Τρόπος βραχυκύκλωμαμετασχηματιστής ονομάζεται μια τέτοια λειτουργία όταν οι ακροδέκτες της δευτερεύουσας περιέλιξης είναι κλειστοί από έναν αγωγό ρεύματος με αντίσταση ίση με μηδέν (ZH = 0). Δημιουργείται βραχυκύκλωμα του μετασχηματιστή υπό συνθήκες λειτουργίας λειτουργία έκτακτης ανάγκης, επειδή δευτερεύον ρεύμα, και επομένως η κύρια αυξάνεται αρκετές δεκάδες φορές σε σύγκριση με την ονομαστική. Επομένως, σε κυκλώματα με μετασχηματιστές, παρέχεται προστασία που, σε περίπτωση βραχυκυκλώματος, απενεργοποιεί αυτόματα τον μετασχηματιστή.
Σε εργαστηριακές συνθήκες, είναι δυνατό να διεξαχθεί ένα δοκιμαστικό βραχυκύκλωμα του μετασχηματιστή, στο οποίο οι ακροδέκτες της δευτερεύουσας περιέλιξης είναι βραχυκυκλωμένοι και μια τέτοια τάση Uk εφαρμόζεται στο πρωτεύον τύλιγμα, στο οποίο το ρεύμα στο πρωτεύον τύλιγμα δεν υπερβαίνει την ονομαστική τιμή (Ik χαρακτηριστικό του μετασχηματιστή που αναφέρεται στο διαβατήριο.
Ετσι (%):
όπου U1nom είναι η ονομαστική κύρια τάση.
Η τάση βραχυκυκλώματος εξαρτάται από την υψηλότερη τάση των περιελίξεων του μετασχηματιστή. Έτσι, για παράδειγμα, σε υψηλότερη τάση 6-10 kV uK = 5,5%, στα 35 kV uK = 6,5÷7,5%, στα 110 kV uK = 10,5%, κ.λπ. Όπως φαίνεται, με Αυξάνοντας την ονομαστική υψηλότερη τάση, η τάση βραχυκυκλώματος του μετασχηματιστή αυξάνεται.
Όταν η τάση Uk είναι 5-10% της ονομαστικής κύριας τάσης, το ρεύμα μαγνήτισης (ρεύμα χωρίς φορτίο) μειώνεται κατά 10-20 φορές ή ακόμα πιο σημαντικά. Επομένως, σε λειτουργία βραχυκυκλώματος θεωρείται ότι
Η κύρια μαγνητική ροή Ф μειώνεται επίσης κατά 10-20 φορές και οι ροές διαρροής των περιελίξεων γίνονται συγκρίσιμες με την κύρια ροή.
Δεδομένου ότι όταν η δευτερεύουσα περιέλιξη του μετασχηματιστή βραχυκυκλώνεται, η τάση στους ακροδέκτες του είναι U2 = 0, εξίσωση e. δ.σ. για αυτήν παίρνει τη μορφή
και η εξίσωση τάσης για έναν μετασχηματιστή γράφεται ως
Αυτή η εξίσωση αντιστοιχεί στο ισοδύναμο κύκλωμα του μετασχηματιστή που φαίνεται στο Σχ. 1.
Διανυσματικό διάγραμμα μετασχηματιστή κατά τη διάρκεια βραχυκυκλώματος που αντιστοιχεί στην εξίσωση και το διάγραμμα στο Σχ. 1, που φαίνεται στο Σχ. 2. Η τάση βραχυκυκλώματος έχει ενεργά και αντιδραστικά στοιχεία. Η γωνία φκ μεταξύ των διανυσμάτων αυτών των τάσεων και του ρεύματος εξαρτάται από την αναλογία μεταξύ των ενεργών και ενεργών επαγωγικών συνιστωσών της αντίστασης του μετασχηματιστή.
Ρύζι. 1. Ισοδύναμο κύκλωμα μετασχηματιστή σε περίπτωση βραχυκυκλώματος
Ρύζι. 2. Διανυσματικό διάγραμμα μετασχηματιστή κατά τη διάρκεια βραχυκυκλώματος
Για μετασχηματιστές με ονομαστική ισχύ 5-50 kVA XK/RK = 1 ÷ 2; με ονομαστική ισχύ 6300 kVA ή μεγαλύτερη XK/RK = 10 ή περισσότερο. Ως εκ τούτου, πιστεύεται ότι οι μετασχηματιστές υψηλή ισχύςΗΒ = Ucr, α αντίστασηΖΚ = Χκ.
Εμπειρία βραχυκυκλώματος.
Αυτό το πείραμα, όπως και η δοκιμή χωρίς φορτίο, πραγματοποιείται για τον προσδιορισμό των παραμέτρων του μετασχηματιστή. Συναρμολογείται ένα κύκλωμα (Εικ. 3), στο οποίο η δευτερεύουσα περιέλιξη βραχυκυκλώνεται με μεταλλικό βραχυκυκλωτήρα ή αγωγό με αντίσταση κοντά στο μηδέν. Εφαρμόζεται τάση Uk στο πρωτεύον τύλιγμα στο οποίο το ρεύμα σε αυτό είναι ίσο με την ονομαστική τιμή I1nom.
Ρύζι. 3. Διάγραμμα πειράματος βραχυκυκλώματος μετασχηματιστή
Με βάση τα δεδομένα μέτρησης, προσδιορίζονται οι ακόλουθες παράμετροι του μετασχηματιστή.
Τάση βραχυκυκλώματος
όπου UK είναι η τάση που μετράται με ένα βολτόμετρο στο I1, = I1nom. Στη λειτουργία βραχυκυκλώματος το ΗΒ είναι πολύ μικρό, επομένως οι απώλειες χωρίς φορτίο είναι εκατοντάδες φορές λιγότερες από ό,τι με μετρημένη ηλεκτρική τάση. Έτσι, μπορούμε να υποθέσουμε ότι Ppo = 0 και η ισχύς που μετράται με ένα βατόμετρο είναι η απώλεια ισχύος Ppk που προκαλείται από την ενεργή αντίσταση των περιελίξεων του μετασχηματιστή.
Στο τρέχον I1, = I1nom παίρνουμε ονομαστικές απώλειες ισχύος για τη θέρμανση των περιελίξεων Rpk.nom, τα οποία ονομάζονται ηλεκτρικές απώλειες ή απώλειες βραχυκυκλώματος.
Από την εξίσωση τάσης για τον μετασχηματιστή, καθώς και από το ισοδύναμο κύκλωμα (βλ. Εικ. 1), λαμβάνουμε
όπου ZK είναι η σύνθετη αντίσταση του μετασχηματιστή.
