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?
Когда-то давно, когда ничё нельзя было купить, сетевые трансики делал примерно так ===>>>
Находим подходящее по мощности железо (есть формула связь сечения с мощой), мотаю пробную обмотку, чем больше витков, тем лучше, собираю транс, сую в сеть через ЛАТР, впослед с обмоткой амперметр, увеличиваю потихоньку напругу до тока примерно 10. 30 мА (зависит от мощности трансика), меряю напряжение на обмотке. ВСЁ ! из числа витков и напряжения вычисляем всё что нужно для хорошего трансика. ТЕПЕРЬ СКАЖИТЕ НАФИГА МНЕ ЭТА ИНДУКТИВНОСТЬ . это к тому что параметр это для силового сетевого транса высосан из пальца и не имеет практицкой пользы ваще!
Ну единственно могу понять — имеем большую партию трансов и можно оценить качество каждого померяв инд-ть, но тоже ведь можно оценить относительно хорошего например.
prusony: Когда-то давно, когда ничё нельзя было купить, сетевые трансики делал примерно так
Я делал еще проще — мощность транса в ваттах равна квадрату площади сечения в сантиметрах квадратных. Никаких «накладок» не бывало, намотал с десяток силовых трансов.
Но индуктивность — довольно часто необходимо все-таки знать.
Я измерял ее, включая последовательно с индуктивностью резистор, и подавая на это все — синусоидальное напряжение (желательно той частоты, с которой предполагается работа)
После подачи напряжения — измерялось отношение напряжения на источнике к падению напряжения на резисторе (К)
Для расчета требуется также три параметра:
R — сопротивление резистора
Rобщ — сопротивление полной цепи (сумма сопротивлений R и измеряемой индуктивности)
w — круговая частота (обычная частота, умноженная на 6,28)
Теперь — простейшая зависимость:
(L w) ^ 2 = ( K R ) ^ 2 — Rобщ ^ 2
Откуда получаем L
Пару раз проверялось на маркированных дросселях — вроде все верно.
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.
Включаю последовательно с обмоткой резистор 10 Ом, сопротивление постоянному току 16 Ом, а прибором RLC-2 на частоте 100 Гц:
1,50 Гн — 199,7 Ом.
С замкнутыми 10 витками накальной обмотки:
501,2 мГн — 439 Ом.
а вы какую схему замещения использовали? что-то подсказывает, что для индуктивности параллельная подходит лучше.
Есть задача — измерить многослойную многовитковую катушку индуктивности с сердечником, или без, и все.
Такие катушки существуют чуть ли не с рождения самой радиотехники.
А трансформатор — это частный случай, просто мне попался такой вариант, кто-то другой найдет именно такую катушку, и она не будет трансформатором.
И причем тут, нужна, или не нужна индуктивность трансформатора.
Для большинства обычной радиолюбительской практики вполне подойдет LC-измеритель с точностью 10. 15%, но, почему-то многих интересует прибор по принципу — чем точнее — тем лучше.
Я тоже могу многое измерить, так сказать на пальцах, но, тогда зачем делать RLC-2, спрашивается.
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.
Измерение индуктивности трансформатора или дросселя
Схема проста.
Выпрямительный мост(1А, 300в), милиамперметр постоянного тока(100мА, но для бОльших токов — соответственно), образцовый резистор 1кОм/25 Ватт, клеммы для измеряемой обмотки.
Подключаем к ЛАТРу (выносной). Подключаем обмотку измеряемого трансформатора. ЛАТРом выставляем необходимый ток подмагничивания.
Измеряем ПЕРЕМЕННОЕ напряжение на образцовом резисторе (Uac). Измеряем ПЕРЕМЕННОЕ напряжение на измеряемой обмотке(Uab).
Производим вычисление индуктивности по формуле:
L= 1000*Uав/ (Uac*628)
Если выпрямитель однополупериодный, то в знаменателе множитель 314.
