Jak určit parametry neznámého transformátoru » Informace pro elektrikáře

První věc, kterou musíte udělat, je vzít si kus papíru, tužku a multimetr. S tímto vším prozvoňte vinutí transformátoru a nakreslete schéma na papír. Měli byste získat něco velmi podobného obrázku 1.

Svorky vinutí na obrázku by měly být očíslovány. Je možné, že svorek bude mnohem méně, v nejjednodušším případě pouze čtyři: dvě svorky primárního (síťového) vinutí a dvě svorky sekundárního. To se ale nestává vždy, častěji je o několik vinutí více.

Některé svorky, ačkoli existují, nemusí s ničím „zvonit“. Jsou tato vinutí skutečně přerušená? Vůbec ne, s největší pravděpodobností se jedná o stínící vinutí umístěná mezi jinými vinutími. Tyto konce jsou obvykle připojeny ke společnému vodiči – „zemi“ obvodu.

Proto je vhodné zaznamenat odpory vinutí na výsledném diagramu, protože hlavním účelem studie je určení síťového vinutí. Jeho odpor je obvykle větší než odpor ostatních vinutí, desítky a stovky ohmů. Navíc čím menší je transformátor, tím větší je odpor primárního vinutí: ovlivňuje ho malý průměr drátu a velký počet závitů. Odpor snižujících sekundárních vinutí je prakticky nulový – malý počet závitů a tlustý drát.

Obr. 1. Schéma zapojení vinutí transformátoru (příklad)

Předpokládejme, že se nám podařilo najít vinutí s nejvyšším odporem a můžeme ho považovat za síťové vinutí. Neměli bychom ho však hned připojovat k síti. Abyste předešli výbuchům a dalším nepříjemným následkům, je nejlepší vinutí otestovat zapojením žárovky 220V s výkonem 60. 100W do série s vinutím, což omezí proud vinutím na 0,27. 0,45A.

Výkon žárovky by měl zhruba odpovídat celkovému výkonu transformátoru. Pokud je vinutí správně definováno, žárovka nesvítí, v extrémních případech je vlákno mírně zahřáté. V tomto případě můžete vinutí téměř bezpečně připojit k síti, pro začátek je lepší přes pojistku pro proud maximálně 1 . 2A.

Pokud žárovka svítí dostatečně jasně, může se jednat o vinutí 110…127 V. V tomto případě byste měli transformátor znovu prozvonit a najít druhou polovinu vinutí. Poté zapojte poloviny vinutí sériově a znovu jej zapněte. Pokud žárovka zhasne, jsou vinutí zapojena správně. V opačném případě prohoďte konce jedné z nalezených polovin vinutí.

Předpokládejme tedy, že primární vinutí bylo nalezeno a transformátor byl připojen k síti. Další věcí, kterou je třeba udělat, je změřit klidový proud primárního vinutí. U provozuschopného transformátoru to není více než 10. 15 % jmenovitého proudu při zatížení. Takže u transformátoru, jehož data jsou uvedena na obrázku 2, by při napájení ze sítě 220 V měl být klidový proud v rozmezí 0,07. 0,1 A, tj. ne více než sto miliampérů.

Obr. 2. Transformátor TPP-281

Jak měřit proud transformátoru naprázdno

Proud naprázdno by se měl měřit střídavým ampérmetrem. V okamžiku zapnutí sítě by měly být svorky ampérmetru zkratovány, protože proud při zapnutí transformátoru může být stokrát nebo vícekrát vyšší než jmenovitý. Jinak se ampérmetr může jednoduše spálit. Dále rozpojíme svorky ampérmetru a podíváme se na výsledek. Během této zkoušky necháme transformátor pracovat 15 . 30 minut a ujistíme se, že nedochází k žádnému znatelnému zahřívání vinutí.

Dalším krokem je měření napětí na sekundárních vinutích bez zátěže, tedy v klidovém stavu. Předpokládejme, že transformátor má dvě sekundární vinutí a napětí na každém z nich je 24 V. To je téměř to, co je potřeba pro výše popsaný zesilovač. Dále zkontrolujeme zatížitelnost každého vinutí.

K tomu je potřeba ke každému vinutí připojit zátěž, ideálně laboratorní reostat, a změnou jeho odporu zajistit, aby napětí na vinutí kleslo o 10-15 %. To lze považovat za optimální zátěž pro toto vinutí.

Současně s měřením napětí se měří i proud. Pokud k uvedenému úbytku napětí dojde například při proudu 1 A, pak se jedná o jmenovitý proud testovaného vinutí. Měření by mělo být zahájeno nastavením posuvníku reostatu R1 do správné polohy podle diagramu.

