Ток на трансформатора: първичен срещу вторичен + формули

ток на трансформатора: Практическо ръководство (с формули и примери от реалния-свят)

Ако някога ви се е налагало да оразмерявате кабел, да настройвате защитно реле или да разберете защо прекъсвачът продължава да изключва, вече знаете, че управлението на тока на трансформатора е доста голяма работа.

Просто казано, токът на трансформатора е потокът от електричество, движещ се през намотките. Но това не винаги е стабилно нещо. В зависимост от това, което се случва, може да имате работа снормален ток на натоварване, струйка ток без-натоварване или онзи внезапен, разтърсващ-кормах скок на пусков ток, когато за първи път захранвате нещото.

Нека веднага да изясним едно нещо:трансформаторът не създава ток.Това е просто посредник, който прехвърля мощност между вериги, използвайкиелектромагнитна индукция. Колко действително протича ток зависи от няколко движещи се части: напрежението, капацитета на трансформатора (kVA), натоварването, което имате върху него, фактора на мощността и дори собствената ефективност на трансформатора.

Ако сте инженер, електротехник или техник по поддръжката, тези неща имат значение. защо Защото имате нужда от него за оразмеряване на трансформатори, избор на правилните кабели, проектиране на защитни схеми и-нека бъдем честни-отстраняване на неизправности, когато нещата се объркат.

В това ръководство ще преминем презпървичен и вторичен ток, съотношението на тока, ток без{0}}натоварване, номинален ток и този досаден пусков ток. И да, ще дадем някои практически примери за изчисление, така че наистина да има смисъл.

Всеки трансформатор има две основни намотки:първичната (свързана към вашия източник на захранване) и вторичната (свързана към вашия товар).

Първичен ток (Ip)е токът, изтеглен от захранването.

Вторичен ток (Is)е токът, доставен на товара.

Ето основното правило: колкото по-голям е трансформаторът (по-висок kVA), толкова повече ток може да излъчва. По-малки трансформатори? Направени са за по-лека работа.

За идеален трансформатор (теоретичен, без загуби), входната мощност е равна на изходната мощност:

където:

V_p​= Първично напрежение

V_s= Вторично напрежение

I_p​=Първичен ток

I_s​=Вторичен ток

Ето защо апонижаващ-трансформаторнамалява напрежението, но увеличава тока. Мощността остава почти същата, но напрежението-текущият обмен-е реален.

Връзката между първичния и вторичния ток се свежда до съотношението на завоите. Тъй като напрежението зависи от броя на завъртанията във всяка намотка:

И тъй като мощността се запазва (отново в идеален свят):

Което също означава:

На обикновен английски: токът се движи в обратна посока на напрежението. Ако намалите напрежението от 11 kV на 400 V, по-добре вярвайте, че вторичният ток ще бъде значително по-висок от първичния.

Пример: Изчисляване на първичен ток

Да кажем, че имаме трансформатор с:

Първично напрежение: 10 000 V

Вторично напрежение: 400 V

Вторичен ток: 500 A

Първичният ток ще бъде:

Значи настояваш500 A от страната на ниско-напрежение, но само дърпане20 A от страна на високо-напрежение. В реален{1}}трансформатор тези числа се изместват малко поради загуби в сърцевината, загуби на мед и поток на утечка-, така че входната мощност винаги е малко по-висока от изходната.

Често срещано погрешно схващане: "Ако няма товар, трансформаторът не прави нищо."

погрешно Все още черпи малко количество ток. Това се наричаток без{0}}товар(или възбуждащ/магнетизиращ ток). Дори при отворен вторичен, първичният се нуждае от малко сок, за да поддържа магнитния поток в сърцевината. Част от този ток създава магнитното поле, а останалата част покрива загубите в сърцевината от хистерезис и вихрови токове.

Този -ток на празен ход обикновено е малка част от номиналния ток. При по-големи, по-добре-разработени трансформатори тя е дори по-ниска благодарение на подобрените магнитни материали и конструкция.

