Как измерить индуктивность обмотки трансформатора
Как рассчитать индуктивность силового трансформатора, формулы и примеры
Трансформатор, как элемент радиотехники и электротехники, работает на основе электромагнитной индукции. Говоря об индуктивности трансформатора, имеют в виду индуктивность обмоток и взаимоиндукцию между ними.
Каждая из обмоток представляет некоторое количество витков провода, намотанных на ферромагнитный сердечник, то есть обыкновенную катушку индуктивности.
Трудность в определении параметров катушки заключается в том, что они изменяются в зависимости от нескольких параметров и их сочетания:
Конструкция и принцип действия силового трансформатора
В основе конструкции любого трансформатора находятся следующие элементы:
В сетях переменного тока промышленной частоты (50 или 60Гц) в качестве ферромагнитного материала используется сталь, обработанная по специальной технологии. На высоких частотах часто делаются трансформаторы без сердечника, поскольку для нормальной работы достаточно взаимосвязи межу катушками.
ЭДС индукции в первичной обмотке направлена противоположно поданному напряжению, поэтому они взаимно компенсируются. В результате, при отсутствии нагрузки через первичную обмотку протекает сравнительно небольшой ток холостого хода.
Наличие тока вторичной цепи аналогично вызывает дополнительный магнитный поток, а он – ЭДС самоиндукции в первичное катушке. В результате компенсация первичного напряжения снижается и растет ток в первичной цепи.
Физическое понятие индуктивности обмоток
Индуктивность представляет собой коэффициент пропорциональности между током, создаваемым замкнутым электрическим контуром, и магнитным потоком, который создается этим контуром.
Более понятной формулировкой будет та, которая говорит о величине ЭДС самоиндукции в замкнутом контуре, которая возникает при изменении силы тока за единицу времени. То есть, понятие индуктивности справедливо для изменяющегося тока.
При постоянном токе говорить об индуктивности бессмысленно.
В идеальном трансформаторе все электромагнитное поле, создаваемое обмотками, замкнуто в магнитном сердечнике. В реальных конструкциях существует поле рассеяния, величина которого зависит от способа выполнения катушки и конструктивных особенностей сердечника. Чем больше толщина намотки, тем большая часть электромагнитного поля замыкается вне магнитопровода.
Этому способствует также качество сборки магнитопровода. Зазоры между пластинами способствуют резкому увеличению рассеивания. В связи с этим наилучшими свойствами обладают О-образные сердечники.
Формулы и измерение
Формулы для расчета индуктивности катушек довольно сложны и имеет различный вид для различных типов исполнения обмоток:
Наибольшие сложности возникают при расчетах многовитковых многослойных катушек, то есть тех, которые составляют обмотку трансформаторов.
В подавляющем большинстве случаев точный расчет невозможен, поэтому приходится использовать примерные данные и уточнять их после проведения измерений.
Формулы для расчета индуктивности трансформатора основаны на расчетах соленоида:
µ0 – магнитная постоянная;
µ – магнитная проницаемость сердечника;
N – количество витков;
S – площадь одного витка;
Для измерения индуктивности существует несколько методик и приборов, созданных на их основе. В большинстве случаев измерение производится путем вычислений индуктивного сопротивления катушки при подаче образцового напряжения заданной частоты и измеренного значения тока через обмотку.
В специализированных приборах вычисления производятся автоматически, и пользователь только считывает показания шкалы прибора, выраженные в единицах индуктивности – Гн, мГн или мкГн.
Как измерить в домашних условиях
Приборы для непосредственного измерения индуктивности имеют высокую стоимость и редко используются в домашних условиях. С приемлемой точностью результаты можно получить, используя обычные приборы для измерения переменного тока: амперметр и вольтметр. Также необходим омметр.
Порядок действий следующий:
Как правило, активное сопротивление намотки значительно (на несколько порядков) меньше индуктивного, поэтому можно его не учитывать. Именно поэтому, включение трансформатора в цепь постоянного напряжения вызывает короткое замыкание. Ток обмотки при этом будет ограничиваться только активным сопротивлением.
