Tryb zwarcie transformator nazywa się takim trybem, gdy zaciski uzwojenia wtórnego są zamknięte przewodem prądowym o rezystancji równej zeru (ZH = 0). Tworzy się zwarcie transformatora w warunkach pracy Tryb awaryjny, ponieważ prąd wtórny, a zatem pierwotny wzrasta kilkadziesiąt razy w porównaniu do nominalnego. Dlatego w obwodach z transformatorami zapewnione jest zabezpieczenie, które w przypadku zwarcia automatycznie wyłącza transformator.
W warunkach laboratoryjnych można przeprowadzić próbne zwarcie transformatora, w którym zwierane są zaciski uzwojenia wtórnego, a do uzwojenia pierwotnego przykładane jest takie napięcie Uk, przy którym prąd w uzwojeniu pierwotnym nie przekracza wartości znamionowej (charakterystyka Ik transformatora wskazana w paszporcie.
Zatem (%):
gdzie U1nom jest znamionowym napięciem pierwotnym.
Napięcie zwarciowe zależy od najwyższego napięcia uzwojeń transformatora. Czyli np. przy wyższym napięciu 6-10 kV uK = 5,5%, przy 35 kV uK = 6,5÷7,5%, przy 110 kV uK = 10,5% itd. Jak widać przy zwiększaniu wartości znamionowej wyższej napięcie, wzrasta napięcie zwarciowe transformatora.
Gdy napięcie Uk wynosi 5-10% znamionowego napięcia pierwotnego, prąd magnesowania (prąd jałowy) zmniejsza się 10-20 razy lub nawet bardziej znacząco. Dlatego uważa się, że w trybie zwarcia
Główny strumień magnetyczny Ф również zmniejsza się 10-20 razy, a strumienie rozproszenia uzwojeń stają się porównywalne ze strumieniem głównym.
Ponieważ w przypadku zwarcia uzwojenia wtórnego transformatora napięcie na jego zaciskach wynosi U2 = 0, równanie e. ds. dla niej przybiera to formę
a równanie napięcia dla transformatora zapisuje się jako
Równanie to odpowiada obwodowi zastępczemu transformatora pokazanego na ryc. 1.
Schemat wektorowy transformatora podczas zwarcia odpowiadający równaniu i schematowi na ryc. 1, pokazany na ryc. 2. Napięcie zwarciowe ma składową czynną i bierną. Kąt φк pomiędzy wektorami tych napięć i prądów zależy od stosunku aktywnych i reaktywnych składników indukcyjnych rezystancji transformatora.
Ryż. 1. Obwód zastępczy transformatora w przypadku zwarcia
Ryż. 2. Schemat wektorowy transformatora podczas zwarcia
Dla transformatorów o mocy znamionowej 5-50 kVA XK/RK = 1 ÷ 2; o mocy znamionowej 6300 kVA lub większej XK/RK = 10 i większej. Dlatego uważa się, że transformatory duża moc Wielka Brytania = Ucr, a impedancja ZK = Xk.
Doświadczenie zwarciowe.
Eksperyment ten, podobnie jak test bez obciążenia, przeprowadza się w celu określenia parametrów transformatora. Montowany jest obwód (ryc. 3), w którym uzwojenie wtórne jest zwierane metalową zworką lub przewodnikiem o rezystancji bliskiej zeru. Do uzwojenia pierwotnego przyłożone jest napięcie Uk, przy którym prąd w nim jest równy wartości znamionowej I1nom.
Ryż. 3. Schemat eksperymentu zwarciowego transformatora
Na podstawie danych pomiarowych wyznaczane są następujące parametry transformatora.
Napięcie zwarciowe
gdzie UK to napięcie mierzone woltomierzem na I1, = I1nom. W trybie zwarciowym Wielka Brytania jest bardzo mała, więc straty bez obciążenia są setki razy mniejsze niż w przypadku napięcie znamionowe. Można zatem założyć, że Ppo = 0, a moc mierzona watomierzem jest stratą mocy Ppk spowodowaną rezystancją czynną uzwojeń transformatora.
Przy prądzie I1, = I1nom otrzymujemy znamionowe straty mocy na nagrzewanie uzwojeń Rpk.nom, które są tzw straty elektryczne lub straty zwarciowe.
Z równania napięcia transformatora, a także z obwodu zastępczego (patrz ryc. 1) otrzymujemy
gdzie ZK jest impedancją transformatora.
