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.
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.
Например берем трансформатор ТПП270.
Находим описание маркировки данной серии и в описании находим наш трансформатор, там будет и напряжения, и токи и мощность.
В раздел документация я выложил это описание в виде PDF файла. Кстати там же можно посмотреть размеры сердечников трансформаторов и определить мощность по его габаритам, сравнив со своим. Если ваш трансформатор имеет немного больший размер, то вполне можно пересчитать, так как мощность трансформатора прямо пропорциональна его размеру.
На трансформаторе ТН61 маркировка почти не видна, но она есть 🙂
Для него есть отдельное описание, я его также выложил у себя в блоге.
Иногда трансформатор имеет маркировку, но найти по ней что либо вразумительное невозможно, увы, таблицы для таких трансформаторов большая редкость.
4. Расчет мощности по диаметру провода.
Если никаких данных нет, то можно определить мощность исходя из диаметра проводов обмоток.
Можно измерить первичную обмотку, но иногда она бывает недоступна.
В таком случае измеряем диаметр провода вторичной обмотки.
В примере диаметр составляет 1.5мм.
Дальше все просто, сначала узнаем сечение провода.
1.5 делим на 2, получаем 0.75, это радиус.
0.75 умножаем на 0.75, а получившийся результат умножаем на 3.14 (число пи), получаем сечение провода = 1.76мм.кв
Значение плотности тока принято принимать равным 2.5 Ампера на 1мм.кв. В нашем случае 1.76 умножаем на 2.5 и получаем 4.4 Ампера.
Так как трансформатор рассчитан на выходное напряжение 12 Вольт, это мы знаем, а если не знаем, то можем измерить тестером, то 4.4 умножаем на 12, получаем
На бумажке указана мощность 60 Ватт, но сейчас часто мотают трансформаторы с заниженным сечением обмоток, потому по ольшому счету все сходится.
Иногда на трансформаторе бывает написано не только количество витков обмоток, а и диаметр провода. но к этому стоит относиться скептически, так как наклейки могут ошибаться.
В этом примере я сначала нашел доступный для измерения участок провода, немного поднял его так, чтобы можно было подлезть штангенциркулем.
А когда измерил, то выяснил что диаметр провода не 0.355, а 0.25мм.
Попробуем применить вариант расчета, который я приводил выше.
0.25/2=0.125
0.125х0.125х3.14=0.05мм.кв
0.05=2.5=0.122 Ампера
0.122х220 (напряжение обмотки) = 26.84 Ватта.
Кроме того вышеописанный способ отлично подходит в случаях, когда вторичных обмоток несколько и измерять каждую просто неудобно.
5. Метод обратного расчета.
В некоторых ситуациях можно использовать программу для расчета трансформаторов. В этих программах есть довольно большая база сердечников, а кроме того они могут считать произвольные конфигурации размеров исходя из того, что мы можем измерить.
Сначала выбираем тип сердечника. в основном это варианты кольцевой, Ш-образный ленточный и Ш-образный из пластин.
Слева направо — Кольцевой, ШЛ, Ш.
В моем примере я буду измерять вариант ШЛ, но таким же способом можно выяснить мощность и других типов трансформаторов.
Шаг 1, измеряем ширину боковой части магнитопровода.
Заносим измеренное значение в программу.
Шаг 2, ширина магнитопровода.
Также заносим в программу.
Шаг 3, ширина окна.
Здесь есть два варианта. Если есть доступ к окну, то просто измеряем его.
Если доступа нет, то измеряем общий размер, затем вычитаем четырехкратное значение, полученное в шаге 1, а остаток делим на 2.
Пример — общая ширина 80мм, в шаге 1 было 10мм, значит из 80 вычитаем 40. Осталось еще 40, делим на 2 и получаем 20, это и есть ширина окна.
Вводим значение.
Шаг 4, длина окна.
По сути это длина каркаса под провод, часто его можно измерить без проблем.
Также вводим это значение.
После этого нажимаем на кнопку — Расчет.
И получаем сообщение об ошибке. 
Дело в том, что в программе изначально были заданы значения для расчета мощного трансформатора.
Можно туда вбить хоть 1 Вольт и 1 Ампер, это неважно, я выставил 5 Вольт.
Заново нажимаем на кнопку Расчет и получаем искомое, в данном случае программа посчитала, что мощность нашего магнитопровода составляет 27.88 Ватта..
Полученные данные примерно сходятся с расчетом по диаметру провода, тогда я получил 26.84 Ватта, значит метод вполне работает.
5. Измерение максимальной температуры.
Обычные (железные) трансформаторы в работе не должны нагреваться выше 60 градусов, это можно использовать и в расчете мощности.
Но здесь есть исключения, например трансформатор блока бесперебойного питания может иметь большую мощность при скромных габаритах, это обусловлено тем, что работает он кратковременно и он раньше отключится, чем перегреется. Например в таком варианте его мощность может быть 600 Ватт, а при длительной работе всего 400.
Еще есть китайские производители, которые бывает используют в дешевых адаптерах трансформаторы "маломерки", которые греются как печки, это ненормально, часто реальная мощность трансформатора может быть в 1.2-1.5 раза меньше заявленной.
Чтобы измерить мощность вышеуказанным способом, берем любую нагрузку, лампочки, резисторы и т.п. Как вариант, можно использовать электронную нагрузку, но в этом случае подключаем ее через диодный мост с фильтрующим конденсатором.
Ждем примерно с час, если температура не превысила 60, то увеличиваем нагрузку. Дальше думаю процедура понятна.
Есть правда небольшая оговорка, температура трансформатора может заметно отличаться в зависимости от того, есть ли корпус и насколько он большой, но зато дает весьма точный результат. Единственный минус, тест очень долгий.
Подобные трансформаторы я использую в последние 10-15 лет крайне редко, потому они лежат где нибудь на дальних полках балкона и когда искал, наткнулся на весьма любопытные индикаторы, ИН-13. Покупал для индикатора уровня в усилитель, но так и забросил в итоге. Теперь вот нашел и думаю, что из них можно сделать, возможно у вас есть идеи и предложения. В случае интересной идеи, попробую сделать и показать процесс в виде обзора.
На этом все, а в качестве дополнения видео по определению габаритной мощности трансформатора.
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
Что же нужно знать о трансформаторе, чтобы корректно и, самое главное, безопасно использовать его в своих целях? Чаще всего это ремонт какой-либо бытовой техники или изготовление собственных поделок, питающихся невысоким напряжением. А знать о лежащем перед нами трансформаторе нужно следующее:
- 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.
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 проверить трансформатор мультимтером правильно
Не вникая в подробности, которые здесь ни к чему, заметим, что ЭДС, как и напряжение, определяется числом витков обмотки при прочих равных параметрах
E ~ w.
Чем больше витков, тем выше значение ЭДС (или напряжения) обмотки. В большинстве случаев мы имеем дело с понижающими трансформаторами. На их первичную обмотку подают высокое напряжение 220 В (230 В по-новому ГОСТу), а со вторичной обмотки снимается низкое напряжение: 9 В, 12 В, 24 В и т.д. Соответственно и число витков также будет разным. В первом случае оно выше, а во втором ниже.
Так как
E1 > E2,
то
w1 > w2.
Также, не приводя обоснований, заметим, что мощности обоих обмоток всегда равны:
S1 = S2.
А так как мощность – это произведение тока i на напряжение u
S = u∙i,
то
S1 = u1∙i1; S2 = u2∙i2.
Откуда получаем простое уравнение:
u1∙i1 = u2∙i2.
