об отсутствии КЗ на корпус.
При любых показаниях прибора пробой на корпус существует, и нужно полностью разбирать трансформатор и даже разматывать его обмотки для выяснения причины.

Для поиска короткозамкнутых витков нужно определить, где I обмотка (вход), а где II (выход) у неизвестного трансформатора. Для этого стоит воспользоваться следующим алгоритмом:

Выяснить сопротивление первичной обмотки трансформатора 220 вольт при помощи измерений мультиметра в режиме «сопротивления». Необходимо записать показания прибора. Выбрать обмотку с наибольшим сопротивлением.
Взять лампочку на 50 Вт и подключить ее последовательно с этой обмоткой.
Включить в сеть на 5−7 секунд.

После этого отключить и проверить обмотки на нагрев. Если заметного превышения температуры нет, то приступить к поиску короткозамкнутых витков. Как проверить трансформатор на межвитковое замыкание: необходимо воспользоваться мегаомметром при напряжении 1000 В. При измерении пробоя изоляции необходимо прозванивать корпус и выводы обмоток, а также независимые между собой обмотки, например, вывод I и II.

Нужно определить коэффициент трансформации и сравнить его с документом. Если они совпадают — трансформатор исправен.

Существуют еще два метода проверки:

Прямой — подразумевает проверку под нагрузкой. Для его осуществления необходимо собрать цепь питания I и II обмоток. Путем измерения значений тока в обмотках, а затем по формулам (4) определить k и сравнить его с паспортными данными.
Косвенные методы. Включают в себя: проверку полярности выводов обмоток, определение характеристик намагничивания (используется редко). Полярность находится при помощи вольтметра или амперметра магнитоэлектрического исполнения с определением полярности на выходе. При отклонении стрелки вправо — полярности совпадают.

Проверка импульсного трансформатора достаточна сложная, и ее может произвести только опытный радиолюбитель. Существует много способов проверки исправности импульсников.

Таким образом, трансформатор можно легко проверить мультиметром, зная основные особенности и алгоритм проверки. Для этого нужно выяснить тип трансформатора, найти документацию по нему и рассчитать коэффициент трансформации. Кроме того, необходимо произвести визуальный осмотр прибора.

Originally posted 2018-04-06 09:10:07.

Источник

В электротехнике систематически проводятся испытания приборов и оборудования на устойчивость к электрическим и динамическим нагрузкам. Одной из таких проверок является опыт короткого замыкания трансформатора. В процессе проверки ток в первичной обмотке остается со своим первоначальным значением, а вторичной обмотке устраивается искусственное короткое замыкание. Данное мероприятие дает возможность определить номинальный ток во вторичной обмотке, потери мощности проводников, величину падения потенциала внутреннего сопротивления трансформаторного устройства. Опыты холостого хода и короткого замыкания позволяют установить не только электрические, но и магнитные потери.

Какие параметры определяются в ходе опыта

В качестве примера можно рассмотреть обычный однофазный трансформатор. При выполнении данного исследования производится специальное КЗ обмотки № 2. В обмотку № 1 напряжение подается с заниженным значением, чтобы не причинить вреда трансформатору.

Когда проводится опыт короткого замыкания однофазного трансформатора – устанавливается специальный режим, позволяющий определить несколько основных параметров:

