Curentul transformatorului: primar vs secundar + formule

curent al transformatorului: un ghid practic (cu formule și exemple reale-lumii)

Dacă ați fost vreodată nevoit să dimensionați un cablu, să setați un releu de protecție sau să vă dați seama de ce un întrerupător continuă să se declanșeze, știți deja că ați controlat curentul transformatorului este o problemă.

Mai simplu spus, curentul transformatorului este fluxul de electricitate care se deplasează prin înfășurări. Dar nu este întotdeauna un lucru stabil. În funcție de ceea ce se întâmplă, ai putea avea de-a facecurent de sarcină normală, un strop de curent fără-sarcină sau acea creștere bruscă,-spăiătoare a curentului de pornire atunci când alimentați pentru prima dată lucrul.

Să înțelegem imediat un lucru:un transformator nu creează curent.Este doar un intermediar, care transferă putere între circuite folosindinducție electromagnetică. Cât de mult curent curge de fapt depinde de câteva părți în mișcare: tensiunea, capacitatea transformatorului (kVA), sarcina pe care o ai, factorul de putere și chiar eficiența transformatorului.

Dacă ești inginer, electrician sau tehnic de întreținere, aceste lucruri contează. De ce? Pentru că aveți nevoie de el pentru dimensionarea transformatoarelor, alegerea cablurilor potrivite, proiectarea schemelor de protecție și-să fim cinstiți-depanarea atunci când lucrurile merg pe plan lateral.

În acest ghid, vom parcurgecurentul primar și secundar, raportul de curent, curentul fără-sarcină, curentul nominal și acel curent de pornire neplăcut. Și da, vom include câteva exemple practice de calcul, astfel încât să aibă sens.

Fiecare transformator are două înfășurări principale:primarul (conectat la sursa de alimentare) și secundarul (conectat la sarcina dvs.).

curent primar (Ip)este curentul absorbit din alimentare.

curent secundar (Is)este curentul furnizat sarcinii.

Iată regula generală: cu cât transformatorul este mai mare (kVA mai mare), cu atât mai mult curent poate elibera. Transformatoare mai mici? Sunt făcute pentru sarcini mai ușoare.

Pentru un transformator ideal (teoretic, fără pierderi), puterea de intrare este egală cu puterea de ieșire:

Unde:

V_p​= Tensiune primară

V_s= Tensiune secundară

I_p​=Curent primar

I_s​=Curent secundar

Acesta este motivul pentru care atransformator cobor{0}scade tensiunea, dar crește curentul. Puterea rămâne aproximativ aceeași, dar schimbul de tensiune-curent-este real.

Relația dintre curentul primar și cel secundar se reduce la raportul de spire. Deoarece tensiunea depinde de numărul de spire din fiecare înfășurare:

Și pentru că puterea este conservată (din nou, într-o lume ideală):

Ceea ce mai înseamnă:

În engleză simplă: curentul se mișcă în direcția opusă tensiunii. Dacă reduceți tensiunea de la 11 kV la 400 V, ați crede mai bine că curentul secundar va fi semnificativ mai mare decât curentul primar.

Exemplu: Calcularea curentului primar

Să presupunem că avem un transformator cu:

Tensiune primară: 10.000 V

Tensiune secundară: 400 V

curent secundar: 500 A

Curentul primar ar fi:

Deci, împingi500 A pe partea de -joasă tensiune, dar numai trăgând20 A din partea de-înaltă tensiune. Într-un transformator-lumea reală, aceste numere se modifică puțin din cauza pierderilor de miez, a pierderilor de cupru și a fluxului de scurgeri-deci puterea de intrare este întotdeauna puțin mai mare decât cea de ieșire.

O concepție greșită comună: „Dacă nu există sarcină, transformatorul nu face nimic”.

Greşit. Încă mai consumă o cantitate mică de curent. Aceasta se numeștefără-curent de încărcare(sau curent de excitare/magnetizare). Chiar și cu secundarul deschis, primarul are nevoie de puțin suc pentru a menține fluxul magnetic în miez. O parte din acest curent creează câmpul magnetic, iar restul acoperă pierderile de miez de la histerezis și curenții turbionari.

Acest curent fără-sarcină este de obicei o mică parte din curentul nominal. În cazul transformatoarelor mai mari,-mai bine proiectate, este și mai mic datorită materialelor magnetice și construcției îmbunătățite.