Jak wiadomo, w trybie obciążenia uzwojenie wtórne transformatora jest połączone z rezystancją odbiorników. W obwodzie wtórnym ustala się prąd proporcjonalny do obciążenia transformatora. Podczas jedzenia duża liczba odbiorników często zdarza się, że izolacja przewodów łączących jest uszkodzona. Jeżeli przewody zasilające odbiorniki zetkną się w miejscach uszkodzenia izolacji, nastąpi stan zwany zwarciem odcinka obwodu. Jeżeli przewody łączące wychodzące z uzwojenia zostaną zwarte gdzieś w punktach a i b, znajdujących się przed odbiornikiem energii (rys. 1), wówczas nastąpi zwarcie w uzwojeniu wtórnym transformatora. W tym trybie uzwojenie wtórne zostanie zwarte. Jednocześnie będzie nadal pobierał energię z uzwojenia pierwotnego i oddawał ją obwód wtórny, który obecnie składa się tylko z uzwojenia i części przewodów łączących. 1 - uzwojenie pierwotne; 2 - uzwojenie wtórne; 3 - obwód magnetyczny Rysunek 1 - Zwarcie na zaciskach uzwojenia wtórnego transformatora Na pierwszy rzut oka wydaje się, że w przypadku zwarcia transformator musi nieuchronnie się załamać, ponieważ rezystancja r2 przewodów uzwojenia i łączących jest dziesiątki razy mniejsza niż rezystancja r odbiornika. Jeśli założymy, że rezystancja obciążenia r jest co najmniej 100 razy większa niż r 2, wówczas prąd zwarciowy I 2k powinien być 100 razy większy niż prąd I 2 przy normalna operacja transformator. Ponieważ prąd pierwotny wzrasta również 100 razy (I 1 ω 1 = I 2 ω 2), straty w uzwojeniach transformatora gwałtownie wzrosną, a mianowicie 100 2 razy (I 2 r), tj. 10 000 razy. W tych warunkach temperatura uzwojeń osiągnie 500-600 ° C w ciągu 1-2 sekund i szybko się wypali. Ponadto, gdy transformator pracuje, pomiędzy uzwojeniami zawsze występują siły mechaniczne, które mają tendencję do rozsuwania uzwojenia w kierunku promieniowym i osiowym. Siły te są proporcjonalne do iloczynu prądów I 1 I 2 w uzwojeniach, a jeśli podczas zwarcia każdy z prądów I 1 i I 2 wzrośnie na przykład 100 razy, wówczas siły wzrosną 10 000 razy. Ich rozmiar sięgałby setek ton, a uzwojenia transformatora natychmiast by się zawaliły. Jednak w praktyce tak się nie dzieje. Transformatory z reguły wytrzymują zwarcia przez bardzo krótki czas, do momentu aż zabezpieczenie odłączy je od sieci. Podczas zwarcia gwałtownie objawia się efekt dodatkowego oporu, ograniczając prąd zwarciowy w uzwojeniach. Opór ten jest związany ze strumieniami upływu magnetycznego Ф Р1 i Ф Р2, które odgałęziają się od głównego strumienia Ф 0 i każdy zamyka się wokół części zwojów „swojego” uzwojenia 1 lub 2 (rysunek 2).
1 - uzwojenie pierwotne; 2 - uzwojenie wtórne; 3 - wspólna oś uzwojeń i pręta transformatora; 4 - obwód magnetyczny; 5 - główny kanał rozpraszający
Rysunek 2 - Strumienie upływu i koncentryczne rozmieszczenie uzwojeń transformatora Bardzo trudno jest bezpośrednio zmierzyć wielkość rozpraszania: ścieżki, wzdłuż których można zamknąć te przepływy, są zbyt zróżnicowane. Dlatego w praktyce upływ ocenia się na podstawie jego wpływu na napięcie i prądy w uzwojeniach. Jest oczywiste, że strumienie rozproszenia rosną wraz ze wzrostem prądu płynącego w uzwojeniach. Oczywiste jest również, że podczas normalnej pracy transformatora strumień rozproszenia stanowi stosunkowo niewielką część strumienia głównego Ф 0 . Rzeczywiście, strumień upływu jest połączony tylko z częścią zwojów, strumień główny jest podłączony do wszystkich zwojów. Ponadto strumień wycieku jest zmuszony przejść większą część przez powietrze, którego przenikalność magnetyczna jest traktowana jako jedność, tj. Jest setki razy mniejsza niż przenikalność magnetyczna stali, przez którą przepływ F 0 jest zamknięty . Wszystko to dotyczy zarówno normalnej pracy, jak i trybu zwarciowego transformatora. Ponieważ jednak strumienie upływu są określone przez prądy w uzwojeniach, a w trybie zwarciowym prądy zwiększają się setki razy, strumienie F p również zwiększają się o tę samą wielkość; jednocześnie znacznie przekraczają przepływ Ф 0. Przepływy upływu indukują w uzwojeniach siły samoindukcyjne E p1 i E p2, skierowane przeciwnie do prądu. Reakcję, na przykład, emf E p2 można uznać za dodatkowy opór w obwodzie uzwojenia wtórnego, gdy jest on zwarty. Ten opór nazywa się reaktywnym. Dla uzwojenia wtórnego obowiązuje równanie E 2 = U 2 + I 2 r 2 + (-E p 2). W trybie zwarciowym U 2 = 0 i równanie przekształca się w następujący sposób: E 2 = I 2K r 2K + (-E p2K), lub E 2 = I 2K r 2K + I 2K x 2K, gdzie indeks dolny „k ” odnosi się do rezystancji i prądów w trybie zwarciowym; I 2 K x 2 K - indukcyjny spadek napięcia w trybie zwarciowym równy wartości E p 2 K; x 2 K to reaktancja uzwojenia wtórnego. Doświadczenie pokazuje, że w zależności od mocy transformatora rezystancja x 2 jest 5-10 razy większa niż r 2. Dlatego w rzeczywistości prąd I 2 K nie będzie 100, ale tylko 10-20 razy większy niż prąd I 2 podczas normalnej pracy transformatora (pomijamy rezystancję czynną ze względu na jej małą wartość). W rezultacie w rzeczywistości straty w uzwojeniach wzrosną nie o 10 000, ale tylko 100–400 razy; temperatura uzwojeń podczas zwarcia (kilkusekundowego) ledwo osiągnie 150-200°C i w tym krótkim czasie w transformatorze nie nastąpi żadne poważne uszkodzenie. Dzięki rozpraszaniu transformator jest w stanie chronić się przed prądami zwarciowymi. Wszystkie rozpatrywane zjawiska zachodzą podczas zwarcia na zaciskach (wejściach) uzwojenia wtórnego (patrz punkty a i b na rysunku 1). Dla większości jest to operacja awaryjna transformatory mocy i oczywiście nie zdarza się to codziennie ani nawet co roku. W czasie swojej eksploatacji (15-20 lat) transformator może mieć tylko kilka takich poważnych zwarć. Musi być jednak zaprojektowany i wyprodukowany tak, aby go nie zniszczyć i nie spowodować wypadku. Należy jasno wyobrazić sobie zjawiska zachodzące w transformatorze podczas zwarcia i świadomie skompletować najważniejsze elementy jego konstrukcji. W tej kwestii jeden z najważniejsze cechy transformator - napięcie zwarciowe. DOŚWIADCZENIE Z TRANSFORMATOREM ZWARCIOWYM
Należy dokonać rozróżnienia pomiędzy zwarciem w warunkach eksploatacyjnych a doświadczeniem zwarcia.