Номинальное напряжение КЗ (U_k). Оно возникает в первичной обмотке, при этом, токи короткого замыкания в обеих обмотках будут равны номиналу. Процентное соотношение выражается формулой U_k = (U_k/U_1H) x 100%, где U_1H является напряжением первичной трансформаторной обмотки.
Показатели замещающей схемы. Если нет ветвей намагничивания во время проведения опыта, токи в обеих обмотках станут равны между собой. Таким образом, величина полного сопротивления КЗ определяется как Z_k = U_1k/I1_H или Z_k= √rk² + xk². В свою очередь, rk = r1 + r₂’, а xk = x₁ + x₂’.
Сопротивление во вторичной обмотке будет равно r₂ = r₂’/k₂, а x₂ = x₂’/k₂.
Величина полного падения напряжения при КЗ (U_k) в обмотках, а также его активные (U_ka) и реактивные (U_kp) компоненты в процентном соотношении. С этой целью используются следующие формулы: U_k = (I_1H x Z_k/U_1H) x 100%; U_ka = (I_1H x rk/ U_1H) x 100%; U_kp = (I_1H x xk/ U_1H) x 100%.
Потери короткого замыкания (Рк). Поскольку во время проведения опыта первичная обмотка подключается к пониженному напряжению, величина магнитного потока в этом случае очень мала, и ее можно не принимать в расчет. Для этого отдельно используется холостой ход. Таким образом, вся мощность, потребленная устройством, вызывает и электрические потери в обмотках. Величина мощности КЗ состоит из следующих компонентов, рассмотренных ранее: P_k = (I_1H2 x r₁) + (I_1H2 x x₂’).

Физические процессы во время исследования

Опыт короткого замыкания проводят как специальную испытательную процедуру, для которой и предназначен трансформатор. В этом случае к обмотке № 1 подключается номинальный ток, а вторичная обмотка попадает под действие аварийного режима. В ходе проведения данного мероприятия определяется номинальный ток в обмотке № 2, потерянные мощности в проводниках и спад напряжения внутреннего сопротивления прибора.

После того как создано короткое замыкание трансформатора, ток в обмотке-2 будет ограничивать лишь ее незначительное внутреннее сопротивление. Следовательно, даже при небольшой величине ЭДС Е₂, показатель тока I₂может возрасти до опасного предела. Как правило, это приводит к перегреву обмоточных проводов, разрушению изоляционного слоя и аварии трансформаторного устройства.

С учетом этих условий, опыт проводится при нулевом входном напряжении трансформатора или U₁ = 0. Далее потенциал в обмотке-1 постепенно увеличивается до показателя U_1k, когда ток в этом же месте подходит к своему установленному номиналу. В это же время ток в обмотке-2 измеряется амперметром А₂ и условно принимается равным номиналу. Параметр U_1k имеет название напряжения короткого замыкания.

Во время опыта определенное напряжение U_1k в обмотке № 1 будет незначительным и составит всего 5-10% от номинала. В связи с этим, действующая величина ЭДС Е₂ во вторичной обмотке также будет небольшой – в пределах 2-5%. В пропорции со значением ЭДС происходит снижение магнитного потока, а, в связи с этим, и потерь мощности в магнитопроводе Р_с. Поэтому ваттметр, измеряющий мощность, покажет лишь количество потерь в проводниках Р_пр.

Важную роль играет уже рассмотренное внутреннее сопротивление трансформатора, значение которого используется при составлении схемы замещения в виде векторной диаграммы. Эта диаграмма дает возможность установить снижение выходного напряжения трансформатора, благодаря падению напряжения комплексного сопротивления.

Для устройств мощностью свыше 1000 В*А, опыт холостого хода и короткого замыкания трансформатора дает возможность проконтролировать величину коэффициента трансформации. В аварийном режиме у таких приборов можно не учитывать холостой ход. Данные расчеты не годятся для трансформаторов малой мощности, поскольку их параметры существенно отличаются от мощных преобразовательных устройств, в том числе и трёхфазного прибора.

Выполнение опыта КЗ на практике

При подключении обмотки-1 трансформатора к сети и замыкании обмотки-2 на клеммах, наступит опасный режим, известный как короткое замыкание. Под влиянием токов провода обмоток выделяют большой объем теплоты, пагубно воздействующий на изоляцию. В аварийном режиме нередко возникают механические напряжения, разрушающие трансформаторные обмотки.

Во избежание разрушительного воздействия полных токов, обмотка № 2 все также замыкается накоротко, а к обмотке-1 выполняется подводка сниженного напряжения. В этом случае ток КЗ становится равным величине номинала, при котором трансформатор обычно и работает. То есть, во время проверки с ним ничего не произойдет.