Όπως είναι γνωστό, στη λειτουργία φορτίου η δευτερεύουσα περιέλιξη του μετασχηματιστή συνδέεται με την αντίσταση των δεκτών. Στο δευτερεύον κύκλωμα δημιουργείται ρεύμα ανάλογο με το φορτίο του μετασχηματιστή. Όταν τρώει μεγάλος αριθμόςδέκτες, υπάρχουν συχνά περιπτώσεις που σπάει η μόνωση των καλωδίων σύνδεσης. Εάν τα καλώδια που τροφοδοτούν τους δέκτες έρθουν σε επαφή σε σημεία όπου η μόνωση έχει υποστεί ζημιά, θα προκύψει μια λειτουργία που ονομάζεται βραχυκύκλωμα (βραχυκύκλωμα) του τμήματος κυκλώματος. Εάν τα καλώδια σύνδεσης που προέρχονται από την περιέλιξη είναι κλειστά κάπου στα σημεία a και b, που βρίσκονται πριν από τον δέκτη ενέργειας (Εικόνα 1), τότε θα συμβεί βραχυκύκλωμα στη δευτερεύουσα περιέλιξη του μετασχηματιστή. Σε αυτή τη λειτουργία, η δευτερεύουσα περιέλιξη θα βραχυκυκλωθεί. Ταυτόχρονα, θα συνεχίσει να λαμβάνει ενέργεια από το πρωτεύον τύλιγμα και να την επιστρέφει δευτερεύον κύκλωμα, που πλέον αποτελείται μόνο από την περιέλιξη και μέρος των καλωδίων σύνδεσης. 1 - πρωτεύον τύλιγμα. 2 - δευτερεύουσα περιέλιξη. 3 - μαγνητικό κύκλωμα Εικόνα 1 - Βραχυκύκλωμα στους ακροδέκτες της δευτερεύουσας περιέλιξης του μετασχηματιστήΜε την πρώτη ματιά, φαίνεται ότι σε περίπτωση βραχυκυκλώματος, ο μετασχηματιστής πρέπει αναπόφευκτα να καταρρεύσει, καθώς η αντίσταση r 2 των καλωδίων περιέλιξης και σύνδεσης είναι δεκάδες φορές μικρότερη από την αντίσταση r του δέκτη. Αν υποθέσουμε ότι η αντίσταση φορτίου r είναι τουλάχιστον 100 φορές μεγαλύτερη από το r 2, τότε το ρεύμα βραχυκυκλώματος I 2k θα πρέπει να είναι 100 φορές μεγαλύτερο από το ρεύμα I 2 στο κανονική λειτουργίαμετασχηματιστής. Επειδή πρωτεύον ρεύμααυξάνεται επίσης 100 φορές (I 1 ω 1 = I 2 ω 2), οι απώλειες στις περιελίξεις του μετασχηματιστή θα αυξηθούν απότομα, δηλαδή 100 2 φορές (I 2 r), δηλαδή 10.000 φορές. Κάτω από αυτές τις συνθήκες, η θερμοκρασία των περιελίξεων θα φτάσει τους 500-600 ° C σε 1-2 δευτερόλεπτα και θα καούν γρήγορα. Επιπλέον, όταν λειτουργεί ένας μετασχηματιστής, υπάρχουν πάντα μηχανικές δυνάμεις μεταξύ των περιελίξεων που τείνουν να απομακρύνουν την περιέλιξη στην ακτινική και αξονική κατεύθυνση. Αυτές οι δυνάμεις είναι ανάλογες με το γινόμενο των ρευμάτων I 1 I 2 στις περιελίξεις και εάν κατά τη διάρκεια ενός βραχυκυκλώματος καθένα από τα ρεύματα I 1 και I 2 αυξηθεί, για παράδειγμα, 100 φορές, τότε οι δυνάμεις θα αυξηθούν 10.000 φορές. Το μέγεθός τους θα έφτανε τους εκατοντάδες τόνους και οι περιελίξεις του μετασχηματιστή θα κατέρρεαν αμέσως. Ωστόσο, στην πράξη αυτό δεν συμβαίνει. Οι μετασχηματιστές συνήθως αντέχουν βραχυκυκλώματα για πολύ μικρά χρονικά διαστήματα μέχρι να τους αποσυνδέσει η προστασία από το δίκτυο. Κατά τη διάρκεια ενός βραχυκυκλώματος, η επίδραση κάποιας πρόσθετης αντίστασης εκδηλώνεται έντονα, περιορίζοντας το ρεύμα βραχυκυκλώματος στις περιελίξεις. Αυτή η αντίσταση σχετίζεται με μαγνητικές ροές διαρροής Ф Р1 και Ф Р2, οι οποίες διακλαδίζονται από την κύρια ροή Ф 0 και κάθε μία κλείνει γύρω από μέρος των στροφών της περιέλιξης «τους» 1 ή 2 (Εικόνα 2).
1 - πρωτεύον τύλιγμα. 2 - δευτερεύουσα περιέλιξη. 3 - κοινός άξονας των περιελίξεων και της ράβδου μετασχηματιστή. 4 - μαγνητικό κύκλωμα. 5 - κύριο κανάλι σκέδασης
Σχήμα 2 - Ροές διαρροής και ομόκεντρη διάταξη περιελίξεων μετασχηματιστή Είναι πολύ δύσκολο να μετρηθεί άμεσα η ποσότητα της διασποράς: οι διαδρομές κατά τις οποίες μπορούν να κλείσουν αυτές οι ροές είναι πολύ διαφορετικές. Επομένως, στην πράξη, η διαρροή εκτιμάται από την επίδραση που έχει στην τάση και τα ρεύματα στις περιελίξεις. Είναι προφανές ότι οι ροές διαρροής αυξάνονται με την αύξηση του ρεύματος που ρέει στις περιελίξεις. Είναι επίσης προφανές ότι κατά την κανονική λειτουργία του μετασχηματιστή, η ροή διαρροής αποτελεί ένα σχετικά μικρό κλάσμα της κύριας ροής Ф 0 . Πράγματι, η ροή διαρροής συνδέεται μόνο με μέρος των στροφών, η κύρια ροή συνδέεται με όλες τις στροφές. Επιπλέον, η ροή διαρροής αναγκάζεται να περάσει το μεγαλύτερο μέρος της διαδρομής μέσω αέρα, η μαγνητική διαπερατότητα του οποίου λαμβάνεται ως μονάδα, δηλ. είναι εκατοντάδες φορές μικρότερη από τη μαγνητική διαπερατότητα του χάλυβα, μέσω του οποίου κλείνει η ροή F 0 . Όλα αυτά ισχύουν τόσο για την κανονική λειτουργία όσο και για τη λειτουργία βραχυκυκλώματος του μετασχηματιστή. Ωστόσο, δεδομένου ότι οι ροές διαρροής καθορίζονται από τα ρεύματα στις περιελίξεις και στη λειτουργία βραχυκυκλώματος τα ρεύματα αυξάνονται εκατοντάδες φορές, οι ροές F p αυξάνονται επίσης κατά το ίδιο ποσό. Ταυτόχρονα, υπερβαίνουν σημαντικά τη ροή Ф 0. Οι ροές διαρροής προκαλούν αυτοεπαγωγικά emfs E p1 και E p2 στις περιελίξεις, που κατευθύνονται ενάντια στο ρεύμα. Η αντίδραση, για παράδειγμα, emf E p2 μπορεί να θεωρηθεί κάποια πρόσθετη αντίσταση στο κύκλωμα του δευτερεύοντος τυλίγματος όταν είναι βραχυκυκλωμένο. Αυτή η αντίσταση ονομάζεται αντιδραστική. Για τη δευτερεύουσα περιέλιξη ισχύει η εξίσωση E 2 = U 2 + I 2 r 2 + (-E p 2). Στη λειτουργία βραχυκυκλώματος, U 2 = 0 και η εξίσωση μετασχηματίζεται ως εξής: E 2 = I 2K r 2K + (-E p2K), ή E 2 = I 2K r 2K + I 2K x 2K, όπου ο δείκτης «k ” αναφέρεται στις αντιστάσεις και τα ρεύματα σε λειτουργία βραχυκυκλώματος. I 2 K x 2 K - επαγωγική πτώση τάσης σε λειτουργία βραχυκυκλώματος, ίση με την τιμή E p 2 K. x 2 K είναι η αντίδραση της δευτερεύουσας περιέλιξης. Η εμπειρία δείχνει ότι, ανάλογα με την ισχύ του μετασχηματιστή, η αντίσταση x 2 είναι 5-10 φορές μεγαλύτερη από το r 2. Επομένως, στην πραγματικότητα, το ρεύμα I 2 K δεν θα είναι 100, αλλά μόνο 10-20 φορές μεγαλύτερο από το ρεύμα I 2 κατά την κανονική λειτουργία του μετασχηματιστή (παραμελούμε την ενεργή αντίσταση λόγω της μικρής τιμής του). Κατά συνέπεια, στην πραγματικότητα, οι απώλειες στις περιελίξεις θα αυξηθούν όχι κατά 10.000, αλλά μόνο κατά 100-400 φορές. η θερμοκρασία των περιελίξεων κατά τη διάρκεια ενός βραχυκυκλώματος (μερικά δευτερόλεπτα) μόλις και μετά βίας θα φτάσει τους 150-200 ° C και δεν θα προκληθεί σοβαρή ζημιά στον μετασχηματιστή κατά τη διάρκεια αυτού του σύντομου χρόνου. Έτσι, χάρη στη διάχυση, ο μετασχηματιστής είναι σε θέση να προστατεύεται από ρεύματα βραχυκυκλώματος. Όλα τα εξεταζόμενα φαινόμενα συμβαίνουν κατά τη διάρκεια ενός βραχυκυκλώματος στους ακροδέκτες (εισόδους) της δευτερεύουσας περιέλιξης (βλ. σημεία α και β στο σχήμα 1). Αυτή είναι η λειτουργία έκτακτης ανάγκης για τους περισσότερους μετασχηματιστές ισχύοςκαι φυσικά δεν συμβαίνει κάθε μέρα ή και κάθε χρόνο. Κατά τη διάρκεια της λειτουργίας του (15-20 χρόνια), ο μετασχηματιστής μπορεί να έχει μόνο λίγα τέτοια σοβαρά βραχυκυκλώματα. Ωστόσο, πρέπει να είναι σχεδιασμένο και κατασκευασμένο έτσι ώστε να μην το καταστρέψουν και να προκαλέσουν ατύχημα. Είναι απαραίτητο να φανταστούμε ξεκάθαρα τα φαινόμενα που συμβαίνουν σε έναν μετασχηματιστή κατά τη διάρκεια ενός βραχυκυκλώματος και να συναρμολογήσουμε συνειδητά τα πιο κρίσιμα στοιχεία του σχεδιασμού του. Από την άποψη αυτή, ένα από τα τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικάμετασχηματιστής - τάση βραχυκυκλώματος. ΕΜΠΕΙΡΙΑ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΤΗ ΒΡΑΧΥΚΥΚΛΩΜΑΤΟΣ
Πρέπει να γίνει διάκριση μεταξύ βραχυκυκλώματος υπό συνθήκες λειτουργίας και εμπειρίας βραχυκυκλώματος.
