jak zaprojektować transformator？

Obliczanie współczynnika obrotów transformatora

Stosunek zwojów a transformator oblicza się na podstawie podstawowej zależności między napięciami lub prądami pierwotnymi i wtórnymi. Przełożenie zwojów N jest równe napięciu pierwotnemu podzielonemu przez napięcie wtórne (N = Vpri/Vsec), które jest również równe prądowi wtórnemu podzielonemu przez prąd pierwotny (N = Isek/Ipri) . W przypadku transformatorów z rdzeniem ferrytowym stosowanych w zastosowaniach wysokiej częstotliwości zwoje pierwotne można obliczyć za pomocą wzoru: Npri = (Vin × 10^8) / (4 × f × Bmaks × Ac) , gdzie Vin to napięcie wejściowe, f to częstotliwość przełączania, Bmax to maksymalna gęstość strumienia (zwykle 1300-2000 Gaussa), a Ac to efektywne pole przekroju poprzecznego rdzenia.

Praktyczny przykład obliczeń

Rozważmy konstrukcję przetwornicy DC-DC o następujących parametrach: Vin = 10,5 V, Vout = 330 V, f = 50 kHz, Bmax = 1500 G i Ac = 1,25 cm² (rdzeń ETD39). Wyniki obliczeń zwojów pierwotnych: Npri = (10,5 × 10^8) / (4 × 50000 × 1500 × 1,25) = 3,2 obrotu , co zaokrągla się do 3 obrotów. Stosunek napięcia wynosi 330/10,5 ≈ 31,4, więc zwoje wtórne będą wynosić 3 × 32 = 96 obrotów , co daje stosunek obrotów około 32:1.

Jak działają przekładniki prądowe

Przekładniki prądowe (CT) działają Prawo Faradaya dotyczące indukcji elektromagnetycznej . Gdy prąd przemienny przepływa przez przewód pierwotny, wytwarza zmienne w czasie pole magnetyczne, które indukuje proporcjonalny prąd w uzwojeniu wtórnym. Podstawową zależnością jest I_pierwotny / I_wtórny = N_wtórny / N_pierwotny . Na przykład przekładnik prądowy 600:5 ze 120 zwojami wtórnymi i 1 uzwojeniem pierwotnym wytwarza dokładnie 5A prądu wtórnego, gdy przez uzwojenie pierwotne przepływa 600A.

Kluczowe zasady działania

• Prąd pierwotny wytwarza strumień magnetyczny w rdzeniu przez przewodnik (często jednozwojowy)
• Rdzeń magnetyczny koncentruje i kieruje strumień do uzwojenia wtórnego
• Zmiana strumienia indukuje pole elektromagnetyczne w wielozwojowym uzwojeniu wtórnym
• Prąd wtórny przepływa przez podłączone obciążenie (licznik lub przekaźnik)
• Standardowe wyjścia wtórne to: 5A lub 1A dla kompatybilności z instrumentami

Krytyczne ostrzeżenie dotyczące bezpieczeństwa: Nigdy nie otwieraj obwodu wtórnego przekładnika prądowego, gdy obwód pierwotny jest pod napięciem. To może wygenerować tysiące woltów z powodu nasycenia rdzenia, stwarzającego ryzyko porażenia prądem, uszkodzenia izolacji i uszkodzenia sprzętu. Zawsze zwieraj zaciski wtórne podczas instalacji lub konserwacji.

Przekładniki prądowe uzwojone i prętowe

CT typu rany charakteryzują się dedykowanym uzwojeniem pierwotnym i wtórnym nawiniętym na rdzeniu magnetycznym wyższa dokładność (klasa 0,2-0,5) i elastyczność w doborze przekładni prądowej. Przekładniki prądowe typu prętowego użyj solidnego przewodu przewodzącego jako jednozwojowego przewodu pierwotnego, zapewniając doskonała wytrzymałość mechaniczna w zastosowaniach wysokoprądowych i zmniejszony wyciek strumienia dla dokładnych pomiarów, ale przy wyższych kosztach.

Rodzaje transformatorów

Transformatory są podzielone na kategorie według konstrukcji, zastosowania i rodzaju rdzenia. Transformatory mocy stosowane są w układach przesyłowych (zwykle >33kV), natomiast transformatory rozdzielcze obniżające napięcie dla użytkowników końcowych (11 kV do 415 V). Do przekładników przyrządowych zaliczają się przekładniki prądowe (CT) i przekładniki napięciowe (VT) do pomiarów i zabezpieczeń.

Przez budowę

• Typ rdzenia: Uzwojenia otaczają kończyny rdzenia; powszechnie stosowane w zastosowaniach wysokiego napięcia
• Typ powłoki: Rdzeń otacza uzwojenia; zapewnia lepszą ochronę mechaniczną
• Toroidalny: Rdzeń pierścieniowy z równomiernie rozmieszczonymi uzwojeniami; minimalny wyciek strumienia

Typy przekładników prądowych według instalacji

• Solid-core: Jednoczęściowy rdzeń wymagający wyłączenia obwodu; klasa dokładności 0,2-0,5
• Rdzeń dzielony: Konstrukcja na zawiasach do montażu modernizacyjnego; klasa dokładności 1-3
• Typ okna: Pusty rdzeń do przeprowadzenia kabla; elastyczne dla różnych rozmiarów przewodów

Często zadawane pytania dotyczące transformatorów

Czy przekładniki prądowe mogą mierzyć prąd stały?

Nie. Standardowe przekładniki prądowe działają tylko z prądem przemiennym. Wymagają zmiennego pola magnetycznego, aby indukować prąd wtórny. Prąd stały wytwarza statyczne pole magnetyczne, które nie wytwarza trwałego sygnału wyjściowego. Do pomiaru prądu stałego należy używać czujników Halla, cewek Rogowskiego lub rezystorów bocznikowych.

Co to jest obciążenie CT i dlaczego ma to znaczenie?

Obciążenie to całkowite obciążenie podłączone do wtórnego przekładnika prądowego, mierzone w VA (woltoamperach) lub omach. Przekroczenie obciążenia znamionowego powoduje pogorszenie dokładności i nasycenie potencjału . Standardowe wartości obciążenia obejmują 1,25 VA, 5 VA i 15 VA. Oblicz całkowite obciążenie jako sumę wszystkich podłączonych urządzeń plus rezystancja okablowania.

Jak wybrać pomiędzy przekładnikami prądowymi pomiarowymi i ochronnymi?

Pomiarowe przekładniki prądowe (Klasa 0,1, 0,2, 0,5) traktują priorytetowo dokładność w normalnych warunkach obciążenia w celu rozliczania i zarządzania energią. przekładniki prądowe zabezpieczające (Klasa 5P, 10P) zostały zaprojektowane tak, aby uniknąć nasycenia podczas prądów zwarciowych, zapewniając, że przekaźniki otrzymują dokładne sygnały do wyłączenia. Nigdy nie zastępuj przekładników prądowych pomiarowych w zastosowaniach ochronnych.

Co powoduje nasycenie CT?

Nasycenie występuje, gdy rdzeń magnetyczny nie może wchłonąć większego strumienia, zwykle z powodu nadmierny prąd pierwotny (warunki awaryjne) lub duże obciążenie . Objawy obejmują zniekształcenie przebiegu, błędy proporcji i błędy kąta fazowego. Przekładniki prądowe zabezpieczające są zaprojektowane z większymi rdzeniami, aby wytrzymać 20-30 razy większy prąd znamionowy bez nasycenia.

Jakie są typowe współczynniki CT?