Пример расчета
К примеру, требуется рассчитать индуктивность первичной обмотки трансформатора питания. Путем измерений определено:
Активное сопротивление меньше полного в 10000 раз и его можно не учитывать.
Тема: Индуктивность первичной обмотки выходного трансформатора
Опции темы
На одном из сайтов прочитал такую методику определения индуктивности : последовательно с измеряемой обмоткой включаем переменный резистор и на эту цепь подаём переменное напряжение 6-12В и изменением величины сопротивления добиваемся падения напряжения на нём равном половине от питающего. Затем измеряем величину сопротивления при котором сие случилось и разделив его на 314 (при частоте питающего напряжения 50Гц), получаем искомую индуктивность.
Вопрос : кто пользовался такой методикой, какое напряжение следует применять и на какой частоте проводить измерения, если речь идёт о ВТ, а индуктивность нужна для определения нижней воспроизводимой частоты?
Само по себе измерение индуктивности мало что даёт, нужно измерять частотную характеристику и уровень искажений в конкретном каскаде (не забывая, что индуктивность первички шунтирует приведёнку и её недостаток ухудшает работу каскада на НЧ).
Кстати, вышеописанный способ не учитывает влияние подмагничивания постоянным током (если речь про выходник для SE).
Наманичивания, мы ведь вторичку не трогаем.
Возьми резистор который равен выходному сопротивлению лампы, подключи к трансформатору последовательно, нагрузи трансформатор на эквивалент нагрузки.
с низкоомного генератора подай сигнал. смотри выходное напряжение, на разных частотах.
Все будет хорошо видно. и понятно чего ожидать от трансформатора,
При подмагничивании сердечника падает индуктивность, если будет однотакт, помни об этом.
И тут для настройки можно поиграть немагнитным зазором.
Бывает что трансформатор с меньшей (измеренной индуктивностью), даст больше низких частот, при подмагничивании индуктивность снижается по разному все зависит от конструкции трансформатора!
тогда достаточно на 50Гц померять, по индуктивному сопротивлению. Но если это для однотакта, то желательно это делать с постоянной составляющей.
Алекс, а напряжение какое подавать, ведь чем меньше напряжение, тем сильнее влияние активного сопротивления обмотки?
Влияние на что, на полосу? См. формулу:
Но дело в том, что в правой части все величины, кроме Ктр, точно неизвестны (внутреннее лампы зависит от режима, импеданс нагрузки – от частоты, индуктивность – от величины сигнала и тока подмагничивания).
Влияние на что, на полосу? См. формулу:
Но дело в том, что в правой части все величины, кроме Ктр, точно неизвестны (внутреннее лампы зависит от режима, импеданс нагрузки – от частоты, индуктивность – от величины сигнала и тока подмагничивания).
Скажите, пожалуйста, первоисточник, а может и ссылку дадите для скачивания. Заранее благодарен
Лэнди *Справочник радиоинженера*, стр.95
Можно рассчитать требуемую индуктивность первички через ”сопротивление эквивалентного генератора”, но и он не учитывает реальный режим каскада и нагрузки
http://ulfdiysound.ucoz.ru/publ/avto. te_l1/8-1-0-21
Лэнди *Справочник радиоинженера*, стр.95
Можно рассчитать требуемую индуктивность первички через ”сопротивление эквивалентного генератора”, но и он не учитывает реальный режим каскада и нагрузки
http://ulfdiysound.ucoz.ru/publ/avto. te_l1/8-1-0-21
Изучил. Собственно в конечном итоге всё преобразовалось в описанный метод и в качестве R эн выступает наш переменный резистор и носит приблизительно-информативный характер.
