Режимом короткого замиканнятрансформатора називається такий режим, коли висновки вторинної обмотки замкнуті струмопроводом з опором, що дорівнює нулю (ZH = 0). Коротке замикання трансформатора в умовах експлуатації створює аварійний режим, так як вторинний струм, а отже, і первинний збільшуються у кілька десятків разів у порівнянні з номінальним. Тому в ланцюгах із трансформаторами передбачають захист, який при короткому замиканні автоматично відключає трансформатор.
У лабораторних умовах можна провести випробувальне коротке замикання трансформатора, при якому коротко замикають затискачі вторинної обмотки, а до первинної підводять таку напругу Uк, при якому струм у первинній обмотці не перевищує номінального значення (Iк характеристика трансформатора, що вказується в паспорті.
Таким чином (%):
де U1ном - номінальна первинна напруга.
Напруга короткого замикання залежить від вищої напруги обмоток трансформатора. Так, наприклад, при вищій напрузі 6-10 кВ uK = 5,5%, при 35 кВ uK = 6,5÷7,5%, при 110 кВ uK = 10,5% і т. д. Як видно, з підвищенням номінальної вищої напруги збільшується напруга короткого замикання трансформатора.
При напрузі Uк що становить 5-10% від номінальної первинної напруги, струм, що намагнічує (струм холостого ходу) зменшується в 10-20 разів або ще більш значно. Тому в режимі короткого замикання вважають, що
Основний магнітний потік Ф також зменшується в 10-20 разів, і потоки розсіювання обмоток стають сумірними з основним потоком.
Оскільки при короткому замиканні вторинної обмотки трансформатора напруга її затискачах U2 = 0, рівняння е. д. с. для неї набуває вигляду
а рівняння напруги для трансформатора записується як
Цьому рівнянню відповідає схема заміщення трансформатора, зображена на рис. 1.
Векторна діаграма трансформатора при короткому замиканні відповідає рівнянню та схемі рис. 1 показана на рис. 2. Напруга короткого замикання має активну та реактивну складові. Кут φк між векторами цих напруг і струму залежить від співвідношення між активною та реактивною індуктивною складовими опору трансформатора.
Мал. 1. Схема заміщення трансформатора при короткому замиканні
Мал. 2. Векторна діаграма трансформатора при короткому замиканні
У трансформаторів з номінальною потужністю 5-50 кВА XK/RK = 1 ÷ 2; з номінальною потужністю 6300 кВА та більше XK/RK = 10 і більше. Тому вважають, що у трансформаторів великої потужності UK = Uкр, а повний опір ZК = Хк.
Досвід короткого замикання.
Цей досвід, як і холостого ходу, проводять для визначення параметрів трансформатора. Збирають схему (рис. 3), в якій вторинна обмотка замкнута коротко металевою перемичкою або провідником з опором, близьким до нуля. До первинної обмотки підводиться така напруга Uк, при якому струм у ній дорівнює номінальному значенню I1ном.
Мал. 3. Схема досвіду короткого замикання трансформатора
За даними вимірів визначають такі параметри трансформатора.
Напруга короткого замикання
де UK - виміряне вольтметром напруга при I1 = I1ном. У режимі короткого замикання UK дуже мало, тому втрати холостого ходу в сотні разів менші, ніж при номінальній напрузі. Таким чином, можна вважати, що Рпо = 0 і вимірювана ватметром потужність - це втрати потужності Рпк, обумовлені активним опором обмоток трансформатора.
При струмі I1 = I1ном отримують номінальні втрати потужності на нагрівання обмотокРпк.ном, які називаються електричними втратами або втратами короткого замикання.
З рівняння напруги для трансформатора, а також із схеми заміщення (див. рис. 1) отримуємо
де ZK – повний опір трансформатора.
