Cách thức ngắn mạch Máy biến áp được gọi là chế độ như vậy khi các cực của cuộn thứ cấp được đóng lại bằng một dây dẫn dòng điện có điện trở bằng 0 (ZH = 0). Sự ngắn mạch của máy biến áp trong điều kiện vận hành sẽ tạo ra chế độ khẩn cấp, bởi vì dòng điện thứ cấp, và do đó cái chính tăng lên vài chục lần so với cái danh nghĩa. Do đó, trong các mạch có máy biến áp, cơ chế bảo vệ được cung cấp để trong trường hợp đoản mạch, máy biến áp sẽ tự động tắt.
Trong điều kiện phòng thí nghiệm, có thể tiến hành đoản mạch thử nghiệm của máy biến áp, trong đó các cực của cuộn thứ cấp được nối tắt và điện áp Uk như vậy được đặt vào cuộn sơ cấp, tại đó dòng điện trong cuộn sơ cấp sẽ xuất hiện. không vượt quá giá trị định mức (đặc tính Ik của máy biến áp ghi trong hộ chiếu.
Như vậy (%):
trong đó U1nom là điện áp sơ cấp danh định.
Điện áp ngắn mạch phụ thuộc vào điện áp cao nhất của cuộn dây máy biến áp. Vì vậy, ví dụ ở điện áp cao hơn 6-10 kV uK = 5,5%, ở 35 kV uK = 6,5 7,5%, ở 110 kV uK = 10,5%, v.v. Có thể thấy, với việc tăng định mức cao hơn điện áp, điện áp ngắn mạch của máy biến áp tăng lên.
Khi điện áp Uk bằng 5-10% điện áp sơ cấp định mức thì dòng từ hóa (dòng không tải) giảm 10-20 lần hoặc thậm chí còn đáng kể hơn. Vì vậy, ở chế độ ngắn mạch người ta coi rằng
Từ thông chính Ф cũng giảm 10-20 lần và từ thông rò rỉ của cuộn dây trở nên tương đương với từ thông chính.
Vì khi nối tắt cuộn thứ cấp của máy biến áp thì điện áp ở các đầu của nó là U2 = 0, phương trình e. d.s. đối với cô ấy nó có hình thức
và phương trình điện áp của máy biến áp được viết là
Phương trình này tương ứng với mạch tương đương của máy biến áp thể hiện trong hình. 1.
Sơ đồ vector của máy biến áp khi ngắn mạch tương ứng với phương trình và sơ đồ trên Hình 2. 1, thể hiện trong hình. 2. Điện áp ngắn mạch có thành phần tác dụng và phản kháng. Góc φк giữa các vectơ của điện áp và dòng điện này phụ thuộc vào tỷ số giữa thành phần cảm ứng tác dụng và phản kháng của điện trở máy biến áp.
Cơm. 1. Mạch tương đương máy biến áp khi xảy ra ngắn mạch
Cơm. 2. Sơ đồ vector của máy biến áp khi xảy ra ngắn mạch
Đối với máy biến áp có công suất định mức 5-50 kVA XK/RK = 1 2; có công suất định mức từ 6300 kVA trở lên XK/RK = 10 trở lên. Vì vậy, người ta tin rằng máy biến áp năng lượng cao Anh = Ucr, một trở kháng ZK = Xk.
Kinh nghiệm ngắn mạch.
Thí nghiệm này, giống như thử nghiệm không tải, được thực hiện để xác định các thông số của máy biến áp. Một mạch điện được lắp ráp (Hình 3), trong đó cuộn thứ cấp được nối tắt bằng một dây nhảy hoặc dây dẫn kim loại có điện trở gần bằng 0. Đặt một điện áp Uk vào cuộn sơ cấp mà tại đó dòng điện chạy qua nó bằng giá trị danh định I1nom.
Cơm. 3. Sơ đồ thí nghiệm ngắn mạch máy biến áp
Căn cứ vào số liệu đo đạc xác định được các thông số sau của máy biến áp.
Điện áp ngắn mạch
trong đó UK là điện áp đo được bằng vôn kế ở I1, = I1nom. Ở chế độ ngắn mạch UK rất nhỏ nên tổn thất không tải nhỏ hơn hàng trăm lần so với chế độ ngắn mạch. điện áp định mức. Vì vậy, chúng ta có thể giả sử rằng Ppo = 0 và công suất đo bằng oát kế là tổn thất điện năng Ppk gây ra bởi điện trở tác dụng của cuộn dây máy biến áp.
Tại I1 hiện tại, = I1nom ta có Tổn hao điện năng danh định khi làm nóng cuộn dây Rpk.nom, được gọi là tổn thất điện hoặc tổn thất ngắn mạch.
Từ phương trình điện áp của máy biến áp, cũng như từ mạch tương đương (xem Hình 1), chúng ta thu được
trong đó ZK là trở kháng máy biến áp.