Последнее выражение имеет для нас большой практический интерес, который заключается в следующем. Для сохранения баланса мощностей первичной и вторичной обмоток при увеличении напряжения нужно снижать ток. Поэтому в обмотке с большим напряжением протекает меньший ток и наоборот. Проще говоря, поскольку в первичной обмотке напряжение выше, чем во вторичной, то ток в ней меньше, чем во вторичной. При этом сохраняется пропорция. Например, если напряжение выше в 10 раз, то ток ниже в те же 10 раз.
Отношение числа витков или отношение ЭДС первичной обмотки ко вторичной называют коэффициентом трансформации:
kт = w1 / w2 = E1 / E2.
Из приведенного выше, мы можем сделать важнейший вывод, который поможет нам понять, как проверить трансформатор мультиметром.
Вывод заключается в следующем. Поскольку первичная обмотка трансформатора рассчитана на более высокое напряжение (220 В, 230 В) относительно вторичной (12 В, 24 В и т.д.), то она мотается большим числом витков. Но при этом в ней протекает меньший ток, поэтому применяется более тонкий провод большей длины. Отсюда следует, что первичная обмотка понижающего трансформатора обладает большим сопротивлением, чем вторичная.
Поэтому с помощью мультиметра уже можно определить, какие выводы являются выводами первичной обмотки, а какие вторичной, путем измерения и сравнения их сопротивлений.
Как определить обмотки трансформатора
Измерив сопротивление обмоток, мы узнали, как из них рассчитана на более высокое напряжение. Но мы еще не знаем, можно ли на нее подавать 220 В. Ведь более высокое напряжение еще на означает 220 В. Иногда попадаются трансформаторы, рассчитаны на работу от мети переменного тока 110 В и 127 В или меньшее значение. Поэтому если такой трансформатор включить в сеть 220 В, он попросту сгорит.
В таком случае опытные электрики поступают так. Берут лампу накаливания и последовательно соединяют с предполагаемой первичной обмоткой. Далее один вывод обмотки и вывод лампочки подключают в сеть 220 В. Если трансформатор рассчитан на 220 В, то лампа не засветится, так как приложенное напряжение 220 В полностью уравновешивается ЭДС самоиндукции обмотки. ЭДС и приложенное напряжение направлены встречно. Поэтому через лампу накаливания будет протекать небольшой ток – ток холостого хода трансформатора. Величина этого тока недостаточна для разогрева нити лампы накаливания. По этой причине лампа не светится.
Если лампа засветится даже в полнакала, то на такой трансформатор нельзя подавать 220 В; он не рассчитан на такое напряжение.
Очень часто можно встретить трансформатор, имеющий много выводов. Это значит, что он имеет несколько вторичных обмоток. Узнать напряжение каждой из них можно узнать следующим образом.
Раньше мы рассмотрели, как проверить трансформатор мультиметром и определить по отношению сопротивления первичную обмотку. Также с помощью лампы накаливания можно убедится в том, что она рассчитана на 220 В (230 В).
Теперь дело осталось за малым. Подаем на первичную обмотку 220 В и выполняем измерение переменного напряжения на выводах оставшихся обмоток с помощью мультиметра.
Соединение обмоток трансформатора
Вторичные обмотки трансформатора соединяют последовательно и реже параллельно. При последовательном соединении обмотки могут включаться согласно и встречно.
Согласное соединение обмоток трансформатора применяют с целью получения большей величины напряжения, чем дает одна из обмоток. При согласном соединении начало одной обмотки, обозначаемое на чертежах электрических схем точкой или крестиком, соединяется с концом предыдущей. Здесь следует помнить, что максимальный ток всех соединенных обмоток не должен превышать значения той, которая рассчитана на наименьший ток.
При встречном соединении начала или концы обмоток соединяются вместе. При встречном соединении ЭДС направлены встречно. На выводах получают разницу ЭДС: от большего значения отнимается меньшее значение. Если соединить встречно две обмотки с равными значениями ЭДС, то на выводах будет ноль.
Теперь мы знаем, как, как проверить трансформатор мультиметром, а также можем найти первичную и вторичную обмотки.
Еще статьи по данной теме
Как узнать мощность трансформатора?
Определение мощности силового трансформатора
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.
При вычислениях нужно соблюдать размерность. Толщину набора и ширину центрального лепестка лучше мерить в сантиметрах. Вычисления также нужно производить в сантиметрах. Итак, толщина набора изучаемого трансформатора составила около 2 сантиметров.
Далее замеряем линейкой ширину центрального лепестка. Это уже задача посложнее. Дело в том, что трансформатор ТП114-163М имеет плотный набор и пластмассовый каркас. Поэтому центральный лепесток Ш-образной пластины практически не видно, он закрыт пластиной, и определить его ширину довольно трудно.
Ширину центрального лепестка можно замерить у боковой, самой первой Ш-образной пластины в зазоре между пластмассовым каркасом. Первая пластина не дополняется прямой пластиной и поэтому виден край центрального лепестка Ш-образной пластины. Ширина его составила около 1,7 сантиметра. Хотя приводимый расчёт и является ориентировочным, но всё же желательно как можно точнее проводить измерения.
Перемножаем толщину набора магнитопровода (2 см.) и ширину центрального лепестка пластины (1,7 см.). Получаем сечение магнитопровода – 3,4 см2. Далее нам понадобиться следующая формула.
,где S – площадь сечения магнитопровода; Pтр – мощность трансформатора; 1,3 – усреднённый коэффициент.
После нехитрых преобразований получаем упрощённую формулу для расчёта мощности трансформатора по сечению его магнитопровода. Вот она.
Подставим в формулу значение сечения S = 3,4 см2, которое мы получили ранее.
В результате расчётов получаем ориентировочное значение мощности трансформатора ~ 7 Ватт. Такого трансформатора вполне достаточно, чтобы собрать блок питания для монофонического усилителя звуковой частоты на 3-5 ватт, например, на базе микросхемы усилителя TDA2003.
Вот ещё один из трансформаторов. Маркирован как PDPC24-35. Это один из представителей трансформаторов – «малюток». Трансформатор очень миниатюрный и, естественно, маломощный. Ширина центрального лепестка Ш-образной пластины составляет всего 6 миллиметров (0,6 см.).
Толщина набора пластин всего магнитопровода – 2 сантиметра. По формуле мощность данного мини-трансформатора получается равной около 1 Вт.
Данный трансформатор имеет две вторичные обмотки, максимально допустимый ток которых достаточно мал, и составляет десятки миллиампер. Такой трансформатор можно использовать только лишь для питания схем с малым потреблением тока.
Главная » Радиоэлектроника для начинающих » Текущая страница
Также Вам будет интересно узнать:
В быту и технике широко применяется низковольтная аппаратура. Этот факт требует использования устройств, понижающих стандартное напряжение до необходимого уровня. Нужно создать прибор, который соответствует предъявляемым нормам. Перед электриком встаёт задача, как определить мощность трансформатора. Знание элементарных физических законов помогает решить проблему.
Теория и история
Латинское слово transformare переводится на русский язык как «превращение». Трансформатор предназначен для изменения уровня входного напряжения на определённую величину. Устройство состоит из одной или нескольких обмоток на замкнутом магнитопроводе. Катушки наматываются из алюминиевого или медного провода. Сердечник набирается из пластин с повышенными ферромагнитными свойствами.
Первичная обмотка присоединяется к электрической сети переменного тока. Во вторичную обмотку включается устройство, которому требуется напряжение другой величины.