Як відомо, в режимі навантаження вторинна обмотка трансформатора включається на опір приймачів. У вторинному ланцюзі встановлюється струм, пропорційний навантаженню трансформатора. При харчуванні великої кількостіприймачів нерідкі випадки, коли порушується ізоляція сполучних проводів. Якщо в місцях пошкодження ізоляції відбудеться зіткнення проводів, що живлять приймачі, то виникне режим, який називається коротким замиканням (к. з.) ділянки ланцюга. Якщо з'єднувальні дроти, що йдуть від обмотки, замкнуться десь у точках а і б, розташованих до приймача енергії (рисунок 1), то виникне коротке замикання вторинної обмотки трансформатора. У цьому режимі вторинна обмотка виявиться замкненою коротко. При цьому вона продовжуватиме отримувати енергію з первинної обмотки і віддавати її у вторинний ланцюг, Що складається тепер тільки з обмотки та частини з'єднувальних проводів. 1 – первинна обмотка; 2 – вторинна обмотка; 3 - магнітопровід Малюнок 1 - Коротке замикання на висновках вторинної обмотки трансформатораНа перший погляд здається, що при короткому замиканні трансформатор повинен неминуче зруйнуватися, так як опір r 2 обмотки і з'єднувальних проводів в десятки разів менше опору приймача r. Якщо припустити, що опір r навантаження хоча б у 100 разів більше r 2 , то струм короткого замикання I 2к повинен бути в 100 разів більше струму I 2 при нормальній роботітрансформатор. Так як первинний струмтакож зростає в 100 разів (I 1 ω 1 = I 2 ω 2), втрати в обмотках трансформатора різко збільшаться, а саме в 100 2 разів (I 2 r), тобто в 10 000 разів. За цих умов температура обмоток за 1-2 с досягне 500-600° З вони швидко згорять. Крім того, при роботі трансформатора між обмотками завжди існують механічні зусилля, що прагнуть розсунути обмотку в радіальному та осьовому напрямках. Ці зусилля пропорційні добутку струмів I 1 I 2 в обмотках, і якщо при короткому замиканні кожен із струмів I 1 і I 2 збільшиться, наприклад, в 100 разів, то зусилля збільшаться в 10000 разів. Їхня величина при цьому досягне сотень тонн і обмотки трансформатора мали б миттєво зруйнуватися. Однак на практиці цього не відбувається. Трансформатори витримують, як правило, короткі замикання в ті малі проміжки часу, поки захист не відключить їх від мережі. При короткому замиканні різко проявляється дія якогось додаткового опору, що обмежує струм короткого замикання в обмотках. Цей опір пов'язаний з магнітними потоками розсіювання Ф Р1 і Ф Р2 , які відгалужуються від основного потоку Ф 0 і замикаються кожен навколо частини витків "своєї" обмотки 1 або 2 (рисунок 2).
1 – первинна обмотка; 2 – вторинна обмотка; 3 - загальна вісь обмоток та стрижня трансформатора; 4 - магнітопровід; 5 - головний канал розсіювання
Малюнок 2 - Потоки розсіювання та концентричне розташування обмоток трансформатора Безпосередньо вимірювати величину розсіювання дуже важко: дуже різноманітні шляхи, якими можуть замикатися ці потоки. Тому на практиці розсіювання оцінюють за впливом, який він впливає на напругу та струми в обмотках. Очевидно, що потоки розсіювання зростають із збільшенням струму, що протікає в обмотках. Вочевидь також, що з нормальної роботі трансформатора потік розсіювання становить порівняно невелику частку основного потоку Ф 0 . Справді, потік розсіювання зчеплений лише з частиною витків, основний потік - з усіма витками. Крім того, потік розсіювання більшу частину шляху змушений проходити повітрям, магнітна проникність якого прийнята за одиницю, тобто вона в сотні разів менше магнітної проникності сталі, по якій замикається потік Ф 0 . Все це справедливо як для нормальної роботи, так і для короткого режиму замикання трансформатора. Однак оскільки потоки розсіювання визначаються струмами в обмотках, а в режимі короткого замикання струми збільшуються в сотні разів, то стільки ж збільшуються і потоки Ф р; при цьому вони значно перевершують потік Ф0. Потоки розсіювання індуктують в обмотках ЕДС самоіндукції Е p1 і Е р2 направлені проти струму. Протидія, наприклад, едс Е р2 можна вважати деяким додатковим опором у ланцюзі вторинної обмотки при її короткому замиканні. Цей опір називають реактивним. Для вторинної обмотки справедливе рівняння Е 2 = U 2 + I 2 r 2 + (-E p 2). У режимі короткого замикання U 2 =0 і рівняння перетворюється наступним чином: E 2 = I 2K r 2K + (-E p2K), або E 2 = I 2K r 2K + I 2K х 2K , де індекс "к" відноситься до опорів та струмів у режимі короткого замикання; I 2 K х 2 K - індуктивне падіння напруги в режимі короткого замикання, що дорівнює величині E p 2 K ; х 2 K – реактивний опір вторинної обмотки. Досвід показує, що в залежності від потужності трансформатора опір х 2 в 5-10 разів більший за r 2 . Тому насправді струм I 2 K не в 100, а лише в 10-20 разів буде більше струму I 2 при нормальній роботі трансформатора (активним опором через його малу величину нехтуємо). Отже, насправді втрати в обмотках збільшаться не 10000, а лише 100-400 раз; температура обмоток за час короткого замикання (кілька секунд) ледве досягне 150-200 ° С і в трансформаторі за цей короткий час не виникне серйозних пошкоджень. Отже, завдяки розсіюванню трансформатор здатний сам захищатися від струмів короткого замикання. Всі розглянуті явища відбуваються при короткому замиканні на затискачі (введення) вторинної обмотки (див. точки а і б на малюнку 1). Це - аварійний режим роботи для більшості силових трансформаторіві виникає він, звісно, щодня чи навіть кожен рік. За час роботи (15-20 років) трансформатор може мати лише кілька таких важких коротких замикань. Тим не менш, він має бути так спроектований і виготовлений, щоб вони не зруйнували його та не призвели до аварії. Треба чітко уявляти явища, які у трансформаторі при короткому замиканні, свідомо збирати найбільш відповідальні вузли його конструкції. У цьому відношенні дуже істотну роль відіграє одна з найважливіших характеристиктрансформатора – напруга короткого замикання. Досвід короткого замикання трансформатора
Слід розрізняти коротке замикання в експлуатаційних умовах та досвід короткого замикання.