Zwarcie transformatora Jego tryb wywoływany jest w przypadku zwarcia uzwojenia wtórnego transformatora. W warunkach pracy zwarcie jest stanem awaryjnym, w którym wewnątrz transformatora wydziela się duża ilość ciepła, co może go zniszczyć.
Doświadczenie zwarciowe wykonywane przy znacznie obniżonym napięciu pierwotnym do niewielkiej wartości (około 5-10% znamionowego napięcia pierwotnego). Jego wartość dobiera się tak, aby prąd I 1 w uzwojeniu pierwotnym był równy wartości znamionowej, pomimo zwarcia uzwojenia wtórnego. Za pomocą zestawu przyrządów pomiarowych (ryc. 103) wyznacza się na podstawie doświadczenia napięcie U 1k, prąd I 1 k i moc P 1 k .
Prąd I 2 przy wartości nominalnej I 1 będzie miała również wartość nominalną. wyd mi 2 w tym eksperymencie obejmie jedynie wewnętrzny spadek napięcia, czyli E 2 K = I 2 z 2 , i przy obciążeniu znamionowym
2 = 2 + 2
dlatego E 2 k to tylko kilka procent mi 2 . Niski poziom emf mi 2 odpowiada małemu głównemu strumieniowi magnetycznemu. Straty energii w obwodzie magnetycznym są proporcjonalne do kwadratu strumienia magnetycznego, więc podczas eksperymentu zwarciowego są nieistotne. Ale w obu uzwojeniach w tym eksperymencie prądy mają wartości znamionowe, więc straty energii w uzwojeniach są takie same jak przy obciążeniu znamionowym. W związku z tym moc P 1k otrzymana przez transformator z sieci podczas zwarcia jest wydawana na straty energii w drutach uzwojeń:
P 1K =Ja 2 1 r 1 + Ja 2 2 r 2 .
Jednocześnie na podstawie napięcia zwarciowego określa się spadek napięcia w transformatorze przy obciążeniu znamionowym (w % napięcia pierwotnego). Z tych powodów napięcie zwarciowe (przy zwartym uzwojeniu niskie napięcie) jest zawsze wskazane na panelu transformatora.
Tryb zwarcia
Jak wiadomo, w trybie obciążenia uzwojenie wtórne transformatora jest połączone z rezystancją odbiorników. W obwodzie wtórnym ustala się prąd proporcjonalny do obciążenia transformatora. Podczas zasilania dużej liczby odbiorników często zdarza się, że izolacja przewodów łączących jest uszkodzona. Jeżeli przewody zasilające odbiorniki zetkną się w miejscach uszkodzenia izolacji, nastąpi stan zwany zwarciem odcinka obwodu. Jeżeli przewody łączące wychodzące z uzwojenia zostaną zwarte gdzieś w punktach a i b, znajdujących się przed odbiornikiem energii (rys. 1), wówczas nastąpi zwarcie w uzwojeniu wtórnym transformatora. W tym trybie uzwojenie wtórne zostanie zwarte. Jednocześnie będzie nadal pobierał energię z uzwojenia pierwotnego i przesyłał ją do obwodu wtórnego, który obecnie składa się tylko z uzwojenia i części przewodów łączących. 
1 - uzwojenie pierwotne; 2 - uzwojenie wtórne; 3 - obwód magnetyczny Rysunek 1 - Zwarcie na zaciskach uzwojenia wtórnego transformatora Na pierwszy rzut oka wydaje się, że w przypadku zwarcia transformator musi nieuchronnie się załamać, ponieważ rezystancja r2 przewodów uzwojenia i łączących jest dziesiątki razy mniejsza niż rezystancja r odbiornika. Jeśli przyjmiemy, że rezystancja obciążenia r jest co najmniej 100 razy większa niż r 2, wówczas prąd zwarciowy I 2k powinien być 100 razy większy niż prąd I 2 podczas normalnej pracy transformatora. Ponieważ prąd pierwotny również wzrasta 100 razy (I 1 ω 1 = I 2 ω 2), straty w uzwojeniach transformatora gwałtownie wzrosną, a mianowicie 100 2 razy (I 2 r), tj. 10 000 razy. W tych warunkach temperatura uzwojeń osiągnie 500-600 ° C w ciągu 1-2 sekund i szybko się wypali. Ponadto, gdy transformator pracuje, pomiędzy uzwojeniami zawsze występują siły mechaniczne, które mają tendencję do rozsuwania uzwojenia w kierunku promieniowym i osiowym. Siły te są proporcjonalne do iloczynu prądów I 1 I 2 w uzwojeniach, a jeśli podczas zwarcia każdy z prądów I 1 i I 2 wzrośnie na przykład 100 razy, wówczas siły wzrosną 10 000 razy. Ich rozmiar sięgałby setek ton, a uzwojenia transformatora natychmiast by się zawaliły. Jednak w praktyce tak się nie dzieje. Transformatory z reguły wytrzymują zwarcia przez bardzo krótki czas, do momentu aż zabezpieczenie odłączy je od sieci. Podczas zwarcia gwałtownie objawia się efekt dodatkowego oporu, ograniczając prąd zwarciowy w uzwojeniach. Opór ten jest związany ze strumieniami upływu magnetycznego Ф Р1 i Ф Р2, które odgałęziają się od głównego strumienia Ф 0 i każdy zamyka się wokół części zwojów „swojego” uzwojenia 1 lub 2 (rysunek 2). 