После подключения к трансформатору питания в магнитопроводе появляется замкнутый магнитный поток, который индуцирует в каждой катушке переменную электродвижущую силу. Закон Фарадея гласит, что ЭДС равна скорости изменения магнитного потока, который проходит через электромагнитный контур. Знак «минус» указывает на противоположность направлений магнитного поля и ЭДС.
Формула e = − n (∆Ф ∕ ∆ t) объединяет следующие понятия:
- Электродвижущая сила e, исчисляемая в вольтах.
- Количество витков n в индукторе.
- Магнитный поток Ф, единица измерения которого называется вебером.
- Время t, необходимое для одной фазы изменения магнитного поля.
Учитывая незначительность потерь в катушке индуктивности, ЭДС приравнивается к напряжению в обмотке. Отношение напряжений в первичной и вторичной обмотке равно отношению количества витков в двух катушках. Отсюда выводится формула трансформатора:
K ≈ U ₁ ∕ U ₂ ≈ n ₁ ∕ n ₂.
Коэффициент K всегда больше единицы. В трансформаторе изменяется только напряжение и сила тока. Умноженные друг на друга, они определяют мощность прибора, постоянную величину для конкретного устройства. Соотношение тока и напряжения в обмотках раскрывает формула:
K = n₁ ∕ n₂ = I ₂ ∕ I₁ = U₁ ∕ U₂.
Иначе говоря, во сколько раз уменьшено напряжение во вторичной обмотке в сравнении с напряжением в первичной катушке, во столько раз сила тока во вторичной катушке больше тока в первичной обмотке. Различное напряжение устанавливается количеством витков в каждом индукторе. Формула, описывающая коэффициент K, объясняет, как рассчитать трансформатор.
Трансформатор предназначен для работы в цепи переменного напряжения. Постоянный ток не индуцирует ЭДС в магнитопроводе, и электрическая энергия не передаётся в другую обмотку.
Ещё в 1822 году Фарадей озаботился мыслью, как превратить магнетизм в электрический ток. Многолетние исследования приводят к созданию цикла статей, в которых описывалось физическое явление электромагнитной индукции. Фундаментальный труд публиковался в научном журнале английского Королевского общества.
Суть опытов состояла в том, что исследователь намотал два куска медной проволоки на кольцо из железа. К одной из катушек подключался постоянный ток. Гальванометр, соединённый с контактами другой обмотки, фиксировал кратковременное появление напряжения. Чтобы восстановить индукцию, экспериментатор отключал источник питания, а затем вновь замыкал контакты на батарею.
Работу Майкла Фарадея высоко оценило научное сообщество Великобритании. В 1832 году физик удостоился престижной награды. За выдающиеся работы в области электромагнетизма учёный награждён медалью Копли.
Однако устройство, собранное Фарадеем, ещё трудно назвать трансформатором. Аппарат, который действительно преобразовывал напряжение и ток, запатентован в Париже 30 ноября 1876 года. В 80-х годах позапрошлого столетия автор изобретения и конструктор трансформатора П. Н. Яблочков жил во Франции. В это же время выдающийся русский электротехник представил миру и прообраз прожектора — «свечу Яблочкова».
Расчёт параметров прибора
Иногда в руки к электрику попадает прибор без описания технических характеристик. Тогда специалист определяет мощность трансформатора по сечению магнитопровода. Площадь сечения находится перемножением ширины и толщины сердечника. Полученное число возводится в квадрат. Результат укажет на примерную мощность устройства.
Желательно, чтобы площадь магнитопровода немного превышала расчётное значение. Иначе тело сердечника попадёт в область насыщения магнитного поля, что приведёт к падению индуктивности и сопротивления катушки. Этот процесс увеличит уровень проходящего тока, вызовет перегрев устройства и поломку.
Практический расчёт силового трансформатора не займёт много времени. Например, перед домашним мастером стоит задача осветить рабочий уголок в гараже. В помещении имеется бытовая розетка на 220 В, в которую необходимо подключить светильник с лампой мощностью 40 Вт на 36 В. Требуется рассчитать технические параметры понижающего трансформатора.
Определение мощности
Во время работы устройства неизбежны тепловые потери. При нагрузке, не превышающей 100 Вт, коэффициент полезного действия равен 0,8. Истинная потребная мощность трансформатора P₁ определяется делением мощности лампы P₂ на КПД:
P₁ = P₂ ∕ μ = 40 ∕ 0‚8 = 50
Округление осуществляется в бо́льшую сторону. Результат 50 Вт.
Вычисление сечения сердечника
От мощности трансформатора зависят размеры магнитопровода. Площадь сечения определяется следующим образом.
S = 1‚2∙√P₁ = 1‚2∙ 7‚07 = 8‚49
Поперечное сечение сердечника должно иметь площадь не менее 8‚49 см².
Расчёт количества витков
Площадь магнитопровода помогает определить количество витков провода на 1 вольт напряжения:
n = 50 ∕ S = 50 ∕ 8‚49 = 5‚89.
Разности потенциалов в один вольт будут соответствовать 5‚89 оборотам провода вокруг сердечника. Поэтому первичная обмотка с напряжением 220 В состоит из 1296 витков, а для вторичной катушки потребуется 212 витков. Во вторичной обмотке происходят потери напряжения, вызванные активным сопротивлением провода. Вследствие этого специалисты рекомендуют увеличить количество витков в выходной катушке на 5−10%. Скорректированное число витков будет равно 233.
Токи в обмотках
Следующий этап — нахождение силы тока в каждой обмотке, которое вычисляется делением мощности на напряжение. После нехитрых подсчётов получается требуемый результат.
В первичной катушке I₁ = P₁ ∕ U₁ = 50 ∕ 220 = 0‚23 ампера, а во вторичной катушке I₂ = P₂ ∕ U₂ = 40 ∕ 36 = 1‚12 ампера.
Диаметр провода
Расчёт обмоток трансформатора завершается определением толщины провода, сечение которого вычисляется по формуле: d = 0‚8 √ I. Слой изоляции в расчёт не берётся. Проводник входной катушки должен иметь диаметр:
d₁ = 0‚8 √I₁ =0‚8 √0‚23 = 0‚8 ∙ 0‚48 = 0‚38.
Для намотки выходной обмотки потребуется провод с диаметром:
d₂ = 0‚8 √I₂ =0‚8 √1‚12 = 0‚8 ∙ 1‚06 = 0‚85.
Размеры определены в миллиметрах. После округления получается, что первичная катушка наматывается проволокой толщиной 0‚5 мм, а на вторичную обмотку подойдёт провод в 1 мм.
Виды и применение трансформаторов
Области использования трансформаторов разнообразны. Устройства, повышающие напряжение, эксплуатируются в промышленных целях для транспортировки электроэнергии на значительные расстояния. Понижающие трансформаторы используются в радиоэлектронике и для подсоединения бытовой техники.
Некоторые народные умельцы, недовольные пониженным напряжением в сети, рискуют включать бытовые приборы через повышающий трансформатор. Спонтанный скачок напряжения может привести к тому, что яркий комнатный свет заменит очень яркое пламя пожара.
По задачам, которые решает трансформатор, приборы делятся на основные виды:
Автотрансформатор имеет один магнитопровод, на котором собран индуктор. Часть витков выполняет функции первичной обмотки, а остальные витки действуют как вторичные катушки.- Преобразователи напряжения работают в измерительных приборах и в цепях релейной защиты.
- Преобразователи тока предназначены для гальванической развязки в сетях сигнализации и управления.
- Импульсные трансформаторы применяются в вычислительной технике, автоматике, системах связи.
- Силовые устройства работают с напряжением до 750 киловольт.