Коротким замиканням трансформатора називається його режим, коли вторинна обмотка трансформатора замкнена коротко. В експлуатаційних умовах коротке замикання є аварійним режимом, за якого всередині трансформатора виділяється велика кількість теплоти, здатна його зруйнувати.
Досвід короткого замикання виконується при сильно зниженому до невеликого значення первинному напрузі (приблизно 5-10% номінальної первинної напруги). Його значення вибирають так, щоб струм I 1 в первинній обмотці дорівнював номінальному значенню, незважаючи на коротке замикання вторинної обмотки. За допомогою комплекту вимірювальних приладів (рис. 103) за допомогою досвіду визначаються напруга U 1к струм I 1 k і потужність P 1 k .
Струм I 2 при номінальному значенні I 1 також матиме номінальне значення. Едс Е 2 при цьому досвіді лише покриватиме внутрішнє падіння напруги, тобто E 2 K = I 2 z 2 , а при номінальному навантаженні
2 = 2 + 2
тому Е 2 k становить лише кілька відсотків від Е 2 . Малий едс Е 2 відповідає малий основний магнітний потік. Втрати енергії в магнітопроводі пропорційні квадрату магнітного потоку, тому за досвіду короткого замикання вони незначні. Але в обох обмотках при цьому досвіді струми мають номінальні значення, тому втрати енергії в обмотках такі ж, як і за номінального навантаження. Отже, потужність Р 1к, що отримується трансформатором з мережі при досвіді короткого замикання, витрачається на втрати енергії у проводах обмоток:
P 1K =I 2 1 r 1 +I 2 2 r 2 .
Разом з тим на підставі напруги короткого замикання визначається (в % до первинної напруги) падіння напруги трансформатора при номінальному навантаженні. З цих міркувань напруга короткого замикання (при короткозамкненій обмотці нижчої напруги) завжди вказується на щитку трансформатора.
Режим короткого замикання
Як відомо, в режимі навантаження вторинна обмотка трансформатора включається на опір приймачів. У вторинному ланцюзі встановлюється струм, пропорційний навантаженню трансформатора. При харчуванні великої кількості приймачів трапляються випадки, коли порушується ізоляція з'єднувальних проводів. Якщо в місцях пошкодження ізоляції відбудеться зіткнення проводів, що живлять приймачі, то виникне режим, який називається коротким замиканням (к. з.) ділянки ланцюга. Якщо з'єднувальні дроти, що йдуть від обмотки, замкнуться десь у точках а і б, розташованих до приймача енергії (рисунок 1), то виникне коротке замикання вторинної обмотки трансформатора. У цьому режимі вторинна обмотка виявиться замкненою коротко. При цьому вона продовжуватиме отримувати енергію з первинної обмотки та віддавати її у вторинний ланцюг, який складається тепер лише з обмотки та частини з'єднувальних проводів. 