Βραχυκύκλωμα μετασχηματιστή Η λειτουργία του ονομάζεται όταν η δευτερεύουσα περιέλιξη του μετασχηματιστή βραχυκυκλώνεται. Υπό συνθήκες λειτουργίας, βραχυκύκλωμα είναι μια κατάσταση έκτακτης ανάγκης κατά την οποία απελευθερώνεται μεγάλη ποσότητα θερμότητας στο εσωτερικό του μετασχηματιστή, η οποία μπορεί να τον καταστρέψει.
Εμπειρία βραχυκυκλώματος εκτελείται σε πολύ μειωμένη πρωτογενή τάση σε μικρή τιμή (περίπου 5-10% της ονομαστικής πρωτογενούς τάσης). Η τιμή του επιλέγεται έτσι ώστε το ρεύμα I 1 στο πρωτεύον τύλιγμα να είναι ίσο με την ονομαστική τιμή, παρά το βραχυκύκλωμα της δευτερεύουσας περιέλιξης. Χρησιμοποιώντας ένα σύνολο οργάνων μέτρησης (Εικ. 103), η τάση U 1k, το ρεύμα I 1 k και η ισχύς P 1 k προσδιορίζονται μέσω της εμπειρίας .
Τρέχον I 2 στην ονομαστική τιμή I 1 θα έχει και ονομαστική αξία. Eds μι 2 σε αυτό το πείραμα θα καλύψει μόνο την εσωτερική πτώση τάσης, δηλ. E 2 K = I 2 z 2 , και σε ονομαστικό φορτίο
2 = 2 + 2
επομένως το E 2 k είναι μόνο μερικά τοις εκατό του μι 2 . Χαμηλή εμφ μι 2 αντιστοιχεί σε μια μικρή κύρια μαγνητική ροή. Οι απώλειες ενέργειας στο μαγνητικό κύκλωμα είναι ανάλογες με το τετράγωνο της μαγνητικής ροής, επομένως κατά τη διάρκεια ενός πειράματος βραχυκυκλώματος είναι ασήμαντες. Αλλά και στις δύο περιελίξεις σε αυτό το πείραμα, τα ρεύματα έχουν ονομαστικές τιμές, επομένως οι απώλειες ενέργειας στις περιελίξεις είναι οι ίδιες με το ονομαστικό φορτίο. Κατά συνέπεια, η ισχύς P 1k που λαμβάνει ο μετασχηματιστής από το δίκτυο κατά τη διάρκεια ενός βραχυκυκλώματος δαπανάται σε απώλειες ενέργειας στα καλώδια των περιελίξεων:
P 1K =I 2 1 r 1 +I 2 2 r 2 .
Ταυτόχρονα, με βάση την τάση βραχυκυκλώματος, προσδιορίζεται η πτώση τάσης στον μετασχηματιστή στο ονομαστικό φορτίο (σε % της κύριας τάσης). Για αυτούς τους λόγους, η τάση βραχυκυκλώματος (με περιέλιξη βραχυκυκλώματος χαμηλή τάση) υποδεικνύεται πάντα στον πίνακα του μετασχηματιστή.
Λειτουργία βραχυκυκλώματος
Όπως είναι γνωστό, στη λειτουργία φορτίου η δευτερεύουσα περιέλιξη του μετασχηματιστή συνδέεται με την αντίσταση των δεκτών. Στο δευτερεύον κύκλωμα δημιουργείται ρεύμα ανάλογο με το φορτίο του μετασχηματιστή. Κατά την τροφοδοσία μεγάλου αριθμού δεκτών, υπάρχουν συχνά περιπτώσεις όπου η μόνωση των καλωδίων σύνδεσης σπάει. Εάν τα καλώδια που τροφοδοτούν τους δέκτες έρθουν σε επαφή σε σημεία όπου η μόνωση έχει υποστεί ζημιά, θα προκύψει μια λειτουργία που ονομάζεται βραχυκύκλωμα (βραχυκύκλωμα) του τμήματος κυκλώματος. Εάν τα καλώδια σύνδεσης που προέρχονται από την περιέλιξη είναι κλειστά κάπου στα σημεία a και b, που βρίσκονται πριν από τον δέκτη ενέργειας (Εικόνα 1), τότε θα συμβεί βραχυκύκλωμα στη δευτερεύουσα περιέλιξη του μετασχηματιστή. Σε αυτή τη λειτουργία, η δευτερεύουσα περιέλιξη θα βραχυκυκλωθεί. Ταυτόχρονα, θα συνεχίσει να λαμβάνει ενέργεια από το πρωτεύον τύλιγμα και να τη μεταφέρει στο δευτερεύον κύκλωμα, το οποίο πλέον αποτελείται μόνο από το τύλιγμα και μέρος των καλωδίων σύνδεσης. 