Автотрансформатор имеет один магнитопровод, на котором собран индуктор. Часть витков выполняет функции первичной обмотки, а остальные витки действуют как вторичные катушки.Любое изменение параметров электричества в цепи связано с трансформатором. Специалисту, проектирующему электронные схемы, необходимо знание природы электромагнетизма. Технология расчёта обмоток трансформатора основана на базовых формулах физики.
Электротехнику, занятому рутинным делом намотки трансформатора, стоит помянуть добрым словом дядюшку Фарадея, который открыл замечательный закон электромагнитной индукции. Глядя на готовое устройство, следует также вспомнить великого соотечественника, русского изобретателя Павла Николаевича Яблочкова.
Здравствуйте, уважаемые читатели сайта sesaga.ru. На первых порах занятий радиоэлектроникой у начинающих радиолюбителей, да и не только у радиолюбителей, возникает очень много вопросов, связанных с прозвонкой или определением обмоток трансформатора. Это хорошо, если у трансформатора всего две обмотки. А если их несколько, да и еще у каждой обмотки несколько выводов. Тут просто караул кричи. В этой статье я расскажу Вам, как можно определить обмотки трансформатора визуальным осмотром и с помощью мультиметра.
Как Вы знаете, трансформаторы предназначены для преобразования переменного напряжения одной величины в переменное напряжение другой величины. Самый обычный трансформатор имеет одну первичную и одну вторичную обмотки. Питающее напряжение подается на первичную обмотку, а ко вторичной обмотке подключается нагрузка. На практике же большинство трансформаторов может иметь несколько обмоток, что и вызывает затруднение в их определении.
1. Определение обмоток визуальным осмотром.
При визуальном осмотре трансформатора обращают внимание на его внешний защитный слой изоляции, потому как у некоторых моделей на внешнем слое изображают электрическую схему с обозначением всех обмоток и выводов; у некоторых моделей выводы обмоток только маркируют цифрами. Также можно встретить старые отечественные трансформаторы, на внешнем слое которых указывают маркировку в виде цифрового кода, по которому в справочниках для радиолюбителей есть вся информация о конкретном трансформаторе.
Если трансформатор попался без опознавательных знаков, то обращают внимание на диаметр обмоточного провода, которым намотаны обмотки. Диаметр провода можно определить по выступающим выводам концов обмоток, выпущенных для закрепления на контактных лепестках, расположенных на элементах каркаса трансформатора. Как правило, первичную обмотку мотают проводом меньшего сечения, по отношению к вторичной. Диаметр провода вторичной обмотки всегда больше.
Исключением могут быть повышающие трансформаторы, работающие в схемах преобразователей напряжения и тока. Их первичная обмотка выполнена толстым проводом, так как генерирует высокое напряжение во вторичной обмотке. Но такие трансформаторы встречаются очень редко.
При изготовлении трансформаторов первичную обмотку, как правило, мотают первой. Ее легко определить по выступающим концам выводов обмотки, расположенных ближе к магнитопроводу. Вторичную обмотку наматывают поверх первичной, и поэтому концы ее выводов расположены ближе к внешнему слою изоляции.
В некоторых моделях сетевых трансформаторов, используемых в блоках питания бытовой радиоаппаратуры, обмотки располагают на пластмассовом каркасе, разделенном на две части: в одной части находится первичная обмотка, а в другой вторичная. К выводам первичной обмотки припаивают гибкий монтажный провод, а выводы вторичной обмотки оставляют в виде обмоточного провода.
2. Определение обмоток по сопротивлению.
Когда предварительный анализ обмоток произведен, необходимо убедиться в правильности сделанных выводов, а заодно прозвонить обмотки на отсутствие обрыва. Для этого воспользуемся мультиметром. Если Вы не знаете как измерить сопротивление мультиметром, то прочитайте эту статью.
Вначале прозвоним обычный сетевой трансформатор, у которого всего две обмотки.
Мультиметр переводим в режим «Прозвонка» и производим измерение сопротивления предполагаемых первичной и вторичной обмоток. Здесь все просто: у какой из обмоток величина сопротивления больше, та обмотка и является первичной.
Это объясняется тем, что в маломощных трансформаторах и трансформаторах средней мощности первичная обмотка может содержать 1000…5000 витков, намотанных тонким медным проводом, и при этом может достичь сопротивления до 1,5 кОм. Тогда как вторичная обмотка содержит небольшое количество витков, намотанных толстым проводом, и ее сопротивление может составлять всего несколько десятков ом.
Теперь прозвоним трансформатор, у которого несколько обмоток. Для этого воспользуемся листком бумаги, ручкой и мультиметром. На бумаге будем зарисовывать и записывать величины сопротивлений обмоток.
Делается это так: одним щупом мультиметра садимся на любой крайний вывод, а вторым щупом по очереди касаемся остальных выводов трансформатора и записываем полученное значение сопротивлений. Выводы, между которыми мультиметр покажет сопротивление, и будут являться выводами одной обмотки. Если обмотка без средних отводов, то сопротивление будет только между двумя выводами. Если же обмотка имеет один или несколько отводов, то мультиметр покажет сопротивление между всеми этими отводами.
Например. Первичная обмотка может иметь несколько отводов, когда трансформатор рассчитан на работу в сети с напряжениями 110В, 127В и 220В. Вторичная обмотка также может иметь один или несколько отводов, когда хотят от одного трансформатора получить несколько напряжений.
Идем дальше. Когда первая обмотка и ее выводы будут найдены, то переходим к поиску следующей обмотки. Щупом опять садимся на следующий свободный вывод, а другим поочередно касаемся оставшихся выводов и записываем результат. И таким образом производим измерение, пока не будут найдены все обмотки.
Например. Между выводами с номерами 1 и 2 величина сопротивления составила 21 Ом, тогда как между остальными выводами мультиметр показал бесконечность. Из этого следует, что мы нашли обмотку, у которой выводы обозначены номерами 1 и 2. Нарисуем ее так:
Теперь щупом садимся на вывод 3, а другим щупом поочередно касаемся выводов с номерами от 4 до 10. Мультиметр показал сопротивление только между выводами 3, 4 и 5. Причем между выводами 3 и 4 величина сопротивления составила 6 Ом, а между парой выводов 3, 5 и 4, 5 получилось по 3 Ома. Отсюда делаем вывод, что эта обмотка с отводом посередине, т.е. пары 3, 5 и 4, 5 намотаны равным количеством витков, и что с этой обмотки снимается два одинаковых напряжения относительно общего вывода 5. Рисуем так:
Производим измерение далее.
Между выводами 6 и 7 величина сопротивления составила 16 Ом. Рисуем так:
Ну и между выводами 9 и 10 сопротивление составило 270 Ом.
А так как среди всех обмоток эта оказалась с самой большой величиной сопротивления, то она и является первичной. Рисуем так:
Вывод 8, к которому припаяна желто-зеленая жилка, ни как не звонился, поэтому смело утверждаем, что это экранирующая обмотка (экран), которую наматывают поверх первичной, чтобы устранить влияние ее магнитного поля на другие обмотки. Как правило, экранирующую обмотку соединяют с корпусом радиоаппаратуры.
В итоге у нас получилось четыре обмотки, из которых одна сетевая и три понижающих. Экранирующая обмотка обозначается пунктирной линией и располагается параллельно с сердечником. И вот на основе полученных результатов нарисуем электрическую схему трансформатора.
Теперь остается подать напряжение на первичную обмотку и измерить выходящие напряжения. Однако тут есть один момент, который необходимо знать, если Вы сомневаетесь в правильности определения первичной (сетевой) обмотки.