1 – первинна обмотка; 2 – вторинна обмотка; 3 - магнітопровід Малюнок 1 - Коротке замикання на висновках вторинної обмотки трансформатораНа перший погляд здається, що при короткому замиканні трансформатор повинен неминуче зруйнуватися, так як опір r 2 обмотки і з'єднувальних проводів в десятки разів менше опору приймача r. Якщо припустити, що опір r навантаження хоча б у 100 разів більше r 2 то і струм короткого замикання I 2к повинен бути в 100 разів більше струму I 2 при нормальній роботі трансформатора. Так як первинний струм також зростає в 100 разів (I 1 ω 1 = I 2 ω 2), втрати в обмотках трансформатора різко збільшаться, а саме в 100 2 разів (I 2 r), тобто в 10 000 разів. За цих умов температура обмоток за 1-2 с досягне 500-600° З вони швидко згорять. Крім того, при роботі трансформатора між обмотками завжди існують механічні зусилля, що прагнуть розсунути обмотку в радіальному та осьовому напрямках. Ці зусилля пропорційні добутку струмів I 1 I 2 в обмотках, і якщо при короткому замиканні кожен із струмів I 1 і I 2 збільшиться, наприклад, в 100 разів, то зусилля збільшаться в 10000 разів. Їхня величина при цьому досягне сотень тонн і обмотки трансформатора мали б миттєво зруйнуватися. Однак на практиці цього не відбувається. Трансформатори витримують, як правило, короткі замикання в ті малі проміжки часу, поки захист не відключить їх від мережі. При короткому замиканні різко проявляється дія якогось додаткового опору, що обмежує струм короткого замикання в обмотках. Цей опір пов'язаний з магнітними потоками розсіювання Ф Р1 і Ф Р2 , які відгалужуються від основного потоку Ф 0 і замикаються кожен навколо частини витків "своєї" обмотки 1 або 2 (рисунок 2). 
1 – первинна обмотка; 2 – вторинна обмотка; 3 - загальна вісь обмоток та стрижня трансформатора; 4 - магнітопровід; 5 - головний канал розсіювання Малюнок 2 - Потоки розсіювання та концентричне розташування обмоток трансформатора Безпосередньо вимірювати величину розсіювання дуже важко: дуже різноманітні шляхи, якими можуть замикатися ці потоки. Тому на практиці розсіювання оцінюють за впливом, який він впливає на напругу та струми в обмотках. Очевидно, що потоки розсіювання зростають із збільшенням струму, що протікає в обмотках. Вочевидь також, що з нормальної роботі трансформатора потік розсіювання становить порівняно невелику частку основного потоку Ф 0 . Справді, потік розсіювання зчеплений лише з частиною витків, основний потік - з усіма витками. Крім того, потік розсіювання більшу частину шляху змушений проходити повітрям, магнітна проникність якого прийнята за одиницю, тобто вона в сотні разів менше магнітної проникності сталі, по якій замикається потік Ф 0 . Все це справедливо як для нормальної роботи, так і для короткого режиму замикання трансформатора. Однак оскільки потоки розсіювання визначаються струмами в обмотках, а в режимі короткого замикання струми збільшуються в сотні разів, то стільки ж збільшуються і потоки Ф р; при цьому вони значно перевершують потік Ф0. Потоки розсіювання індуктують в обмотках ЕДС самоіндукції Е p1 і Е р2 направлені проти струму. Протидія, наприклад, едс Е р2 можна вважати деяким додатковим опором у ланцюзі вторинної обмотки при її короткому замиканні. Цей опір називають реактивним. Для вторинної обмотки справедливе рівняння Е 2 = U 2 + I 2 r 2 + (-E p2). У режимі короткого замикання U 2 =0 і рівняння перетворюється наступним чином: E 2 = I 2K r 2K + (-E p2K), або E 2 = I 2K r 2K + I 2K х 2K , де індекс "к" відноситься до опорів та струмів у режимі короткого замикання; I 2K х 2K - індуктивне падіння напруги в режимі короткого замикання, що дорівнює величині E p2K ; х 2K – реактивний опір вторинної обмотки. Досвід показує, що в залежності від потужності трансформатора опір х 2 в 5-10 разів більший за r 2 . Тому насправді струм I 2K не в 100, а лише в 10-20 разів буде більше струму I 2 при нормальній роботі трансформатора (активним опором через його малу величину нехтуємо). Отже, насправді втрати в обмотках збільшаться не 10000, а лише 100-400 раз; температура обмоток за час короткого замикання (кілька секунд) ледве досягне 150-200 ° С і в трансформаторі за цей короткий час не виникне серйозних пошкоджень. Отже, завдяки розсіюванню трансформатор здатний сам захищатися від струмів короткого замикання. Всі розглянуті явища відбуваються при короткому замиканні на затискачі (введення) вторинної обмотки (див. точки а і б на малюнку 1). Це - аварійний режим роботи більшості силових трансформаторів і виникає він, звісно, щодня чи навіть кожен рік. За час роботи (15-20 років) трансформатор може мати лише кілька таких важких коротких замикань. Тим не менш, він має бути так спроектований і виготовлений, щоб вони не зруйнували його та не призвели до аварії. Треба чітко уявляти явища, які у трансформаторі при короткому замиканні, свідомо збирати найбільш відповідальні вузли його конструкції. У цьому відношенні дуже істотну роль грає одна з найважливіших характеристик трансформатора – напруга короткого замикання.
