hogyan tervezzünk transzformátort?

A transzformátor fordulatszámának kiszámítása

A fordulatok aránya a transzformátor a primer és szekunder feszültségek vagy áramok közötti alapvető összefüggés alapján számítják ki. Az N fordulatszám egyenlő a primer feszültség osztva a szekunder feszültséggel (N = Vpri/Vsec), amely szintén egyenlő a szekunder áram osztva a primer árammal (N = Isec/Ipri). . A nagyfrekvenciás alkalmazásokban használt ferritmagos transzformátorok primer fordulatai a következő képlettel számíthatók ki: Npri = (Vin × 10^8) / (4 × f × Bmax × AC) , ahol Vin a bemeneti feszültség, f a kapcsolási frekvencia, Bmax a maximális fluxussűrűség (általában 1300-2000 Gauss), Ac pedig a mag effektív keresztmetszete.

Gyakorlati számítási példa

Vegyünk egy DC-DC átalakítót a következő paraméterekkel: Vin = 10,5 V, Vout = 330 V, f = 50 kHz, Bmax = 1500 G és Ac = 1,25 cm² (ETD39 mag). Az elsődleges fordulatok számítási hozama: Npri = (10,5 × 10^8) / (4 × 50000 × 1500 × 1,25) = 3,2 fordulat , amely 3 körre kerekedik. A feszültségarány 330/10,5 ≈ 31,4, tehát a szekunder fordulatok 3 × 32 = 96 fordulat , ami körülbelül 32:1 fordulatszámot eredményez.

Hogyan működnek a jelenlegi transzformátorok

Az áramváltók (CT) működnek Faraday elektromágneses indukció törvénye . Amikor váltakozó áram folyik át a primer vezetőn, időben változó mágneses teret hoz létre, amely arányos áramot indukál a szekunder tekercsben. Az alapvető kapcsolat: I_primary / I_secondary = N_secondary / N_primary . Például egy 600:5 CT 120 szekunder fordulattal és 1 primer fordulattal pontosan 5 A szekunder áramot termel, amikor 600 A áramlik át a primeren.

Főbb működési elvek

• A primer áram mágneses fluxust hoz létre a magban a vezetőn keresztül (gyakran egyfordulatú)
• A mágneses mag koncentrálja és a fluxust a szekunder tekercshez vezeti
• A változó fluxus EMF-et indukál a többfordulatú szekunder tekercsben
• A másodlagos áram átfolyik a csatlakoztatott terhelésen (mérőn vagy relén)
• A szabványos másodlagos kimenetek 5A vagy 1A a műszerekkel való kompatibilitás érdekében

Kritikus biztonsági figyelmeztetés: Soha ne szakítsa meg a CT szekunder áramkört, ha az elsődleges feszültség alatt van. Ez generálhat több ezer volt a magtelítettség miatt, ami áramütés veszélyét, a szigetelés meghibásodását és a berendezés károsodását okozza. Mindig zárja rövidre a másodlagos kapcsokat a telepítés vagy karbantartás során.

Seb vs. Bar-típusú áramtranszformátorok

Seb típusú CT-k dedikált primer és szekunder tekercselést tartalmaz egy mágneses magra feltekerve nagyobb pontosság (0,2-0,5 osztály) és rugalmasság az áramarány kiválasztásában. Bar típusú CT-k használjon tömör vezetőrudat egyfordulatú primerként, biztosítva kiváló mechanikai szilárdság nagyáramú alkalmazásokhoz és csökkentett fluxusszivárgás a pontos mérések érdekében, de magasabb költséggel.

A transzformátorok típusai

A transzformátorokat felépítés, alkalmazás és magtípus szerint osztályozzák. Erőátviteli transzformátorok átviteli rendszerekben használják (jellemzően >33kV), míg elosztó transzformátorok csökkenti a feszültséget a végfelhasználók számára (11 kV-tól 415 V-ig). A műszertranszformátorok közé tartoznak az áramváltók (CT-k) és a feszültségtranszformátorok (VT-k) mérésre és védelemre.

Építés szerint

• Magtípus: A magvégeket tekercsek veszik körül; gyakori a nagyfeszültségű alkalmazásoknál
• Shell-típus: A mag körülveszi a tekercseket; jobb mechanikai védelmet biztosít
• Toroidális: Gyűrű alakú mag egyenletesen elosztott tekercsekkel; minimális fluxusszivárgás

Jelenlegi transzformátor típusok telepítés szerint

• Szilárd mag: Egy darabból álló mag, amely áramkör feszültségmentesítést igényel; pontossági osztály 0,2-0,5
• Osztott mag: Csuklós kivitel utólagos beépítéshez; pontossági osztály 1-3
• Ablak típusa: Üreges mag kábelátvezetéshez; rugalmas a különböző vezetékméretekhez

Gyakran Ismételt Kérdések a Transformersről

A CT-k mérhetik az egyenáramot?

Nem. A szabványos áramváltók csak váltakozó árammal működnek. Változó mágneses mezőre van szükségük a szekunder áram indukálásához. Az egyenáram statikus mágneses teret hoz létre, amely nem hoz létre tartós kimenetet. DC méréshez használjon Hall-effektus érzékelőket, Rogowski tekercseket vagy sönt ellenállásokat.

Mi a CT-terhelés és miért számít?

A terhelés a CT szekunderhez csatlakoztatott teljes terhelés VA-ban (volt-amperben) vagy ohmban mérve. A névleges terhelés túllépése a pontosság romlását és potenciális telítettséget okoz . A szabványos teherbesorolások közé tartozik az 1,25 VA, az 5 VA és a 15 VA. Számítsa ki a teljes terhelést az összes csatlakoztatott eszköz és a vezetékek ellenállásának összegeként.

Hogyan választhatok a mérő és a védő CT között?

CT-k mérése (Osztály 0,1, 0,2, 0,5) előtérbe helyezik a pontosságot normál terhelési körülmények között a számlázás és az energiagazdálkodás szempontjából. Védelmi CT-k (5P, 10P osztály) úgy tervezték, hogy elkerüljék a hibaáramok telítettségét, biztosítva, hogy a relék pontos jeleket kapjanak a kioldáshoz. Soha ne cserélje ki a mérő-CT-ket védelmi alkalmazásokra.

Mi okozza a CT-telítettséget?

A telítettség akkor következik be, amikor a mágneses mag nem tud több fluxust elnyelni, jellemzően a következők miatt túlzott primer áram (hibaállapotok) ill magas teher . A tünetek közé tartozik a hullámforma-torzulás, az arányhibák és a fázisszög-hibák. A védelmi CT-ket nagyobb magokkal tervezték, hogy ellenálljanak 20-30-szoros névleges áram telítés nélkül.

Melyek a gyakori CT arányok?