Струм трансформатора: первинна проти вторинної обмотки + формули

струм трансформатора: практичний посібник (з формулами та реальними-прикладами)

Якщо вам коли-небудь доводилося визначати розмір кабелю, налаштовувати захисне реле або з’ясовувати, чому вимикач постійно спрацьовує, ви вже знаєте, що контролювати струм трансформатора — це дуже важливо.

Простіше кажучи, струм трансформатора - це потік електрики, що проходить через обмотки. Але це не завжди стабільно. Залежно від того, що відбувається, ви можете мати справу ззвичайний струм навантаження, струм -без навантаження або той раптовий, кишково{1}}роздираючий сплеск пускового струму, коли ви вперше подаєте напругу.

Давайте відразу з’ясуємо одну річ:трансформатор не створює струму.Це просто посередник, який передає потужність між схемами за допомогоюелектромагнітна індукція. Наскільки потужний струм насправді протікає, залежить від кількох рухомих частин: напруги, потужності трансформатора (кВА), навантаження на нього, коефіцієнта потужності та навіть ефективності самого трансформатора.

Якщо ви інженер, електрик або технік з обслуговування, це має значення. чому Тому що він потрібен для визначення розмірів трансформаторів, правильного вибору кабелів, розробки схем захисту та-скажімо відверто-усунення несправностей, коли щось йде не так.

У цьому посібнику ми збираємося пройтипервинний і вторинний струм, коефіцієнт струму,-струм холостого ходу, номінальний струм і цей неприємний пусковий струм. І так, ми наведемо кілька практичних прикладів розрахунків, щоб це справді мало сенс.

Кожен трансформатор має дві основні обмотки:первинний (підключений до джерела живлення) і вторинний (підключений до навантаження).

Первинний струм (Ip)струм, який споживається з джерела живлення.

Вторинний струм (Is)струм, що подається до навантаження.

Ось емпіричне правило: чим більший трансформатор (вищий кВА), тим більший струм він може видавати. Менші трансформатори? Вони створені для більш легких завдань.

Для ідеального трансформатора (теоретично, без втрат) вхідна потужність дорівнює вихідній потужності:

Де:

V_p​= Первинна напруга

V_s= Вторинна напруга

I_p​=Первинний струм

I_s​=Вторинний струм

Ось чому апонижуючий трансформатор-знижує напругу, але збільшує струм. Потужність залишається приблизно такою ж, але напруга-поточний компроміс-реальний.

Співвідношення між первинним і вторинним струмом зводиться до коефіцієнта витків. Оскільки напруга залежить від кількості витків в кожній обмотці:

А оскільки сила зберігається (знову ж таки, в ідеальному світі):

Що також означає:

Простою англійською мовою: струм рухається в протилежному напрямку напруги. Якщо ви знизите напругу з 11 кВ до 400 В, краще вірити, що вторинний струм буде значно вищим, ніж первинний.

Приклад: обчислення первинного струму

Припустимо, у нас є трансформатор з:

Первинна напруга: 10 000 В

Вторинна напруга: 400 В

Вторинний струм: 500 А

Первинний струм буде:

Отже, ви натискаєте500 А на стороні низької-напруги, але лише тягнути20 А з боку високої-напруги. У реальному-трансформаторі ці цифри дещо змінюються через втрати в сердечнику, втрати міді та потік витоку-тому вхідна потужність завжди трохи вища за вихідну.

Поширена помилка: «Якщо немає навантаження, трансформатор нічого не робить».

неправильно. Він все ще споживає невелику кількість струму. Це називаєтьсяструм без{0}}навантаження(або струм збудження/намагнічування). Навіть якщо вторинна обмотка відкрита, первинна обмотка потребує трохи соку, щоб підтримувати магнітний потік в осерді. Частина цього струму створює магнітне поле, а решта покриває втрати в сердечнику від гістерезису та вихрових струмів.

Цей -струм холостого ходу зазвичай становить невелику частку від номінального струму. На більших, кращих-сконструйованих трансформаторах він навіть нижчий завдяки вдосконаленим магнітним матеріалам і конструкції.