1 - πρωτεύον τύλιγμα. 2 - δευτερεύουσα περιέλιξη. 3 - μαγνητικό κύκλωμα Εικόνα 1 - Βραχυκύκλωμα στους ακροδέκτες της δευτερεύουσας περιέλιξης του μετασχηματιστήΜε την πρώτη ματιά, φαίνεται ότι σε περίπτωση βραχυκυκλώματος, ο μετασχηματιστής πρέπει αναπόφευκτα να καταρρεύσει, καθώς η αντίσταση r 2 των καλωδίων περιέλιξης και σύνδεσης είναι δεκάδες φορές μικρότερη από την αντίσταση r του δέκτη. Αν υποθέσουμε ότι η αντίσταση φορτίου r είναι τουλάχιστον 100 φορές μεγαλύτερη από το r 2, τότε το ρεύμα βραχυκυκλώματος I 2k θα πρέπει να είναι 100 φορές μεγαλύτερο από το ρεύμα I 2 κατά την κανονική λειτουργία του μετασχηματιστή. Δεδομένου ότι το πρωτεύον ρεύμα αυξάνεται επίσης κατά 100 φορές (I 1 ω 1 = I 2 ω 2), οι απώλειες στις περιελίξεις του μετασχηματιστή θα αυξηθούν απότομα, δηλαδή 100 2 φορές (I 2 r), δηλαδή 10.000 φορές. Κάτω από αυτές τις συνθήκες, η θερμοκρασία των περιελίξεων θα φτάσει τους 500-600 ° C σε 1-2 δευτερόλεπτα και θα καούν γρήγορα. Επιπλέον, όταν λειτουργεί ένας μετασχηματιστής, υπάρχουν πάντα μηχανικές δυνάμεις μεταξύ των περιελίξεων που τείνουν να απομακρύνουν την περιέλιξη στην ακτινική και αξονική κατεύθυνση. Αυτές οι δυνάμεις είναι ανάλογες με το γινόμενο των ρευμάτων I 1 I 2 στις περιελίξεις και εάν κατά τη διάρκεια ενός βραχυκυκλώματος καθένα από τα ρεύματα I 1 και I 2 αυξηθεί, για παράδειγμα, 100 φορές, τότε οι δυνάμεις θα αυξηθούν 10.000 φορές. Το μέγεθός τους θα έφτανε τους εκατοντάδες τόνους και οι περιελίξεις του μετασχηματιστή θα κατέρρεαν αμέσως. Ωστόσο, στην πράξη αυτό δεν συμβαίνει. Οι μετασχηματιστές συνήθως αντέχουν βραχυκυκλώματα για πολύ μικρά χρονικά διαστήματα μέχρι να τους αποσυνδέσει η προστασία από το δίκτυο. Κατά τη διάρκεια ενός βραχυκυκλώματος, η επίδραση κάποιας πρόσθετης αντίστασης εκδηλώνεται έντονα, περιορίζοντας το ρεύμα βραχυκυκλώματος στις περιελίξεις. Αυτή η αντίσταση σχετίζεται με μαγνητικές ροές διαρροής Ф Р1 και Ф Р2, οι οποίες διακλαδίζονται από την κύρια ροή Ф 0 και κάθε μία κλείνει γύρω από μέρος των στροφών της περιέλιξης «τους» 1 ή 2 (Εικόνα 2). 
1 - πρωτεύον τύλιγμα. 2 - δευτερεύουσα περιέλιξη. 3 - κοινός άξονας των περιελίξεων και της ράβδου μετασχηματιστή. 4 - μαγνητικό κύκλωμα. 5 - κύριο κανάλι σκέδασης Σχήμα 2 - Ροές διαρροής και ομόκεντρη διάταξη περιελίξεων μετασχηματιστή Είναι πολύ δύσκολο να μετρηθεί άμεσα η ποσότητα της διασποράς: οι διαδρομές κατά τις οποίες μπορούν να κλείσουν αυτές οι ροές είναι πολύ διαφορετικές. Επομένως, στην πράξη, η διαρροή εκτιμάται από την επίδραση που έχει στην τάση και τα ρεύματα στις περιελίξεις. Είναι προφανές ότι οι ροές διαρροής αυξάνονται με την αύξηση του ρεύματος που ρέει στις περιελίξεις. Είναι επίσης προφανές ότι κατά την κανονική λειτουργία του μετασχηματιστή, η ροή διαρροής αποτελεί ένα σχετικά μικρό κλάσμα της κύριας ροής Ф 0 . Πράγματι, η ροή διαρροής συνδέεται μόνο με μέρος των στροφών, η κύρια ροή συνδέεται με όλες τις στροφές. Επιπλέον, η ροή διαρροής αναγκάζεται να περάσει το μεγαλύτερο μέρος της διαδρομής μέσω αέρα, η μαγνητική διαπερατότητα του οποίου λαμβάνεται ως μονάδα, δηλ. είναι εκατοντάδες φορές μικρότερη από τη μαγνητική διαπερατότητα του χάλυβα, μέσω του οποίου κλείνει η ροή F 0 . Όλα αυτά ισχύουν τόσο για την κανονική λειτουργία όσο και για τη λειτουργία βραχυκυκλώματος του μετασχηματιστή. Ωστόσο, δεδομένου ότι οι ροές διαρροής καθορίζονται από τα ρεύματα στις περιελίξεις και στη λειτουργία βραχυκυκλώματος τα ρεύματα αυξάνονται εκατοντάδες φορές, οι ροές F p αυξάνονται επίσης κατά το ίδιο ποσό. Ταυτόχρονα, υπερβαίνουν σημαντικά τη ροή Ф 0. Οι ροές διαρροής προκαλούν αυτοεπαγωγικά emfs E p1 και E p2 στις περιελίξεις, που κατευθύνονται ενάντια στο ρεύμα. Η αντίδραση, για παράδειγμα, emf E p2 μπορεί να θεωρηθεί κάποια πρόσθετη αντίσταση στο κύκλωμα του δευτερεύοντος τυλίγματος όταν είναι βραχυκυκλωμένο. Αυτή η αντίσταση ονομάζεται αντιδραστική. Για τη δευτερεύουσα περιέλιξη ισχύει η εξίσωση E 2 = U 2 + I 2 r 2 + (-E p2). Στη λειτουργία βραχυκυκλώματος, U 2 = 0 και η εξίσωση μετασχηματίζεται ως εξής: E 2 = I 2K r 2K + (-E p2K), ή E 2 = I 2K r 2K + I 2K x 2K, όπου ο δείκτης «k ” αναφέρεται στις αντιστάσεις και τα ρεύματα σε λειτουργία βραχυκυκλώματος. I 2K x 2K - επαγωγική πτώση τάσης σε λειτουργία βραχυκυκλώματος, ίση με την τιμή E p2K. x 2K είναι η αντίδραση της δευτερεύουσας περιέλιξης. Η εμπειρία δείχνει ότι, ανάλογα με την ισχύ του μετασχηματιστή, η αντίσταση x 2 είναι 5-10 φορές μεγαλύτερη από το r 2. Επομένως, στην πραγματικότητα, το ρεύμα I 2K δεν θα είναι 100, αλλά μόνο 10-20 φορές μεγαλύτερο από το ρεύμα I 2 κατά την κανονική λειτουργία του μετασχηματιστή (παραμελούμε την ενεργή αντίσταση λόγω της μικρής τιμής του). Κατά συνέπεια, στην πραγματικότητα, οι απώλειες στις περιελίξεις θα αυξηθούν όχι κατά 10.000, αλλά μόνο κατά 100-400 φορές. η θερμοκρασία των περιελίξεων κατά τη διάρκεια ενός βραχυκυκλώματος (μερικά δευτερόλεπτα) μόλις και μετά βίας θα φτάσει τους 150-200 ° C και δεν θα προκληθεί σοβαρή ζημιά στον μετασχηματιστή κατά τη διάρκεια αυτού του σύντομου χρόνου. Έτσι, χάρη στη διάχυση, ο μετασχηματιστής είναι σε θέση να προστατεύεται από ρεύματα βραχυκυκλώματος. Όλα τα εξεταζόμενα φαινόμενα συμβαίνουν κατά τη διάρκεια ενός βραχυκυκλώματος στους ακροδέκτες (εισόδους) της δευτερεύουσας περιέλιξης (βλ. σημεία α και β στο σχήμα 1). Αυτός είναι ένας τρόπος λειτουργίας έκτακτης ανάγκης για τους περισσότερους μετασχηματιστές ισχύος και, φυσικά, δεν συμβαίνει κάθε μέρα ή ακόμη και κάθε χρόνο. Κατά τη διάρκεια της λειτουργίας του (15-20 χρόνια), ο μετασχηματιστής μπορεί να έχει μόνο λίγα τέτοια σοβαρά βραχυκυκλώματα. Ωστόσο, πρέπει να είναι σχεδιασμένο και κατασκευασμένο έτσι ώστε να μην το καταστρέψουν και να προκαλέσουν ατύχημα. Είναι απαραίτητο να φανταστούμε ξεκάθαρα τα φαινόμενα που συμβαίνουν σε έναν μετασχηματιστή κατά τη διάρκεια ενός βραχυκυκλώματος και να συναρμολογήσουμε συνειδητά τα πιο κρίσιμα στοιχεία του σχεδιασμού του. Από αυτή την άποψη, ένα από τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά του μετασχηματιστή, η τάση βραχυκυκλώματος, παίζει πολύ σημαντικό ρόλο.