Данная процедура известна как опыт короткого замыкания трансформатора, когда потенциал подключенной обмотки-1 будет равно всего лишь нескольким процентам от номинала. Оно получило название напряжения короткого замыкания. Этот показатель у силовых устройств, в том числе у трехфазного трансформатора, равняется 5-10% от номинального значения. Полученное значение измеряется вольтметром, подключенным в цепь первичной обмотки. Дополнительно устанавливаются амперметры для замеров номинальных токов в обеих обмотках, а ваттметр учитывает мощность потерь, выявленных во время короткого замыкания.

Ранее уже отмечалось, что величина магнитного потока трансформатора будет пропорциональна напряжению в его первичной обмотке. Во время проведения опыта КЗ его значение в сердечнике слишком маленькое, поскольку напряжение в данном режиме, во много раз ниже номинала. В связи с этим, потери в стальных пластинках можно не учитывать и условно считать основным назначением мощности перекрытие потерь в трансформаторных обмотках.

Используемая схема опыта короткого замыкания и ее результаты создают предпосылки для определения коэффициента мощности cos φ, активного и реактивного сопротивления обмоток.

В любых трансформаторах определяют так называемые обязательные потери. Они включают в себя потери в обмотках и стальном сердечнике. Первая часть относится к категории электрических потерь, пропорциональных квадрату тока. Они определяются показаниями ваттметра, полученными в процессе опыта. Вторая часть представляет собой магнитные потери, связанные с частотой данной электрической сети и значением магнитной индукции. Данные потери также определяет ваттметр, когда трансформатор вводится в режим холостого хода.

Проводимые исследования позволяют установить коэффициент полезного действия трансформатора. При его определении нужно активную мощность обмотки-2, соотнести с мощностью обмотки № 1. КПД трансформаторных устройств достаточно высокий и в некоторых случаях доходит до 98-99%.

Источник

Как проверить трансформатор мультиметром

Трансформаторы стали частью жизни человека с началом электрификации. Далее они стали использоваться в качестве источников постоянного напряжения для различной аппаратуры, приборов, бытовой техники.

В статье изложена информация о принципе работы этих устройств, разновидностях, поисках мощности. Также будут даны советы, как проверить трансформатор мультиметром.

Принцип работы и назначение

Основным назначением трансформатора является преобразование или понижение электрического напряжения. В зависимости от конструкции и назначения, трансформаторы изменяют классность токов, напряжение, или преобразуют импульс в необходимое значение.

В работу трансформатора заложен принцип образования магнитного поля при взаимодействии металлического сердечника и постоянного напряжения. При подключении напряжения в 220 В, ток движется по первичной обмотке трансформатора, образуя магнитное поле. Далее ток попадает во вторичную обмотку, число и шаг которой намного меньше. Создается сильное сопротивление, которое сглаживается за счет воздействия магнитных потоков. Таким образом, во вторичной обмотке, напряжение сильно занижается, что приводит к выходному напряжению более низкого числа.

Конструкция

В независимости от конструкции и назначения трансформатора, его конструкция максимально проста. Эти устройства состоят из:

Стальной или ферромагнитный сердечник. Используется для образования магнитного поля. Сердечники могут быть различных видов. Все зависит от назначения устройства и величины преобразования тока.
Обмотка. В устройстве находится минимум 2 обмотки: первичная и вторичная. Представляет собой медный или алюминиевый изолированный лаком провод. Обмотка наматывается на трансформатор с заданным количеством витков, шагом, сечением провода. Именно обмотка трансформатора влияет на параметр входного и выходного напряжения.
Клеммы и контакты. Необходимы для включения устройства в сеть и выходную цепь.
Конструктивные дополнения. Ими могут быть защитные корпуса, изоляционные и крепежные элементы, радиаторы охлаждения. Все это необходимо для обеспечения надежного монтажа и защиты от воздействия постоянного напряжения.

Тип и назначение преобразователя напряжения можно определить по внешнему виду. Для этого необходимо знать основные разновидности трансформаторов.

