Modalità corto circuito il trasformatore è chiamato tale modalità quando i terminali dell'avvolgimento secondario sono chiusi da un conduttore di corrente con una resistenza pari a zero (ZH = 0). Si crea un cortocircuito del trasformatore in condizioni operative modalità di emergenza, Perché corrente secondaria, e quindi quello primario aumenta di diverse decine di volte rispetto a quello nominale. Pertanto, nei circuiti con trasformatori, è prevista una protezione che, in caso di cortocircuito, spegne automaticamente il trasformatore.
In condizioni di laboratorio, è possibile condurre un test di cortocircuito del trasformatore, in cui i terminali dell'avvolgimento secondario sono cortocircuitati e all'avvolgimento primario viene applicata una tensione Uk alla quale la corrente nell'avvolgimento primario non superi il valore nominale (Ik caratteristica del trasformatore indicato nel passaporto.
Così (%):
dove U1nom è la tensione primaria nominale.
La tensione di cortocircuito dipende dalla tensione più alta degli avvolgimenti del trasformatore. Quindi, ad esempio, a una tensione maggiore di 6-10 kV uK = 5,5%, a 35 kV uK = 6,5÷7,5%, a 110 kV uK = 10,5%, ecc. Come si vede, con aumentando la nominale più alta tensione, la tensione di cortocircuito del trasformatore aumenta.
Quando la tensione Uk è pari al 5-10% della tensione primaria nominale, la corrente magnetizzante (corrente a vuoto) diminuisce di 10-20 volte o anche in modo più significativo. Pertanto, in modalità cortocircuito si considera così
Anche il flusso magnetico principale Ф diminuisce di 10-20 volte e i flussi di dispersione degli avvolgimenti diventano paragonabili al flusso principale.
Poiché quando l'avvolgimento secondario del trasformatore è cortocircuitato, la tensione ai suoi terminali è U2 = 0, equazione e. d.s. per lei prende forma
e l'equazione della tensione per un trasformatore è scritta come
Questa equazione corrisponde al circuito equivalente del trasformatore mostrato in Fig. 1.
Diagramma vettoriale di un trasformatore durante un cortocircuito corrispondente all'equazione e al diagramma di Fig. 1, mostrato in Fig. 2. La tensione di cortocircuito ha componenti attivi e reattivi. L'angolo φк tra i vettori di queste tensioni e corrente dipende dal rapporto tra le componenti induttive attive e reattive della resistenza del trasformatore.
Riso. 1. Circuito equivalente del trasformatore in caso di cortocircuito
Riso. 2. Schema vettoriale di un trasformatore durante un cortocircuito
Per trasformatori con potenza nominale 5-50 kVA XK/RK = 1 ÷ 2; con una potenza nominale pari o superiore a 6300 kVA XK/RK = 10 o superiore. Pertanto, si ritiene che i trasformatori ad alta potenza Regno Unito = Ucr, a impedenza ZK = Xk.
Esperienza di cortocircuito.
Questo esperimento, come la prova a vuoto, viene effettuato per determinare i parametri del trasformatore. Viene assemblato un circuito (Fig. 3), in cui l'avvolgimento secondario è cortocircuitato con un ponticello metallico o un conduttore con una resistenza prossima allo zero. All'avvolgimento primario viene applicata una tensione Uk alla quale la corrente al suo interno è uguale al valore nominale I1nom.
Riso. 3. Schema dell'esperimento sul cortocircuito del trasformatore
Sulla base dei dati di misurazione, vengono determinati i seguenti parametri del trasformatore.
Tensione di cortocircuito
dove UK è la tensione misurata da un voltmetro su I1, = I1nom. In modalità cortocircuito il Regno Unito è molto piccolo, quindi le perdite a vuoto sono centinaia di volte inferiori rispetto a quelle in modalità cortocircuito tensione nominale. Pertanto, possiamo assumere che Ppo = 0 e la potenza misurata da un wattmetro è la perdita di potenza Ppk causata dalla resistenza attiva degli avvolgimenti del trasformatore.
All'attuale I1, = I1nom otteniamo perdite di potenza nominali per il riscaldamento degli avvolgimenti Rpk.nom, che vengono chiamati perdite elettriche o perdite da cortocircuito.
Dall'equazione della tensione per il trasformatore, nonché dal circuito equivalente (vedi Fig. 1), otteniamo
dove ZK è l'impedenza del trasformatore.