Προσδιορισμός παραμέτρων μετασχηματιστή
Εντελώς τυχαία, ο αναγνώστης μπορεί να πέσει στα χέρια ενός παλιού μετασχηματιστή εξόδου, ο οποίος, αν κρίνουμε από εμφάνιση, θα πρέπει να έχει καλά χαρακτηριστικά, αλλά δεν υπάρχει καμία απολύτως πληροφορία για το τι κρύβεται μέσα του. Ευτυχώς, είναι δυνατός ο εύκολος εντοπισμός των παραμέτρων ενός παλιού μετασχηματιστή εξόδου μόνο με ένα ψηφιακό γενικό βολτόμετρο, καθώς ο σχεδιασμός τους ακολουθεί πάντα αυστηρά καθορισμένους κανόνες.
Πριν ξεκινήσετε τον έλεγχο, πρέπει να σχεδιάσετε ένα διάγραμμα με όλες τις εξωτερικές συνδέσεις και βραχυκυκλωτήρες στον μετασχηματιστή και, στη συνέχεια, να τις αφαιρέσετε. (Η χρήση ψηφιακής φωτογραφικής μηχανής για αυτό το σκοπό έχει αποδειχθεί πολύ καρποφόρα.) Φυσικά, το πρωτεύον τύλιγμα πρέπει να έχει ένα μεσαίο σημείο για να επιτρέπει στον μετασχηματιστή να χρησιμοποιείται σε ένα κύκλωμα ώθησης-έλξης και μπορεί επίσης να υπάρχουν πρόσθετες βρύσες σε αυτό περιέλιξη για να παρέχει εξαιρετικά γραμμική λειτουργία. Κατά κανόνα, η αντίσταση περιέλιξης DC, μετρούμενη με ένα ωμόμετρο μεταξύ των ακραίων σημείων της περιέλιξης, θα είναι η μέγιστη τιμή αντίστασης μεταξύ όλων των τιμών που λαμβάνονται και μπορεί να κυμαίνεται από 100 έως 300 ohms. Εάν ανιχνευθεί μια περιέλιξη με παρόμοια τιμή αντίστασης, τότε, σχεδόν σε όλες τις περιπτώσεις, μπορούμε να υποθέσουμε ότι έχουν εντοπιστεί οι ακροδέκτες του μετασχηματιστή A 1 και A 2 που αντιστοιχούν στα ακραία σημεία του πρωτεύοντος τυλίγματος.
Για μετασχηματιστές υψηλής ποιότητας, το πρωτεύον τύλιγμα τυλίγεται συμμετρικά, δηλαδή η αντίσταση μεταξύ των ακραίων ακροδεκτών A 1 και A 2 και του μεσαίου σημείου της περιέλιξης υψηλής τάσης είναι πάντα ίση, επομένως το επόμενο βήμα είναι να προσδιοριστεί ο ακροδέκτης για η οποία η αντίσταση μεταξύ αυτού και των ακροδεκτών A 1 και A 2 θα ήταν ίση με το ήμισυ της αντίστασης μεταξύ των ακραίων σημείων της κύριας περιέλιξης. Ωστόσο, τα φθηνότερα μοντέλα μετασχηματιστών μπορεί να μην κατασκευάζονται τόσο προσεκτικά, επομένως η αντίσταση μεταξύ των δύο μισών της περιέλιξης μπορεί να μην είναι ακριβώς ίση.
Δεδομένου ότι για την κατασκευή της κύριας περιέλιξης του μετασχηματιστή, χωρίς καμία εξαίρεση, χρησιμοποιείται ένα καλώδιο της ίδιας διατομής, η βρύση, η οποία βρίσκεται σε μια στροφή που αποτελεί το 20% του συνολικού αριθμού στροφών μεταξύ του κεντρικού βρύση υψηλής τάσης και ακροδέκτης A 1 ή A 2, (διαμόρφωση για την πλήρη ισχύ του ενισχυτή) , θα έχουν επίσης αντίσταση 20% της τιμής αντίστασης μεταξύ του εξωτερικού ακροδέκτη A 1 ή A 2 και της κεντρικής βρύσης του το πρωτεύον τύλιγμα. Εάν ο μετασχηματιστής προοριζόταν για ενισχυτή υψηλότερης ποιότητας, τότε η πιο πιθανή θέση αυτής της βρύσης θα ήταν μια στροφή που αντιστοιχεί στο 47% της αντίστασης μεταξύ αυτών των ίδιων σημείων (η διαμόρφωση του ενισχυτή ισχύος που παρέχει ελάχιστη παραμόρφωση).
Το δευτερεύον τύλιγμα πιθανότατα θα έχει επίσης ζυγό αριθμό καλωδίων ή θα έχει ένα πάτημα. Αξίζει να θυμηθούμε ότι στην εποχή της ακμής των σωλήνων κενού, οι σύνθετες αντιστάσεις των ηχείων ήταν είτε 15 ohms (ηχεία υψηλής ποιότητας) είτε 4 ohms, επομένως οι μετασχηματιστές εξόδου βελτιστοποιήθηκαν για αυτές τις σύνθετες αντιστάσεις.
Η πιο συνηθισμένη επιλογή είναι η χρήση δύο όμοιων τμημάτων, χρησιμοποιώντας τις περιελίξεις σε σειρά για σύνθετες αντιστάσεις ηχείων 15 ohm ή παράλληλα για σύνθετες αντιστάσεις 4 ohm (στην πραγματικότητα 3,75 ohm). Εάν, αφού προσδιοριστεί η κύρια περιέλιξη του μετασχηματιστή, βρεθούν δύο περιελίξεις που έχουν αντίσταση συνεχούς ρεύματος περίπου 0,7 ohms το καθένα, τότε πιθανότατα υπάρχει ένα τυπικό δείγμα μετασχηματιστή.
Σε μετασχηματιστές υψηλής ποιότητας, η παραπάνω ιδέα αναπτύσσεται περαιτέρω όταν η δευτερεύουσα περιέλιξη αντιπροσωπεύεται από τέσσερα πανομοιότυπα τμήματα. Ενσύρματα σε σειρά χρησιμοποιούνται για τον τερματισμό ενός φορτίου 15 ohm, ωστόσο όταν όλα συνδέονται παράλληλα θα τερματίζουν ένα φορτίο 1 ohm. Αυτό δεν οφείλεται στο γεγονός ότι ήταν διαθέσιμα ηχεία 1 ohm (η εποχή των κακής ποιότητας crossover δεν είχε φτάσει ακόμη), αλλά επειδή ο μεγαλύτερος βαθμός τμηματοποίησης των περιελίξεων επέτρεψε έναν μετασχηματιστή υψηλότερης ποιότητας. Επομένως, θα πρέπει να αναζητήσετε τέσσερις περιελίξεις με περίπου την ίδια αντίσταση από την άποψη του DCκαι ίση σε τιμή με περίπου 0,3 Ohm. Πρέπει επίσης να ληφθεί υπόψη ότι εκτός από το γεγονός ότι η αντίσταση επαφής του καθετήρα μπορεί να αποτελέσει ένα πολύ σημαντικό ποσοστό όταν γίνονται μετρήσεις πολύ μικρών αντιστάσεων (πράγμα που καθιστά επιτακτική την ανάγκη όχι μόνο καθαρής αλλά και αξιόπιστης επαφής ), αλλά και ότι το συνηθισμένο ψηφιακό βολτόμετρο 41/ 2 ψηφίων δεν παρέχει επαρκή ακρίβεια κατά τη μέτρηση τόσο μικρών τιμών αντίστασης, επομένως συχνά πρέπει να κάνετε εικασίες και υποθέσεις.
Εάν, μετά την αναγνώριση της κύριας περιέλιξης, διαπιστωθεί ότι όλες οι υπόλοιπες περιελίξεις συνδέονται μεταξύ τους, τότε υπάρχει μια δευτερεύουσα περιέλιξη με βρύσες, η υψηλότερη τιμή αντίστασης της οποίας μετράται μεταξύ των ακροδεκτών 0 Ohm και (ας πούμε) 16 Ohm. Υποθέτοντας ότι δεν υπάρχει βρύση περιέλιξης που να ταιριάζει με την αντίσταση των 8 ohm, τότε η χαμηλότερη αντίσταση DC από οποιαδήποτε από αυτές τις απαγωγές θα είναι η βρύση των 4 ohm και το σημείο με αντίσταση 0 ohm θα είναι πιο κοντά στη βρύση των 4 ohm (συνήθως στη δευτερεύουσα περιελίξεις με ενδιάμεσες βρύσες, τείνουν να χρησιμοποιούν ένα παχύτερο σύρμα για τη βρύση 4 Ohm). Εάν αναμένεται η παρουσία βρύσης 8 ohm, τότε οι βρύσες θα πρέπει να αναγνωρίζονται χρησιμοποιώντας τη μέθοδο μέτρησης στο εναλλασσόμενο ρεύμα, το οποίο θα περιγραφεί παρακάτω.