Như đã biết, ở chế độ tải, cuộn thứ cấp của máy biến áp được nối với điện trở của máy thu. Dòng điện tỷ lệ thuận với tải của máy biến áp được thiết lập trong mạch thứ cấp. Khi ăn số lượng lớn máy thu, thường có trường hợp lớp cách điện của dây kết nối bị đứt. Nếu dây cung cấp cho máy thu tiếp xúc ở những nơi cách điện bị hỏng thì sẽ xảy ra chế độ gọi là đoản mạch (ngắn mạch) của đoạn mạch. Nếu các dây nối từ cuộn dây được đóng ở đâu đó tại điểm a và b, nằm trước bộ thu năng lượng (Hình 1), thì sẽ xảy ra đoản mạch ở cuộn thứ cấp của máy biến áp. Ở chế độ này, cuộn thứ cấp sẽ bị đoản mạch. Đồng thời, nó sẽ tiếp tục nhận năng lượng từ cuộn sơ cấp và truyền lại cho mạch thứ cấp, hiện chỉ bao gồm cuộn dây và một phần dây nối. 1 - cuộn sơ cấp; 2 - cuộn dây thứ cấp; 3 - mạch từ Hình 1 - Đoản mạch ở các đầu cực của cuộn thứ cấp của máy biến áp Thoạt nhìn, có vẻ như trong trường hợp đoản mạch, máy biến áp chắc chắn sẽ bị sập, vì điện trở r 2 của cuộn dây và dây nối nhỏ hơn hàng chục lần so với điện trở r của máy thu. Nếu chúng ta giả sử rằng điện trở tải r lớn hơn r 2 ít nhất 100 lần thì dòng điện ngắn mạch I 2k phải lớn hơn 100 lần so với dòng điện I 2 tại hoạt động binh thương máy biến áp. Bởi vì dòng điện sơ cấp cũng tăng 100 lần (I 1 ω 1 = I 2 ω 2), tổn hao trên cuộn dây máy biến áp sẽ tăng mạnh, cụ thể là 100 2 lần (I 2 r), tức là 10.000 lần. Trong những điều kiện này, nhiệt độ của cuộn dây sẽ đạt tới 500-600 ° C trong 1-2 giây và chúng sẽ nhanh chóng cháy hết. Ngoài ra, khi máy biến áp hoạt động, luôn có các lực cơ học giữa các cuộn dây có xu hướng làm dịch chuyển cuộn dây ra xa nhau theo hướng hướng tâm và hướng trục. Các lực này tỷ lệ thuận với tích của dòng điện I 1 I 2 trong cuộn dây và nếu trong thời gian ngắn mạch, mỗi dòng điện I 1 và I 2 tăng, chẳng hạn như 100 lần, thì lực sẽ tăng 10.000 lần. Kích thước của chúng có thể lên tới hàng trăm tấn và các cuộn dây của máy biến áp sẽ bị đứt ngay lập tức. Tuy nhiên, trong thực tế điều này không xảy ra. Máy biến áp thường chịu được đoản mạch trong thời gian rất ngắn cho đến khi cơ quan bảo vệ ngắt kết nối chúng khỏi mạng. Trong thời gian ngắn mạch, tác dụng của một số điện trở bổ sung thể hiện rõ ràng, hạn chế dòng điện ngắn mạch trong cuộn dây. Điện trở này có liên quan đến từ thông rò rỉ từ Ф Р1 và Ф Р2, phân nhánh từ từ thông chính Ф 0 và mỗi từ thông đóng xung quanh một phần vòng của cuộn dây 1 hoặc 2 “của chúng” (Hình 2).
1 - cuộn sơ cấp; 2 - cuộn dây thứ cấp; 3 - trục chung của cuộn dây và thanh biến áp; 4 - mạch từ; 5 - kênh tán xạ chính
Hình 2 - Thông lượng rò rỉ và sự bố trí đồng tâm của cuộn dây máy biến áp Rất khó để đo trực tiếp lượng tán xạ: các đường đi mà các dòng này có thể bị đóng lại quá đa dạng. Vì vậy, trong thực tế, sự rò rỉ được đánh giá bằng ảnh hưởng của nó lên điện áp và dòng điện trong cuộn dây. Rõ ràng là thông lượng rò tăng khi dòng điện chạy trong cuộn dây tăng. Rõ ràng là trong quá trình làm việc bình thường của máy biến áp, từ thông rò chiếm một phần tương đối nhỏ trong từ thông chính Ф 0. Thật vậy, từ thông rò chỉ được ghép với một phần của vòng dây, từ thông chính được nối với tất cả các vòng dây. Ngoài ra, thông lượng rò rỉ buộc phải truyền phần lớn qua không khí, độ thấm từ của nó được lấy bằng đơn vị, tức là nó nhỏ hơn hàng trăm lần so với độ thấm từ của thép, qua đó dòng F 0 bị đóng lại . Tất cả điều này đúng cho cả chế độ hoạt động bình thường và chế độ ngắn mạch của máy biến áp. Tuy nhiên, do từ thông rò được xác định bởi dòng điện trong cuộn dây và ở chế độ ngắn mạch, dòng điện tăng hàng trăm lần nên từ thông F p cũng tăng một lượng tương tự; đồng thời, chúng vượt quá đáng kể dòng Ф 0. Dòng rò gây ra sức điện động tự cảm E p1 và E p2 trong cuộn dây, hướng ngược lại với dòng điện. Phản ứng, ví dụ, emf E p2 có thể được coi là một số điện trở bổ sung trong mạch của cuộn thứ cấp khi nó bị đoản mạch. Sự kháng cự này được gọi là phản ứng. Đối với cuộn thứ cấp, phương trình E 2 = U 2 + I 2 r 2 + (-E p 2) là hợp lệ. Ở chế độ ngắn mạch, U 2 = 0 và phương trình được biến đổi như sau: E 2 = I 2K r 2K + (-E p2K), hoặc E 2 = I 2K r 2K + I 2K x 2K, trong đó chỉ số “k ” đề cập đến điện trở và dòng điện ở chế độ ngắn mạch; I 2 K x 2 K - sụt áp cảm ứng ở chế độ ngắn mạch, bằng giá trị E p 2 K; x 2 K là điện kháng của cuộn thứ cấp. Kinh nghiệm cho thấy, tùy theo công suất của máy biến áp mà điện trở x2 lớn hơn r2 từ 5-10 lần. Do đó, trên thực tế, dòng điện I 2 K sẽ không bằng 100 mà chỉ lớn hơn dòng điện I 2 từ 10-20 lần trong quá trình máy biến áp hoạt động bình thường (bỏ qua điện trở tác dụng do nó có giá trị nhỏ). Do đó, trên thực tế, tổn thất trong cuộn dây sẽ không tăng 10.000 mà chỉ tăng 100-400 lần; nhiệt độ của cuộn dây trong thời gian ngắn mạch (vài giây) sẽ chỉ đạt tới 150-200 ° C và sẽ không có hư hỏng nghiêm trọng nào xảy ra ở máy biến áp trong thời gian ngắn này. Vì vậy, nhờ tản nhiệt, máy biến áp có thể tự bảo vệ mình khỏi dòng điện ngắn mạch. Tất cả các hiện tượng được xem xét đều xảy ra khi đoản mạch ở các đầu nối (đầu vào) của cuộn thứ cấp (xem các điểm a và b trên Hình 1). Đây là hoạt động khẩn cấp đối với hầu hết máy biến áp điện và tất nhiên, nó không xảy ra hàng ngày, thậm chí hàng năm. Trong quá trình hoạt động (15-20 năm), máy biến áp có thể chỉ xảy ra một số trường hợp đoản mạch nghiêm trọng như vậy. Tuy nhiên, nó phải được thiết kế và chế tạo sao cho không bị người ta phá hủy và gây ra tai nạn. Cần phải hình dung rõ ràng các hiện tượng xảy ra trong máy biến áp khi bị đoản mạch và lắp ráp một cách có ý thức các bộ phận quan trọng nhất trong thiết kế của nó. Về vấn đề này, một trong những những đặc điểm quan trọng nhất máy biến áp - điện áp ngắn mạch. KINH NGHIỆM MÁY BIẾN ÁP NGẮN MẠCH
Cần phải phân biệt giữa đoản mạch trong điều kiện vận hành và trải nghiệm đoản mạch.