Come è noto, in modalità carico l'avvolgimento secondario del trasformatore è collegato alla resistenza dei ricevitori. Nel circuito secondario si stabilisce una corrente proporzionale al carico del trasformatore. Quando mangi elevato numero ricevitori, ci sono spesso casi in cui l'isolamento dei cavi di collegamento è rotto. Se i fili che alimentano i ricevitori entrano in contatto in punti in cui l'isolamento è danneggiato, si verificherà una modalità chiamata cortocircuito (cortocircuito) della sezione del circuito. Se i fili di collegamento provenienti dall'avvolgimento sono chiusi da qualche parte nei punti aeb, situati prima del ricevitore di energia (Figura 1), si verificherà un cortocircuito nell'avvolgimento secondario del trasformatore. In questa modalità l'avvolgimento secondario verrà cortocircuitato. Allo stesso tempo, continuerà a ricevere energia dall'avvolgimento primario e a restituirla circuito secondario, che ora è costituito solo dall'avvolgimento e da parte dei fili di collegamento. 1 - avvolgimento primario; 2 - avvolgimento secondario; 3 - circuito magnetico Figura 1 - Cortocircuito sui terminali dell'avvolgimento secondario del trasformatore A prima vista, sembra che in caso di cortocircuito il trasformatore debba inevitabilmente collassare, poiché la resistenza r 2 degli avvolgimenti e dei fili di collegamento è decine di volte inferiore alla resistenza r del ricevitore. Se assumiamo che la resistenza di carico r sia almeno 100 volte maggiore di r 2, allora la corrente di cortocircuito I 2k dovrebbe essere 100 volte maggiore della corrente I 2 a operazione normale trasformatore. Perché corrente primaria aumenta anche di 100 volte (I 1 ω 1 = I 2 ω 2), le perdite negli avvolgimenti del trasformatore aumenteranno notevolmente, vale a dire 100 2 volte (I 2 r), cioè 10.000 volte. In queste condizioni, la temperatura degli avvolgimenti raggiungerà i 500-600 ° C in 1-2 s e si bruceranno rapidamente. Inoltre, quando un trasformatore è in funzione, sono sempre presenti forze meccaniche tra gli avvolgimenti che tendono ad allontanare l'avvolgimento nelle direzioni radiale e assiale. Queste forze sono proporzionali al prodotto delle correnti I 1 I 2 negli avvolgimenti e se durante un cortocircuito ciascuna delle correnti I 1 e I 2 aumenta, ad esempio, 100 volte, le forze aumenteranno 10.000 volte. Le loro dimensioni raggiungerebbero centinaia di tonnellate e gli avvolgimenti del trasformatore collasserebbero istantaneamente. Tuttavia, in pratica ciò non accade. I trasformatori solitamente resistono ai cortocircuiti per periodi di tempo molto brevi finché la protezione non li disconnette dalla rete. Durante un cortocircuito, l'effetto di una resistenza aggiuntiva si manifesta bruscamente, limitando la corrente di cortocircuito negli avvolgimenti. Questa resistenza è associata ai flussi di dispersione magnetica Ф Р1 e Ф Р2, che si diramano dal flusso principale Ф 0 e si chiudono ciascuno attorno a parte delle spire del “loro” avvolgimento 1 o 2 (Figura 2).
1 - avvolgimento primario; 2 - avvolgimento secondario; 3 - asse comune degli avvolgimenti e dell'asta del trasformatore; 4 - circuito magnetico; 5 - canale di diffusione principale
Figura 2 - Flussi di dispersione e disposizione concentrica degli avvolgimenti del trasformatore È molto difficile misurare direttamente l’entità della dispersione: i percorsi lungo i quali questi flussi possono chiudersi sono troppo diversi. Pertanto, in pratica, la dispersione viene valutata in base all'effetto che ha sulla tensione e sulle correnti negli avvolgimenti. È ovvio che i flussi di dispersione aumentano all'aumentare della corrente che scorre negli avvolgimenti. È anche ovvio che durante il normale funzionamento del trasformatore, il flusso disperso costituisce una frazione relativamente piccola del flusso principale Ф 0 . Infatti il flusso disperso è accoppiato solo ad una parte delle spire, il flusso principale è collegato a tutte le spire. Inoltre, il flusso di dispersione è costretto a passare per la maggior parte attraverso l'aria, la cui permeabilità magnetica è considerata unitaria, cioè è centinaia di volte inferiore alla permeabilità magnetica dell'acciaio, attraverso il quale il flusso F 0 è chiuso . Tutto ciò vale sia per il funzionamento normale che per la modalità di cortocircuito del trasformatore. Tuttavia, poiché i flussi di dispersione sono determinati dalle correnti negli avvolgimenti e in modalità cortocircuito le correnti aumentano centinaia di volte, anche i flussi F p aumentano della stessa quantità; allo stesso tempo superano significativamente la portata Ф 0. I flussi di dispersione inducono negli avvolgimenti forze elettromagnetiche di autoinduzione E p1 ed E p2, dirette contro la corrente. La reazione, ad esempio, emf E p2 può essere considerata una resistenza aggiuntiva nel circuito dell'avvolgimento secondario quando è cortocircuitato. Questa resistenza è chiamata reattiva. Per l'avvolgimento secondario vale l'equazione E 2 = U 2 + I 2 r 2 + (-E p 2). In modalità cortocircuito, U 2 = 0 e l'equazione si trasforma come segue: E 2 = I 2K r 2K + (-E p2K), oppure E 2 = I 2K r 2K + I 2K x 2K, dove il pedice “k ” si riferisce alle resistenze e alle correnti in modalità cortocircuito; I 2 K x 2 K - caduta di tensione induttiva in modalità cortocircuito, pari al valore E p 2 K; x 2 K è la reattanza dell'avvolgimento secondario. L'esperienza dimostra che, a seconda della potenza del trasformatore, la resistenza x 2 è 5-10 volte maggiore di r 2. Pertanto, in realtà, la corrente I 2 K non sarà 100, ma solo 10-20 volte maggiore della corrente I 2 durante il normale funzionamento del trasformatore (trascuriamo la resistenza attiva a causa del suo piccolo valore). Di conseguenza, in realtà, le perdite negli avvolgimenti aumenteranno non di 10.000, ma solo di 100-400 volte; la temperatura degli avvolgimenti durante un cortocircuito (alcuni secondi) raggiungerà a malapena i 150-200 ° C e in questo breve periodo non si verificheranno danni gravi al trasformatore. Quindi, grazie alla dissipazione, il trasformatore è in grado di proteggersi dalle correnti di cortocircuito. Tutti i fenomeni considerati si verificano durante un cortocircuito ai terminali (ingressi) dell'avvolgimento secondario (vedere punti a e b della Figura 1). Per la maggior parte si tratta di un'operazione di emergenza trasformatori di potenza e, ovviamente, non si verifica tutti i giorni e nemmeno ogni anno. Durante il suo funzionamento (15-20 anni), il trasformatore può presentare solo pochi cortocircuiti di questo tipo. Tuttavia, deve essere progettato e fabbricato in modo che non lo distruggano e non causino incidenti. È necessario immaginare chiaramente i fenomeni che si verificano in un trasformatore durante un cortocircuito e assemblare consapevolmente i componenti più critici della sua progettazione. A questo proposito, uno dei le caratteristiche più importanti trasformatore - tensione di cortocircuito. ESPERIENZA DI TRASFORMATORI DI CORTO CIRCUITO
È necessario fare una distinzione tra un cortocircuito in condizioni operative e un'esperienza di cortocircuito.
