1. Загальні правила з'єднання вторинних обмоток для всіх типів трансформаторів.

Микола Петрушов

Як розібратися з обмотками трансформатора, як його правильно підключити до мережі і не "спалити" і як визначити максимальні струми вторинних обмоток ???
Такі і подібні питання задають собі багато початківці радіоаматори.
У цій статті я постараюся відповісти на подібні питання і на прикладі декількох трансформаторів (фото на початку статті), розібратися з кожним з ніх..Надеюсь, ця стаття буде корисною багатьом радіоаматорам.

Для початку запам'ятайте загальні особливості для броньових трансформаторів

- Мережева обмотка, як правило мотається першої (ближче всіх до сердечника) і має найбільшу активний опір (якщо тільки це не підвищує трансформатор, або трансформатор має анодні обмотки).

- Мережева обмотка може мати відводи, або складатися наприклад з двох частин з відводами.

- Послідовне з'єднання обмоток (частин обмоток) у броньових трансформаторів проводиться як звичайно, початок з кінцем або висновки 2 і 3 (якщо наприклад є дві обмотки з висновками 1-2 і 3-4).

- Паралельне з'єднання обмоток (тільки для обмоток з однаковою кількістю витків), проводиться як зазвичай початок з початком однієї обмотки, і кінець з кінцем інший обмотки (н-н і к-к, або висновки 1-3 і 2-4 - якщо наприклад є однакові обмотки з висновками 1-2 і 3-4).

Загальні правила з'єднання вторинних обмоток для всіх типів трансформаторів.

Для отримання різних вихідних напруг і навантажувальних струмів обмоток для особистих потреб, відмінних від наявних на трансформаторі, можна отримувати шляхом різних з'єднань наявних обмоток між собою. Розглянемо всі можливі варіанти.
- Обмотки можна з'єднувати послідовно, в тому числі обмотки намотані різних по діаметру проводом, тоді вихідна напруга такої обмотки буде дорівнює сумі напруг з'єднаних обмоток (Uобщ. = U1 + U2 ... + Un). Навантажувальний струм такої обмотки, буде дорівнює найменшому навантажувальних току з наявних обмоток.
Наприклад: є дві обмотки з напругою 6 і 12 вольт і струмами навантаження 4 і 2 ампера - в результаті отримаємо загальну обмотку з напругою 18 вольт і струмом навантаження - 2 ампера.
- Обмотки можна з'єднувати паралельно, тільки якщо вони містять однакову кількість витків, в тому числі намотані різних по діаметру проводом. Правильність з'єднання перевіряється так. З'єднуємо разом два дроти від обмоток і на останніх двох вимірюємо напруга.
Якщо напруга буде дорівнює подвоєному, то з'єднання проведено не правильно, в цьому випадку міняємо кінці будь-якої з обмоток.
Якщо напруга на що залишилися кінцях дорівнює нулю, або близько того (перепад більш ніж в пів-вольта не бажаний, обмотки в цьому випадку будуть грітися на ХХ), сміливо з'єднуємо разом залишилися кінці.
Загальне напруження такої обмотки не змінюється, а навантажувальний струм буде дорівнює сумі навантажувальних струмів, всіх з'єднаних паралельно обмоток.
(Iобщ. = I1 + I2 ... + In).
Наприклад: є три обмотки з вихідною напругою 24 вольта і струмами навантаження по 1 амперу. В результаті отримаємо обмотку з напругою 24 вольта і струмом навантаження - 3 ампера.
- Обмотки можна з'єднувати паралельно-послідовно (особливо для паралельного з'єднання см. Пунктом вище). Загальне напруження і струм буде, як при послідовному з'єднанні.
Наприклад: маємо дві послідовно і три паралельно з'єднані обмотки (приклади, описані вище). З'єднуємо ці дві складові обмотки послідовно. У підсумку отримуємо загальну обмотку з напругою 42 вольта (18 + 24) і струмом навантаження за найменшою обмотці, тобто - 2 ампера.
- Обмотки можна з'єднувати зустрічно, в тому числі намотані різних по діаметру проводом (так само паралельно і послідовно з'єднані обмотки). Загальне напруження такої обмотки дорівнюватиме різниці напруг, включених зустрічно обмоток, загальний струм буде дорівнює найменшій по струму навантаження обмотки. Таке з'єднання застосовується в тому випадку, коли необхідно знизити вихідну напругу наявної обмотки. Так само, що б знизити вихідну напругу будь-якої обмотки, можна домотать поверх всіх обмоток додаткову обмотку проводом, бажано не меншого діаметру тієї обмотки, напруга якої необхідно знизити, щоб не зменшився навантаження струм. Обмотку можна намотати, навіть не розбираючи трансформатор, якщо є зазор між обмотками і сердечником, і включити її зустрічно з потрібною обмоткою.
Наприклад: маємо на трансформаторі дві обмотки, одна 24 вольта 3 ампера, друга 18 вольт 2 ампера. Включаємо їх зустрічно і в підсумку отримаємо обмотку з вихідним напругою в 6 вольт (24-18) і струмом навантаження 2 ампера.
Але це чисто теоретично, на практиці-же ККД такого включення буде нижче, ніж якби трансформатор мав одну вторинну обмотку
Справа в тому, що протікає по обмотках струм - створює в обмотках ЕРС, і в б про льшей обмотці напруга зменшується по відношенню до напруги ХХ, а в м е ньше - збільшується, і чим більше протікає по обмотках струм - тим більше цей вплив.
В результаті загальне розрахункове напруга (при розрахунковому струмі) буде нижче.

