Strøm af Transformer: Primær vs Sekundær + Formler

transformatorstrøm: En praktisk vejledning (med formler og virkelige-verdenseksempler)

Hvis du nogensinde har skullet dimensionere et kabel, indstille et beskyttelsesrelæ eller finde ud af, hvorfor en afbryder bliver ved med at trippe, ved du allerede, at det er en stor sag at få styr på transformerens strøm.

Kort sagt er transformatorstrømmen strømmen af ​​elektricitet, der bevæger sig gennem viklingerne. Men det er ikke altid en stabil ting. Afhængigt af hvad der sker, kan du have at gøre mednormal belastningsstrøm, et smut uden-belastningsstrøm eller den pludselige,-slidende bølge af indkoblingsstrøm, når du først aktiverer tingen.

Lad os få én ting lige fra start:en transformer skaber ikke strøm.Det er bare en mellemmand, der overfører strøm mellem kredsløb vhaelektromagnetisk induktion. Hvor meget strøm der rent faktisk løber afhænger af nogle få bevægelige dele: spændingen, transformatorens kapacitet (kVA), den belastning, du har hængende fra den, effektfaktoren og endda transformatorens egen effektivitet.

Hvis du er ingeniør, elektriker eller vedligeholdelsestekniker, er disse ting vigtige. Hvorfor? Fordi du har brug for det til at dimensionere transformere, vælge de rigtige kabler, designe beskyttelsesskemaer og-lad os være ærlige-fejlfinding, når tingene går sidelæns.

I denne guide skal vi gå igennemprimær og sekundær strøm, strømforholdet, ingen-belastningsstrøm, mærkestrøm og den irriterende startstrøm. Og ja, vi smider nogle praktiske regneeksempler ind, så det faktisk giver mening.

Hver transformer har to hovedviklinger:den primære (forbundet til din strømkilde) og den sekundære (forbundet til din belastning).

Primær strøm (Ip)er strømmen fra forsyningen.

Sekundær strøm (Is)er den strøm, der leveres til lasten.

Her er tommelfingerreglen: Jo større transformeren er (højere kVA), jo mere strøm kan den afgive. Mindre transformatorer? De er lavet til lettere opgaver.

For en ideel transformer (teoretisk, ingen tab) er indgangseffekt lig med udgangseffekt:

Hvor:

V_p​= Primær spænding

V_s= Sekundær spænding

I_p​=Primær strøm

I_s​=Sekundær strøm

Det er derfor entrin-ned transformerfalder spændingen, men skruer op for strømmen. Effekten forbliver nogenlunde den samme, men spændingens-strømafvejning-er reel.

Forholdet mellem primær og sekundær strøm kommer ned til drejningsforholdet. Da spændingen afhænger af antallet af vindinger i hver vikling:

Og fordi magt bevares (igen, i en ideel verden):

Hvilket også betyder:

På almindeligt engelsk: strømmen bevæger sig i den modsatte retning af spændingen. Hvis du sætter spændingen ned fra 11 kV til 400 V, må du hellere tro, at den sekundære strøm vil være væsentligt højere end den primære strøm.

Eksempel: Beregning af primærstrøm

Lad os sige, at vi har en transformer med:

Primær spænding: 10.000 V

Sekundær spænding: 400 V

Sekundær strøm: 500 A

Den primære strøm vil være:

Så du presser på500 A på lav-siden, men trækker kun rundt20 A fra høj-siden. I en virkelig-transformator ændrer disse tal sig lidt på grund af kernetab, kobbertab og lækageflux-så inputeffekten er altid lidt højere end output.

En almindelig misforståelse: "Hvis der ikke er nogen belastning, gør transformeren ikke noget."

Forkert. Den trækker stadig en lille mængde strøm. Dette kaldesingen-belastningsstrøm(eller spændende/magnetiserende strøm). Selv med den sekundære åben, har den primære brug for lidt juice for at opretholde den magnetiske flux i kernen. En del af den strøm skaber magnetfeltet, og resten dækker kernetab fra hysterese og hvirvelstrømme.

Denne strøm uden-belastning er normalt en lille brøkdel af den nominelle strøm. På større, bedre-transformatorer er den endnu lavere takket være forbedrede magnetiske materialer og konstruktion.