Εάν ο σκοπός ορισμένων περιελίξεων δεν μπορεί να προσδιοριστεί, τότε πιθανότατα προορίζονται για ανάδραση, πιθανώς ενεργώντας στις καθόδους μεμονωμένων λαμπτήρων εξόδου ή για οργάνωση ανατροφοδότησης μεταξύ των σταδίων.
Σε κάθε περίπτωση, η ακριβέστερη αναγνώρισή τους μπορεί να πραγματοποιηθεί αργότερα, καθώς το επόμενο βήμα είναι να προσδιοριστεί η αναλογία μετασχηματισμού και, στη συνέχεια, με βάση τα αποτελέσματα που ελήφθησαν, να προσδιοριστεί η σύνθετη αντίσταση της κύριας περιέλιξης του μετασχηματιστή.
Προσοχή. Αν και οι ακόλουθες μετρήσεις δεν θα πρέπει να αποτελούν κίνδυνο για την ασφάλεια του μετασχηματιστή εξόδου εάν εκτελεστούν με ακρίβεια, ενδέχεται να τάσεις που αποτελούν κίνδυνο για την ανθρώπινη ζωή. Επομένως, εάν υπάρχουν κάθε είδους Εάν έχετε αμφιβολίες σχετικά με την επαγγελματική πείρα που απαιτείται για την εκτέλεση των μετρήσεων που περιγράφονται παρακάτω, θα πρέπει να εγκαταλείψετε αμέσως τις προσπάθειες να τις πραγματοποιήσετε.
Οι μετασχηματιστές εξόδου των κυκλωμάτων σωλήνων έχουν σχεδιαστεί για να μειώνουν την τάση από αρκετές εκατοντάδες βολτ σε δεκάδες βολτ στο εύρος συχνοτήτων από 20 Hz έως 20 kHz, επομένως η εφαρμογή τάσης δικτύου στους ακροδέκτες της κύριας περιέλιξης A 1 και A 2 κάνει δεν αποτελούν απειλή για τον μετασχηματιστή. Με την προϋπόθεση ότι οι ακροδέκτες A 1 και A 2 έχουν εντοπιστεί σωστά, θα πρέπει να εφαρμόσετε τάση δικτύου απευθείας στους ακροδέκτες A 1 και A 2 και να μετρήσετε την τάση στο δευτερεύον τύλιγμα για να προσδιορίσετε τον λόγο μετασχηματισμού (ή τον λόγο του αριθμού των στροφών του πρωτεύουσες και δευτερεύουσες περιελίξεις). Αυστηρά μιλώντας, για λόγους ασφαλείας, συνιστάται να τροφοδοτείτε όχι την τάση δικτύου, αλλά μια μειωμένη τάση από το LATR.
Η δοκιμή του μετασχηματιστή πρέπει να εκτελείται με την ακόλουθη σειρά:
Τοποθετήστε μια ασφάλεια στο καλώδιο τροφοδοσίας με το χαμηλότερο διαθέσιμο ρεύμα ασφάλειας, για παράδειγμα, μια ασφάλεια 3 A θα είναι αρκετή, αλλά η χρήση μιας ασφάλειας 1 A θα είναι προτιμότερη.
Συνδέστε τρία κοντά εύκαμπτα καλώδια στο βύσμα τροφοδοσίας (κατά προτίμηση με πείρο γείωσης). Για προφανείς λόγους ονομάζονται "σύρματα αυτοκτονίας" και επομένως πρέπει να διατηρούνται χωριστά και κλειδωμένα όταν δεν χρησιμοποιούνται.
Κολλήστε μια κονσέρβα ωτίδα στο άκρο του σύρματος με την ένδειξη "γείωση" και βιδώστε το ωτίο στο μεταλλικό πλαίσιο του μετασχηματιστή χρησιμοποιώντας ειδικές οδοντωτές ροδέλες για να εξασφαλίσετε πολύ καλή ηλεκτρική επαφή.
Συγκολλήστε το καλώδιο φάσης στον ακροδέκτη A 1 και το ουδέτερο (μηδέν) καλώδιο στον ακροδέκτη A 2.
Βεβαιωθείτε ότι η θέση όλων των συνδετικών βραχυκυκλωμάτων στο δευτερεύον κουβάρι είναι σκιαγραφημένη και μετά αφαιρούνται όλοι.
Ρυθμίστε τον τύπο μέτρησης του ψηφιακού βολτόμετρου σε "εναλλασσόμενη τάση" και συνδέστε το στους ακροδέκτες της δευτερεύουσας περιέλιξης.
Αφού βεβαιωθείτε ότι η ζυγαριά του οργάνου είναι ορατή, συνδέστε το βύσμα ρεύματος στην πρίζα. Εάν τα αποτελέσματα της μέτρησης δεν εμφανιστούν αμέσως στη συσκευή, αποσυνδέστε το φις από την πρίζα. Εάν η συσκευή ανιχνεύσει την παρουσία του
τάση στη δευτερεύουσα περιέλιξη, η τιμή της οποίας μπορεί να προσδιοριστεί, περιμένετε έως ότου σταθεροποιηθούν οι ενδείξεις της συσκευής, σημειώστε το αποτέλεσμα, κλείστε το ρεύμα και αποσυνδέστε το φις από την πρίζα.
Ελέγξτε την τιμή της τάσης δικτύου· για να το κάνετε αυτό, συνδέστε ένα ψηφιακό βολτόμετρο στους ακροδέκτες A 1 και A 2 του μετασχηματιστή και ενεργοποιήστε ξανά την τάση δικτύου. Καταγράψτε τις ενδείξεις της συσκευής.
Μετά από αυτό, μπορείτε να προσδιορίσετε τον συντελεστή μετασχηματισμού "Ν" χρησιμοποιώντας την ακόλουθη απλή σχέση μεταξύ των τάσεων:
Με την πρώτη ματιά, αυτή η διαδικασία δεν φαίνεται πολύ σημαντική, αλλά πρέπει να θυμόμαστε ότι οι σύνθετες αντιστάσεις είναι ανάλογες με το τετράγωνο του λόγου μετασχηματισμού, Ν 2, επομένως, γνωρίζοντας την αξία Ν είναι δυνατός ο προσδιορισμός της σύνθετης αντίστασης του πρωτεύοντος τυλίγματος, αφού η σύνθετη αντίσταση του δευτερεύοντος είναι ήδη γνωστή. Από όλα τα πολυάριθμα καλώδια, ο μετασχηματιστής έχει πέντε καλώδια που αποδείχθηκε ότι είναι ηλεκτρικά συνδεδεμένα μεταξύ τους (τα αποτελέσματα προέκυψαν όταν ηλεκτρικά έγιναν μετρήσεις αντίστασης χρησιμοποιώντας ψηφιακός ελεγκτής). Η μέγιστη τιμή αντίστασης μεταξύ δύο καλωδίων είναι 236 ohms, επομένως, οι ακροδέκτες αυτών των καλωδίων μπορούν να επισημανθούν ως A 1 και A 2. Αφού ένας ανιχνευτής του ψηφιακού ελεγκτή παρέμεινε συνδεδεμένος στον ακροδέκτη A 1, ανιχνεύτηκε ένα δεύτερο καλώδιο με αντίσταση 110 ohms. Η τιμή που προκύπτει είναι αρκετά κοντά στην τιμή αντίστασης των 118 ohms ώστε αυτό το σημείο θα μπορούσε να είναι η έξοδος από το κεντρικό σημείο της πρωτεύουσας περιέλιξης του μετασχηματιστή. Επομένως, αυτή η περιέλιξη μπορεί να αναγνωριστεί ως περιέλιξη υψηλής τάσης ενός μετασχηματιστή. Μετά από αυτό, θα πρέπει να μετακινήσετε έναν από τους αισθητήρες του ψηφιακού ελεγκτή στη μεσαία βρύση της περιέλιξης υψηλής τάσης και να μετρήσετε την αντίσταση σε σχέση με τα δύο εναπομείναντα καλώδια. Η τιμή αντίστασης για έναν ακροδέκτη ήταν 29 Ohms και για τον δεύτερο ήταν 32 Ohms. Δεδομένου ότι (29 ohms: 110 ohms) = 0,26 και (32 ohms: 118 ohms) = 0,27, είναι ασφαλές να υποθέσουμε ότι αυτές οι ακίδες χρησιμοποιούνται ως εξαιρετικά γραμμικές βρύσες για μέγιστη ισχύ (δηλαδή περίπου το 20% της περιέλιξης) . Ένας από τους ακροδέκτες, για τους οποίους η αντίσταση σε σχέση με τον ακροδέκτη Α έχει χαμηλότερη τιμή, αντιπροσωπεύει μια βρύση στο πλέγμα 2 λαμπτήρων V 1 , ζ 2 (V1) και η δεύτερη βρύση - στο πλέγμα των 2 λαμπτήρων V 2 , ζ 2 (V2) (Εικ. 5.23).
