جریان ترانسفورماتور: اولیه در مقابل ثانویه + فرمول ها

جریان ترانسفورماتور: راهنمای عملی (با فرمول‌ها و مثال‌های واقعی{0}}جهانی)

اگر تا به حال مجبور شده اید یک کابل را اندازه کنید، یک رله حفاظتی تنظیم کنید، یا بفهمید که چرا یک قطع کننده همچنان خاموش می شود، از قبل می دانید که گرفتن دسته روی جریان ترانسفورماتور یک چیز بزرگ است.

به زبان ساده، جریان ترانسفورماتور جریان الکتریسیته ای است که در سیم پیچ ها حرکت می کند. اما همیشه یک چیز ثابت نیست. بسته به آنچه اتفاق می افتد، ممکن است با آن دست و پنجه نرم کنیدجریان بار معمولی، قطره ای بدون-جریان بدون بار، یا آن جهش ناگهانی-جریان هجومی زمانی که برای اولین بار به چیزی انرژی می دهید.

بیایید یک چیز را مستقیماً از روی خفاش بگیریم:یک ترانسفورماتور جریان ایجاد نمی کند.این فقط یک واسطه است که با استفاده از آن نیرو را بین مدارها منتقل می کندالقای الکترومغناطیسی. میزان جریان در واقع به چند قسمت متحرک بستگی دارد: ولتاژ، ظرفیت ترانسفورماتور (کیلو ولت آمپر)، باری که از آن آویزان شده‌اید، ضریب توان و حتی کارایی خود ترانسفورماتور.

اگر شما یک مهندس، برقکار یا فنی تعمیر و نگهداری هستید، این موارد مهم است. چرا؟ زیرا برای اندازه‌گیری ترانسفورماتورها، انتخاب کابل‌های مناسب، طراحی طرح‌های حفاظتی، و{1}}بیایید صادق باشیم-عیب‌یابی زمانی که همه چیز به طرفین پیش می‌رود به آن نیاز دارید.

در این راهنما، ما قصد داریم به آن بپردازیمجریان اولیه و ثانویه، نسبت فعلی، بدون-جریان بارگذاری، جریان نامی و آن جریان هجومی مزاحم. و بله، چند مثال محاسبه عملی می‌آوریم تا واقعاً منطقی باشد.

هر ترانسفورماتور دو سیم پیچ اصلی دارد:اصلی (متصل به منبع برق شما) و ثانویه (متصل به بار شما).

جریان اولیه (IP)جریانی است که از عرضه گرفته می شود.

جریان ثانویه (است)جریان تحویلی به بار است.

این قانون کلی است: هر چه ترانسفورماتور بزرگتر باشد (کیلو ولت آمپر بالاتر)، جریان بیشتری می تواند خارج کند. ترانسفورماتورهای کوچکتر؟ آنها برای کارهای سبک تر ساخته شده اند.

برای یک ترانسفورماتور ایده آل (تئوری، بدون تلفات)، توان ورودی برابر با توان خروجی است:

کجا:

V_p​= ولتاژ اولیه

V_s= ولتاژ ثانویه

I_p​=جریان اولیه

I_s​=جریان ثانویه

به همین دلیل است که یکترانسفورماتور پایین-ولتاژ را کاهش می دهد اما جریان را افزایش می دهد. برق تقریباً ثابت می ماند، اما ولتاژ-تعادل جریان-خاموش واقعی است.

رابطه بین جریان اولیه و ثانویه به نسبت چرخش کاهش می یابد. از آنجایی که ولتاژ به تعداد چرخش در هر سیم پیچ بستگی دارد:

و چون قدرت حفظ می شود (باز هم در یک دنیای ایده آل):

که همچنین به این معنی است:

به زبان انگلیسی ساده: جریان در جهت مخالف ولتاژ حرکت می کند. اگر ولتاژ را از 11 کیلو ولت به 400 ولت کاهش دهید، بهتر است باور کنید که جریان ثانویه به طور قابل توجهی بیشتر از جریان اولیه خواهد بود.

مثال: محاسبه جریان اولیه

فرض کنید یک ترانسفورماتور داریم با:

ولتاژ اولیه: 10000 ولت

ولتاژ ثانویه: 400 ولت

جریان ثانویه: 500 A

جریان اولیه خواهد بود:

بنابراین، شما فشار می آورید500 A در سمت ولتاژ پایین-، اما فقط در حال کشیدن20 A از سمت ولتاژ بالا-. در یک ترانسفورماتور دنیای واقعی، این اعداد به دلیل تلفات هسته، تلفات مس، و شار نشتی کمی تغییر می‌کنند-بنابراین توان ورودی همیشه کمی بیشتر از خروجی است.

یک تصور غلط رایج: "اگر بار وجود نداشته باشد، ترانسفورماتور هیچ کاری انجام نمی دهد."

اشتباه است. هنوز هم مقدار کمی جریان می کشد. به این می گویندبدون -جریان بارگیری(یا جریان هیجان انگیز/مغناطیس کننده). حتی با باز بودن ثانویه، اولیه برای حفظ شار مغناطیسی در هسته نیاز به کمی آب دارد. بخشی از آن جریان میدان مغناطیسی را ایجاد می کند و بقیه تلفات هسته ناشی از هیسترزیس و جریان های گردابی را پوشش می دهد.