1 - uzwojenie pierwotne; 2 - uzwojenie wtórne; 3 - wspólna oś uzwojeń i pręta transformatora; 4 - obwód magnetyczny; 5 - główny kanał rozpraszający Rysunek 2 - Strumienie upływu i koncentryczne rozmieszczenie uzwojeń transformatora Bardzo trudno jest bezpośrednio zmierzyć wielkość rozpraszania: ścieżki, wzdłuż których można zamknąć te przepływy, są zbyt zróżnicowane. Dlatego w praktyce upływ ocenia się na podstawie jego wpływu na napięcie i prądy w uzwojeniach. Jest oczywiste, że strumienie rozproszenia rosną wraz ze wzrostem prądu płynącego w uzwojeniach. Oczywiste jest również, że podczas normalnej pracy transformatora strumień rozproszenia stanowi stosunkowo niewielką część strumienia głównego Ф 0 . Rzeczywiście, strumień upływu jest połączony tylko z częścią zwojów, strumień główny jest podłączony do wszystkich zwojów. Ponadto strumień wycieku jest zmuszony przejść większość drogi przez powietrze, którego przenikalność magnetyczna jest traktowana jako jedność, tj. Jest setki razy mniejsza niż przenikalność magnetyczna stali, przez którą przepływ F 0 jest zamknięty . Wszystko to dotyczy zarówno normalnej pracy, jak i trybu zwarciowego transformatora. Ponieważ jednak strumienie upływu są określone przez prądy w uzwojeniach, a w trybie zwarciowym prądy zwiększają się setki razy, strumienie F p również zwiększają się o tę samą wielkość; jednocześnie znacznie przekraczają przepływ Ф 0. Przepływy upływu indukują w uzwojeniach siły samoindukcyjne E p1 i E p2, skierowane przeciwnie do prądu. Reakcję, na przykład, emf E p2 można uznać za dodatkowy opór w obwodzie uzwojenia wtórnego, gdy jest on zwarty. Ten opór nazywa się reaktywnym. Dla uzwojenia wtórnego obowiązuje równanie E 2 = U 2 + I 2 r 2 + (-E p2). W trybie zwarciowym U 2 = 0 i równanie przekształca się w następujący sposób: E 2 = I 2K r 2K + (-E p2K), lub E 2 = I 2K r 2K + I 2K x 2K, gdzie indeks dolny „k ” odnosi się do rezystancji i prądów w trybie zwarciowym; I 2K x 2K - indukcyjny spadek napięcia w stanie zwarcia równy wartości E p2K; x 2K to reaktancja uzwojenia wtórnego. Doświadczenie pokazuje, że w zależności od mocy transformatora rezystancja x 2 jest 5-10 razy większa niż r 2. Dlatego w rzeczywistości prąd I 2K nie będzie 100, ale tylko 10-20 razy większy niż prąd I 2 podczas normalnej pracy transformatora (pomijamy rezystancję czynną ze względu na jej małą wartość). W rezultacie w rzeczywistości straty w uzwojeniach wzrosną nie o 10 000, ale tylko 100–400 razy; temperatura uzwojeń podczas zwarcia (kilkusekundowego) ledwo osiągnie 150-200°C i w tym krótkim czasie w transformatorze nie nastąpi żadne poważne uszkodzenie. Dzięki rozpraszaniu transformator jest w stanie chronić się przed prądami zwarciowymi. Wszystkie rozpatrywane zjawiska zachodzą podczas zwarcia na zaciskach (wejściach) uzwojenia wtórnego (patrz punkty a i b na rysunku 1). Jest to awaryjny tryb pracy większości transformatorów mocy i oczywiście nie występuje on codziennie ani nawet co roku. W czasie swojej eksploatacji (15-20 lat) transformator może mieć tylko kilka takich poważnych zwarć. Musi być jednak zaprojektowany i wyprodukowany tak, aby go nie zniszczyć i nie spowodować wypadku. Należy jasno wyobrazić sobie zjawiska zachodzące w transformatorze podczas zwarcia i świadomie skompletować najważniejsze elementy jego konstrukcji. Pod tym względem jedna z najważniejszych cech transformatora, napięcie zwarciowe, odgrywa bardzo znaczącą rolę.
Wyznaczanie parametrów transformatora
Zupełnie przez przypadek czytelnik może wpaść w ręce starego transformatora wyjściowego, który, sądząc po wygląd, powinien mieć dobre właściwości, ale nie ma absolutnie żadnej informacji o tym, co się w nim kryje. Na szczęście parametry starego transformatora wyjściowego można łatwo zidentyfikować za pomocą jedynie cyfrowego woltomierza uniwersalnego, ponieważ ich konstrukcja zawsze opiera się na ściśle określonych zasadach.