Cortocircuito del trasformatore La sua modalità viene chiamata quando l'avvolgimento secondario del trasformatore è in cortocircuito. In condizioni operative, un cortocircuito è una modalità di emergenza in cui all'interno del trasformatore viene rilasciata una grande quantità di calore che può distruggerlo.
Esperienza di cortocircuito eseguita con una tensione primaria notevolmente ridotta a un valore basso (circa il 5-10% della tensione primaria nominale). Il suo valore viene scelto in modo tale che la corrente I 1 nell'avvolgimento primario sia uguale al valore nominale, nonostante il cortocircuito dell'avvolgimento secondario. Utilizzando una serie di strumenti di misura (Fig. 103), la tensione U 1k, la corrente I 1 k e la potenza P 1 k vengono determinate attraverso l'esperienza .
Corrente I2 al valore nominale I 1 avrà anche valore nominale. Eds E 2 in questo esperimento riguarderemo solo la caduta di tensione interna, ovvero E 2 K = I 2 z 2 , e al carico nominale
2 = 2 + 2
quindi E 2 k è solo una piccola percentuale di E 2 . Bassa fem E 2 corrisponde ad un piccolo flusso magnetico principale. Le perdite di energia nel circuito magnetico sono proporzionali al quadrato del flusso magnetico, quindi durante un esperimento di cortocircuito sono insignificanti. Ma in entrambi gli avvolgimenti di questo esperimento, le correnti hanno valori nominali, quindi le perdite di energia negli avvolgimenti sono le stesse del carico nominale. Di conseguenza, la potenza P 1k ricevuta dal trasformatore dalla rete durante un cortocircuito viene spesa in perdite di energia nei fili degli avvolgimenti:
P1K =I21r1+I222r2 .
Allo stesso tempo, in base alla tensione di cortocircuito, viene determinata la caduta di tensione nel trasformatore al carico nominale (in % della tensione primaria). Per questi motivi la tensione di cortocircuito (con avvolgimento in cortocircuito basso voltaggio) è sempre indicato sul pannello del trasformatore.
Modalità cortocircuito
Come è noto, in modalità carico l'avvolgimento secondario del trasformatore è collegato alla resistenza dei ricevitori. Nel circuito secondario si stabilisce una corrente proporzionale al carico del trasformatore. Quando si alimenta un gran numero di ricevitori, si verificano spesso casi in cui l'isolamento dei cavi di collegamento è rotto. Se i fili che alimentano i ricevitori entrano in contatto in punti in cui l'isolamento è danneggiato, si verificherà una modalità chiamata cortocircuito (cortocircuito) della sezione del circuito. Se i fili di collegamento provenienti dall'avvolgimento sono chiusi da qualche parte nei punti aeb, situati prima del ricevitore di energia (Figura 1), si verificherà un cortocircuito nell'avvolgimento secondario del trasformatore. In questa modalità l'avvolgimento secondario verrà cortocircuitato. Allo stesso tempo continuerà a ricevere energia dall'avvolgimento primario e a trasferirla al circuito secondario, che ora è costituito solo dall'avvolgimento e da parte dei fili di collegamento. 