Как проверить индуктивность трансформатора
Усилители Music Angel
Ламповый усилитель XD500MKIII: EL34, 2х50 Вт Ламповый усилитель XD800MKIII: KT88, 2х65 Вт Ламповый усилитель XD845MKIII: 845, 2х20 Вт Ламповый усилитель XD850MKIII: 300B, 2х9 Вт Ламповый усилитель XD8502AIII: 300B, 2х9 Вт Предварительный ламповый усилитель XD900MKIII: 12AU7, 12AX7
Ламповый усилитель MINI 6: KT88, 2х60 Вт Ламповый усилитель MINIP1: 6AQ5, 2х10 Вт Ламповый усилитель MINIL3: EL34, 2х35 Вт Ламповый усилитель MINIP14: 6P14, 2х10 Вт
Ламповые усилители LACONIC HA-02,03B/B2/M: 6N6P, 2х1,2 Вт на 300 Ом
Акустическая система Music Angel One: 20 — 100 Вт, 38 Гц — 30 кГц, 86 Дб/Вт/м Акустическая система Music Angel 2.5: 20 — 200 Вт, 20 Гц — 30 кГц, 86 Дб/Вт/м Акустическая система Music Angel TK-10: 10 — 250 Вт, 45 Гц — 22 кГц, 8 Ом, 97 дБ/Вт/м Акустическая система DIVA 5.2: 10 — 150 Вт, 36 Гц — 20 кГц, 90 дБ/Вт/м
КТ 88: Filament Voltage 6.3 V Filament Current 1.6 A Plate Voltage (max) 800 V Plate Current (max) 230 mA Plate Dissipation (max) 40 W 845: D.C. Plate Voltage 1250 D.C. Grid Voltage -98 Peak A.F. Grid Voltage 93 D.C. Plate Current (ma.) 95 Power Output (watts) 15 21 300B: Filament Voltage 5 V Filament Current 1.2 A Plate Voltage (max) 450 V Plate Current (max) 100 mA Plate Dissipation (max) 40 W
Простая и быстрая проверка трансформаторов
Rickard Berglung, Glass Audio1\95
Рик Берглунд, 39 лет. Профессиональный химик. Занимается исследованиями в аналитической химии и разработкой индустриальной электроники в химической промышленности. Сейчас он поглощен конструированием и изготовлением ламповых усилителей.
Как можно оценить качество выходного трансформатора? Ведь он — сердце лампового усилителя и вы никогда не построите хорошо звучащий аппарат с плохим выходным трансформатором. Чтобы исследовать его, вам потребуется следующее:звуковой генератор, усилитель мощности, способный развить напряжение 35V RMS (непонятно, правда, в какой нагрузке — Ред.) и отдать ток в 1 А. Еще нужны вольтметр и амперметр переменного тока с диапазоном частот измеряемых значений 25 Гц — 5 кГц.
Измерение емкостей
Сначала меряем емкость трансформатора, приведенную ко вторичной обмотке, что очень важно для его Slew rate (скорости нарастания, V/S).Чем меньше емкость, тем выше SR.Соберите схему по Рис.1. Я предпочитаю измерять на выводе 8 Ом, так как он есть в любом трансформаторе,и потом эти значения удобно сравнивать между собой у других трансформаторов. Установите на генераторе частоту 5 кГц и напряжение на выходе усилителя 10 V. Отметьте значение тока. Емкость равна 3,18 х I (ток в амперах, емкость в микрофарадах). В табл. 1 указаны типичные значения емкостей для хороших трансформаторов.
| Табл.1 — Емкость выходного трансформатора | |||||
| Сопртивление первичной обмотки | |||||
| 2 кОм | 3 кОм | 4 кОм | 8кОм | ||
| Выходная мощность | 30 W | 0,16 | 0,24 | 0,4 | 0,64 |
| 60 W | 0,22 | 0,33 | 0,55 | 0,88 | |
| 120 W | 0,32 | 0,48 | 0,8 | — | |
Индуктивность
При той же схеме установите частоту 25 Гц. Не касайтесь выводов первичной обмотки, это опасно! Увеличивайте напряжение с усилителя, пока не добьетесь показаний амперметра в 0,3 А. На вольтметре должно быть примерно 15 V для 25 W транса, 20 V для 50 и 27 V для 100 W.
Чтобы сравнить искажения по басу для различных трансформаторов, измерьте ток на уровнях 4, 8, 12, 16, и 20 V. Постройте график зависимости тока от напряжения (Помните, частота 25 Гц!). Трансформатор с наименьшим значением тока и прямолинейной зависимостью, обладает наименьшими искажениями в НЧ диапазоне.Трансформатор с высоким значением индуктивности не обязательно должен иметь меньшие искажения против транса с меньшей индуктивностью.
У высокоиндуктивного может оказаться очень нелинейной зависимость тока от напряжения. Одновременно, низкоиндуктивный будет как раз линейнее, т.к., возможно, имеет воздушный зазор в сердечнике, оказывающий линеаризующее действие.
