مقدمه
آموزش تست ترانسفورماتور با مولتی‌متر و تجهیزات اندازه‌گیری، ترانسفورماتور یکی از مهم‌ترین تجهیزات در مدارهای الکتریکی و الکترونیکی است که وظیفه آن تغییر سطح ولتاژ، ایجاد ایزولاسیون الکتریکی، انتقال انرژی بین دو مدار و در برخی موارد تطبیق امپدانس است. خرابی ترانسفورماتور ممکن است در اثر سوختن سیم‌پیچ، اتصال کوتاه بین دورها، قطع شدن سیم، آسیب عایق، افزایش دما، رطوبت، اضافه‌بار یا اعمال ولتاژ نامناسب ایجاد شود.
برای بررسی سلامت ترانسفورماتور می‌توان از مولتی‌متر استفاده کرد، اما باید توجه داشت که مولتی‌متر به‌تنهایی قادر به تشخیص تمام عیب‌ها نیست. بعضی آزمایش‌ها مانند اندازه‌گیری مقاومت سیم‌پیچ و بررسی اتصال بدنه با مولتی‌متر انجام می‌شوند، اما تست عایقی دقیق، نسبت تبدیل، جریان بی‌باری و تحمل ولتاژ به تجهیزات تخصصی‌تری نیاز دارند. در این مقاله، روش بررسی ترانسفورماتور با مولتی‌متر و سایر تجهیزات اندازه‌گیری به‌صورت مرحله‌به‌مرحله توضیح داده می‌شود.
۱. آشنایی با بخش‌های مختلف ترانسفورماتور و اهمیت تست آن
ترانسفورماتور معمولاً از سه بخش اصلی تشکیل می‌شود: هسته، سیم‌پیچ اولیه و سیم‌پیچ ثانویه. سیم‌پیچ اولیه به منبع ورودی متصل می‌شود و سیم‌پیچ ثانویه ولتاژ خروجی را تولید می‌کند. اگر تعداد دور سیم‌پیچ ثانویه کمتر از اولیه باشد، ترانسفورماتور کاهنده و اگر بیشتر باشد، افزاینده خواهد بود.
در ترانسفورماتورهای کاهنده، سیم‌پیچ اولیه معمولاً مقاومت بیشتری دارد، زیرا تعداد دور آن بیشتر و قطر سیم آن کمتر است. در مقابل، سیم‌پیچ ثانویه معمولاً مقاومت پایین‌تری دارد، اما جریان بیشتری از آن عبور می‌کند. البته این موضوع در همه ترانسفورماتورها به یک شکل نیست و نباید تنها بر اساس مقاومت، نوع سیم‌پیچ را تعیین کرد.
تست ترانسفورماتور با اهداف مختلف انجام می‌شود؛ از جمله:
– تشخیص قطع بودن سیم‌پیچ؛
– شناسایی اتصال کوتاه بین دو سر سیم‌پیچ؛
– بررسی اتصال بدنه یا نشتی عایقی؛
– تعیین سیم‌پیچ اولیه و ثانویه؛
– بررسی نسبت تبدیل ولتاژ؛
– اندازه‌گیری جریان بی‌باری؛
– اطمینان از عملکرد صحیح ترانسفورماتور زیر بار.
۲. نکات ایمنی پیش از شروع آزمایش
پیش از هرگونه تست باید ایمنی را جدی گرفت. ترانسفورماتورها می‌توانند در بخش اولیه دارای ولتاژ خطرناک شهری یا صنعتی باشند. حتی پس از قطع برق، خازن‌های متصل به مدار ممکن است برای مدتی شارژ باقی بمانند.
قبل از شروع کار، نکات زیر را رعایت کنید:
1. برق مدار را کاملاً قطع کنید.
2. دوشاخه یا کلید اصلی را جدا کنید و مطمئن شوید امکان وصل تصادفی برق وجود ندارد.
3. اگر ترانسفورماتور داخل دستگاه قرار دارد، آن را از مدار جدا کنید یا حداقل سیم‌های اولیه و ثانویه را از برد جدا سازید.