Коли ви підключаєте навантаження до вторинної сторони, вторинний струм збільшується залежно від потреби цього навантаження в потужності.

Візьмемо, наприклад, промисловий двигун. Струм, який він споживає, залежить від йогономінальна потужність, напруга та коефіцієнт потужності. Ви можете оцінити струм навантаження за допомогою:

Де:

P=Потужність навантаження

В=Напруга

PF=Коефіцієнт потужності

У міру збільшення вторинного навантаження первинна сторона автоматично споживає більше струму, щоб відповідати. Це часто називаютьвідбитий струм, тому що потреба вторинного навантаження «відбивається» назад до первинної через електромагнітну індукцію.

Theномінальний струмємаксимальний безперервний струмтрансформатор може безпечно працювати за номінальної напруги та потужності кВА. Зазвичай ви знайдете це нашильдикабо розрахувати його з рейтингу.

Знаючиструм повного навантаженнямає вирішальне значення, коли ви обираєте автоматичні вимикачі, кабелі, шини або захисні пристрої. Увімкніть трансформатор надто довго, ніж номінальний струм, і ви отримаєте надмірне нагрівання, швидше старіння ізоляції та коротший термін служби.

Це одне з найпоширеніших завдань, із-перетворенням кВА в ампер. Ось як це робиться.

Однофазний-трансформатор

Приклад 1: 5 кВА однофазний-трансформатор
При 230 В:

Отже, вторинний струм повного-навантаження становить близько 21,7 А.

Три{0}}фазний трансформатор

Де VLLVLL​ – це межі-напруга-лінія.

Приклад 2: 50 кВА три-фазний трансформатор
При 400 В:

Отже, струм-повного навантаження становить приблизно 72,2 А.

Приклад 3: обчислення первинного струму з вторинного струму

Дано:

Первинна напруга: 11 кВ

Вторинна напруга: 415 В

Вторинний струм: 1000 А

Використовуючи поточний коефіцієнт:

Первинний струм виходить близько 37,7 А.

Пусковий струмце той раптовий, тимчасовий сплеск, який ви отримуєте, коли вперше вмикаєте трансформатор. Він триває недовго, але може в кілька разів перевищувати номінальний струм-і може спричинити хаос системам захисту.

Чому це відбувається? Коли напруга подається вперше, магнітний потік в сердечнику може перевищити нормальний рівень, особливо якщо є залишковий магнетизм від останньої роботи.

Щоб уникнути цих головних болів, інженери приділяють особливу увагу вибору вимикача, кривим -струму в часі, методам контрольованого перемикання тареле захистуналаштування.

Вони обидва магнітні за своєю природою, але це не одне й те саме:

Чи споживає трансформатор струм без навантаження?
Так Це струм-без навантаження, про який ми говорили-він потрібен, щоб підтримувати потік і покривати втрати в сердечнику.

Як розрахувати первинний і вторинний струм?
Використовуйте формули кВА та напруги, наведені вище. І запам'ятайте зв'язок:

Чому первинний струм низький, коли вторинна обмотка відкрита?
Тому що немає навантаження, яке вимагає потужності. Первинка забезпечує лише малий струм намагнічування та втрати в сердечнику.

Чи може трансформатор споживати струм більше номінального?
Так, але зазвичай ненадовго. Тимчасові перевантаження можуть бути нормальними залежно від конструкції, але постійне перевантаження є швидким шляхом до руйнування ізоляції та скорочення терміну служби.

Первинний і вторинний струми рухаються в протилежних напрямках відносно напруги.

Коефіцієнт струму відповідає коефіцієнту обертів.

Навіть без навантаження трансформатор споживає певний струм.

Ви можете розрахувати номінальний струм з кВА та напруги.

Великі формули, які слід пам’ятати:

Одна-фаза:

Три-фази:

Пусковий струм є тимчасовим, але його необхідно враховувати при проектуванні захисту.

Отримати точне відчуття струму трансформатора – це не лише наукове завдання-це допоможе вам вибрати правильне обладнання, підтримувати надійність систем і виявляти проблеми, перш ніж вони обернуться дорогими збоями.

Зв'язатися зараз