Prúd transformátora: primárny verzus sekundárny + vzorce

prúd transformátora: Praktický sprievodca (so vzorcami a skutočnými{0}}svetovými príkladmi)

Ak ste niekedy museli dimenzovať kábel, nastaviť ochranné relé alebo zistiť, prečo sa istič stále vypína, už viete, že ovládať prúd transformátora je dosť veľký problém.

Jednoducho povedané, prúd transformátora je tok elektriny pohybujúci sa vinutím. Ale nie je to vždy stabilná vec. V závislosti od toho, čo sa deje, by ste sa mohli zaoberaťnormálny záťažový prúd, kvapkanie prúdu naprázdno,{0}}alebo ten náhly, črevný-strhujúci nával nárazového prúdu, keď prvýkrát zapnete vec.

Poďme si hneď ujasniť jednu vec:transformátor nevytvára prúd.Je to len prostredník, ktorý prenáša energiu medzi okruhmi pomocouelektromagnetická indukcia. Koľko prúdu skutočne preteká, závisí od niekoľkých pohyblivých častí: napätia, kapacity transformátora (kVA), záťaže, ktorú na ňom visí, účinníka a dokonca aj vlastnej účinnosti transformátora.

Ak ste inžinier, elektrikár alebo technik údržby, na týchto veciach záleží. prečo? Pretože ho potrebujete na dimenzovanie transformátorov, výber správnych káblov, navrhovanie schém ochrany a-povedzme si úprimne-na riešenie problémov, keď veci idú bokom.

V tomto návode si to prejdemeprimárny a sekundárny prúd, pomer prúdu,-záťažový prúd, menovitý prúd a ten otravný nárazový prúd. A áno, uvedieme niekoľko praktických príkladov výpočtov, aby to skutočne dávalo zmysel.

Každý transformátor má dve hlavné vinutia:primárny (pripojený k vášmu zdroju napájania) a sekundárny (pripojený k vašej záťaži).

Primárny prúd (Ip)je prúd odoberaný zo zdroja.

Sekundárny prúd (Is)je prúd dodávaný do záťaže.

Tu je základné pravidlo: čím väčší je transformátor (vyššie kVA), tým väčší prúd môže vydať. Menšie transformátory? Sú vyrobené pre ľahšiu prácu.

Pre ideálny transformátor (teoretický, bez strát) sa vstupný výkon rovná výstupnému výkonu:

kde:

V_p​= Primárne napätie

V_s= Sekundárne napätie

I_p​=Primárny prúd

I_s​=Sekundárny prúd

To je dôvod, prečo azostupný-transformátorzníži napätie, ale zvýši prúd. Sila zostáva približne rovnaká, ale napätie-vypnutie prúdu-je skutočné.

Vzťah medzi primárnym a sekundárnym prúdom závisí od pomeru závitov. Pretože napätie závisí od počtu závitov v každom vinutí:

A pretože sila sa zachováva (opäť v ideálnom svete):

Čo tiež znamená:

Jednoducho povedané: prúd sa pohybuje v opačnom smere ako napätie. Ak znížite napätie z 11 kV na 400 V, radšej verte, že sekundárny prúd bude výrazne vyšší ako primárny prúd.

Príklad: Výpočet primárneho prúdu

Povedzme, že máme transformátor s:

Primárne napätie: 10 000 V

Sekundárne napätie: 400 V

Sekundárny prúd: 500 A

Primárny prúd by bol:

Takže tlačíš500 A na strane nízkeho napätia-, ale len ťahať okolo20 A zo strany vysokého-napätia. V skutočnom-transformátore sa tieto čísla trochu posúvajú v dôsledku strát v jadre, strát v medi a zvodového toku-, takže vstupný výkon je vždy o niečo vyšší ako výstup.

Bežná mylná predstava: "Ak nie je zaťaženie, transformátor nerobí nič."

Nesprávne. Stále odoberá malé množstvo prúdu. Toto sa nazývažiadny-zaťažovací prúd(alebo budiaci/magnetizačný prúd). Aj keď je sekundárne otvorené, primárne potrebuje trochu šťavy na udržanie magnetického toku v jadre. Časť tohto prúdu vytvára magnetické pole a zvyšok pokrýva straty v jadre z hysterézie a vírivých prúdov.

Tento bez{0}}zaťažovací prúd je zvyčajne malý zlomok menovitého prúdu. Na väčších, lepšie{2}}navrhnutých transformátoroch je to ešte nižšie vďaka vylepšeným magnetickým materiálom a konštrukcii.

