Как правильно определить начало и конец обмотки трансформатора ?

20/03/19
Трансформатор нужен для повышения или уменьшения значений переменного тока. Основные его части – входная и выходные (бывает и по 1) катушки, расположенные на магнитном сердечнике. Работа устройства заключается в 2-стороннем изменении магнитного поля, индуцируемого переменным током. При использовании постоянного тока его необходимо вначале преобразовать. Переменное напряжение поступает извне на первичную обмотку. На идущих вслед за ней вторичных катушках вызывается переменное напряжение. Трансформаторы бывают разных типов, созданные из отличающихся материалов. Форма определяется легкостью расположения преобразователя в корпусе прибора. Расчетная мощность зависит от типа и материала сердечника. В зависимости от характеристик сердечника и отличий в численности витков коэффициент передачи бывает разным.

Возможные неисправности

Распространенные поломки трансформатора включают:

• перегорание кабеля в катушке;
• повреждение изоляции, вызывающее межвитковое замыкание или электрический контакт между катушкой и корпусом;
• дефект сердечника;
• естественный износ выводов обмоток или контактов.

Визуальная проверка трансформатора позволяет выявить повреждение или отсутствие изоляции, неисправность клемм и болтов, вздутие или протекание. Также при осмотре нужно обращать внимание на имеющуюся черноту, обугливание бумаги, запах гари. При отсутствии видимых повреждений работоспособность устройства проверятся с применением измерительных приборов.

Типы трансформаторов

Есть разные виды понижающих ТН. Привычный и наиболее распространенный — однофазный для сети 220 В. Есть также двух- и трехфазные для 380 В. Самый стандартный состав: две обмотки и шихтованная сердцевина с электротехнической стали.

Отдельные типы ТН снабжены 1 обмоткой — это автотрансформаторы, они также могут понижать/повышать. В таком случае есть как минимум 3 вывода. К одной паре контактов делают подключение 220 В, съем выходного значения — с одной из входных пар клемм и из другой оставшейся свободной. Но во влажных помещениях автотрансформаторы применять нельзя, так как катушки в них соединенные, то есть потребитель также подключен к 220 В.

Зачем нужна комплексная диагностика трансформаторов

Чтобы оценить техническое состояние электрооборудования, специалистами инженерного выполняется комплексная диагностика трансформаторов. С ее помощью можно выявить потенциальные угрозы и дефекты, способные привести к аварии на энергообъекте. На основании полученных данных разрабатывается концепцию продления периода эксплуатации оборудования путем замены изношенных рабочих узлов. Комплексное обследование трансформаторов выполняют в следующих случаях:

• назрела необходимость проведения капитального ремонта электрооборудования;
• необходимо составление экспертного технического заключения при аварийной остановке оборудования;
• для технического обоснования выявленных дефектов при проведении разного рода проверок;
• для определения условий и норм функционирования оборудования согласно с Государственным Отраслевым Стандартом 11677.

Своевременное проведение экспертизы силовых трансформаторов снижает риск простоев их по причине аварийных остановок и увеличивает надежность эксплуатации всего энергетического объекта.

Методы диагностики силовых трансформаторов

В перечень диагностических процедур входят следующие работы:

• проверка состояния обмотки и ее изоляторов;
• проверка характеристик трансформаторного масла;
• диагностика переключателя;
• проверка вентиляционной системы.

Проверку и испытание силовых трансформаторов напряжения начинают с исследования состояния обмотки.

Диагностические процедуры позволяют выявить радиологические помехи, а также наличие влаги в трансформаторном масле. После выключения оборудования, мастера инженерного замеряют сопротивляемость тока, сопротивление изоляции и определяют коэффициенты потерь. Проверка вторичных цепей трансформаторов напряжения проводится согласно инструкции производителя.

Следующим шагом мастера исследуют рабочие характеристики трансформаторного масла: цвет, вязкость, натяжение, плотность, изоляционное сопротивление, наличие в нем примесей (влаги, газов). В ходе диагностики замеряются показатели изоляции, качество заземления. Также мастера уделяют внимание проверке стабильности контакта в переключателе, измерению его температуры и количеству кв электродвигателя. Параметры, которые исследуют в вентиляционной системе, следующие:

• качество воздушного потока;
• вибрации в подшипниках;
• показатели тока в обмотке;
• чистота поверхностей.