Obrázek 3. Diagram testu sekundárního vinutí transformátoru

Místo reostatu můžete jako zátěž použít žárovky nebo kus spirály z elektrického sporáku. Měření byste měli začít s dlouhým kusem spirály nebo připojením jedné žárovky. Pro zvýšení zátěže můžete spirálu postupně zkracovat dotykem drátem v různých bodech nebo zvyšováním počtu připojených lamp jednu po druhé.

Pro napájení zesilovače je potřeba jedno vinutí se středovým bodem (viz článek „Transformátory pro ULF“). Zapojíme dvě sekundární vinutí do série a změříme napětí. Mělo by být 48 V, středový bod bude bodem připojení vinutí. Pokud měření na koncích vinutí zapojených do série vykáže nulové napětí, je třeba konce jednoho z vinutí prohodit.

V tomto příkladu se vše téměř úspěšně podařilo. Častěji se však stává, že transformátor je nutné převinout a ponechat pouze primární vinutí, což je již téměř polovina práce. Jak vypočítat transformátor je tématem jiného článku, zde bylo řečeno pouze o tom, jak určit parametry neznámého transformátoru.

• Transformátory pro výkonové zesilovače
• Jak vyrobit působivou novoroční girlandu s čínskými mozky
• Jak měřit napětí, proud, odpor multimetrem, kontrolovat diody a tranzistory

Doufám, že vám byl tento článek užitečný. Podívejte se také na další články z kategorie Elektrická energie v každodenním životě i v práci » Praktická elektronika

Přihlaste se k odběru kanálu Telegram o elektronice pro profesionály i amatéry: Praktická elektronika pro každý den

Sdílejte tento článek se svými přáteli:

Autor Roman Doba čtení 5 min Vydáno 09.08.2019

Pokud je nutné samostatně vyrobit napájecí zařízení pro elektronická zařízení, nejčastěji vyvstává otázka, jak samostatně vypočítat počet závitů transformátoru a jak určit data pro vodiče primárního a sekundárního vinutí.

Správný výpočet je možný, pokud existují počáteční údaje o charakteristikách výkonu spotřebičů, vstupním a výstupním napětí. Omezení může klást i hmotnost a rozměry zařízení.

Co ovlivňuje počet závitů v transformátoru?

Pokud mluvíme o sekundárních vinutích transformátoru, pak počet závitů v nich ovlivňuje především výstupní napětí. S primárním vinutím je to složitější, protože napětí na něm je dáno napájecí sítí. Parametry primárního vinutí ovlivňují proud naprázdno, a tedy i účinnost. Při změně parametrů primárního vinutí bude nutné přepočítat všechna sekundární vinutí.

Způsob výpočtu

Úplný výpočet transformátoru je poměrně složitý a zohledňuje následující parametry:

• napětí a frekvence napájecí sítě;
• počet sekundárních vinutí;
• spotřeba proudu každého sekundárního vinutí;
• typ materiálu jádra;
• hmotnost a rozměry.

Na úrovni domácností lze pro výrobu zařízení napájených standardní sítí 220V 50Hz návrh výrazně zjednodušit.

Tato technika nevyžaduje žádné speciální znalosti složitosti a pokud máte zkušenosti, zabere to jen málo času.

Pro výpočet jsou potřeba následující údaje:

1. Počet výstupů.
2. Napětí a proudová spotřeba každého vinutí.

Návrh jakéhokoli transformátoru je založen na celkovém výkonu všech sekundárních zátěží:

Pro zohlednění ztrát byl zaveden koncept celkového výkonu, pro jehož výpočet se používá jednoduchý vzorec:

Znáte-li výkon, můžete určit průřez jádra:

Výsledná hodnota průřezu bude vyjádřena v centimetrech čtverečních!

Další výpočty závisí na typu a materiálu zvoleného jádra. Magnetická jádra jsou následujících typů:

Způsoby výroby magnetických jader se také liší:

• prefabrikované – ze samostatných desek;
• zkroucené, řezané nebo plné.

Pancéřovaná nebo tyčová magnetická jádra jsou obvykle dělená, zatímco jádra ve tvaru O jsou konstrukčně vyrobena výhradně plná. V tomto ohledu se neliší od nedělených tyčových jader.

Pro určení počtu závitů použijte následující poměr, který ukazuje, kolik závitů je potřeba na 1 volt napětí:

kde K je koeficient, který závisí na materiálu a typu jádra.

Pro zjednodušení výpočtů se používají následující hodnoty koeficientu:

1. Pro kompozitní magnetická jádra vyrobená z desek ve tvaru Š nebo П je K=60.
2. Pro dělená magnetická jádra K=50.
3. Pro jádra ve tvaru O K=40.

Jak vidíte, nejkratší délku navíjecího drátu, a tedy i nejlepší parametry hmotnosti a rozměrů, budou mít jádra ve tvaru O. Kromě toho mají konstrukce s takovými jádry malé parazitní magnetické rozptylové pole a maximální účinnost. Používají se zřídka, protože je technicky obtížné navinout vinutí na uzavřené jádro.