Keď pripojíte záťaž na sekundárnu stranu, sekundárny prúd sa zvýši na základe spotreby energie tejto záťaže.

Vezmite si napríklad priemyselný motor. Prúd, ktorý odoberá, závisí od tohovýkon, napätie a účinník. Záťažový prúd môžete odhadnúť pomocou:

kde:

P=Napájanie

V=Napätie

PF=Účiník

Keď sa sekundárna záťaž zvyšuje, primárna strana automaticky odoberá viac prúdu, aby zodpovedala. Toto sa často nazývaodrazený prúd, pretože požiadavka sekundárnej záťaže sa "odráža" späť na primárnu prostredníctvom elektromagnetickej indukcie.

Themenovitý prúdjemaximálny trvalý prúdtransformátor môže bezpečne prenášať svoje menovité napätie a kapacitu kVA. Zvyčajne to nájdete namenovkaalebo si to vypočítajte z hodnotenia.

Poznanieprúd pri plnom zaťaženíje rozhodujúce pri výbere ističov, káblov, prípojníc alebo ochranných zariadení. Prevádzkujte transformátor nad jeho menovitý prúd príliš dlho a získate nadmerné zahrievanie, rýchlejšie starnutie izolácie a kratšiu životnosť.

Toto je jedna z najbežnejších úloh, s ktorými sa stretnete pri-premene kVA na zosilňovače. Tu je návod, ako sa to robí.

Jednofázový-transformátor

Príklad 1: 5 kVA jednofázový-fázový transformátor
Pri 230 V:

Sekundárny prúd pri plnom{0}}zaťažení je teda približne 21,7 A.

Trojfázový transformátor-

Kde VLLVLL​ je napätie medzi vedením-k{1}}sieťovému napätiu.

Príklad 2: 50 kVA trojfázový-transformátor
Pri 400 V:

Prúd pri plnom{0}}zaťažení je teda približne 72,2 A.

Príklad 3: Vypočítajte primárny prúd zo sekundárneho prúdu

Vzhľadom na to:

Primárne napätie: 11 kV

Sekundárne napätie: 415 V

Sekundárny prúd: 1000 A

Pomocou aktuálneho pomeru:

Primárny prúd vychádza približne na 37,7 A.

Nábehový prúdje ten náhly, dočasný nárast, ktorý dostanete pri prvom zapnutí transformátora. Netrvá dlho, ale môže byť niekoľkonásobne vyšší ako menovitý prúd-a môže spôsobiť zmätok v ochranných systémoch.

Prečo sa to deje? Keď sa prvýkrát použije napätie, magnetický tok v jadre môže presiahnuť normálnu úroveň, najmä ak tam zostane zvyškový magnetizmus z posledného spustenia.

Aby sa inžinieri vyhli týmto bolestiam hlavy, venujú veľkú pozornosť výberu ističov, krivkám{0}}časového prúdu, riadeným spínacím technikám aochranné relénastavenia.

Obidve sú svojou povahou magnetické, ale nie sú to isté:

Odoberá transformátor prúd bez zaťaženia?
Áno. To je prúd bez{1}}zaťaženia, o ktorom sme hovorili-, ktorý ho potrebuje na udržanie toku a pokrytie strát v jadre.

Ako vypočítate primárny a sekundárny prúd?
Použite vyššie uvedené vzorce kVA a napätia. A pamätajte na vzťah:

Prečo je primárny prúd nízky, keď je sekundárny otvorený?
Pretože žiadne zaťaženie nevyžaduje výkon. Primárny zdroj dodáva iba malý magnetizačný prúd a straty v jadre.

Môže transformátor odoberať viac ako menovitý prúd?
Áno, ale väčšinou len krátko. Dočasné preťaženie môže byť v poriadku v závislosti od konštrukcie, ale nepretržité preťaženie je rýchla cesta k zlyhaniu izolácie a skráteniu životnosti.

Primárne a sekundárne prúdy sa pohybujú v opačných smeroch vzhľadom na napätie.

Aktuálny pomer sleduje pomer otáčok.

Aj bez záťaže odoberá transformátor určitý prúd.

Menovitý prúd môžete vypočítať z kVA a napätia.

Veľké vzorce, ktoré si treba zapamätať:

Jednofázový-fázový:

Tri-fázové:

Nábehový prúd je dočasný, ale musí sa zohľadniť pri návrhu ochrany.

Získanie solídneho citu pre prúd transformátora nie je len akademické{0}}pomáha vám vybrať si správny prevod, udržať systémy spoľahlivé a odhaliť problémy skôr, než sa zmenia na drahé poruchy.

Kontaktujte teraz