Как определить параметры неизвестного трансформатора

Начинающим радиолюбителям очень полезно уметь и знать, как проверить трансформатор мультимтером. Такие знания полезны по той причине, что позволяют сэкономить время и деньги.

В большинстве линейных блоков питания львиную долю стоимости составляет трансформатор. Поэтому, если в руках оказался трансформатор с неизвестными параметрами не спешите его выбрасывать. Лучше возьмите в руки мультиметр.

Также для некоторых опытов нам понадобится лампа накаливания с патроном.

С целью более осознанного выполнения дальнейших опытов и экспериментов следует понимать, как устроен и работает трансформатор трансформатора. Рассмотрим здесь это в упрощенной форме.

Простейший трансформатор представляет собой две обмотки, намотанных на сердечник или магнитопровод. Каждая обмотка представляет собой изолированные друг от друга проводники.

А сердечник набирается из тонких изолированных друг от друга листов из специальной электротехнической стали.

На одну из обмоток, называемую первичной, подается напряжение, а со второй, называемой вторичной, оно снимается.

При подаче переменного напряжения на первичную обмотку, поскольку электрическая цепь замкнута, то в ней создается пуль для протекания переменного электрического тока. Вокруг проводника с переменным током всегда образуется переменное магнитное поле.

Магнитное поле замыкается и усиливается посредством сердечника магнитопровода и наводит во вторичной обмотке переменную электродвижущую силу ЭДС.

При подключении нагрузки ко вторично обмотке в ней протекает переменный ток i2.

Этих знаний на еще не достаточно, чтобы полностью понимать, как проверить трансформатор мультиметром. Поэтому рассмотрим еще ряд полезных моментов.

Как узнать мощность трансформатора

Меня неоднократно спрашивали о том, как определить мощность 50Гц трансформатора не имеющего маркировки, попробую рассказать и показать на паре примеров.Вообще способов определения мощности 50Гц трансформатора есть довольно много, я перечислю лишь некоторые из них.

1. Маркировка.

Иногда на трансформаторе можно найти явное указание мощности, но при этом данное указание может быть незаметно с первого взгляда.Вариант конечно ну очень банальный, но следует сначала поискать.

2. Габаритная мощность сердечника.

Есть таблицы, по которым можно найти габаритную мощность определенных сердечников, но так как сердечники выпускались весьма разнообразных конфигураций размеров, а кроме того отличались по качеству изготовления, то таблица не всегда может быть корректна.Да и найти их не всегда можно быстро. Впрочем косвенно можно использовать таблицы из описаний унифицированных трансформаторов.

3. Унифицированные трансформаторы.

Еще при союзе, да и впрочем после него, было произведено огромное количество унифицированных трансформаторов, их вы можете распознать по маркировке начинающейся на ТПП, ТН, ТА.Если ТА распространены меньше, то ТПП и ТН встречаются весьма часто.

Прямой метод (проверка схемы под нагрузкой)

Именно он первым приходит на ум: нужно замерять токи в первичной и вторичной обмотках работающего устройства, а затем путем деления их друг на друга определить фактический коэффициент трансформации. Если он соответствует паспортному — трансформатор исправен, если нет — нужно искать дефект. Этот коэффициент можно вычислить и самостоятельно, если известно напряжение, которое должен выдавать прибор.

К примеру, если на нем написано 220В/12В, то перед нами понижающий трансформатор, следовательно, ток во вторичной обмотке должен быть в 220/12 = 18,3 раза выше, чем в первичной (термин «понижающий» относится к напряжению).

Нагрузку к вторичной обмотке нужно подключать такую, чтобы в обмотках протекали токи не ниже 20% от номинальных значений. При включении будьте настороже: если раздастся треск, появится запах гари, либо вы увидите дым или искрение, прибор нужно сразу же отключить.

Если у тестируемого трансформатора несколько вторичных обмоток, то те из них, которые не подключены к нагрузке, должны быть закорочены. В разомкнутой вторичной катушке при подключении первичной к источнику переменного тока может появиться высокое напряжение, способное не только вывести из строя оборудование, но и убить человека.

Если речь идет о высоковольтном трансформаторе, то перед включением нужно проверить, не нуждается ли его сердечник в заземлении. Об этом говорит наличие специальной клеммы, помеченной литерой «З» или специальным значком.

Прямой метод проверки трансформатора позволяет со всей полнотой оценить состояние последнего. Однако, далеко не всегда имеется возможность включить трансформатор с нагрузкой и произвести все необходимые замеры.