Znalost parametru W umožňuje snadno určit počet závitů pro každé z vinutí:

Aby se zohlednil úbytek napětí na primárním vinutí, navinutém velkým množstvím tenkého drátu, měl by se počet závitů v něm zvýšit o 5 %. To platí zejména pro malé konstrukce s nízkým výkonem.

Je možné snížit proud naprázdno zvýšením hodnoty W pro každé vinutí, ale je třeba poznamenat, že nadměrné zvýšení může vést k nasycení magnetického obvodu, což povede k prudkému zvýšení proudu naprázdno a snížení výstupního napětí.

V závěrečné fázi se určí průměr vodičů každého vinutí. Výpočetní vzorec je následující:

Stanovení průměru vinutí se provádí pro všechna vinutí bez výjimky.

Získané hodnoty se zaokrouhlí na nejbližší vyšší hodnotu ze standardních průměrů drátů.

Alternativní metoda podle dimenzí

Přibližné parametry transformátoru, založené na dostupném jádru, lze určit jiným způsobem a poté lze vyvodit závěry o možnosti dalšího použití.

Pokud známe plochu průřezu magnetického obvodu v centimetrech čtverečních, můžeme odhadnout maximální výkon, který je tento měnič schopen poskytnout:

Je třeba mít na paměti, že tato síla je dimenzionální a skutečná bude mít nižší hodnotu:

Obvykle, za předpokladu, že vypočítaný výkon odpovídá požadovanému, může primární vinutí připojené k síti 220 V zůstat nedotčené a přepočítávat se pouze parametry na výstupech.

Pomocí multimetru

Pomocí multimetru můžete najít data pro přepočet vinutí stávajícího transformátoru. K tomu je třeba vyrobit další cívku z libovolného dostupného drátu. Po připojení zařízení k síti je třeba změřit napětí na další cívce. Nyní můžete snadno vypočítat požadovaný počet závitů na volt a přepočítat transformátor pro požadované požadavky.

Tabulka voltů na otáčku

Abyste se vyhnuli neustálému provádění výpočtů, můžete použít tabulku, která zobrazuje průměrné údaje o vinutí v závislosti na výkonu:

Výkon, P	Průřez v cm2, S	Množství vit. / B, W	Výkon, P	Průřez v cm2, S	Množství vit. / B, W
1	1.4	32	50	9.0	5.0
2	2.1	21	60	9.8	4.6
5	3.6	13	70	10.3	4.3
10	4.6	9.8	80	11.0	4.1
15	5.5	8.4	90	11.7	3.9
20	6.2	7.3	100	12.3	3.7
25	6.6	6.7	120	13.4	3.4
30	7.3	6.2	150	15.0	3.0
40	8.3	5.4	200	17.3	2.6

Příklady reálných výpočtů

Jako příklad si vypočítáme výkonový transformátor pro nabíječku. Vstupní data:

• síťové napětí – 220 V;
• výstupní napětí – 14V;
• proud sekundárního vinutí – 10 A;

Pomocí výstupních parametrů určíme výkon sekundárního vinutí: P=14∙10=140 W

Celkový výkon: P=1.25∙140=175 W.

Plocha průřezu jádrového magnetického obvodu bude: S=√175=13.3 cm2

Nejlepší parametry mají konstrukce, u kterých je průřez jádra blízký čtverci. Proto volíme páskový pancéřovaný kabel s rozměry jádra 3.5×4 cm. Jeho plocha je rovna 14 cm².

Pro toto jádro K=50. Tedy: W=50/14=3.6 voltů/volt

Pro vinutí je celkový počet závitů:

• primární vinutí n₁=220∙3.6= 792 otáček;
• sekundární vinutí n₂=14∙3.6=50 otáček.

Protože transformátor je výkonný, lze úbytek napětí na primárním vinutí zanedbat.

Určíme průměr vinutých drátů: d₂=0.7√10=2.2 mm.

Nejbližší standardní hodnota je 2.4 mm.

Pro zjištění průměru primárního vinutí určíme proud, který jím protéká: I=P/U=175/220=0.8A.

Průměr odpovídající tomuto proudu je: d₁=0.7√0.8=0.63 mm.

Nejbližší standardní hodnota je přesně tato hodnota.

Podrobnější výpočet zahrnuje posouzení činitele plnění volného okna magnetického obvodu. Pokud se do volného okna nevejde velké množství sekundárních vinutí, bude nutné zvolit výkonnější jádro. Pokud jsou vinutí umístěna příliš volně, snižuje se účinnost zařízení a zvyšuje se magnetické rozptylové pole. Jak však ukazuje praxe, při správné volbě průřezu jádra se takové výpočty stávají zbytečnými.