Przed rozpoczęciem testu należy naszkicować schemat wszystkich połączeń zewnętrznych i zworek na transformatorze, a następnie je usunąć. (Wykorzystanie w tym celu aparatu cyfrowego okazało się bardzo owocne.) Oczywiście uzwojenie pierwotne musi mieć odczep w punkcie środkowym, aby umożliwić użycie transformatora w obwodzie przeciwsobnym, a na tym uzwojeniu mogą znajdować się dodatkowe odczepy aby zapewnić ultraliniową pracę. Z reguły rezystancja uzwojenia prądu stałego, mierzona omomierzem pomiędzy skrajnymi punktami uzwojenia, będzie maksymalną wartością rezystancji spośród wszystkich uzyskanych wartości i może wynosić od 100 do 300 omów. Jeśli zostanie wykryte uzwojenie o podobnej wartości rezystancji, to w prawie wszystkich przypadkach możemy założyć, że zidentyfikowano zaciski transformatora A 1 i A 2 odpowiadające skrajnym punktom uzwojenia pierwotnego.
W przypadku transformatorów wysokiej jakości uzwojenie pierwotne jest nawinięte symetrycznie, to znaczy rezystancja między skrajnymi zaciskami A 1 i A 2 a punktem środkowym uzwojenia wysokiego napięcia jest zawsze równa, dlatego następnym krokiem jest określenie zacisku dla którego rezystancja między nim a zaciskami A 1 i A 2 byłaby równa połowie rezystancji między skrajnymi punktami uzwojenia pierwotnego. Jednak tańsze modele transformatorów mogą nie być wykonane tak starannie, przez co rezystancja pomiędzy dwiema połówkami uzwojenia może nie być dokładnie równa.
Ponieważ do produkcji uzwojenia pierwotnego transformatora bez wyjątków stosuje się drut o tym samym przekroju, kran, który znajduje się na zwoju stanowiącym 20% całkowitej liczby zwojów między centralnym zaczep wysokiego napięcia i zacisk A 1 lub A 2 (konfiguracja do przejęcia pełnej mocy wzmacniacza) będą miały również rezystancję wynoszącą 20% wartości rezystancji między zewnętrznym zaciskiem A 1 lub A 2 a centralnym zaczepem wzmacniacza uzwojenie pierwotne. Jeżeli transformator był przeznaczony do wzmacniacza wyższej jakości, to najbardziej prawdopodobną lokalizacją tego odczepu byłby zwój odpowiadający 47% rezystancji pomiędzy tymi samymi punktami (konfiguracja wzmacniacza mocy zapewniająca minimalne zniekształcenia).
Uzwojenie wtórne najprawdopodobniej będzie miało parzystą liczbę przewodów lub będzie miało jeden odczep. Warto pamiętać, że w czasach świetności lamp próżniowych impedancja głośników wynosiła albo 15 omów (głośniki premium), albo 4 omy, więc transformatory wyjściowe zostały zoptymalizowane pod kątem tych impedancji.
Najczęstszą opcją jest użycie dwóch identycznych sekcji, użycie uzwojeń szeregowo dla impedancji głośników 15 omów lub równolegle dla impedancji 4 omów (właściwie 3,75 oma). Jeżeli po określeniu uzwojenia pierwotnego transformatora zostaną znalezione dwa uzwojenia o rezystancji prądu stałego około 0,7 oma każde, najprawdopodobniej istnieje standardowa próbka transformatora.
W transformatorach wysokiej jakości powyższy pomysł jest dalej rozwijany, gdy uzwojenie wtórne jest reprezentowane przez cztery identyczne sekcje. Połączone szeregowo służą do zakończenia obciążenia 15 omów, jednak gdy wszystkie połączone równolegle zakończą obciążenie 1 om. Nie wynika to z faktu, że dostępne były głośniki 1-omowe (era kiepskiej jakości zwrotnic jeszcze nie nastała), ale z tego, że większy stopień podziału uzwojeń pozwolił na zastosowanie transformatora wyższej jakości. Dlatego należy szukać czterech uzwojeń o w przybliżeniu tej samej rezystancji pod względem DC i ma wartość około 0,3 oma. Należy również pamiętać, że oprócz tego, że rezystancja styku sondy może stanowić bardzo znaczną część przy pomiarach bardzo małych rezystancji (co powoduje, że konieczne jest posiadanie nie tylko czystego, ale także niezawodnego styku ), ale także, że zwykły 2-cyfrowy woltomierz cyfrowy 41/A nie zapewnia wystarczającej dokładności przy pomiarze tak małych wartości rezystancji, dlatego często trzeba zgadywać i domyślać się.
Jeżeli po identyfikacji uzwojenia pierwotnego okaże się, że wszystkie pozostałe uzwojenia są ze sobą połączone, wówczas istnieje uzwojenie wtórne z odczepami, którego największą wartość rezystancji mierzy się między zaciskami 0 Ohm i (powiedzmy) 16 Ohm. Zakładając, że nie ma odczepu uzwojenia odpowiadającego rezystancji 8 omów, wówczas najniższa rezystancja prądu stałego z któregokolwiek z tych przewodów będzie odczepem 4 omów, a punkt z rezystancją 0 omów będzie najbliższy odczepowi 4 omów (zwykle w uzwojeniu wtórnym uzwojenia z odczepami, zwykle używają grubszego drutu dla odczepu 4 omów). Jeśli można spodziewać się obecności odczepu 8 omów, należy je zidentyfikować metodą pomiarową pod adresem prąd przemienny, co zostanie opisane poniżej.
