Jak sprawdzić transformator?

Transformator to maszyna elektryczna, przeznaczone do przenoszenia prądu przemiennego z jednego obwodu elektrycznego na drugi, na drodze indukcji z utrzymaniem pierwotnej częstotliwości. Z reguły zamianie ulega jednocześnie napięcie elektryczne. Z pomocą transformatora zmienić można np. napięcie panujące w sieci wysokiego napięcia na napięcie niskie, do którego przystosowany jest wzmacniacz i poszczególne odbiorniki. Zamiana napięcia w sieci elektroenergetycznej zachodzi w kilku etapach, za pośrednictwem stacji transformatorowych. W elektrowniach stosuje się natomiast transformatory blokowe o określonej mocy. Jak działa, jak podłączyć i jak sprawdzić transformator?

Jak zbudowany jest transformator?

Na budowę transformatora składają się dwa podstawowe elementy, czyli stalowy rdzeń oraz uzwojenia w postaci cewek wykonanych z aluminium lub miedzi. Pierwszy z tych komponentów to obwód magnetyczny, przeznaczony do prowadzenia magnetycznego strumienia. Rdzeń składa się z kolumn, na które nawijane jest uzwojenie oraz jarzm. Element ten najczęściej wykonuje się z odpowiednio izolowanych, cienkich i mocno nakrzemionych blach, co niweluje straty wynikające z prądów wirowych oraz histerezy. Obwody elektryczne transformatora to uzwojenia - odseparowane galwaniczne uzwojenie pierwotne oraz wtórne. Nie występuje między nimi połączenie elektryczne, a za przekazywanie energii odpowiada pole magnetyczne. Jednym wyjątkiem jest autotransformator, w którym uzwojenie pierwotne oraz uzwojenie wtórne dysponują częścią wspólną i są połączone galwaniczne. W transformatorach występują różne rodzaje uzwojenia pierwotnego i uzwojeń wtórnych, jednak najczęściej spotykana jest wersja cylindryczna z koncentrycznymi cylindrami. W obu przypadkach osadzone są na jednej kolumnie - dolne bezpośrednio na niej, a górne na uzwojeniu dolnym. Oba uzwojenia są też oddzielone izolacją - zarówno od siebie, jak i od kolumny.

Jak działa transformator?

Zasada działania transformata opiera się na współpracy między uzwojeniem pierwotnym a wtórnym. Pierwsze z nich podłączone jest do źródła prądu przemiennego, co prowadzi do powstawania zmiennego pola magnetycznego. Strumień uzwojenia pierwotnego przechodzi przez rdzeń transformatora i przepływa przez cewki wtórne, prowadząc do wywołania zjawiska indukcji elektromagnetycznej. W ten sposób na wyjściu powstaje zmienna siła elektromotoryczna.

Rodzaje transformatorów

W przypadku pominięcia oporu uzwojeń, cały wytworzony strumień magnetyczny zasilania przenika przez rdzeń do uzwojenia wtórnego. Transformator taki nazywany jest idealnym. Jeżeli liczba zwojów w uzwojeniu wtórnym będzie niższa od liczby zwojów pierwotnego uzwojenia, indukowane napięcie staje się niższe niż w pierwotnym. Taki transformator uznawany jest za obniżający napięcie. W przypadku wartości zwojów po stronie uzwojenia wtórnego większej od tej którą posiada pierwotne uzwojenie, napięcie wtórne będzie niższe od pierwotnego. Transformator określić można wówczas jako podwyższający napięcie.

Jak podłączyć transformator?

Podłączanie transformatora elektrycznego może być trudne, zwłaszcza dla osób początkujących. Proces ten należy przeprowadzić ostrożnie, aby uniknąć zwarcia oraz uszkodzeń. Pierwszym etapem jest określenie miejsca instalacji transformatora elektrycznego, z uwzględnieniem wszystkich przepisów bezpieczeństwa. Jeśli sprzęt będzie instalowany na poziomie gruntu, zaleca się sprawdzenie właściwości gleby. Jeżeli transformator elektryczny ma być podłączony wewnątrz budynku, trzeba przeprowadzić analizę strukturalną obciążenia oraz zapewnić integralność projektu konstrukcyjnego i właściwą rezystancję. Niezależnie od warunków, zaleca się skorzystanie z dostarczonego przez producenta schematu podłączenia.

