Измеритель индуктивности




Пока мне не нужно было заниматься намоткой выходного трансформатора, тема измерений индуктивности катушек с сердечниками меня мало интересовала. Досаждала, конечно ненадежность китайских коробочек, претендующих на звание “измеритель индуктивности”, но теперь, когда я стал углубляться в этот вопрос, то оказалось, что они, эти коробочки, еще и дают разные показания при замерах на разных пределах измерений… А это наводит на нехорошие мысли, а главное – мешает систематической работе – непонятно, что ты замерил. Вот пример – у меня есть выходник 10К, который должен иметь индуктивность первички около 30 Генри. Посмотрите, что показывает тестер на пределе 20 Генри и что на пределе 200 Генри – ну что, как тут определять правильную цифру – голосованием ?
img_5548
ind_24
Я бы понял, если бы испытательная частота была разной – но нет, частота замера на этих пределах одна и та же – 100 Гц….Ну а если и тестер умер ( за 5 лет сейчас у меня уже третий ) – то все сделанные ранее замеры вообще повисают в воздухе… Пришел к выводу – нужен стандарт !
Еще несколько лет назад, когда я купил выходной трансформатор у одного старого японца, у нас возник с ним спор по поводу индуктивности первички. Я замерил его своей “китайской коробочкой” и получил 70 Генри, хотя японец утверждал, что там аж 160… Когда я спросил его, как он это измерил, то прислал мне вот такую совсем простенькую от руки нарисованную схемку измерений, сущность замера которой в пояснениях не нуждается.
test_inductance
Сделал все как мне сказал этот уважаемый японец-сан и получилось в точности 160 Генри…. Что же тогда замерил “измеритель индуктивности” ? Я замерил на осциллографе, что на пределах 200 и 20 Генри – китайский тестер генерирует 100 Гц, а на всех остальных диапазонах – 1000 Гц. То есть выясняется, что результат измерений зависит от частоты испытательного прибора.  И еще оказалось, что результат замера также еще и зависит от величины приложенного напряжения…
Все это на превый взгляд как-то не вяжется с теорией – известно, что индуктивность катушки зависит от сечения сердечника, от количества витков и величины мю сердечника, но никак не от частоты и тем более не от величины приложенного напряжения. Но давайте не будем торопиться. В физике магнитезма есть такая формула зависимости магнитной индукции в сердечнике:

Bm = U * 10E(8) / ( 4,44*F*N*S )

где U – приложенное напряжение
F – частота переменного тока
N – количество витков в катушке
S – сечение магнитопровода.

Любой тестер ( испытатель ) подает на измеряемую катушку определенной величины и частоты напряжение, создавая в сердечнике некоторую величину магнитной индукции B. Проблема в том, что мю, то есть магнитная проницаемость сердечника мягко говоря, не является величиной постоянной, а точнее, сильно зависит от величины магниной индукции. Вот тут и становится понятно, отчего результаты замеров так сильно зависят от величин, которые вроде прямым образом на индуктивность влиять не должны – то есть от частоты и от величины приложенного напряжения. Так как величина мю с ростом величины магнитной индукции сильно увеличивается ( особенно при отсутствии зазора в магнитопроводе ), иногда в десятки раз, отсюда из приведенной выше формулы следует простое правило – результат замера индуктивности будет тем больше, чем ниже частота и чем выше величина испытательного напряжения. Поэтому всегда, когда идет разговор об индуктивности первичной обмотки выходного трансформатора, необходимо указывать, в каких условиях проводились измерения. Особенно это касается трансформаторов для двухтактников, где нет немагнитного зазора.
А раз все это так, получается есть смысл сделать замеры индуктивности первичной обмотки трансформатора не при каких-то отвлеченных значениях частоты ( в тестерах – это 100 или 1000 Гц в зависимости от диапазона ) и напряжения, а при тех значениях, которые реально будут иметь место в работающем транформаторе.  Как это и делают японцы – на частоте 50 Гц и подают небольшое ( так называемое “малосигнальное” ) напряжение на первичку. В общем, у меня появилось желание сделать прибор по той примитивной схеме от японца, но только с цифровой шкалой для удобства пользования. Вот схема прибора:

inductance_meter2
img_5515_2

На картинке – уже собранный вольтметр, который я купил на рынке в Риге за 8 Лат ( около 11 Евро ).  У него четыре разрядные цифры, разрядную точку надо поставить между третьим и четвертым разрядом.