при небольшом подмагничивании наоборот немного вырастет и нужно играя зазором поймать этот максимум
ps а еще можно проверить индуктивность резонансным методом подключив последовательно конденсатор и этот контур нужно подключить к унч и на вход подать сигнал с генератора(можно програмного) по максимуму тока находим резонанс и считаем индуктивность
Да, но при помощи резистора проще. А вот на сколько велика погрешность этого метода по отношению к аппаратному измерению, проверить не могу, тк нечем. Вот бы нашёлся добрый Самаритянин и развеял сомнения.
а зачем Вам большая точность?10% вполне достаточно
Для чистоты эксперимента
Господа, всем спасибо! Берём указанный способ на вооружение. Отдельное спасибо Кондратенко Юрию Васильевичу, поделившихся данной методикой на одном из сайтов. Респект, Василич и за методику и за открытость обществу!
Упс. Не долго музыка играла.
Баланс будет наблюдатся когда реактивное сопротивление обмотки прибавленое к активному будет равно сопротивлению резистора, тоесть в результате наличие активного сопротивления даст ошибку в подсчёте индуктивности. Чтобы этого не случилось активное сопротивление обмотки следует вычесть из сопротивления резистора а уже потом делить.
Как на самом деле это должно быть :
— напряжение питания подаём через ЛАТР
— строим график зависимости Lf(U) в пределах U =(20-2)V
— искомую индуктивность определяем на самом прямолинейном (горизонтальном) участке характеристической зависимости
Иначе удачи не видать.
Как прозвонить трансформатор или как определить обмотки трансформатора.
16 Фев 2016г | Раздел: Радио для дома
Здравствуйте, уважаемые читатели сайта sesaga.ru. На первых порах занятий радиоэлектроникой у начинающих радиолюбителей, да и не только у радиолюбителей, возникает очень много вопросов, связанных с прозвонкой или определением обмоток трансформатора. Это хорошо, если у трансформатора всего две обмотки. А если их несколько, да и еще у каждой обмотки несколько выводов. Тут просто караул кричи. В этой статье я расскажу Вам, как можно определить обмотки трансформатора визуальным осмотром и с помощью мультиметра.
Как Вы знаете, трансформаторы предназначены для преобразования переменного напряжения одной величины в переменное напряжение другой величины. Самый обычный трансформатор имеет одну первичную и одну вторичную обмотки. Питающее напряжение подается на первичную обмотку, а ко вторичной обмотке подключается нагрузка. На практике же большинство трансформаторов может иметь несколько обмоток, что и вызывает затруднение в их определении.
1. Определение обмоток визуальным осмотром.
При визуальном осмотре трансформатора обращают внимание на его внешний защитный слой изоляции, потому как у некоторых моделей на внешнем слое изображают электрическую схему с обозначением всех обмоток и выводов; у некоторых моделей выводы обмоток только маркируют цифрами. Также можно встретить старые отечественные трансформаторы, на внешнем слое которых указывают маркировку в виде цифрового кода, по которому в справочниках для радиолюбителей есть вся информация о конкретном трансформаторе.
Если трансформатор попался без опознавательных знаков, то обращают внимание на диаметр обмоточного провода, которым намотаны обмотки. Диаметр провода можно определить по выступающим выводам концов обмоток, выпущенных для закрепления на контактных лепестках, расположенных на элементах каркаса трансформатора. Как правило, первичную обмотку мотают проводом меньшего сечения, по отношению к вторичной. Диаметр провода вторичной обмотки всегда больше.
Исключением могут быть повышающие трансформаторы, работающие в схемах преобразователей напряжения и тока. Их первичная обмотка выполнена толстым проводом, так как генерирует высокое напряжение во вторичной обмотке. Но такие трансформаторы встречаются очень редко.
При изготовлении трансформаторов первичную обмотку, как правило, мотают первой. Ее легко определить по выступающим концам выводов обмотки, расположенных ближе к магнитопроводу. Вторичную обмотку наматывают поверх первичной, и поэтому концы ее выводов расположены ближе к внешнему слою изоляции.