Почнемо з маленького трансформатора, дотримуючись вищеописаних особливостей (лівий на фото).
Уважно його оглядаємо. Всі висновки у нього пронумеровані й проведення підходять до наступних висновків; 1, 2, 4, 6, 8, 9, 10, 12, 13, 22, 23, і 27.
Далі необхідно продзвонити омметром все висновки між собою, щоб визначити кількість обмоток і намалювати схему трансформатора.
Виходить наступна картина.
Висновки 1 і 2 - опір між ними 2,3 Ома, 2 і 4 - між ними 2,4 Ома, між 1 і 4 - 4,7 Ома (одна обмотка із середнім виводом).
Далі 8 і 10 - опір 100,5 Ома (ще одна обмотка). Висновки 12 і 13 - 26 Ом (ще обмотка). Висновки 22 і 23 - 1,5 Ома (остання обмотка).
Висновки 6, 9 і 27 немає прозваниваются з іншими висновками і між собою - це швидше за все екранні обмотки між мережевий і іншими обмотками. Ці висновки в готової конструкції з'єднуються між собою і приєднуються до корпусу (загальний провід).
Ще раз уважно оглядаємо трансформатор.
Мережева обмотка, як ми знаємо, мотається першої, хоча бувають і винятки.

На фото погано видно, тому продублюють. До висновку 8 підпаяні провід, що виходить від самого сердечника (тобто він до сердечника ближче всіх), потім йде провід до висновку 10 - тобто обмотка 8-10 намотана першої (і має найвище активний опір) і швидше за все є мережевий.
Тепер за отриманими даними від прозвонки, можна намалювати і схему трансформатора.

Залишається спробувати підключити передбачувану первинну обмотку трансформатора до мережі 220 вольт і перевірити струм холостого ходу трансформатора.
Для цього збираємо наступну ланцюг.

Послідовно з передбачуваної первинної обмоткою трансформатора (у нас це висновки 8-10), з'єднуємо звичайну лампу розжарювання потужністю 40-65 ват (для більш потужних трансформаторів 75-100 ват). Лампа в цьому випадку зіграє роль своєрідного запобіжника (обмежувача струму), і захистить обмотку трансформатора від виходу її з ладу при підключенні до мережі 220 вольт, якщо ми вибрали не ту обмотку або обмотка не розрахована на напругу 220 вольт. Максимальний струм, що протікає в цьому випадку по обмотці (при потужності лампи 40 ват), не перевищить 180 міліампер. Це вбереже Вас і випробовуваний трансформатор від можливих неприємностей.

-І взагалі, візьміть собі за правило, якщо Ви не впевнені в правильності вибору мережевої обмотки, її комутації, в встановлених перемичках обмотки, то перше підключення до мережі завжди виробляти з послідовно включеної лампою розжарювання.