Визначення параметрів трансформатора
Цілком випадково читачеві в руки може потрапити старий вихідний трансформатор, який, судячи з зовнішньому вигляду, повинен мати непогані характеристики, проте повністю відсутня інформація, що ж ховається всередині нього. На щастя, можна досить просто ідентифікувати параметри старого вихідного трансформатора, маючи в розпорядженні тільки цифровий універсальний вольтметр, тому що їх проектування завжди слідує суворо певним правилам.
Перед тим як приступати до перевірки, необхідно замалювати схему всіх зовнішніх з'єднань і перемичок, що є на трансформаторі, а потім видалити їх. (Використання цифрового фотоапарата для цих цілей виявляється дуже плідним.) Безсумнівно, первинна обмотка повинна мати відведення від середньої точки, щоб забезпечити можливість використання трансформатора у двотактній схемі, також на цій обмотці можуть бути додаткові відводи для забезпечення ультралінійного режиму роботи. Як правило, опір обмотки на постійному струмі, що заміряється омметром між крайніми точками обмотки, становитиме максимальне значення опору серед усіх отриманих значень і може коливатися від 100 до 300 Ом. Якщо виявлена обмотка з подібним значенням опору, то практично у всіх випадках можна вважати, що ідентифіковані клеми трансформатора А 1 і А 2 відповідні крайнім точкам первинної обмотки.
У трансформаторів високої якості первинна обмотка намотується симетрично, тобто опори між крайніми висновками А 1 і А 2 та середньою точкою високовольтної обмотки завжди рівні, тому наступним кроком є визначення висновку, для якого опір між ним та висновками А 1 і А 2 було б рівним половині опору між крайніми точками первинної обмотки. Однак дешевші моделі трансформаторів можуть виявитися не настільки ретельно, тому опору між двома половинами обмотки можуть не виявитися абсолютно рівними між собою.
Так як для виготовлення первинної обмотки трансформатора без будь-яких винятків використовується провід одного перерізу, то відвід, який розташований на витку, що становить 20% від загальної кількості витків між центральним високовольтним відведенням і виведенням А 1 або А 2 (конфігурація для відбору повної потужності підсилювача) , матиме і опір, що становить 20% від величини опору між крайнім висновком А 1 або А 2 і центральним відведенням первинної обмотки. Якщо трансформатор був призначений для підсилювача вищої якості, то найбільш ймовірним розташуванням цього відводу буде виток, відповідний 47% опору між цими ж точками (конфігурація підсилювача потужності, що забезпечує мінімальні спотворення).
Вторинна обмотка, швидше за все, також матиме парне число висновків, або матиме один відвід. Слід пам'ятати, що в епоху розквіту електронних ламп опору динаміків становили або 15 Ом (гучномовці вищої якості), або 4 Ом, тому параметри вихідних трансформаторів були оптимізовані для цих значень імпедансів.
Найбільш поширеним варіантом є використання двох ідентичних секцій, в яких обмотки використовуються послідовно включеними для опору гучномовців 15 Ом, або паралельно опорів 4 Ом (насправді, 3,75 Ом). Якщо після того, як визначена первинна обмотка трансформатора, виявлено дві обмотки, що мають опори постійного струму порядку 0,7 Ом кожна, то, швидше за все, є стандартний зразок трансформатора.
У трансформаторах високої якості вищевикладена ідея отримала свій розвиток, коли вторинну обмотку представляють чотири ідентичні секції. Включені послідовно, вони використовуються для узгодження з навантаженням 15 Ом, однак, будучи все включеними паралельно, вони узгодять навантаження 1 Ом. Це пов'язано не з тим, що були доступні гучномовці з імпедансом 1 Ом (епоха створення поганих за якістю кросоверів поки що не настала), а з тим, що більший ступінь секціонування обмотки дозволяв отримати трансформатор вищої якості. Тому слід шукати чотири обмотки з приблизно однаковими опорами по постійному струмута рівними за величиною приблизно 0,3 Ом. Також необхідно мати на увазі, що крім того, що контактний опір зонда може скласти дуже значну частку при проведенні вимірювань дуже малих опорів (що викликає нагальну необхідність мати не тільки чистий, але й надійний контакт), а також те, що звичайний 41/ 2-розрядний цифровий вольтметр не забезпечує достатньої точності при вимірюваннях таких малих значень опорів, тому часто доводиться будувати припущення і припущення.