В некоторых моделях сетевых трансформаторов, используемых в блоках питания бытовой радиоаппаратуры, обмотки располагают на пластмассовом каркасе, разделенном на две части: в одной части находится первичная обмотка, а в другой вторичная. К выводам первичной обмотки припаивают гибкий монтажный провод, а выводы вторичной обмотки оставляют в виде обмоточного провода.
2. Определение обмоток по сопротивлению.
Когда предварительный анализ обмоток произведен, необходимо убедиться в правильности сделанных выводов, а заодно прозвонить обмотки на отсутствие обрыва. Для этого воспользуемся мультиметром. Если Вы не знаете как измерить сопротивление мультиметром, то прочитайте эту статью.
Вначале прозвоним обычный сетевой трансформатор, у которого всего две обмотки.
Мультиметр переводим в режим «Прозвонка» и производим измерение сопротивления предполагаемых первичной и вторичной обмоток. Здесь все просто: у какой из обмоток величина сопротивления больше, та обмотка и является первичной.
Это объясняется тем, что в маломощных трансформаторах и трансформаторах средней мощности первичная обмотка может содержать 1000…5000 витков, намотанных тонким медным проводом, и при этом может достичь сопротивления до 1,5 кОм. Тогда как вторичная обмотка содержит небольшое количество витков, намотанных толстым проводом, и ее сопротивление может составлять всего несколько десятков ом.
Теперь прозвоним трансформатор, у которого несколько обмоток. Для этого воспользуемся листком бумаги, ручкой и мультиметром. На бумаге будем зарисовывать и записывать величины сопротивлений обмоток.
Делается это так: одним щупом мультиметра садимся на любой крайний вывод, а вторым щупом по очереди касаемся остальных выводов трансформатора и записываем полученное значение сопротивлений. Выводы, между которыми мультиметр покажет сопротивление, и будут являться выводами одной обмотки. Если обмотка без средних отводов, то сопротивление будет только между двумя выводами. Если же обмотка имеет один или несколько отводов, то мультиметр покажет сопротивление между всеми этими отводами.
Например. Первичная обмотка может иметь несколько отводов, когда трансформатор рассчитан на работу в сети с напряжениями 110В, 127В и 220В. Вторичная обмотка также может иметь один или несколько отводов, когда хотят от одного трансформатора получить несколько напряжений.
Идем дальше. Когда первая обмотка и ее выводы будут найдены, то переходим к поиску следующей обмотки. Щупом опять садимся на следующий свободный вывод, а другим поочередно касаемся оставшихся выводов и записываем результат. И таким образом производим измерение, пока не будут найдены все обмотки.
Например. Между выводами с номерами 1 и 2 величина сопротивления составила 21 Ом, тогда как между остальными выводами мультиметр показал бесконечность. Из этого следует, что мы нашли обмотку, у которой выводы обозначены номерами 1 и 2. Нарисуем ее так:
Теперь щупом садимся на вывод 3, а другим щупом поочередно касаемся выводов с номерами от 4 до 10. Мультиметр показал сопротивление только между выводами 3, 4 и 5. Причем между выводами 3 и 4 величина сопротивления составила 6 Ом, а между парой выводов 3, 5 и 4, 5 получилось по 3 Ома. Отсюда делаем вывод, что эта обмотка с отводом посередине, т.е. пары 3, 5 и 4, 5 намотаны равным количеством витков, и что с этой обмотки снимается два одинаковых напряжения относительно общего вывода 5. Рисуем так:
Производим измерение далее.
Между выводами 6 и 7 величина сопротивления составила 16 Ом. Рисуем так:
Ну и между выводами 9 и 10 сопротивление составило 270 Ом.
А так как среди всех обмоток эта оказалась с самой большой величиной сопротивления, то она и является первичной. Рисуем так:
Вывод 8, к которому припаяна желто-зеленая жилка, ни как не звонился, поэтому смело утверждаем, что это экранирующая обмотка (экран), которую наматывают поверх первичной, чтобы устранить влияние ее магнитного поля на другие обмотки. Как правило, экранирующую обмотку соединяют с корпусом радиоаппаратуры.