Я провел серию измерений для некоторых трансформаторов, только частоту взял не 25 Гц, а 20 Гц. Данные сведены в табл. 2. Худшие результаты у Fisher, который рано влетает в насыщение. На 4 V трансформатор Luxman MQ-80 имеет наименьшее значение тока — 23 mА и, соответственно, самую большую индуктивность. Однако, это не лучший среди всех, так как зависимость опять-таки нелинейна. Трансформаторы Copland, Dynaco Mklll, Luxman MQ-80 очень линейны и дают наименьшие искажения по басу среди тех, что были у меня на руках.
| Табл.2 — Выходные трансформаторы | |||||||
| Усилитель | |||||||
| COPLAND | DYNACO ST70 | DYNACO MKIII | LUXMAN MQ-360 | LUXMAN MQ-80 | FISHER X100A | ||
| Напряжение | 4 V | 120 | 40 | 75 | 23 | 140 | 130 |
| 8 V | 200 | 80 | 140 | 55 | 290 | 850 | |
| 12 V | 280 | 230 | 210 | 525 | 480 | 2700 | |
| 16 V | 390 | 1000 | 310 | 2100 | 750 | — | |
Индуктивность рассеяния и обмотки
Индуктивность рассеяния, кроме потерь, создает фазовый сдвиг на высоких частотах. Это может вызвать проблемы с устойчивостью в усилителях с обратной связью. Верхняя частота усилителя находится в прямой зависимости от емкости выходного трансформатора, его индуктивности рассеяния и выходного сопротивления применяемых ламп. А потери в меди начинают греть трансформатор, вместо того, чтобы уйти в виде полезного сигнала в громкоговоритель.
Соберите схему по Рис. 2. Частота генератора 50 Гц и напряжение 10 V. Измеренный ток обозначим I 50 — Затем установите частоту 5 кГц. Теперь это будет I5. Выполните то же самое со второй половиной первичной обмотки.
Измерение коэффициента передачи по напряжению проводится по Рис.3. Он равен отношению напряжений на первичной к вторичной. Сопротивление обмоток равно 10 / I50n 2 (Ом). Индуктивность рассеяния рассчитана по формуле:
У приличного трансформатора сопротивление, приведенное ко вторичной обмотке будет 1 Ом (меньше — лучше!) и индуктивность порядка 30мкГн. Для получения наименьших искажений, обе половинки должны иметь одинаковые значения сопротивлений и индуктивностей.
Как пример — выходной трансформатор Dynaco Stereo 70 : n = 12,3 ; I50= 0,0536 A : I5 = 0.041A для одной половинки первичной обмотки и I50 =0,0574 А; I5 = 0,0444 А для другой. Значения индуктивности и сопротивления:1,23 Ом и 33 мкГн для одной половинки и 1,15 Ом и 30 мкГн для второй.
Если ваш трансформатор имеет катодную обмотку ОС, вы должны также померить ее относительно вторичной. Отношение токов I5 / I50 должно быть меньше, чем 1,5.
NB. Следует помнить, что приведение ко вторичке или к первичной обмотке делается путем умножения/деления на квадрат коэффициента трансформации. В этом случае индуктивность рассеяния будет 30 мкГн х п2 = 4,54 тГн (для одной половинки!). Общая индуктивность рассеяния будет равна (при равенстве значений у половин) 9,08 mГн. Если коэффициент качества трансформатора равен 15 х 103,то индуктивность первичной обмотки будет примерно равна 135 Гн. На самом же деле, коэффициент качества трансформатора вычисляется как отношение индуктивности первичной обмотки (полной !) к индуктивности рассеяния, а не наоборот, как это сделали мы.
V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2013
МЕТОДИКА ПРОВЕРКИ ИНДУКТИВНОСТИ ОБМОТКИ ТРАНСФОРМАТОРА
Ниже приведена одна из возможных методик проверки индуктивности обмоток трансформатора.
При включении в цепь переменного тока катушки индуктивности напряжение на ней изменяется по закону:
где uL – мгновенное значение напряжения на катушке, L – значение индуктивности катушки, i – мгновенное значение тока в катушке.
Как видно из формулы (1) катушка индуктивности представляет собой дифференциальное звено по отношению к току, следовательно, при подаче треугольного токового сигнала напряжение на катушке будет прямоугольным.