Η δευτερεύουσα περιέλιξη έχει μόνο δύο τμήματα, επομένως προορίζονται πιθανότατα να φέρουν φορτίο 4 ohm. Αυτή η υπόθεση επιβεβαιώνεται στη συνέχεια με μετρήσεις της αντίστασης των περιελίξεων των τμημάτων, για το πρώτο από αυτά ήταν 0,6 Ohm και για το δεύτερο 0,8 Ohm, το οποίο συμπίπτει με τυπικές τιμές για περιελίξεις που έχουν σχεδιαστεί για να ταιριάζουν με φορτία 4 Ohm.
Ρύζι. 5.23 Αναγνώριση περιελίξεων μετασχηματιστή με άγνωστες παραμέτρους
Κατά τη σύνδεση του μετασχηματιστή στο δίκτυο, καταγράφηκε μια εναλλασσόμενη τάση δικτύου 252 V και η τάση στις δευτερεύουσες περιελίξεις ήταν 5,60 V. Αντικαθιστώντας τις λαμβανόμενες τιμές στον τύπο για τον υπολογισμό του λόγου μετασχηματισμού, λαμβάνουμε:
Οι σύνθετες αντιστάσεις των περιελίξεων αλλάζουν αναλογικά Ν 2, οπότε ο λόγος της κύριας σύνθετης αντίστασης προς τη δευτερεύουσα σύνθετη αντίσταση είναι 45 2 = 2025. Εφόσον η δευτερεύουσα τάση μετρήθηκε σε ένα τμήμα 4 ohm, η κύρια σύνθετη αντίσταση θα πρέπει να είναι (2025 x 4 ohms) = 8100 ohms. Αυτό το αποτέλεσμα είναι αρκετά αποδεκτό, καθώς οι μετρήσεις που χρησιμοποιούν τάση δικτύου 252 V και συχνότητα 50 Hz θα μπορούσαν να μετατοπίσουν το σημείο λειτουργίας πιο κοντά στην περιοχή κορεσμού, γεγονός που οδήγησε σε σφάλματα στον προσδιορισμό των παραμέτρων. Επομένως, η προκύπτουσα τιμή μπορεί να στρογγυλοποιηθεί σε 8 kOhm.
Στη συνέχεια, είναι απαραίτητο να προσδιοριστεί η αρχή και το τέλος των περιελίξεων κάθε τμήματος της δευτερεύουσας περιέλιξης του μετασχηματιστή. Αυτό γίνεται συνδέοντας μόνο ένα καλώδιο μεταξύ του πρώτου και του δεύτερου τμήματος, στρέφοντας έτσι τις περιελίξεις των τμημάτων σε σειρά. Αφού εφαρμόσουμε τάση στο πρωτεύον τύλιγμα, παίρνουμε διπλάσια τάση στο δευτερεύον τύλιγμα, σε σύγκριση με την μεμονωμένη τάση στο καθένα. Δηλαδή, οι τάσεις των δύο τμημάτων αλληλοσυμπληρώνονται και, ως εκ τούτου, το άκρο της περιέλιξης του πρώτου τμήματος αποδείχθηκε ότι συνδέεται με την αρχή της περιέλιξης του δεύτερου, ώστε να μπορούμε να ορίσουμε την έξοδο του τμήματος όπου το καλώδιο σύνδεσης τελειώνει ως "+" και το άλλο άκρο ως "-". Ωστόσο, εάν δεν υπάρχει τάση στη δευτερεύουσα περιέλιξη, αυτό θα σημαίνει ότι οι περιελίξεις στα δύο τμήματα συνδέονται το ένα απέναντι από το άλλο, επομένως και οι δύο ακροδέκτες μπορούν να χαρακτηριστούν είτε ως "+" ή "-".
Αφού εντοπιστούν όλα τα τμήματα με πανομοιότυπα χαρακτηριστικά και καθοριστούν τα σημεία εκκίνησης των περιελίξεων για αυτά, μπορούν να μετρηθούν οι τάσεις σε όλα τα υπόλοιπα τυλίγματα και να προσδιοριστούν οι λόγοι μετασχηματισμού για αυτά, είτε σε σχέση με το πρωτεύον τύλιγμα είτε σε σχέση με το δευτερεύον, ανάλογα με το ποια μέθοδος θα είναι πιο βολική. Από αυτό το σημείο και μετά, είναι πιο βολικό να χρησιμοποιήσετε ένα κύκλωμα με σύντομες σημειώσεις, για παράδειγμα, η επίτευξη διπλάσιας αύξησης της τάσης της δευτερεύουσας περιέλιξης είναι πολύ σημαντική, καθώς αυτό το γεγονός μπορεί να σημαίνει είτε την παρουσία ενός τμήματος με βρύση από το μεσαίο σημείο ή χτυπήματα των 4 Ohms και 16 Ohms.
Οι κύριοι λόγοι για την αποτυχία των μετασχηματιστών στη διαδρομή συχνότητας ήχου
Οι μετασχηματιστές είναι μεταξύ των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων με τα περισσότερα μακροπρόθεσμαυπηρεσία που φτάνει τα 40 έτη ή περισσότερο. Ωστόσο, μερικές φορές μπορεί να αποτύχουν. Οι περιελίξεις του μετασχηματιστή είναι κατασκευασμένες από σύρμα, το οποίο μπορεί να αποτύχει εάν διαρρέουν πολύ υψηλά ρεύματα και η μόνωση του σύρματος μπορεί να τρυπηθεί εάν οι τάσεις που εφαρμόζονται στις περιελίξεις υπερβαίνουν τις επιτρεπόμενες τιμές.
Η πιο συνηθισμένη περίπτωση στην οποία οι μετασχηματιστές εξόδου αποτυγχάνουν είναι όταν αναγκάζεται να λειτουργήσει τον ενισχυτή σε κατάσταση υπερφόρτωσης. Αυτό μπορεί να συμβεί σε έναν ενισχυτή push-pull όταν ένας σωλήνας εξόδου είναι εντελώς απενεργοποιημένος (για παράδειγμα, έχει αποτύχει) και ο δεύτερος λειτουργεί με εμφανή υπερφόρτωση. Η αυτεπαγωγή διαρροής αυτού του μισού μετασχηματιστή, που θα πρέπει να διέρχεται το ρεύμα της λυχνίας σβηστή, τείνει να διατηρεί το ρεύμα αυτού του μισού της περιέλιξης αμετάβλητο, γεγονός που συνεπάγεται την εμφάνιση σημαντικών υπερτάσεων στο πρωτεύον τύλιγμα (κυρίως λόγω το emf αυτοεπαγωγής), που οδηγεί σε διάσπαση της μόνωσης ενδιάμεσης στροφής. Η διαδικασία αλλαγής της τάσης στο επαγωγικό τύλιγμα με την πάροδο του χρόνου χαρακτηρίζεται από την ακόλουθη διαφορική εξίσωση:
Αφού όταν το ρεύμα σπάει, η παράγωγός του τείνει στο άπειρο di/dt ≈ ∞, το προκύπτον EMF αυτοεπαγωγής αναπτύσσει μια τάση στο μισό τύλιγμα στο κύκλωμα της αποτυχημένης λάμπας, υπερβαίνοντας σημαντικά την τιμή της πηγής ισχύος υψηλής τάσης, η οποία μπορεί εύκολα να σπάσει τη μόνωση διακοπής.
