Буває ситуація, коли у трансформатора немає обмотки на потрібне напруга або струм, зате є багато всяких різних обмоток. Що робити?

Для збільшення напруги, обмотки можна з’єднувати послідовно. При цьому загальна напруга буде дорівнює сумі напруг всіх обмоток. Максимальний струм буде дорівнює найменшому з номінальних струмів всіх цих обмоток.

Обмотки треба сфазіровать, інакше напруги в них можуть не складатися, а відніматися (можна ра-

ботати і в такій ситуації, але ККД трансформатора знизиться). Робиться це так: перша і друга обмотки з’єднуються послідовно, а до їх кінців підключається вольтметр змінного струму (рис. 16).

Вольтметр повинен показати суму напруг обмоток 1 і 2 (це синфазное, або згідне включення обмоток). Якщо показання вольтметра менше (у разі протівофазного, або зустрічного включення він покаже різниця напруг обмоток), висновки обмотки 2 треба поміняти місцями. У випадку, коли послідовно з’єднується більша кількість обмоток, то все повторюється, при цьому роль обмотки 1 виконують вже з’єднані обмотки, а роль обмотки 2 – знову підключається обмотка.

На рис. 16 точкою біля обмотки позначається її умовне початок. Воно має такий зміст: якщо на виведення з точкою первинної обмотки присутній позитивний напівперіод напруги (грубо кажучи “плюс”), то і на висновках з точкою всіх вторинних обмоток в цей момент також “плюс”. Тому, знаючи умовні початку обмоток, можна відразу з’єднати всі обмотки синфазно. На жаль, на самому трансформаторі початку обмоток зазвичай не позначають.

Якщо в трансформаторі багато однакових вторинних обмоток на маленький струм, то по ідеї їх можна з’єднати паралельно, тоді загальний їх струм буде дорівнює сумі струмів окремих обмоток.

Насправді це дуже “тонкий” питання. У житті практично ніколи не буває, щоб дві обмотки були абсолютно однаковими. Хоч малюсінька різниця в їх напругах, але є. І всередині паралельних обмоток можуть виникнути зрівняльні струми іноді маленькою, а іноді й великої величини. Може вийти, що трансформатор здорово гріється, а назовні струму майже не видає. Але буває й так, що виробники мотають трансформатор в кілька проводів одночасно. Тоді обмотки виходять практично зовсім однаковими і такі обмотки паралельно з’єднувати можна (хоча, ГОСТ 14233-84 “Трансформатори харчування для побутової апаратури “дає допуск на асиметрію обмоток, що включаються паралельно, до 3% від напруги обмотки – це досить велика неузгодженість!). При цьому дуже важливо правильно сфазіровать обмотки, інакше буде коротке замикання. Тільки треба бути абсолютно впевненим у тому, що обмотки однакові. Тому давайте для надійності користуватися таким правилом:

Якщо виробник явно вказує, що обмотки трансформатора можна з’єднувати паралельно, то можна. Якщо такого явного вказівки немає – то можна.

Як правильно сфазіровать обмотки? Почала всіх обмоток з’єднати разом – це буде початок загальної обмотки. Кінець загальної обмотки складуть з’єднані разом кінці всіх обмоток.

Якщо невідомі початку і кінці обмоток, то спочатку з’єднайте між собою один провід від однієї обмотки і один від іншого. Подайте харчування на трансформатор і виміряйте напругу між рештою кінцями цих обмоток (рис. 17).

Якщо між ними напруга рівне подвоєному напрузі кожної з обмоток, то кінці однієї з обмоток треба поміняти місцями. Знову подайте харчування і знову виміряйте напругу. Якщо воно дорівнює нулю, то все ОК, з’єднуєте кінці, між якими вимірювали напругу і користуєтеся. Якщо ж напруга не дорівнює нулю, то обмотки різні, і їх паралл-лити не можна!

А якщо напруга на двох обмотках вийшло не

Рис. 17

нуль, але дуже близьке до нуля? Давайте розглянемо приклад. Опір вторинної обмотки тороїдального трансформатора 75ВА 2x28В дорівнює приблизно 0,5 Ом. Припустимо ми хочемо отримати таку обмотку з двох, кожна з яких розрахована на вдвічі менший струм. Тоді опір кожної обмотки удвічі вище і дорівнюватиме 1 Ом. З точки зору зрівняльних струмів обмотки включені послідовно (значить, загальний опір подвоюється) і до них прикладається різниця напруг між обмотками. Припустимо, ця різниця напруг дорівнює 0,5 вольт. Тоді зрівняльний струм буде

2. Якщо вольтметр показує різницю напруг обмоток в точності дорівнює нулю, це означає, що і форми напруг обмоток, і їх величини однакові (що вже само по собі рідкісне явище). Але хто поручиться, що при зміні напруги в мережі, або зміні струму, споживаного навантаженням, форми струмів так однаковими і залишаться? Це не завжди трапляється навіть у однотипних трансформаторів (через розкиду властивостей стали вони можуть трохи по-різному насичуватися), а для трансформаторів різних типів це взагалі нереально.