1 - avvolgimento primario; 2 - avvolgimento secondario; 3 - circuito magnetico Figura 1 - Cortocircuito sui terminali dell'avvolgimento secondario del trasformatore A prima vista, sembra che in caso di cortocircuito il trasformatore debba inevitabilmente collassare, poiché la resistenza r 2 degli avvolgimenti e dei fili di collegamento è decine di volte inferiore alla resistenza r del ricevitore. Se assumiamo che la resistenza di carico r sia almeno 100 volte maggiore di r 2, la corrente di cortocircuito I 2k dovrebbe essere 100 volte maggiore della corrente I 2 durante il normale funzionamento del trasformatore. Poiché anche la corrente primaria aumenta di 100 volte (I 1 ω 1 = I 2 ω 2), le perdite negli avvolgimenti del trasformatore aumenteranno notevolmente, vale a dire 100 2 volte (I 2 r), cioè 10.000 volte. In queste condizioni, la temperatura degli avvolgimenti raggiungerà i 500-600 ° C in 1-2 s e si bruceranno rapidamente. Inoltre, quando un trasformatore è in funzione, sono sempre presenti forze meccaniche tra gli avvolgimenti che tendono ad allontanare l'avvolgimento nelle direzioni radiale e assiale. Queste forze sono proporzionali al prodotto delle correnti I 1 I 2 negli avvolgimenti e se durante un cortocircuito ciascuna delle correnti I 1 e I 2 aumenta, ad esempio, 100 volte, le forze aumenteranno 10.000 volte. Le loro dimensioni raggiungerebbero centinaia di tonnellate e gli avvolgimenti del trasformatore collasserebbero istantaneamente. Tuttavia, in pratica ciò non accade. I trasformatori solitamente resistono ai cortocircuiti per periodi di tempo molto brevi finché la protezione non li disconnette dalla rete. Durante un cortocircuito, l'effetto di una resistenza aggiuntiva si manifesta bruscamente, limitando la corrente di cortocircuito negli avvolgimenti. Questa resistenza è associata ai flussi di dispersione magnetica Ф Р1 e Ф Р2, che si diramano dal flusso principale Ф 0 e si chiudono ciascuno attorno a parte delle spire del “loro” avvolgimento 1 o 2 (Figura 2). 
1 - avvolgimento primario; 2 - avvolgimento secondario; 3 - asse comune degli avvolgimenti e dell'asta del trasformatore; 4 - circuito magnetico; 5 - canale di diffusione principale Figura 2 - Flussi di dispersione e disposizione concentrica degli avvolgimenti del trasformatore È molto difficile misurare direttamente l’entità della dispersione: i percorsi lungo i quali questi flussi possono chiudersi sono troppo diversi. Pertanto, in pratica, la dispersione viene valutata in base all'effetto che ha sulla tensione e sulle correnti negli avvolgimenti. È ovvio che i flussi di dispersione aumentano all'aumentare della corrente che scorre negli avvolgimenti. È anche ovvio che durante il normale funzionamento del trasformatore, il flusso disperso costituisce una frazione relativamente piccola del flusso principale Ф 0 . Infatti il flusso disperso è accoppiato solo ad una parte delle spire, il flusso principale è collegato a tutte le spire. Inoltre, il flusso di dispersione è costretto a passare per la maggior parte attraverso l'aria, la cui permeabilità magnetica è considerata unitaria, cioè è centinaia di volte inferiore alla permeabilità magnetica dell'acciaio, attraverso il quale il flusso F 0 è chiuso . Tutto ciò vale sia per il funzionamento normale che per la modalità di cortocircuito del trasformatore. Tuttavia, poiché i flussi di dispersione sono determinati dalle correnti negli avvolgimenti e in modalità cortocircuito le correnti aumentano centinaia di volte, anche i flussi F p aumentano della stessa quantità; allo stesso tempo superano significativamente la portata Ф 0. I flussi di dispersione inducono negli avvolgimenti forze elettromagnetiche di autoinduzione E p1 ed E p2, dirette contro la corrente. La reazione, ad esempio, emf E p2 può essere considerata una resistenza aggiuntiva nel circuito dell'avvolgimento secondario quando è cortocircuitato. Questa resistenza è chiamata reattiva. Per l'avvolgimento secondario vale l'equazione E 2 = U 2 + I 2 r 2 + (-E p2). In modalità cortocircuito, U 2 = 0 e l'equazione si trasforma come segue: E 2 = I 2K r 2K + (-E p2K), oppure E 2 = I 2K r 2K + I 2K x 2K, dove il pedice “k ” si riferisce alle resistenze e alle correnti in modalità cortocircuito; I 2K x 2K - caduta di tensione induttiva in modalità cortocircuito, pari al valore E p2K; x 2K è la reattanza dell'avvolgimento secondario. L'esperienza dimostra che, a seconda della potenza del trasformatore, la resistenza x 2 è 5-10 volte maggiore di r 2. Pertanto, in realtà, la corrente I 2K non sarà 100, ma solo 10-20 volte maggiore della corrente I 2 durante il normale funzionamento del trasformatore (trascuriamo la resistenza attiva a causa del suo piccolo valore). Di conseguenza, in realtà, le perdite negli avvolgimenti aumenteranno non di 10.000, ma solo di 100-400 volte; la temperatura degli avvolgimenti durante un cortocircuito (alcuni secondi) raggiungerà a malapena i 150-200 ° C e in questo breve periodo non si verificheranno danni gravi al trasformatore. Quindi, grazie alla dissipazione, il trasformatore è in grado di proteggersi dalle correnti di cortocircuito. Tutti i fenomeni considerati si verificano durante un cortocircuito ai terminali (ingressi) dell'avvolgimento secondario (vedere punti a e b della Figura 1). Questa è una modalità operativa di emergenza per la maggior parte dei trasformatori di potenza e, ovviamente, non si verifica tutti i giorni e nemmeno ogni anno. Durante il suo funzionamento (15-20 anni), il trasformatore può presentare solo pochi cortocircuiti di questo tipo. Tuttavia, deve essere progettato e fabbricato in modo che non lo distruggano e non causino incidenti. È necessario immaginare chiaramente i fenomeni che si verificano in un trasformatore durante un cortocircuito e assemblare consapevolmente i componenti più critici della sua progettazione. A questo proposito, una delle caratteristiche più importanti del trasformatore, la tensione di cortocircuito, gioca un ruolo molto significativo.