Если ввиду требований безопасности либо по иным соображениям сделать этого нельзя, состояние устройства проверяют косвенным образом.

Как узнать мощность трансформатора?

Радиоэлектроника для начинающих

Для изготовления трансформаторных блоков питания необходим силовой однофазный трансформатор, который понижает переменное напряжение электросети 220 вольт до необходимых 12-30 вольт, которое затем выпрямляется диодным мостом и фильтруется электролитическим конденсатором.

Эти преобразования электрического тока необходимы, поскольку любая электронная аппаратура собрана на транзисторах и микросхемах, которым обычно требуется напряжение не более 5-12 вольт.

Чтобы самостоятельно собрать блок питания, начинающему радиолюбителю требуется найти или приобрести подходящий трансформатор для будущего блока питания. В исключительных случаях можно изготовить силовой трансформатор самостоятельно. Такие рекомендации можно встретить на страницах старых книг по радиоэлектронике.

Но в настоящее время проще найти или купить готовый трансформатор и использовать его для изготовления своего блока питания.

Полный расчёт и самостоятельное изготовление трансформатора для начинающего радиолюбителя довольно сложная задача. Но есть иной путь. Можно использовать бывший в употреблении, но исправный трансформатор. Для питания большинства самодельных конструкций хватит и маломощного блока питания, мощностью 7-15 Ватт.

Если трансформатор приобретается в магазине, то особых проблем с подбором нужного трансформатора, как правило, не возникает. У нового изделия обозначены все его главные параметры, такие как мощность, входное напряжение, выходное напряжение, а также количество вторичных обмоток, если их больше одной.

Но если в ваши руки попал трансформатор, который уже поработал в каком-либо приборе и вы хотите его вторично использовать для конструирования своего блока питания? Как определить мощность трансформатора хотя бы приблизительно? Мощность трансформатора весьма важный параметр, поскольку от него напрямую будет зависеть надёжность собранного вами блока питания или другого устройства. Как известно, потребляемая электронным прибором мощность зависит от потребляемого им тока и напряжения, которое требуется для его нормальной работы. Ориентировочно эту мощность можно определить, умножив потребляемый прибором ток (Iн на напряжение питания прибора (Uн). Думаю, многие знакомы с этой формулой ещё по школе.

P=Uн * Iн

,где Uн – напряжение в вольтах; Iн – ток в амперах; P – мощность в ваттах.

Рассмотрим определение мощности трансформатора на реальном примере. Тренироваться будем на трансформаторе ТП114-163М. Это трансформатор броневого типа, который собран из штампованных Ш-образных и прямых пластин.

Стоит отметить, что трансформаторы такого типа не самые лучшие с точки зрения коэффициента полезного действия (КПД). Но радует то, что такие трансформаторы широко распространены, часто применяются в электронике и их легко найти на прилавках радиомагазинов или же в старой и неисправной радиоаппаратуре.

К тому же стоят они дешевле тороидальных (или, по-другому, кольцевых) трансформаторов, которые обладают большим КПД и используются в достаточно мощной радиоаппаратуре.

Итак, перед нами трансформатор ТП114-163М. Попробуем ориентировочно определить его мощность. За основу расчётов примем рекомендации из популярной книги В.Г. Борисова «Юный радиолюбитель».

Для определения мощности трансформатора необходимо рассчитать сечение его магнитопровода. Применительно к трансформатору ТП114-163М, магнитопровод – это набор штампованных Ш-образных и прямых пластин выполненных из электротехнической стали. Так вот, для определения сечения необходимо умножить толщину набора пластин (см. фото) на ширину центрального лепестка Ш-образной пластины.

Возможные неисправности

Как известно, любой трансформатор состоит из следующих компонентов:

• первичная и вторичная катушки (вторичных может быть несколько);
• сердечник или магнитопровод;
• корпус.

Таким образом, перечень возможных поломок довольно ограничен:

1. Поврежден сердечник.
2. Перегорел провод в какой-либо из обмоток.
3. Пробита изоляция, вследствие чего имеется электрический контакт между витками в катушке (межвитковое замыкание) либо между катушкой и корпусом.
4. Изношены выводы катушек или контакты.

Некоторые из дефектов определяются визуально, поэтому трансформатор в первую очередь нужно внимательно осмотреть. Вот на что при этом следует обращать внимание:

• трещины, сколы изоляции либо ее отсутствие;
• состояние болтовых соединений и клемм;
• вздутие заливки или ее вытекание;
• почернения на видимых поверхностях;
• обуглившаяся бумага;
• характерный запах горелого материала.