Тому давайте не будемо ризикувати, і не будемо створювати собі можливі проблеми, поєднуючи паралельно обмотки різних трансформаторів!

Кидок струму при включенні трансформатора. При включенні трансформатора в мережу навіть на холостому ходу виникає сплеск струму (пусковий струм, що є наслідком перехідного процесу в трансформаторі), який може перевищувати номінальний в десятки разів. Тривалість пускового струму зазвичай не перевищує 0,02 … 0,03 секунди, тому він не призводить до перегріву обмоток. Однак у цей момент на провідники обмоток діють значні електромагнітні сили, які можуть зрушити погано закріплені витки. З плином часу витки розбовтуються, і акустичний шум трансформатора зростає.

Іншим неприємним наслідком пускового струму є перегоряння запобіжника в ланцюзі первинної обмотки.

Величина пускового струму визначається як моментом часу включення (по відношенню до початкової фази напруги), так і параметрами трансформатора. Зокрема, підвищення числа витків первинної обмотки знижує пусковий струм, що ще раз свідчить на користь застосування трансформаторів зі зниженою робочою індукцією. І навпаки, у трансформатора, що працює близько до насичення, кидок струму при включенні може бути дуже великим.

Трансформатори зі зниженою робочою індукцією. Існує думка (цілком виправдане), що хороші результати дає застосування в підсилювачах трансформаторів зі зниженою індукцією, що працюють практично на лінійному ділянці кривої намагнічування (кінець ділянки А – початок ділянки В на рис. 9). Дійсно, зниження індукції зменшує потоки розсіяння, а значить і магнітні поля трансформатора, а також знижує пусковий струм. Це досягається збільшенням числа витків в обмотках в 1,2 … 1,3 рази вище номінальної. Зменшення полів розсіювання знижує індуктивність обмоток, але через підвищення довжини проводу, зростає їх активний опір, тому осідання напруги під навантаженням практично не змінюються, а ось нагрівання обмоток зростає. Для нормалізації нагрівання збільшують потужність трансформатора, підвищуючи діаметр проводів обмоток.

Таким чином, щоб отримати трансформатор зі зниженою робочою індукцією, необхідно виготовити трансформатор з потужністю в 1,3 … 1,5 разів більше необхідної, все обмотки якого розраховані на напругу в 1,2 … 1,3 рази більше необхідного.

Необхідно відзначити, що при цьому поліпшується тільки робота самого трансформатора, на підсилювач це ніяк не позначається (якщо тільки магнітні поля трансформатора не діють на підсилювач, але до цього необхідно прагнути в будь-якому випадку). Тому витрати на такий спеціальний трансформатор практично ніколи не окупаються (крім техніки дуже високої якості, там застосування подібного трансформатора не тільки виправдано, але і часто просто необхідно), а в конструкціях початківців радіоаматорів – напевно. Тому “нізкоіндукціонний” трансформатор має сенс застосовувати, якщо він вже є, а якщо його немає, то й не треба.

Подмагничивание сердечника постійним струмом. Трансформатор – пристрій, призначений для роботи на змінному струмі (причому тільки своєю, або близької до неї частоти – якщо частота струму сильно відрізняється від номінальної, він може працювати гірше або не працювати взагалі). Постійний струм він не перетворює, тому що ЕРС в обмотках наводиться тільки змінюються магнітним полем, яке виходить, якщо струм змінний. І на постійний струм не впливає індуктивність обмоток. Тому якщо на трансформатор подати 220 вольт постійного струму, трансформатор згорить – активний опір первинної обмотки маленьке, і струм буде величезним.

А що трапиться, якщо через обмотку все ж протікає постійний струм? На змінному струмі навіть дуже великі струми обмоток практично не змінюють робочий магнітний потік, тому що впливу первинної і вторинної обмоток взаємно компенсуються. На постійному струмі взаємодії обмоток і взаємної компенсації струмів не відбувається. Постійний струм створить нічим не компенсується магнітне поле, яке буде подмагничивающего сердечник, змінюючи індукцію в ньому. Якщо це поле досить велике, то сердечник почне насичуватися з усіма витікаючими звідси наслідками.

Так що появи постійного струму (помітною величини) в трансформаторі слід уникати. Виняток становлять вихідні трансформатори лампової техніки – в них передбачений зазор в сердечнику для виключення насичення. Але і в такому випадку трансформатора працювати не дуже комфортно.

Джерело: Рогов І.Є. Конструювання джерел живлення звукових підсилювачів. – Москва: Инфра-Інженерія, 2011. – 160 с.