4. در صورت وجود خازن، آن را با روش مناسب تخلیه کنید.
5. از مولتی‌متر سالم با رده ایمنی مناسب استفاده کنید.
6. در حالت اندازه‌گیری مقاومت یا پیوستگی، هرگز به ترانسفورماتور برق وصل نکنید.
7. برای تست‌های برقدار، از سیم‌های سالم، پراب عایق‌دار، دستکش مناسب و تجهیزات حفاظت فردی استفاده کنید.
8. در کار با ترانسفورماتورهای فشارقوی، اندازه‌گیری باید توسط فرد متخصص انجام شود.
بسیاری از حوادث زمانی رخ می‌دهند که کاربر تصور می‌کند ترانسفورماتور کوچک و کم‌خطر است، در حالی که بخش اولیه آن مستقیماً به برق شهر متصل می‌شود.
۳. تجهیزات مورد نیاز برای تست ترانسفورماتور
برای یک بررسی ابتدایی، یک مولتی‌متر دیجیتال کافی است، اما برای تست کامل‌تر به تجهیزات زیر نیاز خواهید داشت:
– مولتی‌متر دیجیتال
برای اندازه‌گیری مقاومت، پیوستگی، ولتاژ AC، جریان و گاهی ظرفیت خازنی استفاده می‌شود. بهتر است مولتی‌متر دارای رده ایمنی CAT III یا CAT IV باشد.
– مولتی‌متر عقربه‌ای
در برخی موارد برای مشاهده تغییرات سریع یا بررسی رفتار سیم‌پیچ مناسب است، اما دقت آن معمولاً از مولتی‌متر دیجیتال کمتر است.
– مگااهم‌متر یا میگر
برای اندازه‌گیری مقاومت عایقی بین سیم‌پیچ‌ها و بین سیم‌پیچ و هسته استفاده می‌شود. ولتاژ تست این دستگاه ممکن است ۲۵۰، ۵۰۰، ۱۰۰۰ ولت یا بیشتر باشد.
– اتوترانس یا منبع AC ایزوله
برای اعمال تدریجی ولتاژ به ترانسفورماتور کاربرد دارد. استفاده از منبع ایزوله خطر برق‌گرفتگی را کاهش می‌دهد.
– لامپ سری یا محدودکننده جریان
برای روشن‌کردن آزمایشی ترانسفورماتور مشکوک بسیار مفید است. اگر ترانسفورماتور اتصال کوتاه شدید داشته باشد، لامپ روشن‌تر می‌شود و از آسیب بیشتر جلوگیری می‌کند.
– کلمپ‌متر
برای اندازه‌گیری جریان ورودی بدون باز کردن مدار استفاده می‌شود و در بررسی جریان بی‌باری یا جریان زیر بار کاربرد دارد.
– دستگاه تست نسبت تبدیل برای اندازه‌گیری دقیق نسبت تبدیل، گروه برداری، قطبیت و برخی پارامترهای ترانسفورماتورهای قدرت استفاده می‌شود.
– دماسنج یا دوربین حرارتی
برای بررسی افزایش دمای غیرعادی سیم‌پیچ، اتصالات و هسته کاربرد دارد.
۴. بازرسی ظاهری و بررسی اولیه
قبل از اتصال مولتی‌متر، ترانسفورماتور را از نظر ظاهری بررسی کنید. گاهی عیب بدون هیچ آزمایش پیچیده‌ای قابل تشخیص است.
موارد زیر را کنترل کنید:
– وجود آثار سوختگی یا تغییر رنگ روی سیم‌پیچ؛
– بوی سوختگی لاک سیم؛
– ذوب شدن روکش سیم‌ها؛
– ترک‌خوردگی یا تغییر شکل بدنه؛
– شل بودن ترمینال‌ها؛
– زنگ‌زدگی هسته؛
– وجود روغن‌ریزی در ترانسفورماتورهای روغنی؛
– صدای وزوز غیرعادی؛
– داغ شدن بیش از حد در مدت کوتاه؛
– جدا شدن لایه‌های عایق یا نوارچسب سیم‌پیچ.