Разновидности

В зависимости от назначений, трансформаторы используются в различных сферах, не только в приборостроении. Различаются по следующим типам:

Силовой. Используется как понижающий трансформатор на электростанциях, крупных организациях, в сети электроснабжения населения. В цепи электроснабжения используется несколько подобных устройств. Их задача понизить напряжение от электростанции до потребителя. Также силовые трансформаторы могут работать по обратному принципу, в качестве повышающего устройства. Такие устройства необходимы для передачи электричества на большие расстояния от электростанций потребителям, существенно снимая нагрузку с генераторов.
Сетевые. Самые распространенные в бытовой технике. Основной задачей этих устройств является снижение напряжения с 220 до 36, 24, 12, 9 вольт. Сетевые трансформаторы можно встретить в бытовой технике, произведенной до 2000 годов. Теперь эти устройства выглядят значительно меньше и их редко применяют.
Импульсные. Пришли на смену сетевым элементам. Основное отличие в работе состоит в преобразовании импульсного напряжения, а не прямого тока. Этот принцип способствовал уменьшению габаритов, возможность экономии материалов, использование трансформатора в роли занижающего устройства и защиты от перегрузок.
Трансформатор тока. Используется для измерения токовой величины. Применяется в цепях между силовыми трансформаторами и выходом в 380 вольт и счетчиками потребления электричества. Также применяется в качестве защитного устройства. Первичная обмотка этого трансформатора включается в цепь подачи электричества по 1 фазе, осуществляя защиту от перепада напряжения в результате выхода из строя силового устройства.

Также существуют лабораторные или автотрансформаторы. Их отличием является только возможность регулировки и переключения выходного напряжения с одного значения на другое.

Проверка

Проверка трансформатора на работоспособность и величину выходного напряжения необходимо начинать с визуального осмотра. На корпусе многих современных и элементах старого производства, нанесена принципиальная схема. В ней находится информация о контактах входа и выхода, количество витков первичной и вторичной обмотки, величины выходных напряжений. Если этой информации нет, необходимо прозвонить трансформатор.

Многие начинающие радиолюбители сталкиваются с проблемой, как прозвонить импульсный трансформатор мультиметром. Далее будут даны рекомендации на примере именно этого устройства.

Межвитковое короткое замыкание

Самый важный тест. Запрещается проводить подключение неизвестных, найденных где — то трансформаторов, без теста на короткое замыкание. Межвитковое замыкание не определяется при помощи мультиметра. Причина этого кроется в пробое двух рядом стоящих обмоток и их соединении между собой.

При прозвонке на сопротивление, оно останется неизменным (если до КЗ нет обрыва). Поэтому проверяется трансформатор визуально. Любые потемнения, вспучивания, плавления изоляции или нагар на бумаге можно считать следствием короткого замыкания. Плавление и нагар произошли из-за нагрева обмотки при нагрузке. При межвитковом замыкании первичной обмотки, ток проходит меньшее количество витков, что создает нагрузку и нагрев. Также КЗ можно определить по запаху гари.

Если внешне устройство не имеет дефектов изоляционного покрытия, можно начинать следующую проверку.

Поиск обмоток

Этот тест необходим, если элемент был изначально не подключен к электрической схеме прибора или устройства. Первичная обмотка трансформатора, имеет большее число витков, так как на нее подается высокое напряжение. Значит и сопротивление должно быть значительно больше. Вход первичной обмотки всегда располагается в верхней части устройства, клеммы вторичной в нижней. Для поиска необходимо:

Мультиметр перевести в режим замера сопротивления.
Оба контрольных щупа соединить с двумя выводами трансформатора.
Сохранить полученные значения.

Далее нужно найти выходы вторичных катушек. Делается это по тому же принципу. Если выходов более 2, то необходимо провести замер каждой пары. Полученные значения также сохраняются.

Теперь необходимо провести сверку результатов. Выводы с самым большим сопротивлением укажут на первичную обмотку входа. Остальные пары будут являться выходными контактами.