Jeśli nie można określić celu niektórych uzwojeń, najprawdopodobniej są one przeznaczone do sprzężenia zwrotnego, ewentualnie działającego na katody poszczególnych lamp wyjściowych lub do organizowania sprzężenia zwrotnego międzystopniowego.
W każdym razie ich dokładniejszą identyfikację można przeprowadzić później, gdyż kolejnym krokiem jest wyznaczenie przekładni transformatora, a następnie na podstawie uzyskanych wyników określenie impedancji uzwojenia pierwotnego transformatora.
Uwaga. Chociaż poniższe pomiary nie powinny stwarzać zagrożenia dla bezpieczeństwa transformatora wyjściowego, jeśli zostaną wykonane prawidłowo, mogą wystąpić napięcia stwarzające zagrożenie dla życia ludzkiego. Dlatego jeśli istnieją jakikolwiek Jeśli masz wątpliwości co do doświadczenia zawodowego wymaganego do wykonania opisanych poniżej pomiarów, powinieneś natychmiast zrezygnować z prób ich wykonania.
Transformatory wyjściowe obwodów lampowych są zaprojektowane tak, aby obniżać napięcie z kilkuset woltów do kilkudziesięciu woltów w zakresie częstotliwości od 20 Hz do 20 kHz, więc przyłożenie napięcia sieciowego do zacisków uzwojenia pierwotnego A 1 i A 2 nie nie stanowią żadnego zagrożenia dla transformatora. Jeżeli prawidłowo zidentyfikowano zaciski A 1 i A 2 należy podać napięcie sieciowe bezpośrednio na zaciski A 1 i A 2 oraz zmierzyć napięcie na uzwojeniu wtórnym w celu określenia przekładni transformacji (lub stosunku liczby zwojów przewodu uzwojenie pierwotne i wtórne). Ściśle mówiąc, ze względów bezpieczeństwa zaleca się zasilanie nie napięciem sieciowym, a obniżonym napięciem z LATR.
Testowanie transformatora należy wykonywać w następującej kolejności:
Zainstaluj bezpiecznik w przewodzie zasilającym o najniższym dostępnym prądzie bezpiecznika, na przykład wystarczy bezpiecznik 3 A, ale preferowane będzie użycie bezpiecznika 1 A;
Podłącz trzy krótkie elastyczne przewody do wtyczki zasilającej (najlepiej z bolcem uziemiającym). Z oczywistych powodów nazywane są „przewodami samobójczymi” i dlatego należy je przechowywać oddzielnie i zamykać, gdy nie są używane;
Przylutuj ocynowaną końcówkę do końca drutu oznaczonego „masa” i przykręć końcówkę do metalowej obudowy transformatora za pomocą specjalnych podkładek ząbkowanych, aby zapewnić bardzo dobry kontakt elektryczny;
Przylutuj przewód fazowy do zacisku A 1, a przewód neutralny (zero) do zacisku A 2;
Upewnij się, że naszkicowano położenie wszystkich zworek łączących na pasmie wtórnym, po czym wszystkie zostaną usunięte;
Ustaw typ pomiaru woltomierza cyfrowego na „napięcie przemienne” i podłącz go do zacisków uzwojenia wtórnego;
Po upewnieniu się, że skala instrumentu jest w zasięgu wzroku, podłącz wtyczkę zasilania do gniazdka. Jeżeli wyniki pomiarów nie pojawią się od razu na urządzeniu, należy wyjąć wtyczkę z gniazdka. Jeśli urządzenie wykryje obecność
napięcie na uzwojeniu wtórnym, którego wartość można określić, poczekaj, aż wskazania urządzenia ustabilizują się, zapisz wynik, wyłącz zasilanie sieciowe i wyjmij wtyczkę z gniazdka;
Sprawdź wartość napięcia sieciowego, w tym celu podłącz woltomierz cyfrowy do zacisków A 1 i A 2 transformatora i ponownie załącz napięcie sieciowe. Zapisz odczyty urządzenia.
Następnie możesz określić współczynnik transformacji "N" wykorzystując następującą prostą zależność między napięciami:
Na pierwszy rzut oka zabieg ten nie wydaje się zbyt znaczący, należy jednak pamiętać, że impedancje są proporcjonalne do kwadratu przekładni transformacji, N 2, zatem znając wartość N możliwe jest określenie impedancji uzwojenia pierwotnego, ponieważ impedancja uzwojenia wtórnego jest już znana.Ze wszystkich licznych przewodów transformator ma pięć przewodów, które okazały się być ze sobą połączone elektrycznie (wyniki uzyskano podczas Pomiary rezystancji wykonano za pomocą tester cyfrowy). Maksymalna wartość rezystancji między dwoma przewodami wynosi 236 omów, dlatego zaciski tych przewodów można oznaczyć jako A 1 i A 2. Po tym jak jedna sonda testera cyfrowego pozostała podłączona do pinu A 1, wykryto drugi przewód o rezystancji 110 omów. Wynikowa wartość jest na tyle bliska wartości rezystancji 118 omów, że ten punkt może być sygnałem wyjściowym ze środka pierwotnego uzwojenia transformatora. Dlatego uzwojenie to można zidentyfikować jako uzwojenie wysokiego napięcia transformatora. Następnie należy przesunąć jedną z sond testera cyfrowego do środkowego zaczepu uzwojenia wysokiego napięcia i zmierzyć rezystancję w stosunku do dwóch pozostałych przewodów. Wartość rezystancji dla jednego zacisku wynosiła 29 omów, a dla drugiego 32 omów. Biorąc pod uwagę, że (29 omów: 110 omów) = 0,26 i (32 omów: 118 omów) = 0,27, można bezpiecznie założyć, że te kołki są używane jako ultraliniowe odczepy dla maksymalnej mocy (tj. około 20% uzwojenia) . Jeden z zacisków, dla którego rezystancja względem zacisku A ma mniejszą wartość, reprezentuje odczep do sieci 2 lampki V 1 , G 2(V1) i drugi kran - do siatki 2 lamp V 2 , G 2(V2) (ryc. 5.23).
