jak naprawić i obliczyć transformator sieciowy

Jak naprawić i obliczyć transformator sieciowy
Radioamator 3/1953

Naprawa transformatora

Jednym z elementów ulegających uszkodzeniu w odbiornikach radiowych lub we wzmacniaczach - jest transformator sieciowy, który staje się niezdolny do użytku najczęściej wskutek przegrzania do temperatury powyżej 60^o Celsjusza. Tak wysoka temperatura powoduje spalenie izolacji wewnętrznej, a więc emalii, którą pokryty jest drut nawojowy, przekładek papierowych pomiędzy warstwami uzwojenia, a nawet i samego korpusu, na którym są one wykonane (korpus nosi nazwę karkasu). Silnemu przegrzaniu transformatora towarzyszy wydostawanie się dymu z aparatu oraz zapach spalenizny, dający znać o istniejącym niebezpieczeństwie powstania zwarcia. Najczęściej przyczyną powodującą zniszczenie transformatora sieciowego bywa obciążenie jednego z uzwojeń nadmiernym poborem prądu wskutek częściowego lub całkowitego zwarcia w obwodzie tego uzwojenia. Uszkodzenie transformatora polega na zniszczeniu izolacji międzyzwojowej, natomiast rdzeń zawsze nadaje się do ponownego użycia. Ma to znaczenie z uwagi na możność zachowania tych samych co poprzednio wymiarów i określenia ilości zwojów poszczególnych uzwojeń. Identyczne wymiary ułatwią ponowne wmontowanie transformatora w przeznaczonym dla niego miejscu, a zmierzony przekrój da podstawę do znalezienia z odpowiedniego nomogramu ilości zwojów, przypadających na 1V napięcia (nomogram i sposób posługiwania się nim znajdzie Czytelnik na III stronie okładki).
Naprawa transformatora polegać będzie na wykonaniu nowych uzwojeń po owinięciu starego drutu w sposób na tyle ostrożny, aby te uzwojenia, które nie uległy zniszczeniu, mogły być ponownie nawinięte tym samym drutem (np. uzwojenie żarzenia). Przy odwijaniu pożądane jest również liczenie zwojów przynajmniej jednego z uzwojeń żarzenia, co da nam podstawę do obliczenia całego transformatora. Jeśli mianowicie na 4-woltowe uzwojenie żarzenia przypada np. 28 zwojów - to można przyjąć, że wszystkie pozostałe uzwojenia posiadają ten sam stosunek ilości zwojów do napięcia, tj. 28:4 = 7 zwojów/V. Wynika stąd, że uzwojenie mające dostarczyć 300V - musi posiadać 300 x 7 zwojów = 2100 zwojów.

Rys.1

Przewijanie transformatora można rozpocząć po usunięciu rdzenia, który rozbierzemy przez kolejne wyjęcie znajdujących się w otworze karkasu pojedynczych blach żelaznych, obejmujących uzwojenie. Blachy należy wyjmować umiejętnie zwłaszcza pierwsze, gdy rdzeń przedstawia jeszcze ściśnięty pakiet, aby nie uszkodzić fabrycznie wykonanego szkieletu (karkasu), który można będzie powtórnie wykorzystać do nawinięcia na nim uzwojeń lub jako model do wykonania nowego karkasu.
Najczęściej stosowany jest karkas o przekroju prostokątnym lub kwadratowym, z dwoma jednakowymi kołnierzami na krańcach (rys.3). Wymiary jego uzależnione są od trzech zasadniczych długości blach rdzenia, a mianowicie od wielkości tzw. okna (na rys.1 wymiary b i d) oraz od wymiaru, odnoszącego się do środkowej części blachy, stanowiącej przegrodę pomiędzy dwoma oknami (na rys.1 wymiar a). Karkas o wymiarach ściśle przystosowanych do wielkości rdzenia wykonamy z grubego kartonu, przygotowując poszczególne jego części, które następnie zostaną złożone w całość. Wygląd tych części oraz wzajemne zależności pomiędzy ich wymiarami pokazane są na rys.2, gdzie widzimy kołnierz, o którym była mowa wyżej (A) oraz dwa w różny sposób wykrojone boki (B i C) z tym, że dla złożenia całości - każdą część wykonamy w dwóch egzemplarzach. Po złożeniu karkasu pozostaje wykonanie uzwojeń na podstawie danych jakie uzyskano przy odwijaniu i liczeniu poszczególnych uzwojeń lub jednego z nich w celu ustalenia ilości zwojów na 1V napięcia, według nomogramu wychodzą z przekroju rdzenia lub z warunków pracy określających pobór mocy za pośrednictwem transformatora - wreszcie na podstawie obliczenia.