این جریان بدون بار{0} معمولاً کسری کوچک از جریان نامی است. در ترانسفورماتورهای بزرگ‌تر-طراحی شده بهتر، به لطف مواد مغناطیسی و ساختار بهبودیافته، حتی کمتر است.

هنگامی که یک بار را به سمت ثانویه وصل می کنید، جریان ثانویه بر اساس تقاضای برق آن بار افزایش می یابد.

به عنوان مثال یک موتور صنعتی را در نظر بگیرید. جریانی که می کشد به آن بستگی داردرتبه بندی توان، ولتاژ و ضریب توان. شما می توانید جریان بار را با استفاده از:

کجا:

P=قدرت بارگذاری

V= ولتاژ

PF=ضریب توان

با افزایش بار ثانویه، سمت اولیه به طور خودکار جریان بیشتری را برای تطبیق می گیرد. این اغلب نامیده می شودجریان منعکس شده، زیرا تقاضای بار ثانویه از طریق القای الکترومغناطیسی به اولیه بازتاب می یابد.

راجریان نامیاستحداکثر جریان پیوستهیک ترانسفورماتور می تواند با خیال راحت ولتاژ نامی و ظرفیت kVA خود را حمل کند. شما معمولا این را درپلاک نامیا آن را از روی امتیاز محاسبه کنید.

دانستنجریان بار کاملهنگام انتخاب قطع کننده های مدار، کابل ها، شین ها یا وسایل حفاظتی بسیار مهم است. یک ترانسفورماتور را برای مدت طولانی بیش از جریان نامی خود کار کنید، گرمای بیش از حد، پیری عایق سریعتر و طول عمر کمتری خواهید داشت.

این یکی از متداول‌ترین کارهایی است که برای تبدیل kVA به آمپر انجام می‌دهید. در اینجا نحوه انجام آن آمده است.

ترانسفورماتور تک فاز-

مثال 1: ترانسفورماتور تک فاز 5 کیلو ولت آمپر
در 230 ولت:

بنابراین، جریان بار کامل ثانویه- حدود 21.7 آمپر است.

ترانسفورماتور سه فاز

جایی که VLLVLL​ ولتاژ خط-به-خط است.

مثال 2: ترانسفورماتور سه فاز 50 کیلو ولت آمپر
در 400 ولت:

بنابراین، جریان بار کامل -تقریباً 72.2 A است.

مثال 3: محاسبه جریان اولیه از جریان ثانویه

داده شده:

ولتاژ اولیه: 11 کیلو ولت

ولتاژ ثانویه: 415 ولت

جریان ثانویه: 1000 A

با استفاده از نسبت فعلی:

جریان اولیه به حدود 37.7 آمپر می رسد.

جریان هجومیاین افزایش ناگهانی و موقتی است که هنگام روشن کردن ترانسفورماتور برای اولین بار دریافت می کنید. دوام زیادی ندارد، اما می‌تواند چندین برابر بیشتر از جریان نامی باشد-و می‌تواند سیستم‌های حفاظتی را خراب کند.

چرا این اتفاق می افتد؟ هنگامی که ولتاژ برای اولین بار اعمال می شود، شار مغناطیسی در هسته می تواند از سطوح طبیعی فراتر رود، به خصوص اگر مغناطیس باقی مانده از آخرین باری که کار می کرد وجود داشته باشد.

برای جلوگیری از این سردردها، مهندسان به انتخاب قطع کننده، منحنی‌های زمان{0}}جریان، تکنیک‌های سوئیچینگ کنترل‌شده ورله حفاظتیتنظیمات

هر دو ماهیت مغناطیسی دارند، اما یکسان نیستند:

آیا ترانسفورماتور بدون بار جریان می کشد؟
بله این جریان بدون باری است که در مورد آن صحبت کردیم-برای حفظ جریان و پوشش تلفات اصلی به آن نیاز دارد.

جریان اولیه و ثانویه را چگونه محاسبه می کنید؟
از فرمول های kVA و ولتاژ بالا استفاده کنید. و رابطه را به خاطر بسپار:

چرا وقتی ثانویه باز است جریان اولیه کم است؟
از آنجا که هیچ بار نیاز به قدرت وجود دارد. اولیه فقط جریان مغناطیسی کوچک و تلفات هسته را تامین می کند.

آیا ترانسفورماتور می تواند بیش از جریان نامی بکشد؟
بله، اما معمولا به طور خلاصه. اضافه بارهای موقت بسته به طراحی ممکن است خوب باشد، اما اضافه بار مداوم مسیر سریعی برای شکست عایق و عمر کوتاه است.

جریان های اولیه و ثانویه در جهت مخالف نسبت به ولتاژ حرکت می کنند.

نسبت جریان از نسبت چرخش پیروی می کند.

حتی بدون بار، ترانسفورماتور مقداری جریان می کشد.

شما می توانید جریان نامی را از kVA و ولتاژ محاسبه کنید.

فرمول های بزرگی که باید به خاطر بسپارید:

تک فاز-:

سه فاز-:

جریان هجومی موقتی است اما باید در طراحی حفاظتی در نظر گرفته شود.

دریافت یک احساس خوب برای جریان ترانسفورماتور فقط علمی نیست-به شما کمک می‌کند دنده مناسب را انتخاب کنید، سیستم‌ها را قابل اعتماد نگه دارید و مشکلات را قبل از تبدیل شدن به خرابی‌های گران قیمت شناسایی کنید.

اکنون تماس بگیرید