Transformatory sieciowe cz. 2 – praktyka

Po garści podstawowych informacji z pierwszej części Transformatory sieciowe cz. 1 – podstawy, zajmiemy się praktyką. Nie będziemy nawijać transformatora od postaw, bo w warunkach domowych i bez nawijarki jest to dość nużące (uzwojenie pierwotne to kilkaset zwojów drutu). Przewiniemy gotowy transformator sieciowy, w którym napięcie wyjściowe fabrycznego uzwojenia wtórnego nie było mi do niczego przydatne (160V).

Przewijamy transformator sieciowy

Przed przystąpieniem do pracy należy określić czy w ogóle da się rozłożyć rdzeń, w moim przypadku był to stary, dobry transformator TS70/XX, złożony z blach EI i nawinięty porządnym, miedzianym drutem.

Kolejnym krokiem jest podłączenie transformatora do sieci i zmierzenie napięcia wyjściowego na uzwojeniu wtórnym, odczytaną wartość zapisujemy i odkładamy w bezpieczne miejsce. Po rozłożeniu transformatora odwijamy uzwojenie, skrzętnie licząc zwoje – warto też to zapisać. Dzieląc ich liczbę przez zmierzone napięcie otrzymujemy N, czyli liczbę zwojów/wolt. Wystarczy tę wartość pomnożyć przez napięcie jakie chcemy otrzymać i mamy gotową liczbę zwojów uzwojenia wtórnego. Dzieląc moc transformatora przez napięcie wyjściowe otrzymujemy prąd uzwojenia, który pozwoli na obliczenie średnicy potrzebnego drutu. U mnie to wyglądało nieco inaczej, bo transformator rozłożyłem 15 lat temu i kartka z zapisanym fabrycznym napięciem wyjściowym i liczbą zwojów oczywiście zaginęła… Miałem do dyspozycji tylko to:

Rozłożony transformator sieciowy

Czyli mogłem obliczyć przekrój rdzenia S (wysokość x szerokość okna na rdzeń w karkasie). Nie wiedziałem jaka wartość Bm została przyjęta przez producenta, więc obliczenie dokładnej ilości zwojów/wolt było niemożliwe – mogłem określić tylko zakres od  3,0 do 4,1zw/V. Poszedłem inną drogą – nawinąłem izolowaną żyłą ze skrętki komputerowej 30 zwojów i złożyłem transformator. Po podłączeniu do sieci napięcie wyjściowe wyniosło 8,3V, podstawiając do wzoru na liczbę zwojów wychodzi:

N=\frac{Z}{U}=\frac{30zw}{8,3V}=3,61zw/V

Problem w tym, że uzwojenie pierwotne nie jest obciążone nominalnym prądem i uzyskana wartość jest niezbyt dokładna. Ale dzięki nomogramowi mogą wyznaczyć jaką wartość Bm przyjął producent, przypuszczając, że będzie to jakaś okrągła liczba typu 10000, 11000 czy 12000. Po przyłożeniu linijki, tak by przecinała 11cm² i 3,6zw/V otrzymałem Bm 11500, wartość prawdopodobna, ale ja założyłem 12000, co dało 3,5zw/V:

Dane transformatora z nomogramu

Chcę uzyskać napięcie wyjściowe równe 14V, więc 14*3,5=49 zwojów. Zakładam prąd w uzwojeniu 5A, wiedząc, że gęstość prądu to 3A/mm2, potrzebuję drutu o przekroju 1,67mm2, czyli średnica wynosi 1,46mm. Dysponowałem drutem o średnicy 1mm, który złożyłem w pół i nawijanąłem uzwojenie wtórne bifilarnie, czyli jednocześnie dwoma drutami, dało mi to przekrój 1,57mm2, trochę za mało, ale jak się nie ma co się lubi, to się lubi co się ma :). Uzwojenie wtórne musi być nawinięte w tym samym kierunku co uzwojenie pierwotne! Należy to robić ściśle, zwój by zwoju. Niedbale nawinięty transformator będzie głośno buczał, poza tym może się okazać, że uzwojenia wychodzą poza karkas i nie da się założyć rdzenia.

Uzwojenia na karkasie

Koniec uzwojenia należy zamocować tak, by drut się nie poluzował lub co gorsze odwijał. Składając blachy rdzenia również trzeba zachować staranność. Ostatnie 2-3 kształtki mogą stawiać opór, który pokonamy lekkim młotkiem. Blachy w źle złożonym rdzeniu będą strasznie hałasować podczas pracy. Często rdzeń trzeba jeszcze skręcić za pomocą śrub.