Schemat podłączania transformatora

Najlepiej zacząć od sprawdzenia, czy w transformatorze nie ma żadnych widocznych uszkodzeń, poluzowanych lub pękniętych części, zabrudzeń lub śladów wilgoci mogących wywołać zwarcie. Podczas podłączania powinno się unikać dodatkowego naprężenia, wywieranego przez kable przychodzące na przepusty lub połączenia transformatora. Nie wolno usuwać powłoki ochronnej wokół zacisków, ponieważ zapobiega ona utlenianiu powierzchni. Jeśli używane są przewody aluminiowe, należy je zabezpieczyć zgodnie z zaleceniami. Zaleca się korzystać wyłącznie z końcówek z certyfikatem UL, postępując zgodnie z zaleceniami producenta dotyczącymi ich mocowania. Lepiej unikać instalowania podkładek między zaciskami a szyną zbiorczą, ponieważ może to spowodować przegrzanie połączenia, zwarcie lub inny problem. Warto zapewnić odpowiedni odstęp na kable, a także zrezygnować z instalowania drutu w pobliżu cewek. Należy przestrzegać minimalnych odstępów na zaciskach przewodów. Przed podłączeniem trzeba sprawdzić prawidłowe działanie na każdym obwodzie sterującym, wykonując test rezystancji uzwojenia oraz izolacji. Należy też sprawdzić każde uzwojenie pod kątem ciągłości, a po zakończeniu instalacji zmierzyć napięcie wyjściowe transformatora elektrycznego.

Jak sprawdzić transformator?

Do sprawdzania transformatorów używa się multimetru, czyli uniwersalnego miernika. Urządzenie to pozwala na pomiar różnych wielkości fizycznych, a jego cechą charakterystyczną jest sposób prezentacji wartości bezpośrednio na elemencie wyjściowym. W elektrotechnice określa się tym mianem przyrządy zawierające przynajmniej woltomierz, amperomierz oraz omomierz. Nowoczesne multimetry mogą realizować nawet kilka pomiarów równocześnie, np. określając wartość napięcia oraz jego częstotliwość. Urządzenia te pozwalają też na wyznaczanie średniej z pomiarów i zapamiętywanie mierzonych wielkości. Aby sprawdzić transformator multimetrem, należy skorzystać z funkcji pomiaru omomierza. W ten sposób określana jest rezystancja elektryczna, która występuje w danym urządzeniu. W przypadku transformatora wykorzystującego prąd przemienny AC do zwiększania lub zmniejszania napięcia przepływającej przez niego energii elektrycznej, poziom rezystancji jest utrzymywany w nawiniętych na jego rdzeniu drutach.

Sprawdzanie transformatora

Aby przetestować transformator, należy odłączyć go od obwodu. Zapobiegnie to niedokładnym odczytom, a także zapewni bezpieczeństwo uzwojeń. Omomierz powinien być ustawiony na najniższej skali. Po zdjęciu plastikowych osłonek z przewodników należy zetknąć ze sobą przewody, aby sprawdzić, czy nic nie jest zwarte i miernik jest gotowy do pracy. Jeśli odczyt pokazuje zero, można kontynuować. W przeciwnym wypadku należy wyregulować omomierz. Aby przetestować transformator, wystarczy dotknąć czerwonymi i czarnymi pinami omomierza przeciwległymi końcami okablowania transformatorów. Na podstawie wyniku należy porównać opór na omomierzu z wartością jaką posiada rezystancja podana w specyfikacji technicznej lub na obudowie transformatora. Jeśli występuje duża różnica między odczytem a podaną rezystancją, prawdopodobnie transformator jest uszkodzony i należy go jak najszybciej wymienić. Warto przeprowadzić test i pomiar rezystancji kilka razy, ponieważ omomierz może nie zapewniać idealnej dokładności.