Ngắn mạch máy biến áp Chế độ của nó được gọi khi cuộn thứ cấp của máy biến áp bị đoản mạch. Trong điều kiện vận hành, đoản mạch là trạng thái khẩn cấp, trong đó một lượng nhiệt lớn tỏa ra bên trong máy biến áp, có thể phá hủy máy biến áp.
Kinh nghiệm ngắn mạch được thực hiện ở điện áp sơ cấp giảm đáng kể đến một giá trị nhỏ (khoảng 5-10% điện áp sơ cấp định mức). Giá trị của nó được chọn sao cho dòng điện I1 trong cuộn sơ cấp bằng giá trị định mức, mặc dù cuộn thứ cấp bị đoản mạch. Sử dụng một bộ dụng cụ đo (Hình 103), điện áp U 1k, dòng điện I 1 k và công suất P 1 k được xác định thông qua kinh nghiệm .
Hiện tại tôi 2 ở giá trị danh nghĩa I 1 cũng sẽ có giá trị danh nghĩa. biên tập E 2 trong thí nghiệm này sẽ chỉ đề cập đến sự sụt giảm điện áp bên trong, tức là E 2 K = I 2 z 2 , và ở mức tải định mức
2 = 2 + 2
do đó E 2 k chỉ bằng một vài phần trăm của E 2 . suất điện động thấp E 2 tương ứng với một từ thông chính nhỏ. Tổn thất năng lượng trong mạch từ tỉ lệ với bình phương của từ thông nên trong quá trình thí nghiệm ngắn mạch chúng không đáng kể. Nhưng ở cả hai cuộn dây trong thí nghiệm này, dòng điện đều có giá trị định mức, do đó tổn thất năng lượng trong cuộn dây giống như ở tải định mức. Do đó, công suất P 1k mà máy biến áp nhận được từ mạng trong thời gian ngắn mạch sẽ được sử dụng cho tổn thất năng lượng trên dây của cuộn dây:
P 1K =I 2 1 r 1 +I 2 2 r 2 .
Đồng thời, căn cứ vào điện áp ngắn mạch xác định được độ sụt điện áp trong máy biến áp ở tải định mức (tính bằng % điện áp sơ cấp). Vì những lý do này, điện áp ngắn mạch (với cuộn dây ngắn mạch điện áp thấp) luôn được chỉ định trên bảng biến áp.
Chế độ ngắn mạch
Như đã biết, ở chế độ tải, cuộn thứ cấp của máy biến áp được nối với điện trở của máy thu. Dòng điện tỷ lệ thuận với tải của máy biến áp được thiết lập trong mạch thứ cấp. Khi cấp nguồn cho số lượng lớn máy thu thường xảy ra trường hợp lớp cách điện của dây kết nối bị đứt. Nếu dây cung cấp cho máy thu tiếp xúc ở những nơi cách điện bị hỏng thì sẽ xảy ra chế độ gọi là đoản mạch (ngắn mạch) của đoạn mạch. Nếu các dây nối từ cuộn dây được đóng ở đâu đó tại điểm a và b, nằm trước bộ thu năng lượng (Hình 1), thì sẽ xảy ra đoản mạch ở cuộn thứ cấp của máy biến áp. Ở chế độ này, cuộn thứ cấp sẽ bị đoản mạch. Đồng thời, nó sẽ tiếp tục nhận năng lượng từ cuộn sơ cấp và truyền sang mạch thứ cấp, lúc này chỉ gồm cuộn dây và một phần dây nối. 