Złożony rdzeń transformatora

Transformator jest praktycznie gotowy, można przystąpić to testów. Jeśli po podłączeniu napięcia sieciowego do uzwojenia pierwotnego usłyszymy głośne buczenie a transformator zacznie się nagrzewać mimo braku obciążenia, to coś poszło nie tak (luźne zwoje lub blachy, przebicie). Jeśli wszystko wygląda ok, to zostawiamy podłączony transformator i mierzymy napięcie na wyjściu:

Napięcie nieobciążonego uzowjenia

Ups… Miało być 14V a jest 10% więcej. Na szczęście transformator jest nieobciążony :). Jeszcze chwila niepewności, odłączam zasilanie sieciowe, do uzwojenia wtórnego podłączam żarówkę H4 12V 55W i włączam napięcie:

Nawinięty transformator pod obciążeniem

No i jest dobrze. Różnica między zakładanym a otrzymanym napięciem wynosi 3%, więc całkiem nieźle. Nawijając transformator od zera, przy prawidłowych obliczeniach uzyskuje się jeszcze większą dokładność.

Mój transformator ma uzwojenie wtórne nawinięte podwójnym drutem (bifilarnie), rozdzielając jego końce otrzymujemy dwa identyczne, symetryczne, niezależne uzwojenia. Łącząc koniec pierwszego z początkiem drugiego, otrzymamy dwukrotnie wyższe napięcie na wyjściu. Jeśli połączymy razem początek pierwszego z końcem drugiego i koniec pierwszego z początkiem drugiego uzwojenia, to otrzymamy na wyjściu 0V – napięcia zniosą się.

Transformatory o nieznanych parametrach

Zdarza się, że mamy w zapasach transformatory z odzysku o nieznanych parametrach. Moc obliczymy na podstawie pola powierzchni przekroju rdzenia:

Wymiary rdzenia

Czyli przekrój naszego rdzenia wynosi 8,41cm², po odjęciu 10% na izolację blach otrzymujemy 7,6cm², a odczytana z nomogramu moc to ok. 38W.

Jak poznać które to uzwojenie wtórne, a które to pierwotne? Na początek optycznie – w zdecydowanej większości transformatorów obniżających napięcie, uzwojenie pierwotne będzie posiadało znacznie więcej zwojów nawiniętych drutem o małej średnicy:

Transformator sieciowy - uzwojenie pierwotne

jeśli uzwojenia zostały nawinięte jedno na drugim, pomiar rezystancji powinien rozwiać wątpliwości – w transformatorze obniżającym napięcie, uzwojenie pierwotne będzie posiadało większą rezystancję, niż uzwojenie wtórne. Tu może zrodzić się kolejne pytanie – jakich wartości oporu można się spodziewać? Generalnie jest to zależne od mocy transformatora – im mniejsza moc, tym większa rezystancja uzwojenia pierwotnego. Wziąłem miernik do ręki i sprawdziłem kilka różnych transformatorów:
– moc 2W, rezystancja uzwojenia pierwotnego – 2,2kΩ;
– moc 6W, rezystancja uzwojenia pierwotnego – 450Ω;
– moc 10W, rezystancja uzwojenia pierwotnego – 260Ω;
– moc 20W, rezystancja uzwojenia pierwotnego – 115Ω;
– moc 30W, rezystancja uzwojenia pierwotnego – 52Ω;
– moc 40W, rezystancja uzwojenia pierwotnego – 37Ω;
– moc 50W, rezystancja uzwojenia pierwotnego – 40Ω (transformator toroidalny);
– moc 70W, rezystancja uzwojenia pierwotnego – 23Ω;

I jeszcze przypadek najprostszy – na transformatorze jest naklejka z opisem. Polskie od wielu lat są oznaczane zgodnie ze schematem TSXX/YY, czyli Transformator Sieciowy o mocy XX i oznaczeniu YY. Można jeszcze spotkać oznaczenie TST – transformator sieciowy toroidalny. Polski katalog możesz pobrać stąd: Katalog polskich transformatorów sieciowych. Generalnie oznaczenie trafa najlepiej wrzucić w google, w większości przypadków udaje się znaleźć niezbędne parametry.

Polski transformator sieciowy

Podłączając nieznany transformator do sieci elektrycznej należy zachować czujność i ostrożność. Źle podłączone trafo może spowodować zadziałanie bezpiecznika w instalacji elektrycznej lub przepalenie uzwojenia.