В итоге у нас получилось четыре обмотки, из которых одна сетевая и три понижающих. Экранирующая обмотка обозначается пунктирной линией и располагается параллельно с сердечником. И вот на основе полученных результатов нарисуем электрическую схему трансформатора.
Теперь остается подать напряжение на первичную обмотку и измерить выходящие напряжения. Однако тут есть один момент, который необходимо знать, если Вы сомневаетесь в правильности определения первичной (сетевой) обмотки.
Здесь все просто: чтобы не сжечь обмотку трансформатора и ограничить через нее нежелательный ток нужно последовательно с этой обмоткой включить лампу накаливания на напряжение 220В и мощностью 40 – 100 Вт. Если обмотка определена правильно, то нить накала лампы должна не гореть или еле тлеть. Если же лампа будет гореть достаточно ярко, то есть вероятность того, что сетевая обмотка трансформатора рассчитана на питающее напряжение 110 — 127В или Вы ее прозвонили неправильно.
Второй момент, по которому можно судить о правильности подключения трансформатора к сети — это сама работа трансформатора. При правильном включении работа трансформатора практически беззвучна и сопровождается слегка ощутимой вибрацией. Если же он будет громко гудеть и сильно вибрировать, и при этом будет нагреваться обмотка и из нее может пойти дым, то трансформатор однозначно включен неправильно. В этом случае тут же отключайте трансформатор от сети, чтобы не повредить обмотку.
Однако и тут есть пару нюансов, которые необходимо учитывать, потому как у некоторых трансформаторов каркас с обмотками может неплотно прилегать к сердечнику и от этого работа трансформатора может сопровождаться некоторым гудением и вибрацией, но при этом обмотка греться не будет. В этом случае в зазор между сердечником и каркасом можно вставить кусочек дерева, пластмассы или кусок провода в изоляции и, тем самым, плотно зафиксировать каркас.
Также характерный гул и вибрацию может вызвать плохая стяжка пластин, из которых собран сердечник магнитопровода. Как правило, стягивание сердечника производится металлической скобой, специальными планками, болтами или стяжками, которые обеспечивают необходимую механическую прочность и жесткое соединение деталей сердечника.
Ну вот в принципе и все, что хотел сказать о прозвонке и определению обмоток трансформатора. Если у Вас возникли вопросы по этой теме, то задавайте их в комментариях к статье. Также, в дополнение к статье, можете посмотреть видеоролик.
ТЕМА: Измеряем индуктивность выходных трансформаторов
Измеряем индуктивность выходных трансформаторов 13 март 2018 22:03 #3194
Измерение индуктивности. Лабораторная работа №1, она же и последняя
Итак, займемся измерением индуктивности выходных трансформаторов и дросселей.
На форуме у Василича для этого есть схема.
Измеряем индуктивность выходных трансформаторов 13 март 2018 22:17 #3195
Измеряем индуктивность выходных трансформаторов 13 март 2018 22:24 #3196
Переходим к измерениям. Подопытным клиентом выступил выходной трансформатор габаритной мощностью 80Вт.
Сначала контролируем напряжение питания схемы, у меня использован трансформатор мощностью 15Вт на 12В. В зависимости от времени суток напряжение слегка гуляет, поэтому оперативный режим его контроля крайне полезен. Далее выставляем переменными резисторами половину этого напряжения. После переключаем прибор в режим измерения сопротивления и измеряем его. По формуле вычисляем индуктивность первичной обмотки. Ого, отличный результат.
Измеряем напряжение питания схемы.
С помощью переменных резисторов устанавливаем половину напряжения питания
Переключаем прибор в режим измерения сопротивления.
Измеряем тестером сопротивление переменных резисторов
Измеряем индуктивность выходных трансформаторов 13 март 2018 22:34 #3197
На оном из форумов наблюдал, как некоторые умные черепа, мягко сказать, критикуют этот метод измерения. Типа, все это ерунда, погрешность этого метода зашкаливает и т.д. и т.п.