Для определения степени износа изоляционного материала используют такие методы как выявление степени концентрации производных фурфурола, оксида и диоксида углерода, замер степени полимеризации. На основании данных определяется предельно допустимое время для дальнейшей эксплуатации изоляционного материала. Периодичность проверок трансформаторов зависит от их целей: текущая проводится не реже, чем раз в месяц. Комплексная проверка измерительными приборами с целью проведения последующего капитального ремонта технического оборудования производится раз в 3-4 года.

Как проверить работу трансформатора мультиметром

Диагностировать исправность преобразователя можно мультиметром. Последовательность диагностики такова: 1. Определение обмоток. На преобразователе обычно присутствует маркировка с указанием номеров и типа выводов. По обозначениям можно получить дополнительные сведения по справочникам. Для преобразователей, установленных в электронные приборы, можно воспользоваться схемами приборов и подробными спецификациями. 2. Использование тестера. Он позволяет установить 2 типичные проблемы – обрыв обмотки и замыкание на расположенную рядом обмотку или корпус. 3. Если есть подозрение на обрыв обмотки – выполняется поочередный перезвон всех их омметром. Подтверждением обрыва выступает сопротивление, равное бесконечности. Для измерений лучше использовать аналоговый омметр, поскольку цифровой из-за существенных значений индукции может искажать показания. Это наиболее актуально для катушек с множеством витков. 4. Контроль замыкания на корпус – 1 щуп контактирует с выводом обмотки, а 2-м выполняется перезвон выводов остальных обмоток и корпуса. Контактная область на корпусе заранее зачищается от лакокрасочного покрытия.

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.

Виды магнитопроводов Поперечное сечение сердечника в большинстве устройств выполняется в форме круга или прямоугольника, по аналогии с силовыми аппаратами.

Также читайте: КТПН — комплектная трансформаторная подстанция наружная

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

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.

Какие функции выполняет трансформатор?

Трансформаторы широко используются в зарядных устройствах.

Главная функция трансформаторов состоит в понижении или повышении напряжения подаваемого на них тока. Эти устройства находят широкое применение в высоковольтных сетях, которые доставляют электричество от места его выработки до конечного потребителя.

В современном домашнем хозяйстве трудно обойтись без трансформатора тока. Данные устройства используются во всех типах техники, начиная от холодильника и заканчивая компьютером.

Еще недавно размеры и вес бытовой техники часто определялись именно параметрами трансформатора, ведь основное правило заключалось в том, что чем выше мощность преобразователя тока, тем он больше и тяжелее. Чтобы увидеть это, достаточно просто сравнить между собой два типа зарядных устройств. Трансформаторы от старого мобильного телефона и современного смартфона или планшета. В первом случае перед нами будет небольшое, но увесистое приспособление для зарядки, которое заметно греется и часто выходит из строя. Импульсные трансформаторы отличаются бесшумной работой, компактностью и высокой надежностью. Принцип их действия заключается в том, что переменное напряжение сначала поступает на выпрямитель и преобразовывается в высокочастотные импульсы, которые подаются на небольшой трансформатор.

В условиях проведения ремонта техники дома часто возникает потребность самостоятельной намотки катушки трансформатора. Для этого используют сборные сердечники, которые состоят из отдельных пластин. Детали соединяются между собой посредством замка, образовывая жесткую конструкцию. Обмотка проводом производится при помощи самодельного устройства, которое работает по принципу коловорота.

Создавая такой трансформатор, следует помнить: чем плотнее и аккуратнее намотана проволока, тем меньше проблем будет возникать с эксплуатацией такого устройства.

Витки отделяются друг от друга одинарным слоем бумаги, промазанной клеем, а первичная обмотка отделяется от вторичной промежутком из 4-5 слоев бумаги. Такая изоляция обеспечит защиту от пробоев и короткого замыкания. Правильно собранный трансформатор гарантирует стабильность работы техники, отсутствие назойливого гула и перегревов.