Når du tilslutter en belastning til den sekundære side, stiger den sekundære strøm baseret på denne belastnings effektbehov.

Tag for eksempel en industrimotor. Den strøm, den trækker, afhænger af denseffekt, spænding og effektfaktor. Du kan estimere belastningsstrømmen ved at bruge:

Hvor:

P=Belastningseffekt

V=Spænding

PF=Effektfaktor

Når den sekundære belastning stiger, trækker den primære side automatisk mere strøm for at matche. Dette kaldes oftereflekteret strøm, fordi det sekundære belastningskrav "reflekteres" tilbage til det primære gennem elektromagnetisk induktion.

Demærkestrømer denmaksimal kontinuerlig strømen transformer kan sikkert bære ved sin nominelle spænding og kVA-kapacitet. Du finder normalt dette pånavneskilteller beregn det ud fra vurderingen.

At kendefuld belastning strømer kritisk, når du vælger afbrydere, kabler, samleskinner eller beskyttelsesanordninger. Kør en transformer over dens nominelle strøm for længe, ​​og du vil få overdreven opvarmning, hurtigere ældning af isoleringen og en kortere levetid.

Dette er en af ​​de mest almindelige opgaver, du vil løbe ind i at-konvertere kVA til ampere. Sådan gøres det.

Enkeltfaset-transformer

Eksempel 1: 5 kVA enkeltfaset-transformer
Ved 230 V:

Så den sekundære fuld-strøm er omkring 21,7 A.

Trefaset transformer{{0}

Hvor VLLVLL​ er linje-til-linjespændingen.

Eksempel 2: 50 kVA trefaset-transformer
Ved 400 V:

Så den fulde-belastningsstrøm er ca. 72,2 A.

Eksempel 3: Beregn primær strøm fra sekundær strøm

Givet:

Primær spænding: 11 kV

Sekundær spænding: 415 V

Sekundær strøm: 1000 A

Brug af det aktuelle forhold:

Primær strøm kommer ud til omkring 37,7 A.

Startstrømer den pludselige, midlertidige stigning, du får, når du første gang tænder for en transformer. Det varer ikke længe, ​​men det kan være flere gange højere end den nominelle strøm-og det kan skabe kaos på beskyttelsessystemer.

Hvorfor sker det? Når spændingen først påføres, kan den magnetiske flux i kernen overskride normale niveauer, især hvis der er restmagnetisme tilbage fra sidste gang, den kørte.

For at undgå disse hovedpine er ingeniører meget opmærksomme på valg af afbryder, tids-strømkurver, kontrollerede koblingsteknikker ogbeskyttelsesrelæindstillinger.

De er begge magnetiske, men de er ikke det samme:

Trækker en transformer strøm uden belastning?
Jep. Det er strømmen uden-belastning, vi talte om-den har brug for den for at opretholde flux og dække kernetab.

Hvordan beregner du primær og sekundær strøm?
Brug kVA- og spændingsformlerne ovenfor. Og husk forholdet:

Hvorfor er primærstrømmen lav, når den sekundære er åben?
For der er ingen belastning, der kræver strøm. Den primære leverer kun de små magnetiseringsstrøm og kernetab.

Kan en transformer trække mere end nominel strøm?
Ja, men normalt kun kort. Midlertidige overbelastninger kan være i orden afhængigt af design, men kontinuerlig overbelastning er en hurtig vej til isolationsfejl og en forkortet levetid.

Primære og sekundære strømme bevæger sig i modsatte retninger i forhold til spændingen.

Strømforholdet følger omdrejningsforholdet.

Selv uden belastning trækker en transformator noget strøm.

Du kan beregne mærkestrøm ud fra kVA og spænding.

De store formler at huske:

Enkelt-fase:

Tre-faser:

Startstrøm er midlertidig, men der skal tages højde for i beskyttelsesdesignet.

At få en solid fornemmelse for transformatorstrømmen er ikke kun akademisk-det hjælper dig med at vælge det rigtige gear, holde systemerne pålidelige og opdage problemer, før de bliver til dyre fejl.

Kontakt nu