Здесь все просто: чтобы не сжечь обмотку трансформатора и ограничить через нее нежелательный ток нужно последовательно с этой обмоткой включить лампу накаливания на напряжение 220В и мощностью 40 – 100 Вт. Если обмотка определена правильно, то нить накала лампы должна не гореть или еле тлеть. Если же лампа будет гореть достаточно ярко, то есть вероятность того, что сетевая обмотка трансформатора рассчитана на питающее напряжение 110 — 127В или Вы ее прозвонили неправильно.
Второй момент, по которому можно судить о правильности подключения трансформатора к сети — это сама работа трансформатора. При правильном включении работа трансформатора практически беззвучна и сопровождается слегка ощутимой вибрацией. Если же он будет громко гудеть и сильно вибрировать, и при этом будет нагреваться обмотка и из нее может пойти дым, то трансформатор однозначно включен неправильно. В этом случае тут же отключайте трансформатор от сети, чтобы не повредить обмотку.
Однако и тут есть пару нюансов, которые необходимо учитывать, потому как у некоторых трансформаторов каркас с обмотками может неплотно прилегать к сердечнику и от этого работа трансформатора может сопровождаться некоторым гудением и вибрацией, но при этом обмотка греться не будет. В этом случае в зазор между сердечником и каркасом можно вставить кусочек дерева, пластмассы или кусок провода в изоляции и, тем самым, плотно зафиксировать каркас.
Также характерный гул и вибрацию может вызвать плохая стяжка пластин, из которых собран сердечник магнитопровода. Как правило, стягивание сердечника производится металлической скобой, специальными планками, болтами или стяжками, которые обеспечивают необходимую механическую прочность и жесткое соединение деталей сердечника.
Ну вот в принципе и все, что хотел сказать о прозвонке и определению обмоток трансформатора. Если у Вас возникли вопросы по этой теме, то задавайте их в комментариях к статье. Также, в дополнение к статье, можете посмотреть видеоролик.
Удачи!
Мультиметр обеспечивает один из самых простых способов измерения переменного и постоянного тока (переменного и постоянного тока). Мы предоставляем некоторые из ключевых рекомендаций. , ,
Учебное пособие по мультиметру Включает в себя:
Основы измерительного прибора
Аналоговый мультиметр
Как работает аналоговый мультиметр
Цифровой мультиметр DMM
Как работает DMM
DMM точность и разрешение
Как купить лучший цифровой мультиметр
Как использовать мультиметр
Измерение напряжения
Текущие измерения
Измерения сопротивления
Проверка диодов и транзисторов
Неисправность транзисторных цепей
Часто необходимо знать, как измерять ток с помощью мультиметра.Измерения тока легко выполнить, но они выполняются немного иначе, чем то, как выполняются измерения напряжения и другие. Однако часто необходимо проводить измерения тока, чтобы выяснить, работает ли цепь правильно, или чтобы обнаружить другие факты, связанные с потреблением тока.
Ток является одним из основных электрических / электронных параметров, и поэтому часто необходимо измерять ток, протекающий в цепи, чтобы проверить его работу.
… цифровой и аналоговый мультиметры способны очень легко измерять ток ….
Измерения тока могут быть выполнены с помощью различных измерительных приборов, но наиболее широко используемым оборудованием для измерения тока является цифровой мультиметр. Эти предметы испытательного оборудования широко доступны и по очень разумным ценам.
Измерение тока: основы
Измерения тока производятся не так, как измерения напряжения и других измерений.Ток состоит из потока электронов вокруг цепи, и необходимо иметь возможность контролировать общий поток электронов. В очень простой схеме показано ниже. В этом есть батарея, лампочка, которая может использоваться как индикатор, и резистор. Чтобы изменить уровень тока, протекающего в цепи, можно изменить сопротивление, а количество протекающего тока можно измерить по яркости лампы.
Простая схема для измерения токаПри использовании мультиметра для измерения тока единственным способом, который можно использовать для определения уровня протекающего тока, является включение в цепь, чтобы ток проходил через измеритель.Хотя иногда это может быть сложно, это лучший вариант. Типичное измерение тока может быть сделано, как показано ниже. Из этого видно, что цепь, в которой течет ток, должна быть разорвана, а мультиметр вставлен в цепь. В некоторых цепях, где часто может потребоваться измерение тока, могут быть добавлены клеммы с закорачивающей линией для облегчения измерения тока.
Как измерить ток с помощью мультиметраЧтобы мультиметр не изменял работу цепи, когда он используется для измерения тока, сопротивление измерителя должно быть как можно ниже.Для измерений около ампер сопротивление метра должно быть намного меньше, чем Ом. Например, если измеритель имеет сопротивление в один Ом, а ток в один ампер протекает, то на нем будет развиваться напряжение в один вольт. Для большинства измерений это было бы недопустимо высоким. Поэтому сопротивления измерителей, используемых для измерения тока, обычно очень низкие.
Как измерить ток с помощью аналогового мультиметра
Аналоговый измеритель довольно легко использовать для измерения электрического тока.Есть несколько незначительных отличий в способе измерения тока, но используются те же основные принципы.
… аналоговые мультиметры также могут легко и точно измерять ток ….
При использовании аналогового мультиметра можно выполнить ряд простых шагов:
- Вставьте пробники в правильные соединения — это необходимо, потому что может быть несколько разных соединений, которые можно использовать.Обязательно получите правильные соединения, так как могут быть отдельные соединения для очень низких или очень высоких диапазонов тока.
- Установите переключатель на правильный тип измерения (т. Е. Для измерения тока) и диапазон для измерения, которое должно быть сделано. При выборе диапазона убедитесь, что максимум для выбранного выбранного диапазона выше ожидаемого. Диапазон на мультиметре может быть уменьшен позже при необходимости. Тем не менее, выбор диапазона, который слишком велик, предотвращает перегрузку измерителя и любое возможное повреждение движения самого измерителя.
- При чтении, оптимизируйте диапазон для лучшего чтения. Если возможно, отрегулируйте его так, чтобы получить максимальное отклонение счетчика. Таким образом, будет получено наиболее точное чтение.
- После того, как показание закончено, будет разумной мерой поместить датчики в гнезда для измерения напряжения и повернуть диапазон в положение максимального напряжения. Таким образом, если измеритель случайно подключен, не задумываясь об используемом диапазоне, существует небольшая вероятность повреждения измерителя.Это может быть неверно, если он оставлен установленным для показаний тока, и прибор случайно подключен через точку высокого напряжения!
Как измерить ток с помощью цифрового мультиметра
Для измерения тока с помощью цифрового мультиметра можно выполнить несколько простых шагов:
- Включи счетчик на
- Вставьте щупы в правильные соединения — во многих метрах имеется несколько разных соединений для пробников. Часто один маркированный общий, в который обычно помещается черный зонд.Другой датчик должен быть введен в правильное гнездо для измерения тока, которое будет сделано. Иногда существует специальное соединение для измерений тока, а иногда отдельное соединение для измерений низкого или высокого тока. Выберите правильный для текущего измерения, которое будет сделано.
- Установите главный селекторный переключатель на измерительном переключателе на правильный тип измерения (то есть ток) и диапазон для измерения, которое необходимо выполнить. При выборе диапазона убедитесь, что максимальный диапазон превышает ожидаемое значение.Дальность действия цифрового мультиметра может быть при необходимости уменьшена. Однако, выбрав слишком большой диапазон, он предотвращает перегрузку счетчика.