Якщо після ідентифікації первинної обмотки встановлено, що всі обмотки, що залишаються, виявляються з'єднаними разом, то в наявності є вторинна обмотка з відводами, найбільша величина опору якої вимірюється між висновками 0 Ом і (допустимо) 16 Ом. За умови, що немає відведення обмотки, що узгоджує опір 8 Ом, то найменші значення опору по постійному струму від будь-якого з цих висновків буде відведенням 4 Ом, а точка з опором 0 Ом виявиться найближчою до відведення 4 Ом (як правило, у вторинних обмотках з міжвитковими відводами прагнуть використовувати для відведення 4 Ом товстіший провід). Якщо ж слід очікувати відведення 8 Ом, то ідентифікувати відводи слід з використанням методу вимірювань на змінному струмі, який буде описано нижче.
Якщо призначення деяких обмоток не вдається визначити, то, найімовірніше, вони призначені для зворотного зв'язку, можливо, що діє на катоди індивідуальних вихідних ламп, або для організації міжкаскадного зворотного зв'язку.
У будь-якому випадку їх точніша ідентифікація може бути проведена пізніше, оскільки наступним кроком буде визначення коефіцієнта трансформації, а потім за отриманими результатами визначення імпедансу первинної обмотки трансформатора.
Увага. Незважаючи на те, що при точному виконанні наведених нижче вимірювань вони не повинні становити небезпеки для збереження вихідного трансформатора, на висновках трансформатора можуть виникнути напруги, що становлять небезпеку для життя людини. Тому, якщо виникають будь-якого роду сумніви щодо наявного професійного досвіду, необхідного для виконання описаних нижче вимірювань, слід відразу відмовитися від спроб їх виконання.
Вихідні трансформатори лампових схем призначені для зниження напруги з декількох сотень вольт до десятка вольт у частотному діапазоні від 20 Гц до 20 кГц, тому додаток напруги мережі до висновків первинної обмотки А 1 і А 2 не становить для трансформатора ніякої загрози. За умови, що висновки А 1 та А 2 були визначені правильно, слід подати мережеву напругу безпосередньо на висновки А 1 та А 2 та виміряти напругу на вторинній обмотці, щоб визначити коефіцієнт трансформації (або відношення кількості витків первинної та вторинної обмоток). Строго кажучи, з метою безпеки рекомендується подавати не мережну напругу, а знижену напругу від ЛАТРа.
Тестування трансформатора слід виконувати у наступному порядку:
Встановіть в мережевий шнур запобіжник з найменшим значенням струму плавкою вставки, наприклад, запобіжник, розрахований на струм 3 А, виявиться достатнім, але використання запобіжника на 1 А буде кращим;
Приєднайте до штепсельної вилки (бажано із заземлюючим контактом) три короткі гнучкі дроти. Через очевидні причини вони отримали назву «проводу самогубці» і тому, коли не використовуються, повинні зберігатися окремо і під замком;
Припаяйте луджений наконечник на кінець дроту, позначеного ярликом «земля», і пригвинтіть наконечник до металевого шасі трансформатора, використовуючи спеціальні зазубрені шайби, що забезпечують дуже хороший електричний контакт;
Припаяйте фазний провід висновку А 1 , а провід нейтралі (нуля) висновку А 2 ;
Переконайтеся, що положення всіх сполучних перемичок на вторинній про мотку замальовано, після чого всі вони видалені;
Встановіть вид вимірювання цифрового вольтметра «змінна напруга» і підключіть його до висновків вторинної обмотки;
Переконавшись, що шкала приладу знаходиться в межах видимості, увімкніть в розетку штепсель. Якщо на приладі відразу не з'являться результати вимірювань, витягніть вилку з розетки. Якщо прилад фіксує наявність на-
напруги у вторинній обмотці, величину якої можна визначити, дочекайтеся стабілізації показань приладу, запишіть отриманий результат, вимкніть живлення та відключіть вилку від розетки;
Перевірте величину напруги, для цього підключіть цифровий вольтметр до висновків А 1 і А 2 трансформатора і включіть повторно мережну напругу. Попишіть показання приладу.