1 - cuộn sơ cấp; 2 - cuộn dây thứ cấp; 3 - mạch từ Hình 1 - Đoản mạch ở các đầu cực của cuộn thứ cấp của máy biến áp Thoạt nhìn, có vẻ như trong trường hợp đoản mạch, máy biến áp chắc chắn sẽ bị sập, vì điện trở r 2 của cuộn dây và dây nối nhỏ hơn hàng chục lần so với điện trở r của máy thu. Nếu chúng ta giả sử rằng điện trở tải r lớn hơn r 2 ít nhất 100 lần thì dòng điện ngắn mạch I 2k phải lớn hơn 100 lần so với dòng điện I 2 trong quá trình hoạt động bình thường của máy biến áp. Vì dòng điện sơ cấp cũng tăng 100 lần (I 1 ω 1 = I 2 ω 2) nên tổn hao trong cuộn dây máy biến áp sẽ tăng mạnh, cụ thể là 100 2 lần (I 2 r), tức là 10.000 lần. Trong những điều kiện này, nhiệt độ của cuộn dây sẽ đạt tới 500-600 ° C trong 1-2 giây và chúng sẽ nhanh chóng cháy hết. Ngoài ra, khi máy biến áp làm việc, luôn có các lực cơ học giữa các cuộn dây có xu hướng dịch chuyển cuộn dây ra xa nhau theo hướng hướng tâm và hướng trục. Các lực này tỷ lệ thuận với tích của dòng điện I 1 I 2 trong cuộn dây và nếu trong thời gian ngắn mạch, mỗi dòng điện I 1 và I 2 tăng, chẳng hạn như 100 lần, thì lực sẽ tăng 10.000 lần. Kích thước của chúng có thể lên tới hàng trăm tấn và các cuộn dây của máy biến áp sẽ bị đứt ngay lập tức. Tuy nhiên, trong thực tế điều này không xảy ra. Máy biến áp thường chịu được đoản mạch trong thời gian rất ngắn cho đến khi cơ quan bảo vệ ngắt kết nối chúng khỏi mạng. Trong thời gian ngắn mạch, tác dụng của một số điện trở bổ sung thể hiện rõ ràng, hạn chế dòng điện ngắn mạch trong cuộn dây. Điện trở này có liên quan đến từ thông rò rỉ từ Ф Р1 và Ф Р2, phân nhánh từ từ thông chính Ф 0 và mỗi từ thông đóng xung quanh một phần vòng của cuộn dây 1 hoặc 2 “của chúng” (Hình 2). 
1 - cuộn sơ cấp; 2 - cuộn dây thứ cấp; 3 - trục chung của cuộn dây và thanh biến áp; 4 - mạch từ; 5 - kênh tán xạ chính Hình 2 - Thông lượng rò rỉ và sự bố trí đồng tâm của cuộn dây máy biến áp Rất khó để đo trực tiếp lượng tán xạ: các đường đi mà các dòng này có thể bị đóng lại quá đa dạng. Vì vậy, trong thực tế, sự rò rỉ được đánh giá bằng ảnh hưởng của nó lên điện áp và dòng điện trong cuộn dây. Rõ ràng là thông lượng rò tăng khi dòng điện chạy trong cuộn dây tăng. Rõ ràng là trong quá trình làm việc bình thường của máy biến áp, từ thông rò chiếm một phần tương đối nhỏ trong từ thông chính Ф 0. Thật vậy, từ thông rò chỉ được ghép với một phần của vòng dây, từ thông chính được nối với tất cả các vòng dây. Ngoài ra, thông lượng rò rỉ buộc phải truyền phần lớn qua không khí, độ thấm từ của nó được lấy bằng đơn vị, tức là nó nhỏ hơn hàng trăm lần so với độ thấm từ của thép, qua đó dòng F 0 bị đóng lại . Tất cả điều này đúng cho cả chế độ hoạt động bình thường và chế độ ngắn mạch của máy biến áp. Tuy nhiên, do từ thông rò được xác định bởi dòng điện trong cuộn dây và ở chế độ ngắn mạch, dòng điện tăng hàng trăm lần nên từ thông F p cũng tăng một lượng tương tự; đồng thời, chúng vượt quá đáng kể dòng Ф 0. Dòng rò gây ra sức điện động tự cảm E p1 và E p2 trong cuộn dây, hướng ngược lại với dòng điện. Phản ứng, ví dụ, emf E p2 có thể được coi là một số điện trở bổ sung trong mạch của cuộn thứ cấp khi nó bị đoản mạch. Sự kháng cự này được gọi là phản ứng. Đối với cuộn thứ cấp, phương trình E 2 = U 2 + I 2 r 2 + (-E p2) là đúng. Ở chế độ ngắn mạch, U 2 = 0 và phương trình được biến đổi như sau: E 2 = I 2K r 2K + (-E p2K), hoặc E 2 = I 2K r 2K + I 2K x 2K, trong đó chỉ số “k ” đề cập đến điện trở và dòng điện ở chế độ ngắn mạch; I 2K x 2K - sụt áp cảm ứng ở chế độ ngắn mạch, bằng giá trị E p2K; x 2K là điện kháng của cuộn thứ cấp. Kinh nghiệm cho thấy, tùy theo công suất của máy biến áp mà điện trở x2 lớn hơn r2 từ 5-10 lần. Do đó, trên thực tế, dòng điện I 2K sẽ không bằng 100 mà chỉ lớn hơn dòng điện I 2 từ 10-20 lần trong quá trình máy biến áp hoạt động bình thường (chúng ta bỏ qua điện trở tác dụng do giá trị nhỏ của nó). Do đó, trên thực tế, tổn thất trong cuộn dây sẽ không tăng 10.000 mà chỉ tăng 100-400 lần; nhiệt độ của cuộn dây trong thời gian ngắn mạch (vài giây) sẽ chỉ đạt tới 150-200 ° C và sẽ không có hư hỏng nghiêm trọng nào xảy ra ở máy biến áp trong thời gian ngắn này. Vì vậy, nhờ tản nhiệt, máy biến áp có thể tự bảo vệ mình khỏi dòng điện ngắn mạch. Tất cả các hiện tượng được xem xét đều xảy ra khi đoản mạch ở các đầu nối (đầu vào) của cuộn thứ cấp (xem các điểm a và b trên Hình 1). Đây là chế độ vận hành khẩn cấp đối với hầu hết các máy biến áp điện và tất nhiên nó không xảy ra hàng ngày, thậm chí hàng năm. Trong quá trình hoạt động (15-20 năm), máy biến áp có thể chỉ xảy ra một số trường hợp đoản mạch nghiêm trọng như vậy. Tuy nhiên, nó phải được thiết kế và chế tạo sao cho không bị người ta phá hủy và gây ra tai nạn. Cần phải hình dung rõ ràng các hiện tượng xảy ra trong máy biến áp khi bị đoản mạch và lắp ráp một cách có ý thức các bộ phận quan trọng nhất trong thiết kế của nó. Về vấn đề này, một trong những đặc tính quan trọng nhất của máy biến áp, điện áp ngắn mạch, đóng một vai trò rất quan trọng.
