Proud transformátoru: primární vs. sekundární + vzorce

proud transformátoru: Praktický průvodce (se vzorci a skutečnými{0}}světovými příklady)

Pokud jste někdy museli dimenzovat kabel, nastavit ochranné relé nebo zjistit, proč jistič stále vypíná, už víte, že ovládat proud transformátoru je docela velký problém.

Jednoduše řečeno, proud transformátoru je tok elektřiny pohybující se vinutím. Ale není to vždy stabilní záležitost. V závislosti na tom, co se děje, můžete mít co do činěnínormální zátěžový proud, kapky proudu naprázdno, -proud naprázdno nebo ten náhlý, žaludeční-strhující nárůst zapínacího proudu, když věc poprvé zapnete.

Pojďme si hned ujasnit jednu věc:transformátor nevytváří proud.Je to jen prostředník, který přenáší energii mezi obvody pomocíelektromagnetická indukce. Kolik proudu skutečně protéká, závisí na několika pohyblivých částech: napětí, kapacitě transformátoru (kVA), zátěži, kterou na něm visí, účiníku a dokonce i vlastní účinnosti transformátoru.

Pokud jste inženýr, elektrikář nebo technik údržby, na těchto věcech záleží. Proč? Protože jej potřebujete pro dimenzování transformátorů, výběr správných kabelů, navrhování schémat ochrany a -řekněme upřímně- při odstraňování problémů, když věci jdou stranou.

V tomto průvodci si to projdemeprimární a sekundární proud, poměr proudu, proud naprázdno,-proud naprázdno, jmenovitý proud a ten otravný zapínací proud. A ano, přidáme nějaké praktické příklady výpočtů, aby to vlastně dávalo smysl.

Každý transformátor má dvě hlavní vinutí:primární (připojený ke zdroji energie) a sekundární (připojený k vaší zátěži).

Primární proud (Ip)je proud odebíraný ze zdroje.

Sekundární proud (Is)je proud dodávaný do zátěže.

Zde je základní pravidlo: čím větší transformátor (vyšší kVA), tím větší proud může vydávat. Menší transformátory? Jsou vyrobeny pro lehčí provoz.

Pro ideální transformátor (teoretický, bez ztrát) se vstupní výkon rovná výstupnímu výkonu:

Kde:

V_p​= Primární napětí

V_s= Sekundární napětí

I_p​=Primární proud

I_s​=Sekundární proud

To je důvod, proč akrokový-transformátorsnižuje napětí, ale zvyšuje proud. Síla zůstává přibližně stejná, ale napětí -proud-vypíná se skutečně.

Vztah mezi primárním a sekundárním proudem se snižuje na poměr závitů. Protože napětí závisí na počtu závitů v každém vinutí:

A protože se moc šetří (opět v ideálním světě):

Což také znamená:

Jednoduše řečeno: proud se pohybuje v opačném směru než napětí. Pokud snížíte napětí z 11 kV na 400 V, raději věřte, že sekundární proud bude výrazně vyšší než primární proud.

Příklad: Výpočet primárního proudu

Řekněme, že máme transformátor s:

Primární napětí: 10 000 V

Sekundární napětí: 400 V

Sekundární proud: 500 A

Primární proud by byl:

Takže tlačíš500 A na straně nízkého napětí-, ale jen táhnoucí20 A ze strany vysokého-napětí. Ve skutečném-transformátoru se tato čísla trochu posouvají kvůli ztrátám v jádře, ztrátám mědi a svodovému toku-, takže příkon je vždy o něco vyšší než výstup.

Běžná mylná představa: "Pokud není zátěž, transformátor nic nedělá."

Špatně. Stále odebírá malé množství proudu. Toto se nazývážádný-proud zatížení(nebo budící/magnetizační proud). I když je sekundární otevřený, primární potřebuje trochu šťávy k udržení magnetického toku v jádře. Část tohoto proudu vytváří magnetické pole a zbytek pokrývá ztráty v jádře způsobené hysterezí a vířivými proudy.

Tento proud bez zátěže je obvykle malý zlomek jmenovitého proudu. U větších, lépe{2}}navržených transformátorů je to ještě nižší díky vylepšeným magnetickým materiálům a konstrukci.