Диагностика бытовых трансформаторов понижения

Такие элементы содержатся в блоках питания, понижающих напряжение на входе 220 В до значения 5–30 В на выходе. Перед тем, как проверять работоспособность трансформатора понижения, нужно вначале удостовериться в исправности его первичной обмотки. При выявлении запаха гари, возникновении дыма или треска измерения необходимо прекратить. Если же описанные дефекты не выявлены, выполняются измерения на вторичных катушках. В процессе измерений к ним допустимо прикасаться исключительно щупами тестера. Данные измерений сопоставляются с контрольными. Если нестыковка составляет 20% и более, подтверждается неисправность обмотки. Но протестировать такой блок удастся только при наличии 100% идентичного рабочего блока, который необходим для сборки контрольных данных. При работе с сопротивлением около 10 Ом возможно искажение результатов (характерно для некоторых тестеров).

Вопросы об устройстве трансформатора

Как правильно установить выключатель массы на автомобиль

-Почему зазор между катушками делается минимальным? Это делается для лучшего контакта магнитных полей. Если зазор будет большим — то и эффективность трансформатора будет низкая.

-А можно ли сделать трансформатор без сердечника аналогичный мощности с сердечником? Да, но тогда придется увеличивать количество витков, чтобы увеличить магнитный поток. Например, с сердечником у обмоток витки могут быть по несколько тысяч. А без сердечника придется увеличивать магнитный поток за счет витков. И количество витков будет по несколько десяток тысяч. Это не только увеличивает размеры катушек, но и снижает их эффективность и увеличивает шансы перегрева.

-Можно ли подключить понижающий трансформатор как повышающий? Если у вас есть трансформатор, который понижает сетевое напряжение с 220 В в 12 В, то его можно подключить как повышающий. То есть, вы можете подать на него переменное напряжение 12 В на вторичную обмотку и получить повышенное на первичной 220 В.

-А что будет, если на вторичную обмотку понижающего трансфоратора подать сетевое напряжение? Тогда обмотка сгорит. Её сопротивление, количество витков и сечение провода не рассчитаны на такие напряжения.

-Можно ли сделать трансформатор самостоятельно своими руками в домашних условия? Да, это вполне реально. И многие радиолюбители и электронщики этим занимаются. А некоторые еще и зарабатывают. продавая готовую продукцию. Но стоит помнить о том, что это долгий, сложный и не простой труд. Нужны качественные материалы. Это трансформаторное железо, эмалированные медные провода различного сечения, изоляционные материалы.

Все материалы должны быть высокого качества. Если медный провод будет с плохой изоляцией, то возможно межвитковое замыкание, которое неминуемо приведет к перегреву. А для начала нужно рассчитать все параметры будущего трансформатора. Это можно сделать с помощью различных программ, которые доступны в сети.

Далее, это долгие часы сборки. Особенно если вы решили намотать тороидальные трансформатор. Нужно плотно и равномерно наматывать витки, записывать каждый десяток, чтобы не запутаться и не изменить характеристики будущего преобразователя или блока питания.

-Что будет, если включить трансформатор без сердечника? Так как трансформатор рассчитывался изначально с сердечником, то и преобразовать полностью напряжение он не сможет. То есть, на вторичке что-то будет, но явно не те параметры. Да и если подключите нагрузку к обмоткам без сердечника, они быстро нагреются и сгорят.

Неисправности трансформаторов

К основным неисправностям трансформаторов можно отнести:

• Коррозия и наличие ржавчины на сердечнике;
• Перегрев и нарушение изоляции;
• Межвитковое короткое замыкание;
• Деформация корпуса, обмоток и сердечника
• Попадание воды в обмотку.

Как проверить на целостность

Трансформатор можно проверить обычным мультиметром. Установите прибор в режим измерения сопротивления и проверьте обмотки.

Они не должны быть в обрыве, никогда. Если нигде обрывов нет, то можно найти первичную и вторичную обмотки при помощи измерения сопротивления. У первичной обмотки понижающего трансформатора сопротивление будет выше, чем у вторичной. Это все из-за количества витков. Чем больше витков и чем меньше диаметр провода — тем больше сопротивление обмотки.