Когато свържете товар към вторичната страна, вторичният ток се увеличава въз основа на потреблението на мощност на този товар.

Вземете например индустриален двигател. Токът, който черпи, зависи от неговияноминална мощност, напрежение и фактор на мощността. Можете да оцените тока на натоварване, като използвате:

където:

P=Мощност на товара

V=напрежение

PF=Фактор на мощността

Тъй като вторичното натоварване се увеличава, първичната страна автоматично черпи повече ток, за да съответства. Това често се наричаотразен ток, тъй като търсенето на вторичен товар се „отразява“ обратно към първичния чрез електромагнитна индукция.

Theноминален токемаксимален продължителен токтрансформатор може безопасно да носи при номиналното си напрежение и kVA капацитет. Обикновено ще намерите това натабелка с имеили го изчислете от рейтинга.

Познавайкиток на пълно натоварванее от решаващо значение, когато избирате прекъсвачи, кабели, шини или защитни устройства. Пуснете трансформатор над номиналния ток твърде дълго и ще получите прекомерно нагряване, по-бързо стареене на изолацията и по-кратък живот.

Това е една от най-често срещаните задачи, с-преобразуване на kVA в ампера. Ето как се прави.

Еднофазен-трансформатор

Пример 1: 5 kVA еднофазен-фазен трансформатор
При 230 V:

И така, вторичният ток при пълно -натоварване е около 21,7 A.

Три{0}}фазен трансформатор

Където VLLVLL​ е напрежението-към-линията.

Пример 2: 50 kVA три-фазен трансформатор
При 400 V:

И така, пълният{0}}ток на натоварване е приблизително 72,2 A.

Пример 3: Изчисляване на първичен ток от вторичен ток

дадени:

Първично напрежение: 11 kV

Вторично напрежение: 415 V

Вторичен ток: 1000 A

Използване на текущото съотношение:

Първичният ток достига около 37,7 A.

Пусков токе онзи внезапен, временен скок, който получавате, когато за първи път включите трансформатор. Не трае дълго, но може да бъде няколко пъти по-висок от номиналния ток-и може да причини хаос на защитните системи.

Защо се случва? Когато напрежението се приложи за първи път, магнитният поток в сърцевината може да надхвърли нормалните нива, особено ако има остатъчен остатъчен магнетизъм от последния път, когато е работил.

За да избегнат тези главоболия, инженерите обръщат голямо внимание на избора на прекъсвач, време-токовите криви, контролираните техники за превключване изащитно реленастройки.

И двете са магнетични по природа, но не са едно и също нещо:

Трансформаторът черпи ли ток без товар?
да Това е-токът на празен ход, за който говорихме-има нужда от него, за да поддържа потока и да покрива загубите в ядрото.

Как изчислявате първичния и вторичния ток?
Използвайте формулите за kVA и напрежение по-горе. И помнете връзката:

Защо първичният ток е нисък, когато вторичната е отворена?
Тъй като няма товар, изискващ мощност. Първичният осигурява само малкия ток на намагнитване и загуби в сърцевината.

Може ли трансформатор да черпи повече от номиналния ток?
Да, но обикновено само за кратко. Временните претоварвания може да са подходящи в зависимост от дизайна, но непрекъснатото претоварване е бърз път към повреда на изолацията и съкращаване на живота.

Първичният и вторичният ток се движат в противоположни посоки спрямо напрежението.

Текущото съотношение следва съотношението на оборотите.

Дори и без товар, трансформаторът черпи известен ток.

Можете да изчислите номиналния ток от kVA и напрежението.

Големите формули, които трябва да запомните:

Единична{0}}фаза:

Три{0}}фази:

Пусковият ток е временен, но трябва да бъде отчетен при проектирането на защитата.

Получаването на солидно усещане за тока на трансформатора не е само академично-това ви помага да изберете правилната предавка, да поддържате системите надеждни и да забелязвате проблемите, преди те да се превърнат в скъпи повреди.

Свържете се сега