Když připojíte zátěž na sekundární stranu, sekundární proud se zvýší na základě spotřeby energie této zátěže.

Vezměte si například průmyslový motor. Proud, který odebírá, závisí na jehojmenovitý výkon, napětí a účiník. Zatěžovací proud můžete odhadnout pomocí:

Kde:

P=Napájení

V=Napětí

PF=Účiník

Jak se sekundární zátěž zvyšuje, primární strana automaticky odebírá více proudu, aby odpovídala. Často se tomu říkáodražený proud, protože požadavek na sekundární zátěž se "odráží" zpět na primární prostřednictvím elektromagnetické indukce.

Thejmenovitý proudjemaximální trvalý proudtransformátor může bezpečně přenášet své jmenovité napětí a kapacitu kVA. Obvykle to najdete najmenovkanebo to vypočítat z hodnocení.

Znátproud při plné zátěžije rozhodující při výběru jističů, kabelů, přípojnic nebo ochranných zařízení. Provozujte transformátor nad jeho jmenovitým proudem příliš dlouho a získáte nadměrné zahřívání, rychlejší stárnutí izolace a kratší životnost.

Toto je jeden z nejčastějších úkolů, se kterými se setkáte-převod kVA na zesilovače. Zde je návod, jak se to dělá.

Jednofázový-transformátor

Příklad 1: Jednofázový-transformátor 5 kVA
Na 230 V:

Sekundární proud při plné{0}}zátěži je tedy asi 21,7 A.

Třífázový transformátor-

Kde VLLVLL​ je napětí mezi vedením-k{1}}síti.

Příklad 2: Třífázový transformátor 50 kVA-
Při 400 V:

Plný{0}}zatěžovací proud je tedy zhruba 72,2 A.

Příklad 3: Výpočet primárního proudu ze sekundárního proudu

Vzhledem k tomu:

Primární napětí: 11 kV

Sekundární napětí: 415V

Sekundární proud: 1000 A

Pomocí aktuálního poměru:

Primární proud vychází asi na 37,7 A.

Náběhový proudje to náhlé, dočasné přepětí, které dostanete, když poprvé zapnete transformátor. Netrvá dlouho, ale může být několikrát vyšší než jmenovitý proud-a může způsobit zkázu v ochranných systémech.

Proč se to děje? Při prvním použití napětí může magnetický tok v jádře překročit normální úrovně, zvláště pokud je zde zbytkový zbytkový magnetismus z doby, kdy bylo naposledy spuštěno.

Aby se těmto bolestem vyhnuli, věnují inženýři velkou pozornost výběru jističů, křivkám proudu{0}}času, řízeným spínacím technikám aochranné relénastavení.

Oba jsou magnetické povahy, ale nejsou totéž:

Odebírá transformátor proud bez zátěže?
Ano. To je proud bez{1}}zátěže, o kterém jsme mluvili,-který jej potřebuje k udržení toku a pokrytí ztrát jádra.

Jak vypočítáte primární a sekundární proud?
Použijte výše uvedené vzorce kVA a napětí. A vzpomeňte si na vztah:

Proč je primární proud nízký, když je sekundární část otevřená?
Protože žádná zátěž nevyžaduje energii. Primární zdroj dodává pouze malý magnetizační proud a ztráty jádra.

Může transformátor odebírat více než jmenovitý proud?
Ano, ale většinou jen krátce. Dočasné přetížení může být v pořádku v závislosti na konstrukci, ale nepřetržité přetěžování je rychlou cestou k selhání izolace a zkrácení životnosti.

Primární a sekundární proudy se pohybují v opačných směrech vzhledem k napětí.

Proudový poměr sleduje poměr otáček.

I bez zátěže odebírá transformátor určitý proud.

Jmenovitý proud můžete vypočítat z kVA a napětí.

Velké vzorce k zapamatování:

Jednofázový-fázový:

Tři-fázové:

Náběhový proud je dočasný, ale musí být zohledněn v návrhu ochrany.

Získat solidní cit pro proud transformátoru není jen akademické-pomáhá vám vybrat správný převod, udržovat systémy spolehlivé a odhalit problémy dříve, než se změní v drahé poruchy.

Kontaktujte nyní