Przybliżone obliczenie uzwojeń.

Za podstawę do obliczeń przyjmiemy wielkość mocy przy czym dla transformatorów małej mocy (do 1KW), przeznaczonych do zasilania odbiorników i wzmacniaczy radiowych, przekrój rdzenia zależny od tej mocy, związany będzie z nią następującym uproszczonym wzorem:

gdzie S oznacza przekrój rdzenia w cm², P₁ - moc transformatora w watach.

Rys.2

     Za przekrój można w przybliżeniu uważać powierzchnię prostokątnego otworu w kołnierzu karkasu (rys.2-A), którego wymiary dane są przez bok a na rys.1 i grubość pakietu złożonego z nałożonych na siebie blach.
     Posługiwanie się tą zależnością w odniesieniu do wspomnianych transformatorów małej mocy daje w praktyce wystarczająco dokładne rezultaty i upraszcza obliczenia.
     Pełną moc transformatora obliczymy na podstawie iloczynów napięć i prądów jakie pobierają poszczególne człony aparatu. Wchodzące w grę napięcia i prądy odnoszą się do pracujących w odbiorniku lamp i mogą być wzięte z katalogu.

Rys.3

Odpowiednie iloczyny daczą nam moc żarzenia lampy prostowniczej, moc żarzenia lamp odbiorczych oraz moc anodową. Suma tych iloczynów będzie mocą oddaną przez uzwojenie wtórne (P₂), którą należy przenieść na stronę pierwotną z uwzględnieniem strat w transformatorze. Wobec tego pobrana z sieci moc wyniesie P₁ = k^.P₂; gdzie współczynnik k określa średnie wartości procentowe strat, jakie mają miejsce w żelazie i w samym uzwojeniu. Przyjmuje się, że wartość tego współczynnika wynosi od 1,1 do 1,2 zależne od żelaza, z jakiego wykonany jest rdzeń.
Moc P₂ jest zwykle sumą mocy pobieranych przez obwody żarzenia wszystkich lamp łącznie z lampą prostowniczą, magicznym okiem, żarówkami oświetleniowymi oraz przez obwody anodowe lamp odbiorczych. Znając wielkość niezbędnego w danych warunkach pracy transformatora przekroju S jego rdzenia możemy obliczyć ilość zwojów potrzebnych na każdy wolt napięcia z uproszczonej zależności:

Jeśli występujące na danym uzwojeniu napięcie wynosić będzie E woltów, wówczas ilość zwojów tego uzwojenia powinna wynosić Z=N^.E±0,05^.N^.E=NE(1±0,05) przy czym znak plus odnosi się do uzwojenia wtórnego, a znak minus do uzwojenia pierwotnego. A oto przybliżone wartości N dla niektórych przekrojów S (por. normogram)

S cm²	4	5	6	7	8	9	10	11	12
N	11	9	7,7	6,4	5,7	5	4,5	4	3,6

     Każde z uzwojeń transformatora należy wykonywać warstwami oddzielonymi od siebie przekładkami z cienkiego lecz mocnego papieru izolacyjnego, jaki na przykład używany jest w kondensatorach blokowych jako dielektryk (stąd nazwa - kondensatory papierowe).
     Staranne wykonanie warstw i ułożenie jednej na drugiej bez zbytniego ściskania zwojów zwiększy pewność pracy transformatora ze względu na ewentualność przebicia.
     Uzwojenia pierwotne i wtórne oddziela się od siebie za pomocą ekranu, którym jest pasek grubej folii miedzianej z końcówką na zewnątrz w celu uziemienia jej lub - jak w niektórych transformatorach - połączonej z rdzeniem.

c.d.n.

[część 2][dokończenie]

[artykuły]