Так же вы можете найти паспорт на свой трансформатор. В нем указываются сопротивления обмоток, и их параметры, которые нужно будет проверить мультиметром.

Безопасная проверка работы трансформатора

Если вы решили намотать свой трансформатор или проверить старый, то обязательно подключайте лампочку в разрыв цепи (последовательно!). Если что-то не так произойдет то, лампочка загорится и заберет ток на себя и сможет спасти неисправный трансформатор.

Определение тока холостого тока

Если в ходе предыдущих проверочных работ неисправность не выявлена, рекомендуется выполнить диагностику на ток ХХ. Зачастую он составляет 0,1-0,15 от номинала. Для выполнения диагностики измерительный прибор используется в режиме амперметра. Мультиметр подсоединяется к диагностируемому устройству замкнутым накоротко. Это условие важно, поскольку при подаче тока на катушку его значение увеличивается в сотни раз по сравнению с номиналом. После размыкания выводов тестера на дисплее отображается значение тока без нагрузки, т.е. тока ХХ. Идентично измеряются его величины на вторичных катушках. Для определения напряжения обычно используется реостат. Альтернативой ему способна стать спираль из вольфрама или набор ламп. Для повышения нагрузки уменьшается число витков спирали или увеличивается число лампочек.

Формула для расчета витков трансформатора

P=U2*I2 (мощность трансформатора)

Sсерд(см2)= √ P(ва) N=50/S

I1(a)=P/220 (ток первичной обмотки)

W1=220*N (количество витков первичной обмотки)

W2=U*N (количество витков вторичной обмотки)

D1=0,02*√i1(ma) D2=0,02*√i2(ma) K=Sокна/(W1*s1+W2*s2)

50/S — это эмпирическая формула, где S — площадь сердечника трансформатора в см2 (ширину х толщину), считается, что она справедлива до мощности порядка 1кВт. Измерив площадь сердечника, прикидываем сколько надо витков намотать на 10 вольт, если это не очень трудно, не разбирая трансформатора наматываем контрольную обмотку через свободное пространство (щель).

Подключаем лабораторный автотрансформатор к первичной обмотке и подаёте на неё напряжение, последовательно включаем контрольный амперметр, постепенно повышаем напряжение ЛАТР-ом, до начала появления тока холостого хода.

Если вы планируете намотать трансформатор с достаточно «жёсткой» характеристикой, к примеру, это может быть усилитель мощности передатчика в режиме SSB, телеграфном, где происходят довольно резкие броски тока нагрузки при высоком напряжении ( 2500 -3000 в), например, тогда ток холостого хода трансформатора устанавливаем порядка 10% от максимального тока, при максимальной нагрузке трансформатора. Замерив полученное напряжение, намотанной вторичной контрольной обмотки, делаем расчет количества витков на вольт.

Контроль схемы под нагрузкой – прямой метод

Этот способ применяется для проверки рабочих параметров преобразователя. Его суть заключается в определении токов в обмотках под нагрузкой. К вторичной обмотке подключается такая нагрузка, чтобы протекающие в обмотках токи составляли минимум 20% от номинальных величин. Если вторичных обмоток несколько, неподключенные к нагрузке необходимо закоротить. Это нужно в целях безопасности, чтобы избежать возникновения высокого напряжения в разомкнутой вторичной катушке. Полученные значения делятся между собой, и определяется коэффициент трансформации. При его соответствии паспортной величине подтверждается исправность устройства, при несоответствии – нужно определить дефект.

Готовые решения — ящики ЯТП

ЯТП — это понижающий трансформатор сразу готовый к подключению, модуль. Не надо разбираться с выводами, вводами, обмотками. На изделии есть соответствующие промаркированные розетки для требуемой нагрузки 36 В или иной. Достаточно включить его кабель в сеть 220 В и подсоединить в розетку на корпусе потребителя.

ЯТП могут выдавать любой вольтаж пониженного значения — 24, 36, 42 В. Часто они используются для временных, ремонтных работ. Есть модели, позволяющие регулировать выходное напряжение.