- При измерении тока оптимизируйте диапазон для лучшего считывания. Если возможно, разрешите всем начальным цифрам не читать ноль, и таким образом можно прочитать наибольшее количество значащих цифр.
- После того, как показание закончено, это разумная мера предосторожности, чтобы поместить датчики в гнезда для измерения напряжения и повернуть диапазон до максимального напряжения.Таким образом, если счетчик случайно подключен, не задумываясь об используемом диапазоне, существует небольшая вероятность повреждения счетчика. Это может быть неверно, если он оставлен установленным для показаний тока, и прибор случайно подключен через точку высокого напряжения!
Следуя этим шагам, очень просто измерить ток с помощью любого цифрового мультиметра.
Альтернативные методы измерения тока
Самый очевидный метод измерения тока с помощью мультиметра — это разорвать цепь и увеличить счетчик на самом деле в цепи.Однако это не единственный метод, который можно использовать.
Есть несколько методов, которые могут быть реализованы, которые не требуют разрыва цепи и последовательного счетчика.
Эти методы часто используются там, где важно не разрывать цепь, и используются методы, которые так или иначе определяют ток.
Точность часто может быть почти такой же хорошей, как при установке измерителя в цепи, но для этого может потребоваться, чтобы компоненты уже были на месте или использовались различные типы датчиков.
Использование последовательного резистора для измерения тока
Этот метод измерения тока может принести некоторые преимущества некоторым обстоятельствам, когда предполагается, что ток может потребоваться измерять на регулярной основе в цепи.
Этот метод измерения тока влечет за собой введение в цепь небольшого резистора подходящего значения. Обычно один конец резистора находится под потенциалом земли, чтобы избежать риска высокого напряжения случайных замыканий на землю при проведении теста.
Техника измерения тока — вставка последовательного резистора в цепь.Измеряя напряжение на резисторе, можно легко рассчитать ток.
Например, резистор 10 Ом помещается в цепь и через него обнаруживается показание 100 мВ, а затем по закону Ом можно сделать вывод, что ток равен V / R = 0,1 / 10 = 10 мА.
При использовании этого метода измерения тока значение резистора должно быть достаточно точным для проведения измерений.Любое отклонение в резисторе даст аналогичный допуск, кроме измерения. К счастью, многие измерения в этой ситуации не требуют предельной точности, и поэтому даже 10% резисторов будут достаточно точными — 2% также могут быть достаточными в зависимости от требуемых допусков.
В показанном случае последовательный резистор, используемый для измерения тока, расположен близко к земле, а также он обойден конденсатором для обхода любого сигнала на землю. Это особенно важно, если цепь используется на радиочастотах, поскольку это поможет предотвратить излучение любого сигнала вдоль выводов измерительного прибора.
Метод измерения тока с использованием датчика тока / катушки
Если невозможно оборвать цепь каким-либо образом, можно использовать датчик тока.
Датчики тока обычно имеют форму датчика, который размещен вокруг проводника с током. Он способен обнаруживать ток, протекающий в проводнике, и, таким образом, давать показания.
Эти датчики часто входят в состав полного измерителя, поэтому часто невозможно использовать стандартный мультиметр для этого типа теста.
Существует несколько различных типов датчиков / измерителей, которые могут использовать эту методику измерения тока.
- Трансформатор тока: Одна из наиболее распространенных форм датчика тока называется токовым зажимом. Он состоит из разделенного кольца из феррита или мягкого железа, на которое намотана катушка — по одному на каждую половину. Сердечник пропускают через проводник, в котором необходимо измерять ток, и две половины сердечника зажимают на месте.Таким образом, узел действует как трансформатор, зажимные катушки улавливают магнитное поле от тока, протекающего в проводнике. Поскольку общая сборка фактически является трансформатором, эта методика измерения тока работает только для переменного тока. Также счетчики, использующие это, обычно поставляются как отдельный «клещи».
- Датчик Холла: Датчик Холла с использованием другой технологии. Он способен измерять как переменный, так и постоянный ток, протекающий в проводнике. Он часто используется в сочетании с осциллографами и цифровыми мультиметрами высокого класса, хотя их использование становится все более распространенным.
Существуют и другие аналогичные методы измерения тока с использованием датчиков, но наиболее распространенными являются токовые клещи и датчики эффекта Холла.
Как измерить переменный ток с помощью мультиметра
Часто необходимо измерять переменный ток. Хотя для измерения переменного тока используются те же основные этапы, что и при обычном измерении постоянного тока, следует отметить несколько дополнительных моментов.
- Требуется настройка переменного тока: Различия в измерениях обусловлены тем фактом, что мультиметр должен выпрямить переменный сигнал, чтобы он мог измерять переменный ток.Для цифрового мультиметра основное отличие состоит в том, что переключатель типа измерения должен быть настроен на измерение переменного тока, а не постоянного тока.
- Для аналоговых счетчиков требуется выпрямитель: Для аналогового мультиметра ситуация несколько иная. Поскольку аналоговый мультиметр не содержит никакой активной электроники, диодный выпрямитель, используемый для выпрямления переменного сигнала, имеет определенное напряжение включения, и это повлияет на конец низкого напряжения некоторых шкал. Некоторые счетчики могут не иметь возможности измерять переменный ток, или они будут иметь очень ограниченные диапазоны.
Хотя измерять электрический ток не так часто, как измерять напряжение, тем не менее, это важная способность измерять ток. Также важно знать, как измерить ток, чтобы получить лучшее из мультиметра.
Дополнительные темы испытаний:
Анализатор сети передачи данных
Цифровой мультиметр
Частотомер
осциллограф
Генераторы сигналов
Анализатор спектра
LCR метр
Глубиномер, ГДО
Логический анализатор
ВЧ измеритель мощности
Генератор радиосигналов
Логический зонд
Рефлектометр во временной области
Вектор сетевой анализатор
PXI
GPIB
Сканирование границы / JTAG
Вернуться в меню «Тест»., ,
Идеальный трансформатор тока можно определить как трансформатор тока, в котором любое первичное состояние воспроизводится во вторичной цепи в точном соотношении и соотношении фаз. Фазовая диаграмма для идеального трансформатора тока показана на рисунке 1.
Для идеального трансформатора:
I p T p = I с T с
I р / I с = Т с / Т р
Следовательно, отношение первичных и вторичных обмоток равно отношению витков.Также токи первичной и вторичной обмоток находятся точно в фазе 180 0 .
В реальном трансформаторе обмотки имеют сопротивление и реактивное сопротивление, а также трансформатор имеет компонент намагничивания и потери тока для поддержания потока (см. Рисунок 2). Следовательно, в реальном трансформаторе отношение тока не равно отношению витков, а также имеется разность фаз между первичным током и вторичными токами, отраженными обратно на первичной стороне, и, следовательно, мы имеем ошибку отношения и ошибку фазового угла.
K n = коэффициент поворота
= число витков вторичной обмотки / число витков первичной обмотки,
r с , x с = сопротивление и реактивное сопротивление соответственно вторичной обмотки,
r p , x p = сопротивление и реактивное сопротивление соответственно первичной обмотки,
E p , E s = первичное и вторичное индуцированные напряжения соответственно,
T p , T s = число витков первичной и вторичной обмоток соответственно,
I p , I s = токи первичной и вторичной обмоток соответственно,
θ = фазовый угол трансформатора
Φ м = рабочий поток трансформатора
δ = угол между вторичным наведенным напряжением и вторичным током,
I o = ток возбуждения,
I м = намагничивающая составляющая тока возбуждения
I l = составляющая потерь тока возбуждения,
α = угол между I o и Φ м
Фактический коэффициент трансформации
R = I p / I s
= K n + (I l cos δ + I m sin δ) / K n I s
Фазовый угол θ = 180 / π (I l cos δ + I м sin δ) / K n I с
Ошибка= (K n I с — I p ) / I p x 100%
= (K n — R) / R x 100%
.Узнайте, как определить трансформаторы тока
ТТ прибора и защиты
Трансформаторы тока используются для подачи информации на защитные реле и / или «приборы» измерения тока, мощности и энергии. Для этого они должны подавать вторичный ток, пропорциональный первичному току, протекающему через них, и должны быть адаптированы к характеристикам сети: напряжение , частота и ток .