Если явных повреждений нет, следует проверить устройство на работоспособность при помощи приборов. Для этого нужно знать, к каким обмоткам относятся все его выводы. На преобразователях больших размеров данная информация может быть представлена в виде графического изображения.

Если таковое отсутствует, можно воспользоваться справочником, в котором следует найти свой трансформатор по маркировке. Если он является частью какого-то электроприбора, источником данных могут стать спецификация или принципиальная электрическая схема.

Выявление межвиткового замыкания

Чтобы выявить такой дефект импульсного трансформатора, мультиметра недостаточно. Как минимум, понадобится еще хорошее зрение и внимательность. Для изоляции проволоки используется только ее лаковое покрытие. В случае пробоя изоляции остается сопротивление между расположенными рядом витками, и контактная область греется. Поэтому нужно убедиться в отсутствии подтеков, вспучивания, запаха гари, черноты, подгорания. После определения типа преобразователя можно увидеть в справочнике значение сопротивления его катушек. После этого следует тестером в функционале мегаомметра замерить сопротивление изоляции – между парами обмоток и отдельно между каждой из них и корпусом. Измерения осуществляются при напряжении, значащемся в техдокументации на преобразователь. Измеренные величины сравниваются со справочными, и в случае нестыковки на 50% или выше диагностируется неисправность обмотки.

Замер тока холостого хода

Когда в результате тестирования выяснилось, что преобразователь оказался в рабочем состоянии, рекомендуется еще и проверить его ток холостого хода. Как правило, если прибор исправен, то этот параметр находится в пределах 10-15% от паспортного значения. Под паспортным значением следует считать ток под нагрузкой.

Перед проверкой на значение холостого хода мультиметр переводится в положение амперметра. Следует учитывать, что при поступлении электричества на обмотку сила пускового тока значительно превосходит паспортный показатель, поэтому тестер подключается к проверяемому устройству накоротко замкнутым.

Косвенный метод

В состав данного метода входят несколько тестов, каждый из которых отображает состояние прибора в каком-то одном аспекте. Следовательно, все эти тесты желательно проводить в совокупности.

Определение достоверности маркировки выводов обмоток

Для проведения этой проверки мультиметр нужно переключить в режим омметра. Далее нужно попарно «прозвонить» все имеющиеся выводы. Между теми из них, которые относятся к разным катушкам, сопротивление будет равным бесконечности. Если же мультиметр показывает какое-то конкретное значение, значит выводы принадлежат одной катушке.

Тут же можно сравнить замеренное сопротивление с приведенным в справочнике. Если имеет место расхождение более, чем на 50%, значит случилось межвитковое замыкание либо частичное разрушение провода.

Учтите, что на катушках с большой индуктивностью, то есть состоящих из значительного числа витков, цифровой мультиметр может ошибочно показывать завышенное сопротивление. Желательно в таких случаях пользоваться аналоговым прибором.

Проверять обмотки следует постоянным током, который трансформатор преобразовывать не может. При использовании переменного в других катушках будет наводиться ЭДС и вполне возможно, что она окажется достаточно высокой. Так, если на вторичную катушку понижающего трансформатора 220/12 В подать переменное напряжение всего в 20 В, то на выводах первичной появится напряжение в 367 В и при случайном касании их пользователь получит сильный удар током.

Далее нужно определить, какие выводы следует подключать к источнику тока, а какие — к нагрузке. Если известно, что трансформатор понижающий, то к источнику тока нужно подключать катушку с наибольшим числом витков и наибольшим сопротивлением. С повышающим трансформатором все обстоит наоборот.

Но бывают модели, у которых среди вторичных катушек имеются как понижающие, так и повышающие. Тогда первичную катушку можно с определенной долей вероятности распознать по следующим признакам: выводы ее крепятся обычно в стороне от остальных, так же и катушка может находиться на каркасе в отдельной секции.

Развитие интернета сделало возможным и такой способ: нужно сфотографировать трансформатор и написать запрос с приложенной фотографией и всей имеющейся информацией (марка и пр.) на один из сетевых тематических форумов. Возможно, кто-то из его участников имел дело с такими устройствами и может подробно рассказать, как его нужно подключать.

Если во вторичной катушке имеются промежуточные отводы, необходимо распознать ее начало и конец. Для этого нужно определить полярность выводов.