Determinazione dei parametri del trasformatore
Per caso, il lettore potrebbe cadere nelle mani di un vecchio trasformatore di uscita che, a giudicare aspetto, dovrebbe avere buone caratteristiche, ma non ci sono assolutamente informazioni su cosa si nasconde al suo interno. Fortunatamente è possibile identificare facilmente i parametri di un vecchio trasformatore di uscita anche solo con un voltmetro digitale universale, poiché la loro progettazione segue sempre regole rigorosamente definite.
Prima di iniziare il controllo, è necessario disegnare uno schema di tutte le connessioni esterne e i ponticelli sul trasformatore, quindi rimuoverli. (L'uso di una fotocamera digitale per questo scopo si è rivelato molto fruttuoso.) Naturalmente, l'avvolgimento primario deve avere una presa nel punto medio per consentire l'utilizzo del trasformatore in un circuito push-pull, e potrebbero esserci anche prese aggiuntive su questo avvolgimento per fornire un funzionamento ultra-lineare. Di norma, la resistenza dell'avvolgimento CC, misurata con un ohmmetro tra i punti estremi dell'avvolgimento, sarà il valore di resistenza massimo tra tutti i valori ottenuti e potrà variare da 100 a 300 ohm. Se viene rilevato un avvolgimento con un valore di resistenza simile, in quasi tutti i casi si può supporre che siano stati identificati i terminali del trasformatore A 1 e A 2 corrispondenti ai punti estremi dell'avvolgimento primario.
Per i trasformatori di alta qualità, l'avvolgimento primario è avvolto simmetricamente, ovvero la resistenza tra i terminali estremi A 1 e A 2 e il punto medio dell'avvolgimento ad alta tensione è sempre uguale, quindi il passo successivo è determinare il terminale per quale la resistenza tra esso e i terminali A 1 e A 2 sarebbe pari alla metà della resistenza tra i punti estremi dell'avvolgimento primario. Tuttavia, i modelli più economici di trasformatori potrebbero non essere realizzati con la stessa attenzione, quindi la resistenza tra le due metà dell'avvolgimento potrebbe non essere esattamente uguale.
Poiché per realizzare l'avvolgimento primario del trasformatore, senza eccezioni, viene utilizzato un filo della stessa sezione, la presa, che si trova su una spira che costituisce il 20% del numero totale di spire tra la centrale La presa ad alta tensione e il terminale A 1 o A 2, (configurazione per prelevare tutta la potenza dell'amplificatore), avranno anche una resistenza pari al 20% del valore di resistenza tra il terminale esterno A 1 o A 2 e la presa centrale di l'avvolgimento primario. Se il trasformatore fosse destinato ad un amplificatore di qualità superiore, la posizione più probabile di questa presa sarebbe una svolta corrispondente al 47% della resistenza tra questi stessi punti (la configurazione dell'amplificatore di potenza che fornisce una distorsione minima).
Molto probabilmente anche l'avvolgimento secondario avrà un numero pari di conduttori o avrà una presa. Vale la pena ricordare che ai tempi d'oro delle valvole a vuoto, le impedenze dei diffusori erano 15 ohm (diffusori premium) o 4 ohm, quindi i trasformatori di uscita erano ottimizzati per queste impedenze.
L'opzione più comune è quella di utilizzare due sezioni identiche, utilizzando gli avvolgimenti in serie per impedenze degli altoparlanti da 15 ohm, o in parallelo per impedenze da 4 ohm (in realtà 3,75 ohm). Se, dopo aver determinato l'avvolgimento primario del trasformatore, vengono rilevati due avvolgimenti con resistenze CC di circa 0,7 ohm ciascuno, molto probabilmente si tratta di un campione di trasformatore standard.
Nei trasformatori di alta qualità, l'idea di cui sopra viene ulteriormente sviluppata quando l'avvolgimento secondario è rappresentato da quattro sezioni identiche. Cablati in serie vengono utilizzati per terminare un carico da 15 ohm, tuttavia quando tutti collegati in parallelo termineranno un carico da 1 ohm. Ciò non è dovuto al fatto che fossero disponibili altoparlanti da 1 ohm (non era ancora arrivata l'era dei crossover di scarsa qualità), ma perché una maggiore sezionalizzazione degli avvolgimenti consentiva un trasformatore di qualità superiore. Pertanto, dovresti cercare quattro avvolgimenti con approssimativamente la stessa resistenza in termini di DC e pari in valore a circa 0,3 Ohm. Va inoltre tenuto presente che, oltre al fatto che la resistenza di contatto della sonda può costituire una proporzione molto significativa quando si effettuano misurazioni di resistenze molto piccole (il che rende imperativo avere non solo un contatto pulito ma anche affidabile ), ma anche che il solito voltmetro digitale a 2 cifre da 41/ A non fornisce una precisione sufficiente quando si misurano valori di resistenza così piccoli, per cui spesso è necessario fare supposizioni.