Нетрудно показать, что при треугольном входном токе с периодом равным T и амплитудой ILm (см. рисунок 1), амплитудное значение напряжение на катушке индуктивности, после решения дифференциального уравнения (1) и подстановки значения Ilm и T, будет определяться по следующей формуле:
где Ulm – амплитудное значение напряжения на катушке индуктивности,L – значение индуктивности катушки.
Рисунок 1 – Треугольный токовый сигнал
Напряжение на катушке будет иметь форму, представленную на рисунке 2.
Рисунок 2 – Напряжение на катушке индуктивности
Таким образом, как видно из формулы (2), при входном треугольном токовом сигнале постоянной амплитуды и частоты, амплитудное значение напряжение на обмотке катушки линейно зависит от значения индуктивности обмотки катушки.
Из формулы (2) значение индуктивности обмотки катушке:
Формула (3) представляет собой зависимость индуктивности от измеренного значения амплитуды напряжения на катушки, при известных значениях Ilmи T.
Одна из возможных функциональных схем проверки индуктивности обмотки трансформатора имеет вид, представленный на рисунке 3.
Процесс проверки индуктивности обмотки трансформатора для схемы, представленной на рисунке 3, заключается в следующем. С генератора тестового сигнала подаётся треугольный токовый сигнал на обмотку трансформатора. Трансформатор преобразует входной треугольный ток в прямоугольное напряжение. Электронный вольтметр измеряет амплитуду напряжения на обмотке трансформатора. ЭВМ рассчитывает отклонение выходного сигнала вольтметра от заданного значения в соответствии с известным алгоритмом расчёта и выдаёт сигнал о соответствии или несоответствии трансформатора техническим требованиям.
Генератор треугольного тока может быть реализован в виде преобразователя напряжения в ток (ПНТ) на вход которого подаётся напряжение с выхода генератора треугольного напряжения. Схема ПНТ на базе операционных усилителей представлена на рисунке 4 [1].
Рисунок 4 – Преобразователь напряжения в ток
При выполнении условия R1 = R2 = R3 = R4 ток в нагрузке R* не зависит от величины R* и определяется по формуле
Как видно из формулы (4) выходной ток ПНТ (рисунок 4) является функцией от входного напряжения (U2) и величины сопротивления R5, следовательно, при треугольном входном напряжении выходной ток при постоянном сопротивлении R5 также будет треугольным.
Схема генератора треугольного напряжения представлена на рисунке 5 [2].
Рисунок 5 – Генератор треугольного напряжения
С выхода генератора треугольного напряжения (рисунок 5), напряжение U2 подаётся на вход ПНТ (рисунок 4). К выходу ПНТ последовательно подключается тестируемая обмотка трансформатора.
Обычно значение индуктивности, при производстве трансформаторов, в техническом задании записано в виде Lн±∆L, где Lн – номинальная индуктивность, ∆L – максимальное допустимое отклонение от номинального значения. Для того чтобы определить отклонение индуктивности обмотки трансформатора от номинального значения, воспользуемся следующей формулой:
где Lн= номинальное значение индуктивности.
Электронный вольтметр (см. рисунок 3) – представляет собой аналогово-цифровой преобразователь. Выходной сигнал электронного вольтметра равен амплитудному значению напряжения на катушке индуктивности.
Электронный вольтметр измеряет значение Ulm, затем передаёт это значение на ЭВМ. ЭВМ рассчитывает отклонение индуктивности (∆L) от заданной. Далее, если ∆Lнаходится в допустимых пределах, то ЭВМ выдаёт сигнал, что индуктивность трансформатора соответствует техническим требованиям, в противном случае ЭВМ выдаёт сигнал о том, что индуктивность трансформатора не соответствует техническим требованиям.
Вышеизложенная методика является одной из возможных методик проверки индуктивности трансформатора. Также данная методика может служить основой создания стенда для проверки индуктивности трансформаторов в соответствии с техническим заданием.
Пейтон А. Дж. Аналоговая электроника на операционных усилителях. — Пейтон А. Дж., Волш В. – М.: БИНОМ. 1994 — 352 с.: ил. — ISBN 5-7503-0013-7.
Волович Г. И. Схемотехника аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств. – М.: Издательский дом «Додэка-ХХ1», 2005. – 528 с.
Хоровиц, П. Искусство схемотехники / П. Хоровиц, У. Хилл – Москва, Мир, 1998. – Т. 1 – 590 с.