Xác định thông số máy biến áp
Rất tình cờ, người đọc có thể rơi vào tay một máy biến áp đầu ra cũ, theo đánh giá của vẻ bề ngoài, lẽ ra phải có những đặc điểm tốt nhưng lại hoàn toàn không có thông tin gì về những gì ẩn giấu bên trong nó. May mắn thay, có thể dễ dàng xác định các thông số của máy biến áp đầu ra cũ chỉ bằng vôn kế vạn năng kỹ thuật số, vì thiết kế của chúng luôn tuân theo các quy tắc được xác định nghiêm ngặt.
Trước khi bắt đầu thử nghiệm, bạn cần phác thảo sơ đồ của tất cả các kết nối bên ngoài và các đầu nối trên máy biến áp, sau đó tháo chúng ra. (Sử dụng máy ảnh kỹ thuật số cho mục đích này đã được chứng minh là rất hiệu quả.) Tất nhiên, cuộn sơ cấp phải có một điểm nối ở giữa để cho phép sử dụng máy biến áp trong mạch kéo đẩy và có thể có thêm các điểm nối trên cuộn dây này. để cung cấp hoạt động siêu tuyến tính. Theo quy định, điện trở cuộn dây DC, được đo bằng ôm kế giữa các điểm cực trị của cuộn dây, sẽ là giá trị điện trở tối đa trong số tất cả các giá trị thu được và có thể nằm trong khoảng từ 100 đến 300 ohm. Nếu phát hiện thấy cuộn dây có giá trị điện trở tương tự thì trong hầu hết các trường hợp, chúng ta có thể giả sử rằng các đầu nối máy biến áp A 1 và A 2 tương ứng với các điểm cực trị của cuộn sơ cấp đã được xác định.
Đối với máy biến áp chất lượng cao, cuộn sơ cấp được quấn đối xứng, nghĩa là điện trở giữa hai đầu cực A 1 và A 2 và điểm giữa của cuộn dây cao áp luôn bằng nhau nên bước tiếp theo là xác định đầu cực cho trong đó điện trở giữa nó và các đầu A 1 và A 2 sẽ bằng một nửa điện trở giữa các điểm cực trị của cuộn sơ cấp. Tuy nhiên, các mẫu máy biến áp rẻ hơn có thể không được chế tạo cẩn thận, do đó điện trở giữa hai nửa cuộn dây có thể không hoàn toàn bằng nhau.
Vì để sản xuất cuộn sơ cấp của máy biến áp, không có ngoại lệ nào, người ta sử dụng một dây có cùng tiết diện, vòi, nằm trên một vòng, chiếm 20% tổng số vòng dây giữa cuộn dây trung tâm. vòi điện áp cao và đầu nối A 1 hoặc A 2, (cấu hình để lấy toàn bộ công suất của bộ khuếch đại), cũng sẽ có điện trở bằng 20% giá trị điện trở giữa đầu nối ngoài A 1 hoặc A 2 và đầu nối trung tâm của cuộn dây sơ cấp. Nếu máy biến áp được thiết kế cho bộ khuếch đại chất lượng cao hơn thì vị trí rất có thể của vòi này sẽ là một điểm rẽ tương ứng với 47% điện trở giữa các điểm giống nhau này (cấu hình bộ khuếch đại công suất cung cấp độ méo tối thiểu).
Cuộn dây thứ cấp rất có thể cũng sẽ có số dây dẫn chẵn hoặc sẽ có một vòi. Điều cần nhớ là vào thời hoàng kim của ống chân không, trở kháng của loa là 15 ohm (loa cao cấp) hoặc 4 ohm, do đó, máy biến áp đầu ra đã được tối ưu hóa cho các trở kháng này.
Tùy chọn phổ biến nhất là sử dụng hai phần giống hệt nhau, sử dụng các cuộn dây nối tiếp cho trở kháng loa 15 ohm hoặc song song cho trở kháng 4 ohm (thực tế là 3,75 ohm). Nếu sau khi xác định được cuộn sơ cấp của máy biến áp, tìm thấy hai cuộn dây có điện trở DC mỗi cuộn khoảng 0,7 ohm thì rất có thể đó là một mẫu máy biến áp tiêu chuẩn.
Ở các máy biến áp chất lượng cao, ý tưởng trên được phát triển hơn nữa khi cuộn thứ cấp được thể hiện bằng bốn phần giống hệt nhau. Được mắc nối tiếp, chúng được sử dụng để chấm dứt tải 15 ohm, tuy nhiên khi tất cả được kết nối song song, chúng sẽ chấm dứt tải 1 ohm. Điều này không phải do loa 1 ohm đã có sẵn (thời đại của những bộ phân tần chất lượng kém vẫn chưa đến), mà là do mức độ phân chia cuộn dây lớn hơn cho phép tạo ra một máy biến áp chất lượng cao hơn. Vì vậy, bạn nên tìm bốn cuộn dây có điện trở xấp xỉ bằng nhau về mặt DC và có giá trị bằng khoảng 0,3 Ohm. Cũng phải lưu ý rằng ngoài thực tế là điện trở tiếp xúc của đầu dò có thể chiếm một tỷ lệ rất đáng kể khi thực hiện các phép đo điện trở rất nhỏ (điều này đòi hỏi không chỉ có một tiếp điểm sạch mà còn phải có một tiếp xúc đáng tin cậy). ), nhưng đồng thời, vôn kế kỹ thuật số 2 chữ số 41/A thông thường không cung cấp đủ độ chính xác khi đo các giá trị điện trở nhỏ như vậy, do đó bạn thường phải đưa ra các phỏng đoán và giả định.