Se, dopo aver identificato l'avvolgimento primario, si determina che tutti gli avvolgimenti rimanenti sono collegati insieme, allora c'è un avvolgimento secondario con prese, il cui valore di resistenza più alto viene misurato tra i terminali da 0 Ohm e (diciamo) 16 Ohm. Supponendo che non vi sia alcuna presa di avvolgimento corrispondente alla resistenza da 8 ohm, la resistenza CC più bassa da uno qualsiasi di questi cavi sarà la presa da 4 ohm e il punto con resistenza da 0 ohm sarà più vicino alla presa da 4 ohm (solitamente nel secondario). avvolgimenti con prese tra spire, tendono ad utilizzare un filo più spesso per la presa da 4 Ohm). Se è prevista la presenza di una presa da 8 ohm, allora le prese dovrebbero essere identificate utilizzando il metodo di misurazione a corrente alternata, che verrà descritto di seguito.
Se non è possibile determinare lo scopo di alcuni avvolgimenti, molto probabilmente sono destinati al feedback, possibilmente agendo sui catodi delle singole lampade di uscita o per l'organizzazione del feedback interstadio.
In ogni caso, la loro identificazione più precisa potrà essere effettuata successivamente, in quanto il passo successivo consiste nel determinare il rapporto di trasformazione, e quindi, in base ai risultati ottenuti, determinare l'impedenza dell'avvolgimento primario del trasformatore.
Attenzione. Sebbene le seguenti misurazioni non dovrebbero rappresentare un pericolo per la sicurezza del trasformatore di uscita se eseguite accuratamente, potrebbero esserlo tensioni che rappresentano un pericolo per la vita umana. Pertanto, se ci sono qualsiasi tipo Se avete dubbi sull'esperienza professionale richiesta per eseguire le misurazioni descritte di seguito, dovreste immediatamente abbandonare ogni tentativo di eseguirle.
I trasformatori di uscita dei circuiti a valvole sono progettati per ridurre la tensione da diverse centinaia di volt a decine di volt nell'intervallo di frequenza da 20 Hz a 20 kHz, quindi l'applicazione della tensione di rete ai terminali dell'avvolgimento primario A 1 e A 2 non non rappresentare alcun pericolo per il trasformatore. Premesso che i terminali A 1 e A 2 sono stati identificati correttamente, è necessario applicare la tensione di rete direttamente ai terminali A 1 e A 2 e misurare la tensione sull'avvolgimento secondario per determinare il rapporto di trasformazione (ovvero il rapporto tra il numero di spire dell'avvolgimento secondario) avvolgimenti primari e secondari). A rigor di termini, per ragioni di sicurezza, si consiglia di fornire non la tensione di rete, ma una tensione ridotta dal LATR.
Il test del trasformatore deve essere eseguito nel seguente ordine:
Installare un fusibile nel cavo di alimentazione con la corrente di fusibile più bassa disponibile, ad esempio sarà sufficiente un fusibile da 3 A, ma sarà preferibile utilizzare un fusibile da 1 A;
Collegare tre fili corti e flessibili alla spina di alimentazione (preferibilmente con un pin di messa a terra). Per ovvi motivi vengono chiamati “fili suicidi” e vanno quindi tenuti separati e chiusi a chiave quando non vengono utilizzati;
Saldare un capocorda stagnato all'estremità del filo etichettato "terra" e avvitare il capocorda al telaio metallico del trasformatore utilizzando apposite rondelle dentellate per garantire un ottimo contatto elettrico;
Saldare il filo di fase al terminale A 1 e il filo neutro (zero) al terminale A 2;
Fare attenzione a tracciare la posizione di tutti i ponticelli di collegamento sulla matassa secondaria, dopodiché rimuoverli tutti;
Impostare il tipo di misura del voltmetro digitale su “tensione alternata” e collegarlo ai terminali dell'avvolgimento secondario;
Dopo esserti assicurato che la scala dello strumento sia in vista, collega la spina di alimentazione alla presa. Se i risultati della misurazione non vengono visualizzati immediatamente sul dispositivo, scollegare la spina dalla presa. Se il dispositivo rileva la presenza di
tensione nell'avvolgimento secondario, il cui valore può essere determinato, attendere che le letture del dispositivo si stabilizzino, annotare il risultato, spegnere l'alimentazione di rete e scollegare la spina dalla presa di corrente;
Controllare il valore della tensione di rete; per fare ciò collegare un voltmetro digitale ai morsetti A 1 e A 2 del trasformatore e ridare la tensione di rete. Annotare le letture del dispositivo.