Дотримуючись обережності, підключаємо зібрану ланцюг до мережі 220 вольт (у мене напруга мережі трохи більше, а точніше - 230 вольт).
Що бачимо? Лампа розжарювання не горить.
Значить мережева обмотка обрана правильно і подальше підключення трансформатора можна виробляти без лампи.
Підключаємо трансформатор без лампи і вимірюємо струм холостого ходу трансформатора.

Струм холостого ходу (ХХ) трансформатора вимірюється так; збирається аналогічна ланцюг, що ми збирали з лампою (малювати вже не буду), тільки замість лампи включається амперметр, який призначений для вимірювання змінного струму (уважно огляньте свій прилад на наявність такого режиму).
Амперметр спочатку встановлюється на максимальну межу вимірювання, потім, якщо його багато, амперметр можна перевести на більш низька межа вимірювання.
Дотримуючись обережності - підключаємо до мережі 220 вольт, краще через розділовий трансформатор . Якщо трансформатор потужний, то щупи амперметра на момент включення трансформатора в мережу краще закоротити або додатковим вимикачем, або просто закоротити між собою, так як пусковий струм первинної обмотки трансформатора перевищує струм холостого ходу в 100-150 разів і амперметр може вийти з ладу. Після того, як трансформатор включений в мережу - щупи амперметра роз'єднуються і вимірюється струм.

Струм холостого ходу трансформатора повинен бути в ідеалі 3-8% від номінального струму трансформатора. Цілком вважається нормальним і ток ХХ 5-10% від номінального. Тобто якщо трансформатор з розрахункової номінальною потужністю 100 ват, струм споживання його первинної обмоткою буде 0,45 А, значить струм ХХ повинен бути в ідеалі 22,5 мА (5% від номіналу) і бажано, щоб він не перевищував 45 мА (10 % від номіналу).

Як бачимо, струм холостого ходу трохи більше 28 міліампер, що цілком допустимо (ну може трохи завищений), так як на вигляд цей трансформатор потужністю 40-50 ват.
Вимірюємо напруги холостого ходу вторинних обмоток. Виходить на висновках 1-2-4 17,4 + 17,4 вольта, висновки 12-13 = 27,4 вольта, висновки 22-23 = 6,8 вольта (це при напрузі мережі 230 вольт).
Далі нам потрібно визначити можливості обмоток і їх навантажувальні струми. Як це робиться?
Якщо є можливість і дозволяє довжина відповідних до контактів проводів обмоток, то краще виміряти діаметри проводів (грубо до 0,1 мм - штангенциркулем і точно мікрометрів), і по таблиці ТУТ , При середній щільності струму 3-4 А / мм.кв. - знаходимо струми, які здатні видати обмотки.
Якщо виміряти діаметри проводів не представляється можливим, то чинимо так.
Навантажуємо по черзі кожну з обмоток активним навантаженням, в якості якої може бути що завгодно, наприклад лампи розжарювання різної потужності і напруги (лампа розжарювання потужністю 40 ват на напругу 220 вольт має активний опір 90-100 Ом в холодному стані, лампа потужністю 150 ват - 30 Ом), дротові опору (резистори), ніхромові спіралі від електро плиток, реостати тощо
Навантажуємо до тих пір, поки напруга на обмотці не зменшиться на 10% щодо напруги холостого ходу.
Потім вимірюємо струм навантаження.

Цей струм і буде максимальним струмом, який обмотка здатна буде видавати тривалий час не перегріваючись.

Умовно прийнята величина падіння напруги до 10% для постійної (статичної) навантаження для того, щоб не перегрівався трансформатор. Ви цілком можете взяти 15%, або навіть 20%, в залежності від характеру навантаження. Всі ці розрахунки наближені. Якщо навантаження постійна (напруження ламп наприклад, зарядний пристрій), то береться менше значення, якщо навантаження імпульсна (динамічна), наприклад УНЧ (за винятком режиму "А"), то можна взяти значення і більше, до 15-20%.