Узнайте, как определить текущие трансформаторы (фото предоставлено: naswgr.сеть)Они определяются соотношением, мощностью и классом точности. Их класс (точность в зависимости от нагрузки ТТ и перегрузки по току) выбирается в соответствии с приложением .
«Защитный» трансформатор тока (CT) должен насыщаться достаточно высоко, чтобы обеспечить относительно точное измерение тока повреждения защитой, рабочий порог которой может быть очень высоким. Таким образом, ожидается, что трансформаторы тока будут иметь ограничивающий коэффициент точности (ALF), который обычно достаточно высок.Обратите внимание, что соответствующее «реле» должно быть способно выдерживать высокие перегрузки по току.
«Приборный» трансформатор тока (ТТ) требует хорошей точности относительно номинального значения тока. Измерительные приборы не должны выдерживать токи, которые превышают защитные реле. Вот почему ТТ «прибора», в отличие от ТТ «защиты», имеют наименьший возможный коэффициент безопасности (SF) для защиты этих приборов за счет более раннего насыщения.
Некоторые трансформаторы тока имеют вторичные обмотки, предназначенные для защиты и измерения.Эти «измерительные» и «защитные» ТТ регулируются стандартом IEC 60044-1 (во Франции NF C 42-502 ).
Сопоставление трансформаторов тока с защитными реле требует глубокого знания трансформаторов тока. Следующий раздел дает несколько напоминаний о КТ, соответствующих этому использованию.
Характеристика КТ
Пример защиты CT //
- Номинальный первичный ток: 200 А,
- Номинальный вторичный ток: 5 А.
Пример защиты CT Его точность нагрузки: Pn = 15 ВА
Его предел точности равен ALF = 10
Для I = ALF . В, его точность составляет 5% (5P), (см. Рисунок 1)
Для упрощения, для защитного ТТ, приведенного в примере, погрешность отношения составляет менее 5% при 10 В , если реальная нагрузка потребляет 15 ВА при In. Однако этих данных недостаточно. Также полезно знать стандартные значения.
Рисунок 1 — Пример паспортной таблички трансформатора тока с двумя вторичными12 определений, относящихся к трансформаторам тока //
≡ Номинальный (номинальный) первичный ток I 1
Определяемый стандартами, он выбирается из дискретных значений: 10 — 12,5 — 15 — 20 — 25 — 30 — 40 — 50 — 60 — 75 А и их десятичных кратных.
≡ Номинальный (номинальный) вторичный ток I 2
равно 1A или 5 A .
≡ Коэффициент (I 1 / I 2 )
Первичный и вторичный токи являются стандартными, поэтому эти значения являются дискретными. (Узнайте больше о соотношениях магнитных измерительных трансформаторов тока высокого напряжения — здесь)
load Точность нагрузки
Значение нагрузки, на котором основаны условия точности.
≡ Номинальная (номинальная) точность измерения P n
Выражается в ВА, это полная мощность, подаваемая во вторичную цепь для номинального (номинального) вторичного тока и точности нагрузки.Стандартные значения: 1 — 2,5 — 5 — 10 — 15 — 30 ВА .
≡ Реальная мощность P r
В этой технической статье это мощность, соответствующая фактическому потреблению нагрузки ТТ при I n .
class Класс точности
Этот класс определяет пределы погрешности, гарантируемые для отношения и сдвига фаз в указанных условиях мощности и тока. Для номинальных классов 5P и 10P таблица на рисунке 6 определяет эти пределы.
Рисунок 2 // Ошибки модуля и фазы при номинальном токе
(согласно стандарту IEC 60044-1)
| Класс точности | Ошибка тока для номинального тока в% | Фазовый сдвиг для номинального тока | Составные ошибки для предела точности тока в% | |
| минут | Сентирадийцев | |||
| 5P | ± 1 | ± 60 | ± 1.8 | 5 |
| 10P | ± 3 | — | — | 10 |
≡ Специальный класс точности
Класс X — это класс, определенный британским стандартом BS 3938 . Он также должен быть определен в будущем стандарте IEC 60044-1 под названием класса PX. Этот класс определяет минимальное значение напряжения Vk точки перегиба CT.
Это также накладывает максимальное значение Rct (сопротивление вторичной обмотки ТТ) .Иногда оно указывает максимальное значение тока намагничивания Io при напряжении точки перегиба.
Если мы рассматриваем намагничивающую кривую V (Io) ТТ, то напряжение Vk точки перегиба определяется как точка на этой кривой, из которой увеличение напряжения на 10% вызывает увеличение тока намагничивания на 50% , Класс X соответствует лучшей точности измерения, чем класс 5P и даже больше 10P (см. Рисунок 3).
Рисунок 3 — Напряжения, соответствующие различным классам ТТВсегда можно найти эквивалент между CT, определенным в классе X, и 5P CT или, в некоторых случаях, даже 10P CT.
≡ Фактический коэффициент точности (F p или K r )
Это отношение между максимальным током, соответствующим номинальной ошибке, и номинальным током ТТ, когда реальная нагрузка отличается от номинальной нагрузки.
factor Коэффициент предела точности (ALF или Kn)
Это соотношение между номинальным максимальным током (например, 10 In) и номинальным током (In).
current Выдерживает короткое время
Выражается в кА, это максимальный ток Ith, который может выдерживаться в течение одной секунды (когда вторичная цепь замкнута накоротко).Он представляет собой термостойкость CT от перегрузок по току (стандартные значения приведены в стандартах, упомянутых в приложении).
≡ CT номинальное напряжение
Это номинальное напряжение, которому подвергается первичная ТТ. Важно помнить, что первичная обмотка находится под высоким напряжением и что одна из клемм вторичной обмотки (которую никогда нельзя открывать) обычно заземлена.
Как и для любых устройств, также определяется максимальное выдерживаемое напряжение в течение одной минуты при частоте питания и максимальное выдерживаемое импульсное напряжение.Их значения определены стандартами.
Например: для номинального напряжения 24 кВ, ТТ должен выдерживать 50 кВ в течение 1 минуты при 50 Гц и 125 кВ при импульсном напряжении.
CT с несколькими вторичными
Некоторые трансформаторы тока могут иметь несколько вторичных , предназначенных для защиты или измерения. Наиболее типичными случаями являются КТ с 2 вторичными, реже с 3 вторичными. Физически эти КТ объединяют в одной форме эквивалент 2 или 3 отдельных КТ, которые могут иметь разные классы и соотношения (см. Рисунок 4 ниже).
Рисунок 4 — Принцип изготовления ТТ с 3 вторичными (с 3 обмотками в одной форме)Трансформаторы тока — ВИДЕО сессий
Что такое КТ и зачем их использовать?