اگر ترانسفورماتور آثار سوختگی شدید، ذوب‌شدگی یا شکستگی عایق دارد، بهتر است پیش از هر آزمایش برقدار، سیم‌پیچ‌ها با مولتی‌متر و میگر بررسی شوند.
همچنین پلاک مشخصات را بخوانید. روی پلاک معمولاً ولتاژ ورودی، ولتاژ خروجی، توان، فرکانس و جریان نامی درج شده است. این اطلاعات برای مقایسه نتایج اندازه‌گیری ضروری هستند.
۵. شناسایی سیم‌پیچ‌ها با مولتی‌متر
برای شناسایی سیم‌پیچ‌ها، مولتی‌متر را روی حالت مقاومت یا بوق اتصال قرار دهید. ابتدا مطمئن شوید ترانسفورماتور از برق جدا است.
اگر ترانسفورماتور چند سیم دارد، هر سیم را به‌صورت جداگانه با سیم‌های دیگر مقایسه کنید. دو سیمی که بین آن‌ها مقدار مقاومت قابل اندازه‌گیری وجود دارد، احتمالاً متعلق به یک سیم‌پیچ هستند. اگر سه یا چند سیم وجود داشته باشد، ممکن است سیم‌پیچ دارای سر وسط یا چند خروجی باشد.
در حالت معمول:
الف- سیم‌های یک سیم‌پیچ نسبت به سیم‌های سیم‌پیچ دیگر پیوستگی ندارند؛
ب- بین دو سر یک سیم‌پیچ مقاومت مشخصی دیده می‌شود؛
ج- بین سیم‌پیچ اولیه و ثانویه باید مقاومت بسیار زیاد یا بی‌نهایت دیده شود؛
د- بین هر سیم‌پیچ و هسته فلزی نیز نباید اتصال الکتریکی وجود داشته باشد.
برای تشخیص اولیه و ثانویه، فقط به مقدار مقاومت اکتفا نکنید. معمولاً سیم‌پیچی که برای ولتاژ بالاتر طراحی شده، مقاومت بیشتری دارد؛ اما روش مطمئن‌تر، بررسی پلاک، اندازه‌گیری ولتاژ با منبع محدودشده و استفاده از نسبت تبدیل است.
اگر مولتی‌متر در حالت بوق هیچ صدایی ایجاد نکند، این موضوع لزوماً به معنای خرابی نیست؛ زیرا ممکن است مقاومت سیم‌پیچ بیشتر از محدوده بوق دستگاه باشد. در این حالت باید از رنج اهم استفاده کنید.
۶. اندازه‌گیری مقاومت سیم‌پیچ‌ها
پس از شناسایی سیم‌پیچ‌ها، مولتی‌متر را روی پایین‌ترین رنج مناسب مقاومت قرار دهید. پراب‌ها را به دو سر سیم‌پیچ وصل کنید و مقدار نمایش‌داده‌شده را یادداشت کنید.
تفسیر نتایج:
الف- اگر مقدار مقاومت بی‌نهایت یا OL نمایش داده شود، احتمال قطع بودن سیم‌پیچ یا اتصال ناقص پراب وجود دارد.
ب- اگر مقاومت تقریباً صفر باشد، احتمال اتصال کوتاه شدید وجود دارد؛ البته در سیم‌پیچ‌های کم‌ولتاژ و پرجریان، مقاومت واقعی ممکن است بسیار کم باشد.
ج- اگر مقدار مقاومت در محدوده‌ای منطقی باشد، سیم‌پیچ از نظر قطع کامل سالم است، اما هنوز سلامت عایق و عدم اتصال کوتاه بین دورها تأیید نشده است.
در ترانسفورماتورهای کوچک، مقاومت سیم‌پیچ اولیه ممکن است از چند ده اهم تا چند صد اهم باشد. مقاومت سیم‌پیچ ثانویه معمولاً کمتر است، اما در ترانسفورماتورهای خاص این الگو می‌تواند متفاوت باشد.