Детали. Нужен качественный сдвоенный потенциометр 50К, лучше логарифмический, идеально подойдет ALPS или аналогичный для аудиоприменения. Также надо точно подобрать резисторы R2 и R3.  LM1085 можно заменить на LM317, напряжение питания вольтметра может быть любым в пределах 6.8 – 10 Вольт. Сетевой трансформатор – любой маломощный с примерно подходящими напряжениями на вторичной обмотке. Измерительный вольтметр может быть любой с входным сопротивлением не ниже 10М, с пределом измерений от минус 2 до плюс 2 вольта. На вторичной обмоке транфсорматора указано на схеме номинальное напряжение 6.3 вольта, но т.к. он работает практически на холостом ходу, то фактически там есть 7.1 вольта.

Как работает схема ?  Есть два режима работы – “БАЛАНС” – балансировка  сопротивлений измерительного потециометра Р1 и тестируемой индуктивности, при этом переключатель ( тумблер с двумя парами контактов ) S2 находтся в положении, указанном на схеме.  Когда достигнут баланс ( вольтметр показывает ноль ) , тогда переключатель S2 переводится в другое положение – “ЧТЕНИЕ” и тогда можно прочитать значение индуктивности, так как потенциометр Р2, ( сдвоенный с Р1  ) будет показывать падение напряжения, в точности равное измеряемой индуктивности. Пределы изменений – от 3.2 до 159 Генри. Точность зависит от качества сдвоенного потенциометра Р1/Р2 и от точночти подбора резисторов R2 и R3.

Настройка собранного прибора.  Вначале надо отбалансировать измерительный мост. В режиме “БАЛАНС” подключают к клеммам индуктивность около 10 – 20 генри ( любой дроссель ) и выставляют ноль на вольтметре. После этого замеряя тестером  переменное напряжение на дросселе и на потенциометре Р1+ R2  и вращают движок подстроечника VR3, каждый раз подстраивая ноль на измерительном вольтметре добиваются того, чтобы измерительный вольтметр показывал ноль при равенстве измеренных тестером напряжений на дросселе и ( R2+Р1).  После этого переводят тумблер режима работы в положение “ЧТЕНИЕ” и поставив потенциометр Р2 на максимальное сопротивление, подстроечником VR2 устанавливают показание 159.2 ( т.е. 1.592 вольта ) Генри.  На этом настройка заканчивается.
В заключение – фотографии законченного изделия.

img_5539_2

img_5541_2

Надо отметить, что данный прибор не претендует на высокую точность измерений. Он пригоден для примерной оценки индуктивности первички выходного трансформатора или индуктивности дросселя по принятому стандарту – 50 Гц и напряжении 5 вольт RMS на тестируемой индуктивности. Метод не учитывает активное сопротивление обмотки, Но даже если активное сопротивление не учитывать, все равно для большинства реально существующих выходных трансформаторов ошибка не превысит 2 – 3 %, что вполне достаточно для поставленной задачи. В случае необходимости можно поправку на активное сопротивление внести, учитывая, что Lcorret=Ract/(2*3,14*50 ), где Ract – замеренная величина активного сопротивления обмотки, и Lfact=L – Lcorrect, где L -показания измерителя.
Также, для повышения точности измерений первички двухтактных трансформаторов ( или любых индуктивностей без немагнитного зазора ) желательно прибор включать в сеть через стабилизатор напряжения, или, хотя-бы через ЛАТР. Для измерения дросселей и индуктивности первички однотактных трансформаторов в этом необходимости нет. Например, я провел пробный замер индуктивности первичной обмотки трансформатора TW60SE, так вот при изменении сетевого напряжения ( я пользовался ЛАТРом ) от 200 до 237 вольт ( 18 % ) расхождения в показании измерителя составило менее 3 %.

*************************************************************************************************