CT Polarity
CTR
Wye соединены CTs
Delta подключен CTs
Трансформатор тока модель
Ссылка // Cahier Technique Schneider Electric №.194 — Трансформаторы тока: как их определить Schneider Electric
,Как измерить ток с помощью осциллографа
Измерение тока — это простая задача — все, что вам нужно сделать, это подключить мультиметр к цепи, которую вы хотите измерить, и счетчик даст вам чистое значение для использования. Иногда вы не можете «открыть» схему, чтобы соединить мультиметр с тем, что вы хотите измерить. Это также решается довольно просто — вам просто нужно измерить напряжение на известном сопротивлении в цепи — тогда ток — это просто напряжение, деленное на сопротивление (из закона Ома).
Все становится немного сложнее, если вы хотите измерить изменяющиеся сигналы . Это зависит от частоты обновления (количества выборок в секунду) мультиметра, и средний человек может воспринимать только столько изменений в отображении в секунду. Измерение переменного тока становится немного проще, если ваш мультиметр измеряет среднеквадратичное напряжение (среднеквадратичное напряжение — это напряжение сигнала переменного тока, который будет передавать то же количество энергии, что и источник постоянного тока этого напряжения).Это строго ограничено периодическими сигналами (прямоугольные волны и т. П. Строго исключены, если только среднеквадратичное значение не является «истинным», даже в этом случае нет никаких гарантий точности измерения). Большинство мультиметров также имеют низкочастотную фильтрацию, что предотвращает измерение переменного тока выше нескольких сотен герц.
Как использовать осциллограф для измерения тока
Осциллограф заполняет промежуток между человеческим восприятием и устойчивыми значениями мультиметра — он отображает своего рода график напряжения-времени сигнала, который позволяет лучше визуализировать изменяющиеся сигналы по сравнению с набором меняющихся чисел на мультиметр.
Измерение сигналов с частотой до нескольких гигагерц также возможно при наличии соответствующего оборудования. Однако осциллограф является прибором для измерения напряжения с высоким импедансом — он не может измерять токи как таковые. Использование осциллографа для измерения токов требует преобразования тока в напряжение , и это можно сделать несколькими способами.
1. Использование шунтирующего резистора
Это, пожалуй, самый простой способ измерения тока, и он будет подробно обсуждаться здесь.
Преобразователь тока в напряжение здесь представляет собой простой резистор.
Базовые знания говорят нам, что напряжение на резисторе пропорционально току, протекающему через него. Это можно суммировать с помощью закона Ома :
V = IR
Где V — напряжение на резисторе, I — ток на резисторе, а R — сопротивление резистора, все в соответствующих единицах.
Хитрость заключается в том, чтобы использовать значение резистора, которое не влияет на общую измеряемую цепь, так как падение напряжения на шунтирующем резисторе вызывает падение напряжения на цепи, в которой он находится.Общее практическое правило заключается в использовании резистора, который намного меньше, чем сопротивление / импеданс измеряемой цепи (в десять раз меньше в хорошей начальной точке), чтобы предотвратить влияние шунта на измеряемый ток в цепи. ,
Например, трансформатор и полевой МОП-транзистор в преобразователе постоянного тока могут иметь общее (постоянное) сопротивление в несколько десятков миллиом, а установка большого (скажем) резистора 1 Ом приведет к падению большей части напряжения на шунте (помните, что для последовательно включенных резисторов отношение падения напряжения на резисторах является отношением их сопротивлений) и, следовательно, к большей потере мощности.Резистор просто преобразует ток в напряжение для измерения, поэтому питание бесполезно. В то же время маленький резистор (1 мОм) будет пропускать только небольшое (но измеримое) напряжение на нем, оставляя остальное напряжение для выполнения полезной работы.
Теперь, выбрав значение резистора, вы можете подключить заземление датчика к заземлению цепи, а наконечник датчика — к сопротивлению шунта, как показано на рисунке ниже.
Здесь вы можете использовать несколько изящных приемов.
Предположим, что ваш шунт имеет сопротивление 100 мОм, тогда ток 1 А приведет к падению напряжения на 100 мВ, что даст нам «чувствительность» 100 мВ на усилитель. Это не должно вызвать проблем, если вы будете осторожны, но часто 100 мВ воспринимается буквально — другими словами, путается с 100 мА.
Эту проблему можно решить, установив настройку входа на 100X — датчик уже ослабляет в 10 раз, поэтому добавление еще 10X к сигналу возвращает его обратно к 1 В на усилитель, т.е. вход «умножается» на 10.Большинство осциллографов поставляются с возможностью выбора входного затухания. Однако могут быть области, которые поддерживают только 1X и 10X.
Еще одна полезная небольшая функция — возможность устанавливать вертикальные единицы измерения, отображаемые на экране — V можно изменить на A, W и U, среди прочего.
Ситуация усложняется, когда вы не можете разместить низкую сторону шунта. Заземление прицела напрямую связано с заземлением, поэтому при условии, что ваш источник питания также заземлен, подключение зажима заземления датчика к любой случайной точке в цепи закорачивает эту точку на землю.
Этого можно избежать, выполнив то, что называется дифференциальным измерением .
Большинство осциллографов имеют математическую функцию, которую можно использовать для выполнения математических операций с отображаемыми сигналами. Обратите внимание, что это никак не меняет фактический сигнал!
Функция, которую мы будем здесь использовать, — это функция вычитания, которая отображает разницу двух выбранных сигналов.
Поскольку напряжение — это просто разность потенциалов в двух точках, мы можем подключить один датчик к каждой точке и подключить зажимы заземления к заземлению цепи, как показано на рисунке.
Отображая разницу между двумя сигналами, мы можем определить ток.
Та же самая уловка «затухания», использованная выше, применима и здесь, просто не забудьте изменить оба канала.
Недостатки использования шунтирующего резистора:
Есть несколько недостатков использования шунтирующего резистора. Первым является допуск , который может составлять 5%. Это то, что должно быть объяснено с некоторыми трудностями.
Второй температурный коэффициент . Сопротивление резисторов увеличивается с ростом температуры, что приводит к большему падению напряжения для данного тока. Это особенно плохо с сильноточными шунтирующими резисторами.
2. Использование текущего датчика
Готовые токовые пробники (так называемые «токовые клещи»; они зажимают провода без прерывания цепей) доступны на рынке, но вы не увидите, чтобы многие любители использовали их из-за их непомерной стоимости.
Эти датчики используют один из двух методов .
Первый метод — это использование катушки, намотанной вокруг полукруглого ферритового сердечника. Ток в проводе, вокруг которого зажат зонд, генерирует магнитное поле в феррите. Это в свою очередь вызывает напряжение в катушке. Напряжение пропорционально скорости изменения тока. Интегратор «интегрирует» форму сигнала и выдает выходной сигнал, пропорциональный току. Выходная шкала обычно составляет от 1 мВ до 1 В на усилитель.
Второй метод использует датчик Холла, расположенный между двумя ферритовыми полукругами. Датчик Холла выдает напряжение, пропорциональное току.
3. Быстрый и грязный метод
Этот метод не требует никаких дополнительных компонентов, кроме области и зонда.
Этот метод очень похож на использование текущего датчика. Обмотайте провод заземления датчика вокруг провода, несущего измеряемый ток, а затем подсоедините зажим заземления к наконечнику датчика.
Произведенное напряжение снова пропорционально скорости изменения тока, и вам нужно выполнить некоторые математические операции с осциллограммой (а именно, интеграцию; большинство областей имеют это в меню «математика»), чтобы интерпретировать его как ток.
Говоря электрически, закороченный зонд в основном образует проволочную петлю, которая действует как трансформатор тока, как показано на рисунке.
Заключение
Существует несколько методов измерения изменяющихся форм сигнала тока с помощью осциллографа.Самым простым является использование токового шунта и измерение напряжения на нем.
,