Перейти к содержанию

Почему трансформатор нагревается, даже когда к нему ничего не подключено?

Обновлено Редакция GAW

Трансформатор без нагрузки не бездействует. По Kuphaldt через первичную обмотку течёт ток возбуждения — ток намагничивания плюс ток, который покрывает потери в сердечнике. Сталь при каждом перемагничивании нагревается от двух причин: гистерезиса и вихревых токов, которые наводятся в самом железе.

Сколько это в ваттах

Пример по даташиту BLOCK VCM 36/1/18 — небольшой залитый трансформатор 230/18 В на 36 ВА для печатной платы:

ПараметрЗначение
Мощность36 ВА
Потери холостого хода (тип.)2,6 Вт
КПД (условия в даташите не указаны)83 %
Полные потери, если КПД дан для номинальной активной нагрузки (наш расчёт: 36 / 0,83 − 36)около 7,4 Вт
Доля потерь холостого хода (наш расчёт)около 35 % полных

BLOCK не пишет, при каких условиях указан КПД 83 %, поэтому расчёт верен лишь в допущении, что при номинальной нагрузке, — как и в разборе этого трансформатора в статье о трансформаторах. Наш вывод: при этом допущении около трети тепла, которое трансформатор выделяет при полной нагрузке, он выделяет и вовсе без неё. Остальное — потери в меди обмоток, которые растут с током.

Когда нагрев — не норма

Признаки и причины — наш вывод из механизмов, которые описывает Kuphaldt:

ПризнакВероятная причина
Сильно греется и гудит на холостом ходуиндукция у предела насыщения: завышенное напряжение, мало витков, пониженная частота
Резко греется после ремонта или падениякороткозамкнутые витки в обмотке
Греется больше обычного только под нагрузкойперегрузка по току вторичной обмотки

Причины громкого гула разобраны в ответе «Почему гудит трансформатор», устройство потерь в сердечниках — в статье «Магнитные сердечники». Число витков на вольт для своего сердечника считает калькулятор трансформатора, а общий разбор потерь и КПД — в статье «Трансформаторы».

Похожие вопросы

Сколько стоит держать трансформатор включённым без нагрузки?

Наш расчёт для BLOCK VCM 36/1/18: 2,6 Вт круглосуточно — это 2,6 · 24 · 365 ≈ 23 кВт·ч в год. Поэтому трансформатор, который подолгу простаивает, лучше отключать выключателем в первичной цепи.

Какая температура трансформатора нормальна?

Её ограничивает класс изоляции. В системе классов для сухих трансформаторов, которую описывает Kuphaldt, класс B допускает перегрев обмоток до 80 °C при среде до 40 °C; у BLOCK VCM 36/1/18 класс изоляции B по VDE, но свой допустимый перегрев BLOCK не приводит, поэтому цифру Kuphaldt берите как ориентир. Ощутимо тёплый корпус без нагрузки — норма, а запах лака, потемнение и гул — повод отключить.

Почему самодельный трансформатор греется сильнее заводского?

Чаще всего из-за слишком высокой индукции: при малом числе витков на вольт поток в сердечнике ближе к насыщению, и ток холостого хода растёт непропорционально. Kuphaldt прямо связывает низкую индукцию с малым током возбуждения; витки пересчитывают в калькуляторе трансформатора.

Источники

  1. BLOCK Transformatoren-Elektronik. VCM 36/1/18, PCB transformer, datasheet — с. 2: вход 230 В, 50–60 Гц; потери холостого хода 2,6 Вт (тип.); выход 18 В, коэффициент напряжения холостого хода около 1,11; КПД 83 %; мощность 36 ВА; температура среды до 40 °C; класс изоляции B (VDE), 105 (UL); сердечник 2 EI 66/23,0
  2. Kuphaldt T. R. Lessons In Electric Circuits, Vol. II — AC, 6th ed. (2021), гл. 3.3, 9.1, 9.8, CC BY — ток первичной обмотки ненагруженного трансформатора — ток возбуждения: ток намагничивания плюс ток на покрытие потерь в сердечнике; потери в стали — вихревые токи (их уменьшают шихтовкой) и гистерезис; сухие трансформаторы по буквенным классам: класс B — перегрев обмоток не больше 80 °C при среде до 40 °C; низкая индукция уменьшает ток возбуждения

Нашли ошибку?

Смотрите также