Când conectați o sarcină la partea secundară, curentul secundar crește în funcție de cererea de putere a sarcinii respective.

Luați un motor industrial, de exemplu. Curentul pe care îl consumă depinde de elputere nominală, tensiune și factor de putere. Puteți estima curentul de sarcină folosind:

Unde:

P=Putere de încărcare

V=Tensiune

PF=Factor de putere

Pe măsură ce sarcina secundară crește, partea primară atrage automat mai mult curent pentru a se potrivi. Acesta este adesea numitcurent reflectat, deoarece cererea de sarcină secundară este „reflectată” înapoi la primară prin inducție electromagnetică.

Thecurent nominalestecurent continuu maximun transformator poate transporta în siguranță la tensiunea nominală și la capacitatea sa kVA. De obicei veți găsi asta peplăcuța de identificaresau calculează-l din rating.

Cunoscândcurent de sarcină maximăeste critic atunci când selectați întrerupătoare, cabluri, bare colectoare sau dispozitive de protecție. Rulați un transformator peste curentul nominal pentru prea mult timp și veți obține o încălzire excesivă, o îmbătrânire mai rapidă a izolației și o durată de viață mai scurtă.

Aceasta este una dintre cele mai frecvente sarcini pe care le veți executa-conversia kVA în amperi. Iată cum se face.

Transformator monofazat

Exemplul 1: Transformator monofazat de 5 kVA
La 230 V:

Deci, curentul secundar de sarcină completă-este de aproximativ 21,7 A.

Transformator trifazat

Unde VLLVLL​ este tensiunea dintre linie-la-linie.

Exemplul 2: Transformator trifazat de 50 kVA
La 400 V:

Deci, curentul de -încărcare completă este de aproximativ 72,2 A.

Exemplul 3: Calculați curentul primar din curentul secundar

Dat:

Tensiune primară: 11 kV

Tensiune secundară: 415 V

curent secundar: 1000 A

Folosind raportul curent:

Curentul primar iese la aproximativ 37,7 A.

Curent de pornireeste acea supratensiune brusca, temporara, pe care o ai atunci cand pornesti pentru prima data un transformator. Nu durează mult, dar poate fi de câteva ori mai mare decât curentul nominal-și poate face ravagii în sistemele de protecție.

De ce se întâmplă? Când tensiunea este aplicată pentru prima dată, fluxul magnetic din miez poate depăși nivelurile normale, mai ales dacă există magnetism rezidual rămas de la ultima dată când a funcționat.

Pentru a evita aceste dureri de cap, inginerii acordă o atenție deosebită selecției întrerupătorului, curbelor de timp-curentului, tehnicilor de comutare controlată șireleu de protectiesetări.

Ambele sunt de natură magnetică, dar nu sunt același lucru:

Un transformator consumă curent fără sarcină?
Da. Acesta este curentul fără-încărcare despre care am vorbit-de care are nevoie pentru a menține fluxul și pentru a acoperi pierderile de miez.

Cum se calculează curentul primar și secundar?
Utilizați formulele de kVA și tensiune de mai sus. Și amintiți-vă relația:

De ce este scăzut curentul primar când secundarul este deschis?
Pentru că nu există nicio sarcină care necesită putere. Primarul furnizează doar curentul de magnetizare mic și pierderile de miez.

Un transformator poate consuma mai mult decât curentul nominal?
Da, dar de obicei doar pe scurt. Supraîncărcările temporare pot fi în regulă, în funcție de proiectare, dar supraîncărcarea continuă este o cale rapidă către defecțiunea izolației și o durată de viață scurtă.

Curenții primari și secundari se mișcă în direcții opuse față de tensiune.

Raportul de curent urmează raportul de spire.

Chiar și fără sarcină, un transformator consumă ceva curent.

Puteți calcula curentul nominal din kVA și tensiune.

Formulele mari de reținut:

o singură{0}fază:

Trei-faze:

Curentul de pornire este temporar, dar trebuie luat în considerare în proiectarea protecției.

A obține o senzație solidă pentru curentul transformatorului nu este doar academic-ci vă ajută să alegeți echipamentul potrivit, să mențineți sistemele fiabile și să identificați problemele înainte ca acestea să se transforme în defecțiuni costisitoare.

Contactați acum