Nếu sau khi xác định cuộn dây sơ cấp, người ta xác định rằng tất cả các cuộn dây còn lại được nối với nhau, thì sẽ có một cuộn dây thứ cấp có các đầu nối, giá trị điện trở cao nhất được đo giữa các cực 0 Ohm và (giả sử) 16 Ohm. Giả sử rằng không có đầu dây quấn nào phù hợp với điện trở 8 ohm thì điện trở DC thấp nhất từ bất kỳ dây dẫn nào trong số này sẽ là đầu dây 4 ohm và điểm có điện trở 0 ohm sẽ gần nhất với đầu dây 4 ohm (thường là ở đầu dây thứ cấp). cuộn dây có các vòi rẽ nhánh, họ có xu hướng sử dụng dây dày hơn cho vòi 4 Ohm). Nếu dự kiến sẽ có sự hiện diện của vòi 8 ohm thì phải xác định vòi bằng phương pháp đo tại Dòng điện xoay chiều, sẽ được mô tả dưới đây.
Nếu không thể xác định được mục đích của một số cuộn dây thì rất có thể chúng được dùng để phản hồi, có thể tác động lên cực âm của các đèn đầu ra riêng lẻ hoặc để tổ chức phản hồi giữa các tầng.
Trong mọi trường hợp, việc xác định chúng chính xác hơn có thể được thực hiện sau, vì bước tiếp theo là xác định tỷ số biến đổi, sau đó, dựa trên kết quả thu được, xác định trở kháng của cuộn sơ cấp của máy biến áp.
Chú ý. Mặc dù các phép đo sau đây không gây nguy hiểm về an toàn cho máy biến áp đầu ra nếu được thực hiện chính xác, nhưng có thể có điện áp nguy hiểm đến tính mạng con người. Vì vậy, nếu có Loại nào cũng được Nếu bạn nghi ngờ về kinh nghiệm chuyên môn cần thiết để thực hiện các phép đo được mô tả bên dưới, bạn nên từ bỏ ngay việc thực hiện chúng.
Máy biến áp đầu ra của mạch ống được thiết kế để giảm điện áp từ vài trăm vôn xuống còn hàng chục vôn trong dải tần từ 20 Hz đến 20 kHz, do đó việc đưa điện áp nguồn vào các cực của cuộn sơ cấp A 1 và A 2 không không gây nguy hiểm cho máy biến áp. Với điều kiện là đã xác định chính xác các cực A 1 và A 2, bạn nên cấp điện áp nguồn trực tiếp vào các cực A 1 và A 2 rồi đo điện áp trên cuộn thứ cấp để xác định tỷ số biến đổi (hoặc tỷ số số vòng của cuộn dây thứ cấp). cuộn dây sơ cấp và thứ cấp). Nói đúng ra, vì lý do an toàn, nên cung cấp không phải điện áp nguồn mà là điện áp giảm từ LATR.
Việc thử nghiệm máy biến áp phải được thực hiện theo trình tự sau:
Lắp cầu chì vào dây nguồn có dòng cầu chì thấp nhất hiện có, ví dụ cầu chì 3 A là đủ, nhưng sử dụng cầu chì 1 A sẽ thích hợp hơn;
Kết nối ba dây mềm ngắn với phích cắm điện (tốt nhất là có chốt nối đất). Vì những lý do hiển nhiên, chúng được gọi là "dây tự sát" và do đó phải được giữ riêng và khóa khi không sử dụng;
Hàn một vấu đóng hộp vào đầu dây có nhãn "nối đất" và vặn vấu vào khung kim loại của máy biến áp bằng vòng đệm có răng cưa đặc biệt để đảm bảo tiếp xúc điện rất tốt;
Hàn dây pha vào cực A 1 và dây trung tính (không) vào cực A 2;
Đảm bảo rằng vị trí của tất cả các dây nối kết nối trên cuộn phụ được phác thảo, sau đó tất cả chúng đều được loại bỏ;
Đặt loại đo của vôn kế kỹ thuật số thành “điện áp xoay chiều” và nối nó với các cực của cuộn dây thứ cấp;
Sau khi chắc chắn rằng cân của thiết bị đã ở trong tầm nhìn, hãy cắm phích cắm vào ổ cắm. Nếu kết quả đo không xuất hiện ngay trên thiết bị, hãy rút phích cắm ra khỏi ổ cắm. Nếu thiết bị phát hiện sự hiện diện của
điện áp ở cuộn dây thứ cấp, có thể xác định được giá trị của nó, đợi cho đến khi số đọc của thiết bị ổn định, ghi kết quả, tắt nguồn điện lưới và rút phích cắm ra khỏi ổ cắm điện;
Kiểm tra giá trị của điện áp nguồn; để thực hiện việc này, hãy kết nối vôn kế kỹ thuật số với cực A 1 và A 2 của máy biến áp và bật lại điện áp nguồn. Ghi lại các thông số của thiết bị.
Sau này, bạn có thể xác định hệ số chuyển đổi "N" sử dụng mối quan hệ đơn giản sau đây giữa các điện áp:
Thoạt nhìn, quy trình này có vẻ không quan trọng lắm, nhưng nên nhớ rằng trở kháng tỉ lệ với bình phương của tỷ số biến đổi, N 2, do đó, biết giá trị N Có thể xác định trở kháng của cuộn sơ cấp, vì trở kháng của cuộn thứ cấp đã được biết trong số rất nhiều dây, máy biến áp có năm dây được nối điện với nhau (kết quả thu được khi nối điện. phép đo điện trở được thực hiện bằng cách sử dụng máy kiểm tra kỹ thuật số). Giá trị điện trở tối đa giữa hai dây là 236 ohm, do đó, các cực của các dây này có thể được ký hiệu là A 1 và A 2. Sau khi một đầu dò của máy kiểm tra kỹ thuật số vẫn được kết nối với chân A 1, dây thứ hai được phát hiện có điện trở 110 ohms. Giá trị kết quả đủ gần với giá trị điện trở 118 ohm để điểm này có thể là đầu ra từ điểm giữa của cuộn sơ cấp máy biến áp. Vì vậy, cuộn dây này có thể được xác định là cuộn dây cao áp của máy biến áp. Sau đó, bạn nên di chuyển một trong các đầu dò của máy kiểm tra kỹ thuật số đến vòi giữa của cuộn dây cao áp và đo điện trở so với hai dây dẫn còn lại. Giá trị điện trở của một thiết bị đầu cuối là 29 Ohms và đối với thiết bị đầu cuối thứ hai là 32 Ohms. Cho rằng (29 ohms: 110 ohms) = 0,26 và (32 ohms: 118 ohms) = 0,27, có thể giả định rằng các chân này được sử dụng làm cực tuyến tính để có công suất tối đa (tức là khoảng 20% cuộn dây) . Một trong các cực, có điện trở tương ứng với cực A có giá trị thấp hơn, tượng trưng cho một điểm nhấn vào lưới 2 đèn V. 1 , g 2(V1) và lần nhấn thứ hai - vào lưới 2 đèn V. 2 , g 2(V2) (Hình 5.23).