برای اندازه‌گیری دقیق مقاومت‌های بسیار کم، مقاومت خود پراب‌ها را نیز در نظر بگیرید. ابتدا دو پراب را به هم متصل کنید و مقدار نمایش‌داده‌شده را یادداشت نمایید. سپس این مقدار را از اندازه‌گیری سیم‌پیچ کم کنید. برای اندازه‌گیری دقیق‌تر مقاومت پایین، استفاده از اهم‌متر چهار سیمه توصیه می‌شود.
۷. تست عایقی با مولتی‌متر و میگر
مولتی‌متر در حالت اهم می‌تواند یک بررسی ابتدایی انجام دهد، اما برای ارزیابی واقعی عایق مناسب نیست. عایقی که در ولتاژ پایین مولتی‌متر مقاومت زیادی نشان می‌دهد، ممکن است در ولتاژ بالا دچار نشتی شود.
برای بررسی مقدماتی، یک پراب را به سیم‌پیچ اولیه و پراب دیگر را به سیم‌پیچ ثانویه وصل کنید. سپس همین کار را بین سیم‌پیچ و هسته فلزی انجام دهید. معمولاً باید مقدار OL یا مقاومت بسیار زیاد نمایش داده شود.
برای تست حرفه‌ای از میگر استفاده می‌شود. مراحل کلی عبارت‌اند از:
1. ترانسفورماتور را کاملاً از مدار جدا کنید.
2. تمام سیم‌پیچ‌ها را از یکدیگر جدا نگه دارید.
3. ولتاژ مناسب تست را بر اساس دستورالعمل سازنده انتخاب کنید.
4. مقاومت عایقی بین اولیه و ثانویه را اندازه بگیرید.
5. مقاومت بین اولیه و هسته را اندازه‌گیری کنید.
6. مقاومت بین ثانویه و هسته را اندازه‌گیری نمایید.
7. پس از تست، سیم‌پیچ‌ها را تخلیه کنید، زیرا ممکن است بار الکتریکی ذخیره شده باشد.
در یک ترانسفورماتور سالم، مقاومت عایقی معمولاً بسیار زیاد است. کاهش محسوس مقاومت، نوسان شدید مقدار یا افزایش دما در زمان تست می‌تواند نشانه رطوبت، آسیب عایق یا آلودگی باشد. مقدار قابل قبول به نوع ترانسفورماتور، توان، کلاس عایقی و استاندارد سازنده بستگی دارد.
۸. آزمایش ولتاژ، نسبت تبدیل و جریان بی‌باری
مولتی‌متر نمی‌تواند به‌تنهایی نسبت تبدیل را مستقیماً اندازه‌گیری کند، اما می‌توان با اعمال ولتاژ AC کنترل‌شده به سیم‌پیچ، نسبت تقریبی را محاسبه کرد.
رابطه نسبت تبدیل به شکل زیر است:
V1 / V2 = N1 / N2
در این رابطه، V1 ولتاژ اولیه، V2 ولتاژ ثانویه، N1 تعداد دور اولیه و N2 تعداد دور ثانویه است.
برای آزمایش:
1. از یک منبع AC ایزوله و دارای محدودکننده جریان استفاده کنید.
2. ولتاژ کمی به سیم‌پیچ مورد نظر اعمال کنید.
3. ولتاژ ورودی و خروجی را با مولتی‌متر روی حالت AC اندازه بگیرید.
4. نسبت دو ولتاژ را محاسبه کنید.
5. مقدار به‌دست‌آمده را با اطلاعات پلاک مقایسه نمایید.
برای مثال، اگر به سیم‌پیچ اولیه ۲۴ ولت AC اعمال شود و در ثانویه ۱۲ ولت AC مشاهده گردد، نسبت تبدیل تقریباً ۲ به ۱ خواهد بود.
در این آزمایش باید از اعمال ولتاژ نامی به سیم‌پیچ ناشناخته خودداری کنید، زیرا ممکن است به سیم‌پیچ کم‌ولتاژ، ولتاژ بیش از حد وارد شود. در صورت ناشناخته بودن ترمینال‌ها، از ولتاژ بسیار پایین شروع کنید.