Podsumowanie

Te dwa krótkie wpisy powinny bezboleśnie wprowadzić do obszernego tematu, jakim są transformatory. Starałem się zawrzeć najistotniejsze informacje, pozwalające zrozumieć zasadę działania i budowę typowego transformatora sieciowego. Informacje zawarte w części teoretycznej i praktycznej powinny być wystarczające do samodzielnego nawinięcia lub przewinięcia trafa. Jak zawsze – początki bywają trudne, ale praktyka czyni mistrza.

Wpis “Transformatory sieciowe cz. 2 – praktyka” komentowano 22 razy

  1. Jedna rzecz mnie zastanawia. Próbuje określić moc posiadanego transformatora. Wg mnie wymiary rdzenie to 5,8x2cm, czyli powierzchnia 11,6cm2. zakładając 10% na izolacje otrzymuję 10,44cm2. Korzystając z nomogramu otrzymuje wartość 70. Jak dla mnie mało. W części pierwszej jest wzór S=1,2\sqrt{P} [cm^{2}] przeliczając w druga stronę dostaję 10,44*1,2=12,52 i podnosząc to do kwadratu otrzymuję 156. Ponad dwa razy więcej. Gdzie zatem tkwi błąd?
    Dodam jeszcze że uzwojenie wtórne nawinięte bifilarnie drutem o średnicy 2mm co wskazuje na prąd rzędu 2x6A. Transformator pracował w UPS więc można założyć że napięcia uzwojenia wtórnego wynosi co najmniej 12V (bez obciążenie 14,5V, może zatem z obciążeniem 13V) , więc moc to 144 (przy 13V – 156 zatem się by zgadzało. Zatem co z tym nomogramem?

    • Trafa w większości UPS’ów nie są przeznaczone do pracy ciągłej, dopuszcza się tam dość spore przeciążenie. Błąd tkwi w Twoich obliczeniach, z nomogramem jest wszystko OK. Wzór na przekrój z części pierwszej, który przytaczasz, po przekształceniu na moc wygląda przecież tak: P=(S/1,2)^2, czyli P=(10,44/1,2)^2 co daje ostatecznie P=75,69W.

      • Wstyd mi. Bardzo mi wstyd… Bede sie bronił tym ze juz po polnocy 🙂 oraz tym ze chce z tego trafo wyciagnac jak najwiecej mocy do prostownika. Co wiecej juz po napisaniu wiadomosci przypomnialo mi sie ze transformator ma na wtornym 2×14,5V (zastanawiam sie nad wykorzystaniem odczepu lub odwinieciem) obciacony pewnie 24-26V i bioeac pod uwage przekroj uzwojenia oddawana moc to 300W. Transformator mial chyba oznaczenie 1400 😉

          • Oczywiscie ze …źle
            Nie mam dostepu do srodkowego ramienia rdzenia ale znalazlem informacje ze jest ono zwykle 2 razy szersze niz boczne, a te juz ponierzyc moge 🙂
            No i powierzylem i policzylem przekrój. Ale zapomnialem pomnożyc przez dwa. Po poprawkach dostaje ponad 370. Ten wynik jest juz bardziej realny 🙂
            Co do przewijania – to mysle o nim poniewaz znalazlem ciekawe schematy na elektrodzie ale wymagaja napiecia na transformatorze ok 16-18V

  2. Witam mam mały problem znalazłem trafo z dwoma odczepami, stare prawdopodobnie polskie ale brakuje jego symbolu. Mierząc bez obciążenia dostaję wyniki 5.7v i 9.2v idąc dalej zmierzyłem przekrój rdzenia co daje mi 11.34cm² czyli moc w pobliżu 80w. Obliczyłem N/E dla obydwu odczepów odpowiednio 21zwojów i 35zwojów, wychodzi mi odpowiednio wynik 3,68 i 3.80, którym mam się sugerować? Średnica drutu uzwojenia pierwotnego to 0.3mm, wtórnego zaś 1.3mm. Mam jeszcze drugie pytanie czy można wyciągnąć z tego trafa załóżmy 34v 12-15A, a najlepiej 2x17v 12-15A? Jeśli nie to ile maksymalnie i którymi wynikami mam się sugerować przy obliczeniach?

    Od razu dziękuję za wszelką pomoc i pozdrawiam 🙂

      • Dziękuję za odpowiedź. Mam jeszcze jedno pytanie możliwe, że trochę głupie ale trudno 🙂
        Jeśli nawinę uzwojenie wtórne na 34V i 2,5A to czy przy 17V uzyskam 5A?
        I jak to jest z dzielonym uzwojeniem oraz pojedyńczym ? Jeśli połącze dwa uzwojenia wtórne 17V 5A to na wyjściu z trafa będę mieć 34V 5A? Czy to w ten sposób nie działa? Zależy mi aby wyciągnąć jak najwięcej, ponieważ chcę zbudować zasilacz.