Для такого типа неверующих я провел следующие измерения.
С помощью резисторов выставляем половину напряжения питания.
Обмотки дросселя (основная и дополнительная) соединены последовательно.
Измеряем электрические параметры трансформаторов, дросселей, катушек индуктивности самодельными и промышленными приборами
В теме Измеритель RLC-2 появилось новое ответвление темы. Я создал для этого новую, данную тему.
Источник:
jes: Как-то возникла необходимость перемотки силового трансформатора.
После того, как смотал все вторички, решил ради интереса измерить индуктивность первичной обмотки, с сердечником и без него. Трансформатор обычный, мощность 250 ватт, Ш-образник, собранный на 4-х сердечниках ПЛ.
Получил интересные результаты (измерял прибором RLC-2).
Данные измерений без сердечника.
100 Гц: R = 3.903 Ом, L = 2.114 мГн
1 кГц: R = 5.996 Ом, L = 584.2 мкГн
10 кГц: R = 14.80 Ом, L = 290.2 мкГн
Данные измерений с сердечником.
100 Гц: R = 5.592 Ом, L = 680 мкГн
1 кГц: R = 6.092 Ом, L = 557 мкГн
10 кГц: R = 15.31 Ом, L = 296.4 мкГн
Кто нибудь может дать объяснение этим результатам?
Когда измеряю дроссели ДМ, то там результат, более похожий на правду.
Небольшой разброс в измерениях по частоте есть, но, там все рядом.
Я пару дней назад менял трансформатор в автомобильном зарядном устройстве, поставил трансформатор неизвестного происхождения с обмотками 220 В, 12 В, 12 В, 17 В. Индуктивность обмотки 220 В прибором RLC-2 на частоте 100 Гц – 6 Генри. Если замкнуть одну из вторичных обмоток, индуктивность падает значительно, точно не зафиксировал, то ли мкГн, то ли мГн.
jes: Кто нибудь может дать объяснение этим результатам?
Думаю, ваша измеряемая обмотка имеет короткозамкнутые витки. Из-за чего Вы перематывали трансформатор?
prusony: Когда-то давно, когда ничё нельзя было купить, сетевые трансики делал примерно так
Для расчета требуется также три параметра:
Правда, не знаю, что будет, если в индуктивности будут замкнутые витки.
Сетевой трансформатор на Ш образном сердечнике, от какого-то лампового телевизора. Сетевая обмотка на частоте 100 Гц, прибором RLC-2:
Ls =1,5 Гн, Rs = 198 Ом, Q (добротность) = 5.
Замыкаю 10 витков накальной обмотки:
Ls =496 мГн, Rs = 434 Ом, Q = 0,7.
Сопротивление постоянному току 6 Ом.
а вы какую схему замещения использовали? что-то подсказывает, что для индуктивности параллельная подходит лучше.
hanz45: а вы какую схему замещения использовали? что-то подсказывает, что для индуктивности параллельная подходит лучше.
Последовательную, Ls и Rs, сейчас перемеряю с параллельной.
Lp = 1,56 Гн, Rp = 4.84 кОм
И с замкнутыми витками: Lp = 1,42 Гн, Rp = 662 Ом
То есть вы хотите сказать, что у меня может быть трансформатор с неполным коротким между витками в обмотке.
Надо проверить.
prusony: ТЕПЕРЬ СКАЖИТЕ НАФИГА МНЕ ЭТА ИНДУКТИВНОСТЬ
нужна для мены трансов и дросселей на неизвестном оборудование работающие например в блоке питание импульсных переобразователей.
До 400 герц расчитать силовой транс не проблема. а вот заменить дроссель на КЛЛ (например отломали сердечник и нужного типоразмера нет или переделываете на более мощную лампу, или вместо одной 36 ваттной лампы хотите 5 шт 7ми ваттных запитать путем разделения дросселей и рез. конденсаторов) легко измерив его индуктивность.
Форум про радио — сайт, посвященный обсуждению электроники, компьютеров и смежных тем.