Cuộn dây thứ cấp chỉ có hai phần, vì vậy rất có thể chúng được dùng để mang tải 4 ohm. Giả định này sau đó được xác nhận bằng các phép đo điện trở của cuộn dây của các phần, đối với phần đầu tiên là 0,6 Ohm và đối với phần thứ hai là 0,8 Ohm, trùng khớp với các giá trị điển hình cho cuộn dây được thiết kế để phù hợp với tải 4 Ohm.
Cơm. 5.23 Nhận biết cuộn dây máy biến áp chưa biết thông số
Khi nối máy biến áp vào mạng, điện áp nguồn xoay chiều 252 V được ghi lại, điện áp trên cuộn thứ cấp là 5,60 V. Thay các giá trị thu được vào công thức tính hệ số biến đổi, ta thu được:
Trở kháng của cuộn dây thay đổi tỉ lệ N 2, do đó tỷ lệ của trở kháng sơ cấp và trở kháng thứ cấp là 45 2 = 2025. Vì điện áp thứ cấp được đo ở phần 4 ohm nên trở kháng sơ cấp phải là (2025 x 4 ohm) = 8100 ohm. Kết quả này khá chấp nhận được, vì các phép đo sử dụng điện áp nguồn 252 V và tần số 50 Hz có thể dịch chuyển điểm vận hành gần hơn với vùng bão hòa, dẫn đến sai số khi xác định các tham số. Do đó, giá trị kết quả có thể được làm tròn thành. 8 kOhm.
Tiếp theo, cần xác định điểm đầu và cuối các cuộn dây của từng đoạn cuộn thứ cấp của máy biến áp. Điều này được thực hiện bằng cách chỉ nối một dây giữa phần thứ nhất và phần thứ hai, do đó quay các cuộn dây của các phần nối tiếp. Sau khi cấp điện áp vào cuộn sơ cấp, chúng ta nhận được điện áp gấp đôi trên cuộn thứ cấp, so với điện áp riêng lẻ trên mỗi cuộn. Nghĩa là, điện áp của hai phần bổ sung cho nhau và do đó, điểm cuối của cuộn dây của phần thứ nhất hóa ra được nối với đầu cuộn dây của phần thứ hai, vì vậy chúng ta có thể chỉ định đầu ra của phần trong đó dây kết nối có đầu là “+” và đầu còn lại là “-”. Tuy nhiên, nếu không có điện áp trên cuộn thứ cấp, điều này có nghĩa là các cuộn dây ở hai phần được nối đối diện nhau, do đó cả hai cực có thể được ký hiệu là “+” hoặc “-”.
Sau khi tất cả các phần có đặc tính giống nhau đã được xác định và điểm bắt đầu của cuộn dây đã được xác định cho chúng, có thể đo được điện áp trên tất cả các cuộn dây còn lại và có thể xác định tỷ số biến đổi cho chúng, so với cuộn sơ cấp hoặc so với thứ cấp, tùy theo phương pháp nào sẽ thuận tiện hơn. Từ thời điểm này trở đi, thuận tiện nhất là sử dụng mạch có các nốt ngắn, chẳng hạn, việc tăng gấp đôi điện áp của cuộn thứ cấp là rất đáng kể, vì thực tế này có thể có nghĩa là sự hiện diện của một phần có vòi từ điểm giữa hoặc vòi 4 Ohms và 16 Ohms.
Những nguyên nhân chính dẫn đến sự cố của máy biến áp trên đường tần số âm thanh
Máy biến áp là một trong những linh kiện điện tử có nhiều lâu dài dịch vụ đạt 40 năm trở lên. Tuy nhiên, đôi khi họ có thể thất bại. Cuộn dây máy biến áp được làm bằng dây, có thể bị hỏng nếu dòng điện quá cao chạy qua nó và lớp cách điện của dây có thể bị thủng nếu điện áp đặt vào cuộn dây vượt quá giá trị cho phép.
Trường hợp phổ biến nhất khiến máy biến áp đầu ra bị hỏng là khi nó buộc phải vận hành bộ khuếch đại ở chế độ quá tải. Điều này có thể xảy ra trong bộ khuếch đại kéo đẩy khi một đèn đầu ra bị tắt hoàn toàn (ví dụ: bị hỏng) và đèn thứ hai đang hoạt động với tình trạng quá tải rõ ràng. Độ tự cảm rò rỉ của nửa máy biến áp đó sẽ truyền qua dòng điện của bóng đèn đã tắt, có xu hướng duy trì dòng điện của nửa cuộn dây này không thay đổi, dẫn đến xuất hiện quá điện áp đáng kể trong cuộn sơ cấp (chủ yếu do lực điện động tự cảm ứng), dẫn đến đánh thủng cách điện giữa các vòng. Quá trình thay đổi điện áp trên cuộn dây cảm ứng theo thời gian được đặc trưng bởi phương trình vi phân sau:
Vì khi dòng điện đứt, đạo hàm của nó có xu hướng vô cùng di/dt ≈ ∞, EMF tự cảm ứng tạo ra một điện áp trên nửa cuộn dây trong mạch của đèn bị hỏng, vượt quá đáng kể giá trị của nguồn điện cao áp, có thể dễ dàng làm đứt lớp cách điện giữa các vòng.