Successivamente, puoi determinare il coefficiente di trasformazione "N" utilizzando la seguente semplice relazione tra le tensioni:
A prima vista questa procedura non sembra molto significativa, ma occorre ricordare che le impedenze sono proporzionali al quadrato del rapporto di trasformazione, N 2, quindi, conoscendone il valore N è possibile determinare l'impedenza dell'avvolgimento primario, poiché l'impedenza del secondario è già nota: tra tutti i numerosi fili, il trasformatore ha cinque fili che risultano essere collegati elettricamente tra loro (i risultati sono stati ottenuti quando si effettuano collegamenti elettrici le misurazioni della resistenza sono state effettuate utilizzando tester digitale). Il valore massimo di resistenza tra due fili è 236 ohm, pertanto i terminali di questi fili possono essere etichettati come A 1 e A 2. Dopo che una sonda del tester digitale è rimasta collegata al pin A 1, è stato rilevato un secondo filo con una resistenza di 110 ohm. Il valore risultante è abbastanza vicino al valore di resistenza di 118 ohm che questo punto potrebbe essere l'uscita dal punto centrale dell'avvolgimento primario del trasformatore. Pertanto, questo avvolgimento può essere identificato come l'avvolgimento ad alta tensione di un trasformatore. Successivamente, dovresti spostare una delle sonde del tester digitale sulla presa centrale dell'avvolgimento ad alta tensione e misurare la resistenza relativa ai due conduttori rimanenti. Il valore di resistenza per un terminale era di 29 Ohm e per il secondo era di 32 Ohm. Dato che (29 ohm: 110 ohm) = 0,26 e (32 ohm: 118 ohm) = 0,27, è lecito ritenere che questi pin siano utilizzati come prese ultralineari per la massima potenza (cioè circa il 20% dell'avvolgimento) . Uno dei terminali, per il quale la resistenza relativa al terminale A ha un valore inferiore, rappresenta una presa sulla rete 2 lampade V 1 , G 2(V1) e il secondo tocco - alla griglia di 2 lampade V 2 , G 2(V2) (Fig. 5.23).
L'avvolgimento secondario ha solo due sezioni, quindi molto probabilmente sono destinate a sostenere un carico di 4 ohm. Questa ipotesi viene poi confermata dalle misurazioni della resistenza degli avvolgimenti delle sezioni, per la prima è stata di 0,6 Ohm, per la seconda 0,8 Ohm, che coincide con valori tipici per avvolgimenti progettati per sopportare carichi di 4 Ohm.
Riso. 5.23 Identificazione degli avvolgimenti del trasformatore con parametri sconosciuti
Quando si collega il trasformatore alla rete, è stata registrata una tensione di rete alternata di 252 V e la tensione sugli avvolgimenti secondari era di 5,60 V. Sostituendo i valori ottenuti nella formula per il calcolo del rapporto di trasformazione, otteniamo:
Le impedenze degli avvolgimenti cambiano proporzionalmente N 2, quindi il rapporto tra l'impedenza primaria e l'impedenza secondaria è 45 2 = 2025. Poiché la tensione secondaria è stata misurata su una sezione da 4 ohm, l'impedenza primaria dovrebbe essere (2025 x 4 ohm) = 8100 ohm. Questo risultato è abbastanza accettabile, poiché le misurazioni con una tensione di rete di 252 V e una frequenza di 50 Hz potrebbero spostare il punto di lavoro più vicino alla zona di saturazione, causando errori nella determinazione dei parametri. Pertanto, il valore risultante può essere arrotondato a 8 kOhm.
Successivamente è necessario determinare l'inizio e la fine degli avvolgimenti di ciascuna sezione dell'avvolgimento secondario del trasformatore. Questo viene fatto collegando un solo filo tra la prima e la seconda sezione, mettendo così in serie gli avvolgimenti delle sezioni. Dopo aver applicato la tensione all'avvolgimento primario, otteniamo il doppio della tensione sull'avvolgimento secondario, rispetto alla tensione individuale su ciascuno. Cioè le tensioni delle due sezioni si completano a vicenda e, quindi, l'estremità dell'avvolgimento della prima sezione risulta essere collegata all'inizio dell'avvolgimento della seconda, quindi possiamo designare l'uscita della sezione dove il cavo di collegamento termina con "+" e l'altra estremità con "-". Tuttavia, se non c'è tensione sull'avvolgimento secondario, ciò significherà che gli avvolgimenti nelle due sezioni sono collegati uno di fronte all'altro, quindi entrambi i terminali possono essere designati come “+” o “-”.
Dopo aver individuato tutte le sezioni con identiche caratteristiche e determinato per esse i punti di partenza degli avvolgimenti, è possibile misurare le tensioni su tutti i restanti avvolgimenti e determinare per essi i rapporti di trasformazione, sia relativi all'avvolgimento primario che rispetto al secondario, a seconda di quale sarà il metodo più conveniente. Da questo momento in poi è più conveniente utilizzare un circuito con note corte, ad esempio ottenere un aumento doppio della tensione dell'avvolgimento secondario è molto significativo, poiché questo fatto può significare sia la presenza di una sezione con una presa da il punto medio, o le prese di 4 Ohm e 16 Ohm.
Le ragioni principali del guasto dei trasformatori nel percorso della frequenza audio
I trasformatori sono tra i componenti elettronici che ne contengono di più lungo termine servizio che raggiunge i 40 anni o più. Tuttavia, a volte possono fallire. Gli avvolgimenti del trasformatore sono costituiti da filo, che può guastarsi se attraversato da correnti troppo elevate, e l'isolamento del filo può perforarsi se le tensioni applicate agli avvolgimenti superano i valori consentiti.
