Электрические параметры трансформаторов

  В нагруженном трансформаторе, кроме  основного магнитного потока, замыкающегося  вдоль магнитопровода, и потока рассеяния  Фр1 имеется и поток рассеяния  Фр2, создаваемый вторичной обмоткой. Потоки рассеяния Фр1 и Фр2 обуславливают падения реактивного напряжения в первичной и вторичной обмотках соответственно.

Рис.6. Режим  работы под нагрузкой. 
 
 
 
 
 
 
 
 

6.3. Режим короткого  замыкания 

  Различают аварийное короткое замыкание трансформатора и специально созданный, искусственный режим короткого замыкания /10/.

  Аварийное короткое замыкание возникает в  том случае, если сопротивление нагрузки, подключенное ко вторичной обмотке  трансформатора,  становится равным нулю. При наличии на первичной  обмотке номинального напряжения сети в  обмотках трансформатора развиваются большие токи, вызывающие нагрев трансформатора и способные вывести его из строя.

  Опытным путем производят искусственный  режим короткого замыкания, при  котором при замкнутой накоротко  вторичной обмотке напряжение, подводимое к первичной обмотке, понижают до таких пределов, чтобы в обмотках трансформатора протекали номинальные токи. На практике опыт короткого замыкания используется для определения электрических потерь в обмотках.

  Имеются трансформаторы, рабочий режим которых близок к режиму короткого замыкания. Примером таких трансформаторов служит сварочный трансформатор. 

7. Электрические параметры  трансформаторов 

7.1. Электрические параметры  трансформаторов  питания 

  Основными параметрами для трансформаторов  питания являются /11/:

  1. номинальное напряжение первичной  обмотки U1;

  2. номинальный ток первичной обмотки  трансформатора I1;

  3. напряжение вторичной обмотки  трансформатора U2;

  4. ток вторичной обмотки трансформатора I2;

  5. напряжение холостого хода трансформатора U0 – напряжение на разомкнутой вторичной обмотке при номинальных частоте и напряжении на первичной обмотке;

  6. номинальная мощность трансформатора  Рн - сумма мощностей вторичных  обмоток;

  7. коэффициент трансформации n - отношение  напряжений на зажимах первичной и вторичной обмоток при холостом ходе;

  8. частота питающей сети;

  9. коэффициент полезного действия.

7.2. Электрические  параметры согласующих трансформаторов 

  На  номинальную мощность Рн и коэффициент  трансформации n низкочастотных согласующих  трансформаторов установлены ряды значений /11/.

  Номинальная мощность Рн выбирается из следующего ряда: 0.001; 0.002; 0.004; 0.008; 0.016; 0.032; 0.063; 0.125;0.25; 0.5; 1.0; 2.4; 6.3; 10; 16; 25 ВА.

  Коэффициент трансформации n выбирается из следующего ряда: 0.012; 0.018; 0.025; 0.035; 0.05; 0.07; 0.1; 0.12; 0.14; 0.17; 0.2; 0.24; 0.28; 0.34; 0.4; 0.48; 0.56; 0.67; 0.8; 0.85; 1.0; 1.05; 1.25; 1.5; 1.8; 2.1; 2.5; 3.0; 3.5; 4.2; 5.0; 6.0; 7.0; 8.5; 10; 14; 20; 28.

  Для низкочастотных согласующих трансформаторов указывается также ряд значений номинальных сопротивлений нагрузки, на которые рассчитаны трансформаторы. Этот ряд имеет следующие сопротивления нагрузки: 2.0; 2.2; 3.2; 4.0; 6.3; 8.0; 9.0; 10; 12.5; 16; 18; 25; 30; 36; 50; 70; 100; 140; 200; 280; 400; 560; 600; 800 Ом и 1.1; 1.6; 2.2; 3.2; 4.5; 6.3; 9.0; 12.5; 18; 25; 36; 50; 70; 100; 140; 200; 280; 400; 560 кОм.

  Номинальное сопротивление нагрузки сочетается с коэффициентом трансформации. Чем больше коэффициент трансформации, тем на большую величину нагрузки рассчитан трансформатор.

  На  согласующие трансформаторы вводятся дополнительные параметры /11/:

  1. полоса воспроизводимых частот;

  2. входное и выходное сопротивления  Rвх и Rвых;

  3. индуктивность первичной обмотки  L1;

  4. сопротивления обмоток постоянному  току;

  5. коэффициент нелинейных искажений  на граничных частотах полосы  пропускания Кг. 

7.3. Электрические параметры  импульсных трансформаторов 

  Для импульсных трансформаторов основными  параметрами являются

/11/:

  1. длительность импульса tи;

  2. амплитуда импульса на первичной обмотке U1;

  3. частота следования импульсов  F;

  4. длительность фронта выходного  импульса tф.

  Кроме электрических параметров все рассмотренные  трансформаторы характеризуются рядом  эксплуатационных и других параметров. В частности, указываются габаритные размеры, масса, температура окружающей среды, требования к влагоустойчивости, линейные и ударные нагрузки, срок службы и другие /11/. 

8. Обозначения трансформаторов 

  В системе обозначения трансформаторов  различного назначения имеется только один общий элемент - это буква Т (трансформатор). Остальные элементы обозначения сугубо специфические /7/.