Ngoài ra, sự cố cách điện có thể xảy ra do điều kiện vận hành thiết bị không đúng. Vì thế. ví dụ, nếu hơi ẩm xâm nhập vào máy biến áp, chất cách điện (thường được sử dụng làm giấy đặc biệt) sẽ dẫn điện tốt hơn, điều này làm tăng đáng kể khả năng hỏng hóc của nó.
Ngoài ra còn có nguy cơ hỏng biến áp đầu ra nếu bộ khuếch đại được dẫn động bằng loa có trở kháng thấp hơn đáng kể so với yêu cầu. Trong trường hợp này, ở mức âm lượng cao, dòng điện chạy qua cuộn dây máy biến áp có thể vượt quá đáng kể.
Một vấn đề cụ thể khác trong một số trường hợp phát sinh ở các bộ khuếch đại chất lượng không cao, chẳng hạn như những bộ khuếch đại từng được sử dụng rộng rãi cho guitar điện. Do tốc độ tăng dòng điện khi quá tải là rất cao và chất lượng của máy biến áp đầu ra được sử dụng trong bộ khuếch đại guitar điện thường không tốt lắm, nên giá trị điện cảm rò rỉ cao có thể dẫn đến hiện tượng như vậy. giá trị caođiện áp (emf tự cảm) trên cuộn dây, không loại trừ khả năng xuất hiện hồ quang điện bên ngoài. Hơn nữa, bản thân máy biến áp có thể được thiết kế sao cho có thể chịu được sự quá điện áp ngẫu nhiên như vậy một cách an toàn. Điện áp cần thiết để tạo ra hồ quang điện ở một mức độ nào đó phụ thuộc vào mức độ nhiễm bẩn của đường dẫn mà nó phát triển, do đó nhiễm bẩn (đặc biệt là dẫn điện) làm giảm điện áp hồ quang này. Đây là lý do tại sao lượng khí thải carbon còn sót lại từ các quá trình phóng điện trước đây chắc chắn sẽ dẫn đến việc giảm điện áp cần thiết để xảy ra một quá trình phóng hồ quang mới.
Tất cả các máy biến áp hoạt động ở hai chế độ chính: có tải và ở chế độ Chạy không tải. Tuy nhiên, người ta đã biết một chế độ vận hành khác, trong đó lực cơ học và dòng rò trong cuộn dây tăng mạnh. Chế độ này được gọi là ngắn mạch máy biến áp. Tình huống này xảy ra khi cuộn sơ cấp nhận được điện và cuộn thứ cấp đóng ở đầu vào của nó. Trong thời gian ngắn mạch, phản ứng xảy ra, trong khi dòng điện tiếp tục chạy vào cuộn thứ cấp từ cuộn sơ cấp.
Sau đó dòng điện được truyền đến người tiêu dùng, đó là cuộn dây thứ cấp. Như vậy xảy ra quá trình đoản mạch máy biến áp.
Bản chất của ngắn mạch
Trong phần kín, điện trở xuất hiện, giá trị của điện trở này nhỏ hơn nhiều so với điện trở tải. Có sự gia tăng mạnh về số lượng sơ cấp và dòng điện thứ cấp, có thể đốt cháy ngay lập tức các cuộn dây và phá hủy hoàn toàn máy biến áp. Tuy nhiên, điều này không xảy ra và cơ quan bảo vệ quản lý để ngắt kết nối nó khỏi mạng. Điều này là do sự tiêu tán và từ trường tăng lên của máy biến áp làm giảm đáng kể tác động của dòng điện ngắn mạch, đồng thời bảo vệ cuộn dây khỏi tải điện động và nhiệt. Vì vậy, ngay cả khi có tổn thất trong cuộn dây, đơn giản là chúng không có thời gian để gây ra tác động tiêu cực.
Cảnh báo ngắn mạch
Trong quá trình hoạt động bình thường của máy biến áp, giá trị của lực điện động là nhỏ nhất. Trong thời gian này, dòng chảy và lực tăng gấp 10 lần, tạo ra mối nguy hiểm nghiêm trọng. Kết quả là, các cuộn dây có thể bị biến dạng, mất độ ổn định, cuộn dây bị uốn cong và các miếng đệm bị nghiền nát dưới tác dụng của lực dọc trục.
Để giảm lực điện động, các cuộn dây được ép dọc trục trong quá trình lắp ráp. Hoạt động này được thực hiện nhiều lần: đầu tiên, khi các cuộn dây được lắp và các dầm phía trên được lắp đặt, sau đó, sau khi làm khô bộ phận hoạt động. Hoạt động thứ hai có tầm quan trọng đặc biệt trong việc giảm lực, vì trong trường hợp ép kém chất lượng, dưới tác động của việc đóng, cuộn dây có thể bị dịch chuyển hoặc bị phá hủy. Một mối nguy hiểm nghiêm trọng được đặt ra bởi sự trùng hợp giữa sự cộng hưởng của chính cuộn dây với tần số có trong lực điện động. Sự cộng hưởng có thể gây ra các lực hoàn toàn không nguy hiểm trong quá trình hoạt động bình thường.
Để nâng cao chất lượng của máy biến áp, trong quá trình lắp ráp, cần loại bỏ ngay hiện tượng co ngót cách điện có thể xảy ra, san bằng mọi độ cao và đảm bảo chất lượng ép cao. Tùy thuộc vào việc tuân thủ các yêu cầu cần thiết quy trình công nghệ, đoản mạch máy biến áp có thể xảy ra mà không gây hậu quả nghiêm trọng.