        • 34V i 2,5A lub 17V i 5A – tak właśnie będzie. Przy wtórnym z odczepem uzyskasz 2x17V i 2×2,5A. Łącząc równolegle będzie miał 17V 5A, szeregowo 34V 2,5A.

  3. Właśnie szukając pewnego oznaczenia trafa w katalogu przeanalizowałem dokładniej i doszedłem do tego samego wniosku co Ty ale dziękuję za pomoc 🙂 Tej wiedzy mi brakowało teraz czas na wykorzystanie jej w praktyce.
    Pozdrawiam.

      • Oczywiście, mogę zdradzić, że pracuję nad regulowanym zasilaczem wartsztatowym z głupoodpornymi zabezpieczeniami 🙂
        Ma posiadać miernik dokładną regulację prądu do 1A oraz zgrubną od 1A do max
        Oraz dokładną regulację napiecia od 0V do 40V, ładowarkę li-ion i prawdopodobnie kilka innych bajerów. Jak skończę konstrukcję oczwiście dam znać 🙂

  4. Witam.
    Mam trafo o przekroju rdzenia 16 cm2 z uzwojeniami:
    1-2 , 3-4 – 2 x48 zw drut 1,3 mm2
    5-6 , 7-8 – 2 x 48 zw drut 0,6 mm2
    9-10 – 810 zw drut 0,5 mm2 -chyba pierwotne

    Jak obliczyć jakie napięcia dają uzwojenia??
    Próbowałem z zależności U2/U1 = n2/n1 ale nie wiem jak rozdzielić napięcia na uzwojeniu wtórnym.
    Proszę o pomoc jak to teoretycznie zrobić.

  5. a co masz na myśli pisząc 1-2, 3-4 one są ze sobą połączone czy to dwa niezależne uzwojenia?
    skąd się bierze 2×48? każde z nich ma 48?

    ja tam sie nie znam ale

    810:48=16,875
    zatem jeśli pierwotne na 230V to na wtórnym 48-mio zwojowym będzie 13,62V

    Jeśli dobrze rozumiem co napisałeś to tak będzie na każdym uzwojeniu, tylko w zależności od przekroju drutu będziesz mógł osiągnąć różną wartość prądu.
    czyli 2×13,62V na 1-2, 3-4 i 2×13,62 na 5-6, 7-8

    • Masz rację.
      uzwojenia 1-2 i 3-4 są oddzielne, każde po 48 zw. Twoje obliczenie byłoby prawdziwe gdyby na wtórnym było tylko jedno uzwojenie 48zw. ale jest ich więcej w sumie 4x48zw.. Nie wiem jak to obliczyć.

      • uzwojenia o sobie nie wiedzą zatem to akurat nie ma znaczenia. We wzorach nie pojawia się nigdzie sumaryczna ilość zwojów po stronie wtórnej.
        To będzie miało wpływ na moc możliwą do pobrania z jednego uzwojenia jeśli obok pracuje drugie.

  6. Witam. Bardzo Was podziwiam. Pełen szacun. Ja zawsze brałem trafo o większym napięciu na wtórym i odcinałem zwoje, bez rozbierania rdzenia i dawało radę. Taka prowizorka bez uciekania w wielkie wyliczenia, a zdawało egzamin i z zapasem mocy (tu szacunek przekroju i grubość uzwojenia wtórnego). mała uwaga- najczęściej przerabiałem transformatory 24/220 tzw „bezpieczeństwa”. Pozdrawiam i dziękuję za tak piękny artykuł.

  7. Witam,
    Po nierownej walce z przewijaniem starego trafo zamowilem w profesjonalnej firmie toroida z napieciem wyjsciowym 17v, bo taki potrzebuje. Po zmierzeniu w/w trafo multimetrem UT61E wyszlo 19v. Czy jest to dopuszczalna tolerancja??

  8. Tak Wojtku ale podlaczylem te trafo pod ladowarke avt 2715 i pod aku z napieciem zmierzonym12,35V i z tranzystora zaczal leciec dymek, szybko odlaczylem i tranzystor przetrwal. Dodam, ze pod testowym trafo toroidalnym u kolegi 17vac ten uklad zadzialal prawidlowo a u mnie na nowym trafo 19vac skucha. Stad moje zdziwienie. Wiem, ze moge odwinac pare zwoi do tych 17vac ale czy na tym rzecz ma polegac? Jestem w kropce. Pozdrawiam i gratuluje artykulu.

Dodaj komentarz