Uzwojenie wtórne ma tylko dwie sekcje, więc najprawdopodobniej są przeznaczone do przenoszenia obciążenia 4 omów. Założenie to potwierdzają następnie pomiary rezystancji uzwojeń sekcji, dla pierwszego z nich było to 0,6 oma, a dla drugiego 0,8 oma, co pokrywa się z typowymi wartościami dla uzwojeń zaprojektowanych na obciążenie 4 om.
Ryż. 5.23 Identyfikacja uzwojeń transformatora o nieznanych parametrach
Podczas podłączania transformatora do sieci zarejestrowano napięcie sieciowe przemienne 252 V, a napięcie na uzwojeniach wtórnych wyniosło 5,60 V. Podstawiając uzyskane wartości do wzoru na obliczenie przekładni transformacji otrzymujemy:
Impedancje uzwojeń zmieniają się proporcjonalnie N 2, więc stosunek impedancji pierwotnej do impedancji wtórnej wynosi 45 · 2 = 2025. Ponieważ napięcie wtórne zostało zmierzone w przekroju 4 omów, impedancja pierwotna powinna wynosić (2025 x 4 omy) = 8100 omów. Wynik ten jest w miarę akceptowalny, gdyż pomiary napięciem sieciowym 252 V i częstotliwością 50 Hz mogłyby przesunąć punkt pracy bliżej obszaru nasycenia, co prowadziłoby do błędów w wyznaczaniu parametrów, dlatego otrzymaną wartość można zaokrąglić do 8 kiloomów.
Następnie należy określić początek i koniec uzwojeń każdej sekcji uzwojenia wtórnego transformatora. Odbywa się to poprzez połączenie tylko jednego przewodu pomiędzy pierwszą i drugą sekcją, w ten sposób obracając uzwojenia sekcji szeregowo. Po przyłożeniu napięcia do uzwojenia pierwotnego uzyskujemy dwukrotnie większe napięcie na uzwojeniu wtórnym w porównaniu z indywidualnym napięciem na każdym z nich. Oznacza to, że napięcia w dwóch sekcjach uzupełniają się i dlatego koniec uzwojenia pierwszej sekcji okazał się połączony z początkiem uzwojenia drugiej, dzięki czemu możemy wyznaczyć moc wyjściową sekcji, w której przewód łączący kończy się jako „+”, a drugi koniec jako „-”. Jeżeli jednak na uzwojeniu wtórnym nie będzie napięcia, będzie to oznaczać, że uzwojenia w obu sekcjach są połączone naprzeciwko siebie, zatem oba zaciski można oznaczyć jako „+” lub „-”.
Po zidentyfikowaniu wszystkich odcinków o identycznych charakterystykach i wyznaczeniu dla nich punktów początkowych uzwojeń, można zmierzyć napięcia na wszystkich pozostałych uzwojeniach i wyznaczyć dla nich przekładnie przekształceniowe, albo w stosunku do uzwojenia pierwotnego, albo w stosunku do wtórnego, w zależności od tego, która metoda będzie wygodniejsza. Od tego momentu najwygodniej jest używać obwodu z krótkimi nutami, na przykład uzyskanie dwukrotnego wzrostu napięcia uzwojenia wtórnego jest bardzo znaczące, ponieważ fakt ten może oznaczać albo obecność sekcji z odczepem od punkt środkowy lub odczepy o wartości 4 omów i 16 omów.
Główne przyczyny awarii transformatorów na ścieżce częstotliwości audio
Transformatory należą do elementów elektronicznych, w których występuje ich najwięcej długoterminowy służby osiągającej 40 lat lub więcej. Czasami jednak mogą zawieść. Uzwojenia transformatora wykonane są z drutu, który może ulec uszkodzeniu w przypadku przepływu przez niego zbyt dużego prądu, a izolacja przewodu może zostać przebita, jeśli napięcia przyłożone do uzwojeń przekroczą dopuszczalne wartości.
Najczęstszym przypadkiem awarii transformatorów wyjściowych jest sytuacja, w której wzmacniacz jest zmuszony do pracy w trybie przeciążenia. Może się to zdarzyć we wzmacniaczu push-pull, gdy jedna lampa wyjściowa jest całkowicie wyłączona (na przykład uszkodzona), a druga pracuje z oczywistym przeciążeniem. Indukcyjność rozproszenia tej połowy transformatora, która powinna przepuszczać prąd wyłączonej lampy, dąży do utrzymania prądu tej połowy uzwojenia na niezmienionym poziomie, co pociąga za sobą pojawienie się znacznych przepięć w uzwojeniu pierwotnym (głównie na skutek samoindukcji elektromagnetycznej), co prowadzi do uszkodzenia izolacji międzyzwojowej. Proces zmiany napięcia na uzwojeniu indukcyjnym w czasie charakteryzuje się następującym równaniem różniczkowym:
Od chwili załamania prądu jego pochodna dąży do nieskończoności di/dt ≈ ∞ powstałe samoindukcyjne pole elektromagnetyczne wytwarza napięcie na półuzwojeniu w obwodzie uszkodzonej lampy, znacznie przekraczające wartość źródła zasilania wysokiego napięcia, które z łatwością może przebić się przez izolację międzyzwojową.