Целостность

Определение целостности необходимо для того чтобы узнать, нет ли обрыва в цепи трансформатора. Предыдущая проверка помогла выяснить, какие контакты являются входящими и выходящими. Теперь нужно определить их целостность. Для этого нужно:

Перевести мультиметр в режим прозвонки со звуковым оповещением.
2 контрольных щупа подключить к входным контактам трансформатора.
Звуковое оповещение будет свидетельствовать о целостности провода.

Таким же образом нужно проверить остальные контакты выхода. У современных понижающих устройств бытового назначения есть один нюанс. В его схему первичной обмотки встроен тепловой резистор. Найти его просто. Он припаян между клеммой и началом обмотки и скрыт под изоляцией. Если проверка на входе показала обрыв, стоит осторожно вскрыть изоляционный слой и найти резистор. Далее сделать еще один замер, но только самого провода, за резистором. Если проверка была удачной, значит необходима замена теплового элемента.

Тепловой резистор необходим для отключения цепи во время перегрева. Он может выйти из строя по причине высокой нагрузки, не пропустив в цепь высокое напряжение.

Определение величины входящего напряжения

Этот тест поможет узнать, можно ли эксплуатировать элемент от бытовой электрической сети или он рассчитан на напряжения других значений. Для определения величины тока необходимо:

Подключить один контакт лампы накаливания к клемме входа ТР.
Второй контакт к источнику напряжения 220 В.
Клемму «2» от ТР к «2» клемме источника напряжения.

Если лампа не загорается, то это указывает на то, что трансформатор предназначается для работы от сети 220 вольт. Горение лампы любой величины накала, укажет на работу от токов иных величин.

Замер выходящего напряжения

После проведения всех тестов, на целостность импульсного трансформатора, можно перейти к его подключению к электрическому напряжению и замеру выходного напряжения. Для этого нужно:

К найденным разъемам входа подключить напряжение 220 вольт.
На входных клеммах попарно замерить напряжение.
Полученные результаты сохранить.

Если на корпусе трансформатора нанесены обозначения величины выходящих напряжений, то при замере они должны быть больше на 5–20 %. Это делается для запаса мощности, при последующем подключении к диодному мосту.

Если маркировки нет, нужно выполнить следующие действия:

Красный контрольный щуп подключить к «1» клемме вывода.
Черный щуп поочередно подключать к остальным выводам.
Если замер дал результаты от 9 до 24–36 вольт, то эти контакты необходимо отметить.

Проверка считается удачной, если все разъемы показали определенные значения.

Важно! На выходах трансформаторов переменное напряжение. Запрещаться делать замер, касаясь руками оголенных контактов.

Определение мощности

Далее будет рассмотрен вопрос, как узнать мощность трансформатора. Для этого потребуется замерить ширину его сердечника. Если ТР имеет сердечник типа «Ш», то придется замерить толщину центральных пластин. Например, толщина пластин 2 см, а ширина центрального набора 1.7 см. Необходимо перемножить эти значения, получив число 3.4 кв/см. Далее понадобится коэффициент усреднения для трансформаторов, равный 1.3. 3.4 разделить на 1.3 = 2.6 кв/см. Это значение определяет мощность ТР равную 7 Вт.

Многие задаются вопросом, как определить мощность трансформатора мультиметром. Бытовой элемент таким способом протестировать не получиться.

Советы

Проверка работоспособности трансформаторов важна, перед подключением или ремонтом устройства. При работе нужно соблюдать следующие правила:

Внимательно изучить маркировку и схему на корпусе.
Если на корпусе нет схемы, выполнять прямое подключение запрещено.
Запрещается подключать в сеть неизвестный ТР, без проверки на короткое замыкание.
Любые замеры под напряжением проводятся без контакта с клеммами.
Не выпаивая устройство из схемы, не получиться сделать замер выходящего сопротивления.
При работе нужно четко соблюдать технику безопасности.

Трансформаторы, особенно неизвестные, могут стать причиной короткого замыкания электропроводки и привести к возникновению пожара.

Заключение

Сегодня были подробно описаны правила проверки обычных бытовых трансформаторов. Проверки силовых, автоматических и лабораторных аналогов проводятся другими способами, с использованием более точной измерительной аппаратуры.