اندازه‌گیری جریان بی‌باری:
پس از اطمینان از نبود اتصال کوتاه، ترانسفورماتور را از طریق لامپ سری یا محدودکننده جریان به منبع AC متصل کنید. جریان ورودی را با آمپرمتر یا کلمپ‌متر اندازه‌گیری کنید. جریان بی‌باری باید نسبتاً کم و پایدار باشد.
این جریان بالا، صدای وزوز شدید، لرزش، داغ شدن سریع یا روشن شدن شدید لامپ سری می‌تواند نشانه اتصال کوتاه بین دورها، اشتباه در ولتاژ ورودی، اشکال هسته یا خرابی عایق باشد.
۹. بررسی ترانسفورماتور زیر بار و تحلیل نتایج
سالم بودن ترانسفورماتور فقط با اندازه‌گیری مقاومت ثابت نمی‌شود. ممکن است سیم‌پیچ از نظر اهمی سالم باشد، اما در اثر اتصال کوتاه بین دورها، هنگام کار داغ شود یا ولتاژ خروجی آن افت زیادی داشته باشد.
برای تست زیر بار، ابتدا یک بار مناسب با توان کمتر از توان نامی ترانسفورماتور متصل کنید. سپس موارد زیر را اندازه بگیرید:
الف- ولتاژ ورودی؛
ب- ولتاژ خروجی بدون بار؛
پ- ولتاژ خروجی زیر بار؛
ج- جریان خروجی؛
د- جریان ورودی؛
م- دمای سیم‌پیچ؛
ر- صدای مکانیکی و لرزش.
کاهش جزئی ولتاژ خروجی زیر بار طبیعی است، اما افت بسیار زیاد می‌تواند نشانه ضعیف بودن ترانسفورماتور، اتصال ناقص، آسیب سیم‌پیچ یا بار بیش از حد باشد.
دمای ترانسفورماتور نیز اهمیت زیادی دارد. افزایش دما باید تدریجی باشد. اگر در چند دقیقه دمای بدنه به‌سرعت افزایش یابد، باید آزمایش را متوقف کرد. داغ شدن معمولاً از اضافه‌بار، اتصال کوتاه بین دورها، تهویه نامناسب یا اعمال فرکانس و ولتاژ نادرست ناشی می‌شود.
برای ترانسفورماتورهای سه‌فاز یا قدرت، علاوه بر تست‌های گفته‌شده، آزمایش مقاومت سیم‌پیچ‌ها در فازهای مختلف، نسبت تبدیل هر فاز، گروه برداری، تست جریان تحریک و تست‌های عایقی تخصصی نیز انجام می‌شود. این کارها باید طبق استاندارد و توسط تکنسین آموزش‌دیده انجام گیرد.
نتیجه‌گیری
تست ترانسفورماتور با مولتی‌متر یکی از ساده‌ترین روش‌های تشخیص عیب‌های اولیه مانند قطع بودن سیم‌پیچ، اتصال کوتاه شدید، نبود پیوستگی و اتصال بدنه است. با این حال، مولتی‌متر نمی‌تواند همه خرابی‌ها، به‌خصوص اتصال کوتاه بین دورها و ضعف عایقی در ولتاژ بالا، را به‌طور قطعی مشخص کند.
روش اصولی این است که ابتدا بازرسی ظاهری انجام شود، سپس سیم‌پیچ‌ها شناسایی و مقاومت آن‌ها اندازه‌گیری گردد. بعد از آن، عایق با میگر بررسی شود و در صورت سالم بودن، آزمایش ولتاژ و نسبت تبدیل با منبع AC ایزوله و محدودکننده جریان انجام گیرد. در مرحله نهایی نیز ترانسفورماتور باید زیر بار کنترل‌شده از نظر ولتاژ، جریان، دما، صدا و افت خروجی بررسی شود.
مهم‌ترین نکته، رعایت ایمنی است. هرگز ترانسفورماتور ناشناخته را بدون محدودکننده جریان مستقیماً به برق شهر متصل نکنید و برای تجهیزات فشارقوی، صنعتی و قدرت از افراد متخصص و تجهیزات استاندارد کمک بگیرید.
بدون دیدگاه