Після цього можна визначити коефіцієнт трансформації "N", використовуючи наступне просте співвідношення між напругами:
На перший погляд, ця процедура не здасться дуже значною, але слід пам'ятати, що імпеданси пропорційні квадрату коефіцієнта трансформації, N 2 , отже, знаючи величину N можна визначити імпеданс первинної обмотки, так як вже відомий імпеданс вторинної. цифрового тестера). Максимальне значення опору між двома проводами становить 236 Ом, отже, висновки цих проводом можуть бути позначені як А1 і А2. Після того, як одні щуп цифрового тестера залишався підключеним до висновку А 1 було виявлено другий провід, що має опір 110 Ом. Отримане значення досить близько до значення опору 118 Ом, щоб ця точка могла виявитися виведенням від центральної точки первинної обмотки трансформатора. Тому дану обмотку можна ідентифікувати як високовольтну обмотку трансформатора. Після цього слід перемістити один із щупів цифрового тестера до середнього відведення високовольтної обмотки і виміряти опори щодо двох висновків, що залишилися. Значення опору для одного висновку склало 29 Ом, а для другого дорівнювало 32 Ом. Враховуючи, що (29 Ом: 110 Ом) = 0,26, а (32 Ом: 118 Ом) = 0,27, можна з достатньою впевненістю припустити, що ці висновки використовуються як ультралінійні відводи для отримання максимальної потужності (тобто складають приблизно 20% обмотки). Один з висновків, для якого опір щодо виведення А, має менше значення, представляє відведення до сітки 2 лампи V 1 , g 2(V1) а друге відведення - до сітки 2 лампи V 2 , g 2(V2) (Рис. 5.23).
Вторинна обмотка має лише дві секції, тому, швидше за все, вони призначені для підключення навантаження 4 Ом. Це припущення потім підтверджується вимірюваннями опорів обмоток секцій, для першої з них воно склало 0,6 Ом, а для другої 0,8 Ом, що збігається з типовими значеннями обмоток, призначених для узгодження навантажень 4 Ом.
Мал. 5.23 Ідентифікація обмоток трансформатора з невідомими параметрами
При підключенні трансформатора до мережі було зафіксовано змінну мережну напругу 252 В, а напруга на вторинних обмотках становила 5,60 В. Підставляючи отримані значення у формулу для розрахунку коефіцієнта трансформації, отримаємо:
Імпеданси обмоток змінюються пропорційно N 2 тому відношення імпедансів первинної обмотки до вторинної імпедансу становить 45 2 = 2025. Так як напруга на вторинній обмотці вимірювалося на секції 4 Ом, імпеданс первинної обмотки повинен становити (2025 х 4 Ом) = 8100. Такий результат є цілком допустимим, так як вимірювання з використанням напруги 252 В і частотою 50 Гц могли зрушити робочу точку ближче до області насичення, що призвело до похибок визначення параметрів, Тому отримане значення можна округлити до 8 кОм.
Далі необхідно визначити початок та кінець обмоток кожної з секцій вторинної обмотки трансформатора. Це виконується підключенням тільки одного дроту між однією і другою секціями, включаючи таким чином обмотки секцій послідовно. Після подачі напруги на первинну обмотку отримаємо подвоєне значення напруги на вторинній обмотці, в порівнянні з індивідуальною напругою на кожній. Тобто напруги двох секцій доповнюють одна одну і отже, підключеними виявилися кінець обмотки першої секції до початку обмотки другої, тому можна позначити висновок секції, де закінчується з'єднувальний провід, як +, а інший кінець, як -. Однак у випадку, якщо напруга на вторинній обмотці буде відсутня, то це означатиме, що обмотки у двох секціях включені зустрічно один одному, тому обидва висновки можна буде позначити, або як "+", або як "-".
Після того, як всі ідентичні за характеристиками секції були визначені, і для них визначені точки початку обмоток, можуть вимірюватися напруги на всіх обмотках, що залишилися, бути визначені для них коефіцієнти трансформації, або щодо первинної обмотки, або щодо вторинної, залежно від того, який спосіб виявиться зручнішим. Починаючи з цього моменту найбільш зручним виявляється використання схеми з коротким позначками, так, наприклад, отримання двократного збільшення напруги вторинної обмотки є дуже показовим, так як цей факт може означати наявність секції з відведенням від середньої точки, або відведення 4 Ом і 16 Ом.
Основні причини виходу з ладу трансформаторів у тракті звукових частот
Трансформатори відносяться до електронних компонентів з найбільш тривалим терміномслужби, що досягає 40 і більше років. Все ж таки іноді вони можуть виходити з ладу. Обмотки трансформатора виконуються з дроту, який може виходити з ладу при протіканні через нього занадто високих струмів, а ізоляція дроту може виявитися пробитою, якщо напруги, прикладені до обмоток, перевищать допустимі значення.