Я беру до уваги статичне навантаження, і у мене вийшло; обмотка 1-2-4 струм навантаження (при зниженні напруги обмотки на 10% щодо напруги холостого ходу) - 0,85 ампер (потужність близько 27 ват), обмотка 12-13 (на фото вище) струм навантаження 0,19-0, 2 ампера (5 ват) і обмотка 22-23 - 0,5 ампер (3,25 ват). Номінальна потужність трансформатора виходить близько 36 ват (округляємо до 40).
Так, ще хочу розповісти про опір первинної обмотки.
Для малопотужних трансформаторів воно може становити десятки, або навіть сотні Ом, а для потужних - одиниці Ом.
Дуже часто на форумі задають такі питання;
"Виміряв мультиметром опір первинної обмотки ТС250, а воно виявилося 5 Ом. Чи не замало воно для мережі 220 вольт, я боюся його включати в мережу. Підкажіть - нормально воно?"
Так як все мультиметри вимірюють опір постійному струму (активний опір), то хвилюватися не варто, тому що для змінного струму частотою 50 герц ця обмотка матиме зовсім інший опір (індуктивне), яке буде залежати від індуктивності обмотки і частоти змінного струму.
Якщо у Вас є, чим виміряти індуктивність, то Ви самі можете розрахувати опір обмотки змінному струмі (індуктивний опір).
наприклад;
Індуктивність первинної обмотки при вимірюванні становила 6 Гн ,, йдемо сюди і вводимо ці дані (індуктивність 6 Гн, частота струму мережі 50 Гц), дивимося - вийшло 1884,959 (округляємо 1885), це і буде індуктивний опір цієї обмотки для частоти 50 Гц. Звідси Ви можете обчислити і струм холостого ходу цієї обмотки для напруги 220 вольт - 220 / +1885 = 0.116 А (116 міліампер), так, сюди ще можна додати і активний опір 5 Ом, тобто буде 1 890.
Природно, що для частоти 400 Гц буде зовсім інший опір цієї обмотки.

Аналогічно перевіряються і інші трансформатори.
На фото другого трансформатора видно, що висновки підпаяні до контактних пелюстках 1, 3, 4, 6, 7, 8, 10, 11, 12.
Після прозвонки стає ясно, що у трансформатора 4 обмотки.
Перша на висновках 1 і 6 (24Ома), друга 3-4 (83 Ома), третя 7-8 (11,5 Ом), четверта 10-11-12 з відведенням від середини (0,1 + 0,1 Ом) .

Причому добре видно, що обмотка 1 і 6 намотана першої (білі висновки), потім йде обмотка 3-4 (чорні висновки).
24 Ома активного опору первинної обмотки цілком достатньо. У більш потужних трансформаторів активний опір обмотки доходить до одиниць Ом.
Друга обмотка 3-4 (83 Ома), можливо підвищує.
Тут можна заміряти діаметри проводів всіх обмоток, крім обмотки 3-4, висновки якої виконані чорним, багатожильним, монтажним проводом.

Далі підключаємо трансформатор через лампу розжарювання. Лампа не горить, трансформатор на вигляд потужністю 100-120, заміряємо струм холостого ходу, виходить 53 міліампера, що цілком допустимо.
Заміряємо напруги холостого ходу обмоток. Виходить 3-4 - 233 вольта, 7-8 - 79,5 вольта, і обмотка 10-11-12 по 3,4 вольта (6,8 із середнім виводом). Обмотку 3-4 навантажуємо до падіння напруги на 10% від напруги холостого ходу, і вимірюємо протікає струм через навантаження.

Максимальний струм навантаження цієї обмотки, як видно з фотографії - 0,24 ампера.
Токи інших обмоток визначаються з таблиці щільності струму, виходячи з діаметра дроту обмоток.
Обмотка 7-8 намотана дротом 0,4 і накальная проводом 1,08-1,1. Відповідно струми виходять 0,4-0,5 і 3,5-4,0 ампера. Номінальна потужність трансформатора виходить близько 100 ват.

Залишився ще один трансформатор. У нього контактна планка з 14-ю контактами, верх 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13 і низ відповідно парні. Він міг перемикатися на різні напруги мережі (127,220.237) цілком можливо, що первинна обмотка має кілька відводів, або складається з двох напів-обмоток з відводами.
Продзвонювати, і виходить така картина:
Висновки 1-2 = 2,5 Ом; 2-3 = 15,5 Ом (це одна обмотка з відведенням); 4-5 = 16,4 Ом; 5-6 = 2,7 Ом (ще одна обмотка з відведенням); 7-8 = 1,4 Ома (3-тя обмотка); 9-10 = 1,5 Ом (4-я обмотка); 11-12 = 5 Ом (5-я обмотка) і 13-14 (6-я обмотка).
Підключаємо до висновків 1 і 3 мережу з послідовно включеної лампою розжарювання.