  Система обозначения трансформаторов питания  включает следующие элементы: первый - буква Т,  второй - буква или  две буквы - указывает назначение трансформатора (А - трансформатор питания анодных цепей, Н - накальных цепей, АН - анодно-накальных цепей, ПП - для питания устройств на полупроводниках, С - силовой для питания бытовой аппаратуры), последующие элементы указывают: третий - число - порядковый номер разработки, четвертый – число - номинальное напряжение питания, пятый - число - рабочую частоту, шестой - буква или сочетание букв - вид исполнения (буква В - всеклиматического исполнения, буквы ТС и ТВ - тропического исполнения с сухим и влажным воздухом соответственно, три буквы УХЛ - для районов с умеренным и холодным климатом) /7/.

  Пример:

  ТА5127/220-50-В - трансформатор для питания анодных  цепей, номер 5, на напряжение 127 и 220В, частоты 50 Гц, всеклиматического исполнения.

  Система обозначения входных согласующих трансформаторов включает следующие элементы: первый - буква Т, второй – сочетание букв (ВТ - входной на транзисторных устройствах), третий - число, указывающее порядковый номер разработки /7/.

  Пример:

  ТВТ-1 - входной согласующий трансформатор для согласования устройств на транзисторах, номер разработки 1.

  Межкаскадные  согласующие трансформаторы обозначаются следующим образом: первый элемент  обозначения - буква Т, второй - буква  М и число или только число. Буква М вводится для обозначения трансформаторов с мощностью до 10 мВА (миниатюрные). Число после буквы М у миниатюрных трансформаторов указывает мощность в мВА, число после буквы Т у других трансформаторов указывает мощность в ВА. Третий элемент обозначения межкаскадных согласующих трансформаторов - число, указывает порядковый номер разработки /7/.

  Примеры:

  ТМ10-50 - миниатюрный межкаскадный согласующий  трансформатор мощностью 10 мВ 5. 0А, порядковый номер разработки 50;

  Т2510 - межкаскадный согласующий трансформатор  мощностью 25 ВА, порядковый номер разработки 10.

  Система обозначения выходного согласующего трансформатора имеет: первый элемент - буква Т, второй - сочетание букв ОТ (оконечный для транзисторных  устройств), третий - число - порядковый номер разработки /7/.

  Пример:

  ТОТ-1 - выходной согласующий трансформатор для транзисторных устройств, порядковый номер разработки 1.

  Для импульсных трансформаторов в системе  обозначения: первый элемент - буква  Т, второй - буква И или ИМ. Буква  И (импульсный) используется для обозначения  трансформаторов на длительность импульсов от 0.5 мкс до 100 мкс, а буквы ИМ - на длительность импульсов от 0.02 мкс до 100 мкс. Третий элемент обозначения - число - порядковый номер разработки /7/.

  Примеры:

  ТИ-6 - трансформатор импульсный на длительность импульсов от 0.5 до 100 мкс, порядковый номер разработки 6;

  ТИМ-5 - импульсный трансформатор на длительность импульсов от 0.02 до 100 мкс, порядковый номер разработки 5. 

9. Отказы трансформаторов 

  В основном отказы трансформаторов обусловлены  в эксплуатации процессами старения изоляции под действием высокой температуры и потерь. На надежность трансформаторов сильнее всего влияет тепловое старение.

  Кроме того, опасно для трансформаторов  воздействие влаги. В результате проникновения влаги в промежутки между витками и наличия обратимых и необратимых изменений в изоляционных материалах при наличии электрического поля ускоряются процессы разрушения изоляции, что приводит к выходу трансформатора из строя. Поэтому катушки подвергаются дополнительной обработке (пропитке).

  Неверное  использование трансформаторов  также приводит к отказам. Обычно отказы из-за нарушения технологии изготовления и сборки обнаруживаются сразу, за исключением причин, увеличивающих  потери.

  Конструкция трансформаторов должна быть такой, чтобы они могли надежно работать в течение всего заданного срока службы. Это означает, что трансформаторы должны противостоять механическим и температурным воздействиям, сохранять работоспособность при повышенной влажности и во всех случаях климатических воздействий иметь достаточный запас электрической прочности изоляции обмоток.

  Наиболее  эффективными средствами повышения  надежности трансформаторов являются снижение их перегрева или использование  новых материалов, допускающих большие  перегревы, и переход на новые  конструкции, работающие на повышенных частотах /8/.

 

  Список литературы. 

  1. Китаев В.Е. Трансформаторы. - М.: Высшая  школа, 1967.

  2. ГОСТ 20938-75. Трансформаторы малой  мощности. Термины и определения.

  3. ГОСТ 16110-82. Трансформаторы силовые.  Термины и определения.

  4. ГОСТ 23871-79. Трансформаторы электронномагнитные  многофункциональные. Термины и  определения.

  5. ГОСТ 18685-73. Трансформаторы тока и  напряжения. Термины и определения.

  6. Белопольский И.И., Каретникова Е.И., Пикалова Л.Г. Расчет трансформаторов  и дросселей малой мощности. - М.: Энергия, 1973.

  7. Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства  РЭА: Справ./ Н.Н. Акимов, Е.П. Ващуков,  В.А. Прохоренко, Ю.П. Ходоренок. - Мн.: Беларусь, 1994.

  8. Рычина Т.А.,  Зеленский А.В.  Устройства функциональной электроники и электрорадиоэлементы. - М.: Радио и связь, 1989.

  9. Справочная книга радиолюбителя-конструктора / А.А. Бокуняев, Н.М. Борисов, Р.Г.  Варламов и др.; Под ред. Н.И.  Чистякова. - М.: Радио и связь, 1990.

  10. Вересов Г.П. Электропитание бытовой РЭА. - М.: Радио и связь, 1983.

  11. Сидоров И.Н., Скорняков С.В. Трансформаторы  бытовой РЭА: Справ. - М.: Радио  и связь, 1994.