Видео по теме

Источник

Как проверить исправность трансформатора 220 В мультиметром

Основные сведения о трансформаторах

Трансформатор — это электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования переменного напряжения и тока одной величины в переменный ток и напряжение другой величины.

Устройство и принцип действия

Ферромагнитный сердечник выполнен из ферромагнетика и называется магнитопроводом. Ферромагнетики — это вещества, обладающие самопроизвольной намагниченностью, параметры (атомы обладают постоянным спиновым или орбитальным магнитными моментами) сильно изменяются благодаря магнитному полю и температуре.
Обмотки: первичная (подключается сетевое напряжение) и вторичная (питание потребителя или группы потребителей). Вторичных обмоток может быть больше 2-х.
Дополнительные составляющие применяются для силовых трансформаторов: охладители, газовое реле, индикаторы температуры, поглотители влаги, трансформаторы тока, системы защиты и непрерывной регенерации масла.

Принцип действия основан на нахождении проводника в переменном электрическом поле. При движении проводника, например, соленоида (катушка с сердечником), на его выводах можно снять напряжение, которое зависит прямо пропорционально от количества витков. В трансформаторе реализован этот подход, но осуществляет движение не проводник, а электрическое поле, образованное переменным током. Он движется по магнитопроводу, выполненному из ферромагнетика. Ферромагнетик — это специальный сплав, идеально подходящий для изготовления трансформаторов. Основные материалы для сердечников:

Электротехническая сталь содержит большую массовую долю кремния (Si) и соединяется под действием высокой температуры с углеродом, массовая доля которого не более 1%. Ферромагнитные свойства нечетко выражаются, и происходят потери на вихревые токи (токи Фуко). Потери прямо пропорционально растут с увеличением частоты. Для решения этой проблемы и происходит добавление Si в углеродистую сталь (Э42, Э43, Э320, Э330, Э340, Э350, Э360). Расшифровывается аббревиатура Э42: Э — электротехническая сталь, содержащая 4% — Si с 2% магнитных потерь.
Пермаллой — вид сплава, и его составляющими частями являются никель и железо. Этот вид характеризуется высоким значением магнитной проницаемости. Применяется в маломощных трансформаторах.

Коэффициент трансформации и его расчет

Понижающими (k > 1).
Повышающими (k Читайте также: Как рассчитать и сделать простой тороидальный трансформатор

Проверка исправности

Обрыв выводов.
Повреждение магнитопровода.
Нарушение изоляции.
Сгорание при КЗ.

При КЗ необходимо провести диагностику на работоспособность при помощи измерительных приборов (проверка трансформатора мультиметром).

Включить прибор в режим измерения сопротивления.
Один щуп должен быть на корпусе, а другой нужно присоединить к каждому выводу трансформатора поочередно.
Прибор должен во всех случаях прозвонок показывать бесконечность, что свидетельствует об отсутствии КЗ на корпус.
При любых показаниях прибора пробой на корпус существует, и нужно полностью разбирать трансформатор и даже разматывать его обмотки для выяснения причины.

Выяснить сопротивление первичной обмотки трансформатора 220 вольт при помощи измерений мультиметра в режиме «сопротивления». Необходимо записать показания прибора. Выбрать обмотку с наибольшим сопротивлением.
Взять лампочку на 50 Вт и подключить ее последовательно с этой обмоткой.
Включить в сеть на 5−7 секунд.

Существуют еще два метода проверки:

Прямой — подразумевает проверку под нагрузкой. Для его осуществления необходимо собрать цепь питания I и II обмоток. Путем измерения значений тока в обмотках, а затем по формулам (4) определить k и сравнить его с паспортными данными.
Косвенные методы. Включают в себя: проверку полярности выводов обмоток, определение характеристик намагничивания (используется редко). Полярность находится при помощи вольтметра или амперметра магнитоэлектрического исполнения с определением полярности на выходе. При отклонении стрелки вправо — полярности совпадают.

Originally posted 2018-04-06 09:10:07.

Источник