Il caso più comune in cui i trasformatori di uscita si guastano è quando è costretto a far funzionare l'amplificatore in modalità di sovraccarico. Ciò può accadere in un amplificatore push-pull quando un tubo di uscita è completamente disabilitato (ad esempio, guasto) e il secondo funziona con evidente sovraccarico. L'induttanza di dispersione di quella metà del trasformatore, che dovrebbe far passare la corrente della lampada spenta, tende a mantenere invariata la corrente di questa metà dell'avvolgimento, il che comporta la comparsa di notevoli sovratensioni nell'avvolgimento primario (dovute principalmente a la fem di autoinduzione), portando alla rottura dell'isolamento tra le spire. Il processo di modifica della tensione sull'avvolgimento induttivo nel tempo è caratterizzato dalla seguente equazione differenziale:
Da quando la corrente si interrompe, la sua derivata tende all'infinito di/dt ≈ ∞, l'EMF di autoinduzione risultante sviluppa una tensione sul semiavvolgimento nel circuito della lampada guasta, che supera significativamente il valore della fonte di alimentazione ad alta tensione, che può facilmente sfondare l'isolamento interturn.
Inoltre, la rottura dell'isolamento può essere causata da condizioni operative inadeguate dell'apparecchiatura. COSÌ. ad esempio, se l'umidità penetra nel trasformatore, l'isolamento (che viene spesso utilizzato come carta speciale) diventa più conduttivo, il che aumenta significativamente la probabilità di guasto.
Esiste anche il rischio di guasto del trasformatore di uscita se l'amplificatore è pilotato da altoparlanti la cui impedenza è notevolmente inferiore a quella richiesta. In questo caso, a livelli di volume elevati, le correnti che fluiscono attraverso gli avvolgimenti del trasformatore potrebbero essere notevolmente superate.
Un altro problema specifico in alcuni casi si pone negli amplificatori di scarsa qualità, ad esempio quelli che un tempo erano ampiamente utilizzati per le chitarre elettriche. A causa del fatto che la velocità di aumento della corrente durante il sovraccarico è molto elevata e la qualità del trasformatore di uscita utilizzato negli amplificatori per chitarra elettrica di solito non è molto buona, valori elevati di induttanza di dispersione possono portare a tali valori elevati tensione (fem di autoinduzione) sugli avvolgimenti, che non esclude il verificarsi di un arco elettrico esterno. Inoltre, il trasformatore stesso potrebbe essere progettato in modo tale da resistere in sicurezza a tale sovratensione accidentale. La tensione necessaria per innescare un arco elettrico dipende in una certa misura dal grado di contaminazione del percorso lungo il quale si sviluppa, quindi la contaminazione (soprattutto conduttiva) riduce questa tensione dell'arco. Questo è il motivo per cui le impronte di carbonio lasciate dai precedenti processi di arco portano senza dubbio a una riduzione della tensione richiesta affinché si verifichi un nuovo processo di arco.
Tutti i trasformatori funzionano in due modalità principali: sotto carico e a Al minimo. Tuttavia, è nota un'altra modalità operativa, in cui le forze meccaniche e il flusso di dispersione negli avvolgimenti aumentano notevolmente. Questa modalità è chiamata cortocircuito del trasformatore. Questa situazione si verifica quando l'avvolgimento primario riceve alimentazione e l'avvolgimento secondario si chiude ai suoi ingressi. Durante un cortocircuito si verifica una reattanza, mentre la corrente continua a fluire nell'avvolgimento secondario dal primario.
Quindi la corrente viene fornita al consumatore, che è l'avvolgimento secondario. Pertanto, si verifica il processo di cortocircuito del trasformatore.
L'essenza di un cortocircuito
In una sezione chiusa si verifica una resistenza, il cui valore è molto inferiore alla resistenza del carico. C'è un forte aumento delle primarie e correnti secondarie, che può bruciare istantaneamente gli avvolgimenti e distruggere completamente il trasformatore. Ciò però non accade e la protezione riesce a disconnetterlo dalla rete. Ciò è dovuto al fatto che la maggiore dissipazione e i campi del trasformatore riducono significativamente l'impatto delle correnti di cortocircuito e proteggono anche l'avvolgimento dai carichi elettrodinamici e termici. Pertanto, anche se si verificano perdite negli avvolgimenti, semplicemente non hanno il tempo di manifestare il loro impatto negativo.
Avviso di cortocircuito
Durante il normale funzionamento del trasformatore, il valore delle forze elettrodinamiche è minimo. Durante questo periodo, le correnti e le forze aumentano di dieci volte, creando un serio pericolo. Di conseguenza, gli avvolgimenti possono deformarsi, perdere la loro stabilità, piegare le bobine e schiacciare le guarnizioni sotto l'influenza delle forze assiali.
Per ridurre le forze elettrodinamiche, gli avvolgimenti vengono pressati assialmente durante l'assemblaggio. Questa operazione viene eseguita ripetutamente: prima quando sono montati gli avvolgimenti e installate le travi superiori, quindi dopo aver asciugato la parte attiva. La seconda operazione è di particolare importanza per ridurre le forze, poiché in caso di pressatura di scarsa qualità, sotto l'azione di una chiusura, la bobina può spostarsi o distruggersi. Un grave pericolo è rappresentato dalla coincidenza della risonanza propria della bobina con la frequenza presente nella forza elettrodinamica. La risonanza può causare forze che non sono affatto pericolose durante il normale funzionamento.
Per migliorare la qualità del trasformatore, durante l'assemblaggio è necessario eliminare immediatamente eventuali ritiri dell'isolamento, livellare tutte le altezze e garantire una pressatura di alta qualità. Fatto salvo il rispetto del necessario processi tecnologici, un cortocircuito del trasformatore potrebbe benissimo non avere conseguenze gravi.