Επίσης, η βλάβη της μόνωσης μπορεί να προκληθεί από ακατάλληλες συνθήκες λειτουργίας του εξοπλισμού. Ετσι. για παράδειγμα, εάν η υγρασία διεισδύσει σε έναν μετασχηματιστή, η μόνωση (η οποία χρησιμοποιείται συχνότερα ως ειδικό χαρτί) γίνεται πιο αγώγιμη, γεγονός που αυξάνει σημαντικά την πιθανότητα διάσπασής της.
Υπάρχει επίσης κίνδυνος βλάβης του μετασχηματιστή εξόδου εάν ο ενισχυτής κινείται από μεγάφωνα των οποίων η σύνθετη αντίσταση είναι σημαντικά χαμηλότερη από την απαιτούμενη. Σε αυτή την περίπτωση, σε υψηλά επίπεδα όγκου, τα ρεύματα που διαρρέουν τις περιελίξεις του μετασχηματιστή μπορεί να υπερβαίνουν σημαντικά.
Ένα άλλο συγκεκριμένο πρόβλημα σε ορισμένες περιπτώσεις προκύπτει σε ενισχυτές όχι πολύ υψηλής ποιότητας, για παράδειγμα σε αυτούς που κάποτε χρησιμοποιήθηκαν ευρέως για ηλεκτρικές κιθάρες. Λόγω του γεγονότος ότι ο ρυθμός ανόδου του ρεύματος κατά την υπερφόρτωση είναι πολύ υψηλός και η ποιότητα του μετασχηματιστή εξόδου που χρησιμοποιείται σε ενισχυτές ηλεκτρικής κιθάρας συνήθως δεν είναι πολύ καλή, οι υψηλές τιμές επαγωγής διαρροής μπορούν να οδηγήσουν σε τέτοια υψηλές αξίεςτάση (emf αυτοεπαγωγής) στις περιελίξεις, η οποία δεν αποκλείει την εμφάνιση εξωτερικού ηλεκτρικού τόξου. Επιπλέον, ο ίδιος ο μετασχηματιστής θα μπορούσε να σχεδιαστεί με τέτοιο τρόπο ώστε να αντέχει με ασφάλεια μια τέτοια τυχαία υπέρταση. Η τάση που απαιτείται για την εκκίνηση ενός ηλεκτρικού τόξου εξαρτάται σε κάποιο βαθμό από τον βαθμό μόλυνσης της διαδρομής κατά μήκος της οποίας αναπτύσσεται, επομένως η μόλυνση (ειδικά αγώγιμη) μειώνει αυτήν την τάση τόξου. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα αποτυπώματα άνθρακα που απομένουν από προηγούμενες διεργασίες τόξου οδηγούν αναμφίβολα σε μείωση της τάσης που απαιτείται για να συμβεί μια νέα διεργασία τόξου.
Όλοι οι μετασχηματιστές λειτουργούν σε δύο βασικούς τρόπους λειτουργίας: υπό φορτίο και σε ρελαντί. Ωστόσο, είναι γνωστός ένας άλλος τρόπος λειτουργίας, στον οποίο οι μηχανικές δυνάμεις και η ροή διαρροής στις περιελίξεις αυξάνονται απότομα. Αυτή η λειτουργία ονομάζεται βραχυκύκλωμα μετασχηματιστή. Αυτή η κατάσταση συμβαίνει όταν το πρωτεύον τύλιγμα λαμβάνει ισχύ και το δευτερεύον τύλιγμα κλείνει στις εισόδους του. Κατά τη διάρκεια ενός βραχυκυκλώματος, εμφανίζεται αντίδραση, ενώ το ρεύμα συνεχίζει να ρέει στη δευτερεύουσα περιέλιξη από το πρωτεύον.
Στη συνέχεια, το ρεύμα δίνεται στον καταναλωτή, που είναι η δευτερεύουσα περιέλιξη. Έτσι, συμβαίνει η διαδικασία βραχυκυκλώματος του μετασχηματιστή.
Η ουσία ενός βραχυκυκλώματος
Σε ένα κλειστό τμήμα, προκύπτει αντίσταση, η τιμή της οποίας είναι πολύ μικρότερη από την αντίσταση φορτίου. Υπάρχει απότομη αύξηση στην πρωτοβάθμια και δευτερεύοντα ρεύματα, το οποίο μπορεί να κάψει αμέσως τις περιελίξεις και να καταστρέψει εντελώς τον μετασχηματιστή. Αυτό όμως δεν συμβαίνει και η προστασία καταφέρνει να το αποσυνδέσει από το δίκτυο. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η αυξημένη διάχυση και τα πεδία του μετασχηματιστή μειώνουν σημαντικά την επίδραση των ρευμάτων βραχυκυκλώματος και επίσης προστατεύουν την περιέλιξη από ηλεκτροδυναμικά και θερμικά φορτία. Επομένως, ακόμη και αν υπάρχουν απώλειες στις περιελίξεις, απλά δεν έχουν χρόνο να έχουν τον αρνητικό αντίκτυπό τους.
Προειδοποίηση βραχυκυκλώματος
Κατά την κανονική λειτουργία του μετασχηματιστή, η τιμή των ηλεκτροδυναμικών δυνάμεων είναι ελάχιστη. Σε αυτό το διάστημα τα ρεύματα και οι δυνάμεις δεκαπλασιάζονται, δημιουργώντας σοβαρό κίνδυνο. Ως αποτέλεσμα, οι περιελίξεις μπορούν να παραμορφωθούν, η σταθερότητά τους χάνεται, τα πηνία κάμπτονται και τα παρεμβύσματα συνθλίβονται υπό την επίδραση αξονικών δυνάμεων.
Προκειμένου να μειωθούν οι ηλεκτροδυναμικές δυνάμεις, οι περιελίξεις πιέζονται αξονικά κατά τη συναρμολόγηση. Αυτή η λειτουργία εκτελείται επανειλημμένα: πρώτα, όταν τοποθετούνται οι περιελίξεις και τοποθετούνται οι άνω δοκοί και, στη συνέχεια, μετά το στέγνωμα του ενεργού μέρους. Η δεύτερη λειτουργία έχει ιδιαίτερη σημασία για τη μείωση των δυνάμεων, καθώς σε περίπτωση πίεσης κακής ποιότητας, υπό την επίδραση ενός κλεισίματος, το πηνίο μπορεί να μετατοπιστεί ή να καταστραφεί. Ένας σοβαρός κίνδυνος θέτει η σύμπτωση του συντονισμού του ίδιου του πηνίου με τη συχνότητα που υπάρχει στην ηλεκτροδυναμική δύναμη. Ο συντονισμός μπορεί να προκαλέσει δυνάμεις που δεν είναι καθόλου επικίνδυνες κατά την κανονική λειτουργία.
Για να βελτιωθεί η ποιότητα του μετασχηματιστή, κατά τη συναρμολόγηση είναι απαραίτητο να εξαλειφθεί αμέσως η πιθανή συρρίκνωση της μόνωσης, να ισοπεδωθούν όλα τα ύψη και να διασφαλιστεί η υψηλής ποιότητας πίεση. Με την επιφύλαξη συμμόρφωσης με τα απαραίτητα τεχνολογικές διαδικασίες, ένα βραχυκύκλωμα του μετασχηματιστή μπορεί κάλλιστα να κάνει χωρίς σοβαρές συνέπειες.