Найчастішим випадком, у якому відмовляють вихідні трансформатори, є такою, що він змушений працювати підсилювач як перевантаження. Це може статися у двотактному підсилювачі, коли одна вихідна лампа повністю відключена (наприклад, вийшла з ладу), а друга працює з явним навантаженням. Індуктивність розсіювання тієї половини трансформатора, яка повинна пропускати струм відключеної лампи, прагнути підтримувати струм цієї половини обмотки незмінним, що спричиняє появу значних перенапруг у первинній обмотці (насамперед за рахунок ЕРС самоіндукції), що призводять до пробою міжвиткової ізоляції. Процес зміни напруги на індуктивній обмотці в часі характеризується наступним диференціальним рівнянням:
Так як при розриві струму, його похідна прагне нескінченності. di/dt ≈ ∞, що виникає ЕРС самоіндукції розвиває напругу на напівобмотці в ланцюгу лампи, що вийшла з ладу, значно перевищує значення високовольтного джерела живлення, яке здатне легко пробити міжвіткову ізоляцію.
Також пробій ізоляції може бути викликаний неправильними умовами експлуатації апаратури. Так. наприклад, якщо в трансформатор проникла волога, то ізоляція (якою найчастіше використовується спеціальний папір) стає більш провідною, що значно збільшує ймовірність її пробою.
Також існує небезпека виходу з ладу вихідного трансформатора у разі роботи підсилювача на гучномовці, опір яких значно нижчий від необхідного. У цьому випадку, при великих рівнях гучності, струми, що йдуть через обмотки трансформатора, можуть виявитися перевищеними.
Ще одна специфічна проблема у ряді випадків виникає в не дуже якісних підсилювачах, наприклад таких, які у свій час широко застосовувалися для електрогітар. У силу того, що швидкість наростання струму при перевантаженні дуже висока, а якість вихідного трансформатора, що використовується в підсилювачах для електрогітар, як правило, не дуже хороша, то високі значення індуктивності розсіювання можуть призвести до виникнення таких високих значеньнапруг (ЕС самоіндукції) на обмотках, що не виключається виникнення зовнішньої електричної дуги. При цьому сам трансформатор міг бути спроектований таким чином, щоб благополучно витримати таку випадкову перенапругу. Напруга, необхідне виникнення електричної дуги, певною мірою залежить від ступеня забруднення шляху, яким вона розвивається, тому забруднення (особливо які проводять) знижують цю дугову напругу. Саме тому вуглецеві сліди, що залишаються від колишніх дугових процесів, безсумнівно, призводять до зниження напруги, необхідної для виникнення нового дугового процесу.
Усі трансформатори працюють у двох основних режимах: під навантаженням та на холостому ході. Однак відомий ще один режим роботи, при якому різко збільшуються механічні зусилля і потік розсіювання в обмотках. Цей режим називається коротке замикання трансформатора. Така ситуація виникає при отриманні харчування первинною обмоткою, коли вторинна замикається на введеннях. Під час замикання виникає реактивний опір, причому струм на вторинну обмотку продовжує надходити з первинної.
Потім струм віддається споживачеві, яким є вторинна обмотка. Таким чином відбувається процес короткого замикання трансформатора.
Суть короткого замикання
На замкнутій ділянці виникає опір, значення якого набагато менше за опір навантаження. Відбувається різке зростання первинних та вторинних струмів, які можуть миттєво спалити обмотки та повністю зруйнувати трансформатор. Однак цього не відбувається і захист встигає відключити його від мережі. Це пов'язано з тим, що збільшені розсіювання та поля трансформатора суттєво зменшують вплив струмів короткого замикання, а також забезпечують захист обмотки від електродинамічних та теплових навантажень. Тому, навіть якщо й спостерігаються втрати в обмотках, вони просто не встигають вплинути.
Попередження короткого замикання
При нормальному режимі трансформатора значення електродинамічних зусиль має мінімальне значення. Під час спостерігається зростання струмів та зусиль у десятки разів, створюючи серйозну небезпеку. В результаті можуть деформуватися обмотки, втрачається їх стійкість, згинаються котушки, змінюються прокладки під впливом осьових сил.
Для того, щоб знизити електродинамічні зусилля, під час збирання проводиться осьове запресування обмоток. Ця операція виконується неодноразово: спочатку, коли обмотки насаджені і верхні балки встановлені, а потім після просушування активної частини. Друга операція має особливе значення для зниження зусиль, оскільки при неякісному запресуванні, при дії замикання може статися зсув або руйнування котушки. Серйозну небезпеку представляє збіг свого резонансу котушки з частотою, що є в електродинамічній силі. Резонанс може викликати зусилля, які є абсолютно небезпечними при звичайному режимі роботи.
Щоб покращити якості трансформатора, під час збирання потрібно відразу усунути можливе усадження ізоляції, вирівняти всі висоти, забезпечити якісне запресування. За умови дотримання необхідних технологічних процесів, Коротке замикання трансформатора цілком може обійтися без серйозних наслідків.