Uszkodzenie izolacji może być również spowodowane niewłaściwymi warunkami pracy sprzętu. Więc. na przykład, jeśli wilgoć przedostanie się do transformatora, izolacja (najczęściej stosowana w postaci specjalnego papieru) staje się bardziej przewodząca, co znacznie zwiększa prawdopodobieństwo jej uszkodzenia.
Istnieje również ryzyko awarii transformatora wyjściowego, jeśli wzmacniacz jest zasilany przez głośniki, których impedancja jest znacznie niższa niż wymagana. W takim przypadku przy dużych poziomach głośności prądy płynące przez uzwojenia transformatora mogą zostać znacznie przekroczone.
Inny specyficzny problem w niektórych przypadkach pojawia się we wzmacniaczach niezbyt wysokiej jakości, na przykład tych, które kiedyś były powszechnie stosowane w gitarach elektrycznych. Ze względu na to, że szybkość narastania prądu podczas przeciążenia jest bardzo duża, a jakość transformatora wyjściowego stosowanego we wzmacniaczach do gitary elektrycznej zwykle nie jest zbyt dobra, wysokie wartości indukcyjności rozproszenia mogą prowadzić do takich wysokie wartości napięcie (samoindukcja emf) na uzwojeniach, co nie wyklucza wystąpienia zewnętrznego łuku elektrycznego. Co więcej, sam transformator mógłby zostać zaprojektowany w taki sposób, aby bezpiecznie wytrzymać takie przypadkowe przepięcie. Napięcie wymagane do zainicjowania łuku elektrycznego zależy w pewnym stopniu od stopnia zanieczyszczenia ścieżki, wzdłuż której on się rozwija, dlatego zanieczyszczenia (zwłaszcza przewodzące) zmniejszają napięcie łuku. Właśnie dlatego ślady węglowe pozostałe po poprzednich procesach wyładowania łukowego niewątpliwie prowadzą do zmniejszenia napięcia wymaganego do zajścia nowego procesu wyładowania łukowego.
Wszystkie transformatory działają w dwóch głównych trybach: pod obciążeniem i przy Na biegu jałowym. Znany jest jednak inny tryb pracy, w którym gwałtownie rosną siły mechaniczne i strumień upływu w uzwojeniach. Ten tryb nazywa się zwarciem transformatora. Taka sytuacja ma miejsce, gdy uzwojenie pierwotne otrzymuje moc, a uzwojenie wtórne zamyka się na swoich wejściach. Podczas zwarcia następuje reaktancja, podczas gdy prąd nadal płynie do uzwojenia wtórnego z pierwotnego.
Następnie prąd jest przekazywany odbiorcy, czyli uzwojeniu wtórnemu. W ten sposób następuje proces zwarcia transformatora.
Istota zwarcia
W przekroju zamkniętym powstaje rezystancja, której wartość jest znacznie mniejsza niż rezystancja obciążenia. Gwałtowny wzrost następuje w szkołach podstawowych i prądy wtórne, co może natychmiastowo spalić uzwojenia i całkowicie zniszczyć transformator. Tak się jednak nie dzieje i ochrona udaje się odłączyć go od sieci. Wynika to z faktu, że zwiększone rozproszenie i pola transformatora znacznie zmniejszają wpływ prądów zwarciowych, a także chronią uzwojenie przed obciążeniami elektrodynamicznymi i termicznymi. Dlatego nawet jeśli w uzwojeniach występują straty, po prostu nie mają czasu, aby mieć negatywny wpływ.
Ostrzeżenie o zwarciu
Podczas normalnej pracy transformatora wartość sił elektrodynamicznych jest minimalna. W tym czasie prądy i siły zwiększają się dziesięciokrotnie, stwarzając poważne zagrożenie. W rezultacie uzwojenia mogą się odkształcać, tracić stabilność, cewki wyginać się, a uszczelki mogą ulegać zgniataniu pod wpływem sił osiowych.
W celu zmniejszenia sił elektrodynamicznych uzwojenia podczas montażu są dociskane osiowo. Operację tę wykonuje się wielokrotnie: najpierw przy montażu uzwojeń i montażu belek górnych, a następnie po wysuszeniu części czynnej. Druga operacja ma szczególne znaczenie ze względu na redukcję sił, gdyż w przypadku złej jakości prasowania, pod wpływem zamknięcia, cewka może się przesunąć lub ulec zniszczeniu. Poważne niebezpieczeństwo stwarza zbieżność rezonansu własnego cewki z częstotliwością występującą w sile elektrodynamicznej. Rezonans może powodować powstawanie sił, które podczas normalnej pracy nie są wcale niebezpieczne.
Aby poprawić jakość transformatora, podczas montażu należy natychmiast wyeliminować ewentualny skurcz izolacji, wyrównać wszystkie wysokości i zapewnić prasowanie wysokiej jakości. Pod warunkiem przestrzegania niezbędnych procesy technologiczne, zwarcie transformatora może obejść się bez poważnych konsekwencji.