Определение полярности выводов обмоток

В роли измерителя следует использовать магнитоэлектрический амперметр или вольтметр, у которого полярность выводов известна. Прибор нужно подключить к вторичной катушке. Удобнее всего пользоваться теми моделями, у которых «ноль» расположен посредине шкалы, но за неимением такового подойдет и классический — с местоположением «нуля» слева.

Если вторичных катушек несколько, прочие нужно зашунтировать.

Через первичную катушку нужно пропустить постоянный ток небольшой силы. На роль источника подойдет обычная батарейка, при этом в цепь между ней и катушкой нужно включить резистор — чтобы не получилось короткого замыкания. Таким резистором может послужить лампа накаливания.

Выключатель в цепь первичной катушки устанавливать не нужно: достаточно следя за стрелкой мультиметра замкнуть цепь, коснувшись проводом от лампы вывода катушки, и тут же разомкнуть ее.

Если к выводам катушек подключены одинаковые полюса от батарейки и мультиметра, то есть полярность совпадает, то стрелка на приборе дернется вправо.

При разнополярном подключении — влево.

В момент отключения питания будет наблюдаться противоположная картина: при однополярном подключении стрелка сдвинется влево, при разнополярном — вправо.

На приборе с «нулем» в начале шкалы движение стрелки влево сложнее заметить, так как она почти сразу отскакивает от ограничителя. Поэтому следить нужно внимательно.

По той же схеме проверяются полярности всех остальных катушек.

Мультиметр – очень нужный прибор для замера силы тока, который применяется для выявления неисправностей тех или иных приборов. Какой мультиметр лучше выбрать для домашнего использования – читайте полезные советы по выбору.

Инструкция по проверке диодов мультиметром представлена по ссылке.

Снятие характеристики намагничивания

Чтобы иметь возможность воспользоваться данным методом, нужно подготовиться загодя: пока трансформатор новый и заведомо исправный, снимают его так называемую вольт-амперную характеристику (ВАХ). Это график, отображающий зависимость напряжения на выводах вторичных катушек от величины протекающего в них тока намагничивания.

Разомкнув цепь первичной катушки (чтобы результаты не искажались помехами от находящегося поблизости силового оборудования), через вторичную пропускают переменный ток различной силы, измеряя каждый раз напряжение на ее входе.

Мощности используемого для этого блока питания должно быть достаточно для насыщения магнитопровода, которое сопровождается уменьшением угла наклона кривой насыщения до нуля (горизонтальное положение).

Измерительные приборы должны относиться к электродинамической или электромагнитной системе.

До и после теста магнитопровод нужно размагничивать путем увеличения в несколько подходов силы тока в обмотке с последующим ее снижением до нуля.

По мере использования устройства нужно с определенной периодичностью снимать ВАХ и сравнивать ее с первоначальной. Снижение ее крутизны будет свидетельствовать о появлении межвиткового замыкания.

Принцип работы устройства

Принцип действия ИТ основан на возникновении электромагнитной индукции. Так, если на первичную обмотку подать напряжение, то по ней начнёт протекать переменный ток. Его появление приведёт к возникновению непостоянного по своей величине магнитного потока. Таким образом, эта катушка является своего рода источником магнитного поля. Этот поток по короткозамкнутому сердечнику передаётся на вторичную обмотку, индуцируя на ней электродвижущую силу (ЭДС).

Величина напряжения на выходе зависит от отношения числа витков между первичной обмоткой и вторичной, а от сечения используемого провода зависит максимальная сила тока. При подключении к выходу мощной нагрузки увеличивается потребление тока, что при малом сечении проволоки приводит трансформатор к перегреву, повреждению изоляции и перегоранию.

Работа ИТ зависит также от частоты сигнала, который подаётся на первичную обмотку. Чем выше будет эта частота, тем меньшие потери будут происходить при трансформации энергии. Поэтому при высокой скорости подаваемых импульсов размеры устройства могут быть меньшими. Достигается это работой магнитопровода в режиме насыщения, а для снижения остаточной индукции используется небольшой воздушный зазор. Этот принцип и используется при построении ИТ, на который подаётся сигнал с длительностью всего в несколько микросекунд.

Разновидности

В зависимости от конструктивных особенностей различают следующие разновидности импульсных трансформаторов:

• стержневые;
• броневые;
• тороидальные, с намоткой провода на изолированный сердечник, не предполагающие применения катушек;
• бронестержневые.

Также читайте: КТПН — комплектная трансформаторная подстанция наружная

Основные характеристики устройств нанесены на корпус, поэтому из условного обозначения можно почерпнуть информацию об главных параметрах оборудования.