Лампа горить в половину напруження. Вимірюємо напруга на висновках трансформатора, воно дорівнює 131 вольт.
Значить не вгадали і первинна обмотка тут складається з двох частин, і підключена частина при напрузі 131 вольт починає входити в насичення (підвищується струм холостого ходу) і з цього нитка лампи розжарилася.
З'єднуємо перемичкою висновки 3 і 4, тобто послідовно дві обмотки і підключаємо мережу (з лампою) до висновків 1 і 6.
Ура, лампа не горить. Вимірюємо струм холостого ходу.

Струм холостого ходу дорівнює 34,5 міліампер. Тут швидше за все (так, як частина обмотки 2-3, і частина другої обмотки 4-5 мають більший опір, то ці частини розраховані на 110 вольт, а частини обмоток 1-2 і 5-6 по 17 вольт, тобто загальне для однієї частини 1 278 вольт) 220 вольт підключався до висновків 2 і 5 з перемичкою на висновках 3 і 4 або навпаки. Але можна залишити і так, як ми підключили, тобто всі частини обмоток послідовно. Для трансформатора це тільки краще.
Все, мережа знайшли, подальші дії аналогічні описаним вище.

Ще трохи про стрижневих трансформаторах. Наприклад є такий (фото вище). Які для них загальні особливості?

- У стрижневих трансформаторів, як правило дві симетричні котушки, і мережева обмотка розділена на дві котушки, тобто на одній котушці намотано витків на 110 (127) вольт, і на інший. Нумерація висновків однієї котушки - аналогічна інший, номера висновки на інший котушці позначаються (або умовно позначаються) штрихом, тобто 1 ', 2' й т.д.

- Мережева обмотка, як правило, мотається першої (ближче всіх до сердечника).

- Мережева обмотка може мати відводи, або складатися з двох частин (наприклад одна обмотка - висновки 1-2-3; або дві частини - висновки 1-2 і 3-4).

-У стрижневого трансформатора магнітний потік рухається по сердечнику (по "колу, еліпсу"), і напрямок магнітного потоку одного стержня буде протилежно іншому, тому для послідовного з'єднання двох половин обмоток, на різних котушках з'єднують однойменні контакти або початок з початком (кінець з кінцем ), тобто 1 і 1 ', мережа подають на 2-2', або 2 і 2 ', мережа подають тоді на 1 і 1'.

- Для послідовного з'єднання обмоток, що складаються з двох частин на одній котушці - обмотки з'єднують як зазвичай, початок з кінцем або кінець з початком, (н-к або до-н), тобто висновок 2 і 3 (якщо, наприклад є 2 обмотки з номерами висновків 1-2 і 3-4), так само і на інший котушці. Подальше послідовне з'єднання одержані двох напів-обмоток на різних котушках, дивись пунктом вище. (Приклад такого з'єднання на схемі трансформатора ТС-40-1 ).
- Для паралельного з'єднання обмоток (тільки для обмоток з однаковою кількістю витків) на одній котушці з'єднання проводиться як звичайно (н-н і к-к, або висновки 1-3 і 2-4 - якщо наприклад є однакові обмотки з висновками 1-2 і 3-4). Для різних котушок з'єднання проводиться таким чином, до-н-відведення та н-к-відвід, або з'єднуються висновки 1-2 'і 2-1' - якщо, наприклад є однакові обмотки з висновками 1-2 і 1 '-2' .

Ще раз нагадую про дотримання техніки безпеки, і краще за все для експериментів з напругою 220 вольт мати вдома розділовий трансформатор (трансформатор з обмотками 220/220 вольт для гальванічної розв'язки з промислової мережею), який захистить від ураження струмом, при випадковому дотику до оголених кінця проводу .

Якщо виникнуть якісь питання за статтею, або знайдете в потайничках трансформатор (з підозрою, що він силовий), задавайте питання ТУТ , Допоможемо розібратися з його обмотками і підключенням до мережі.