Stroom van transformator: primair versus secundair + formules

stroom van transformator: een praktische gids (met formules en voorbeelden uit de echte-wereld)

Als je ooit een kabel op maat hebt moeten maken, een beveiligingsrelais hebt moeten instellen of moet uitzoeken waarom een ​​stroomonderbreker steeds uitschakelt, weet je al dat het nogal een groot probleem is om grip te krijgen op de stroom van een transformator.

Simpel gezegd is de stroom van de transformator de elektriciteitsstroom die door de wikkelingen beweegt. Maar het is niet altijd een stabiel iets. Afhankelijk van wat er gebeurt, kun je hiermee te maken krijgennormale belastingsstroom, een straaltje nul{0}}belastingsstroom, of die plotselinge, hart-verscheurende golf van inschakelstroom wanneer je het ding voor het eerst inschakelt.

Laten we één ding meteen duidelijk maken:een transformator wekt geen stroom op.Het is slechts een tussenpersoon, die stroom tussen circuits overdraagtelektromagnetische inductie. Hoeveel stroom er daadwerkelijk vloeit, hangt af van een aantal bewegende delen: de spanning, het vermogen van de transformator (kVA), de belasting die eraan hangt, de arbeidsfactor en zelfs het eigen rendement van de transformator.

Als u een ingenieur, elektricien of onderhoudstechnicus bent, zijn deze dingen belangrijk. Waarom? Omdat je het nodig hebt voor het dimensioneren van transformatoren, het kiezen van de juiste kabels, het ontwerpen van beveiligingsschema's en -laten we eerlijk zijn- het oplossen van problemen als het mis gaat.

In deze gids gaan we er doorheen lopenprimaire en secundaire stroom, de stroomverhouding, nul-belastingsstroom, nominale stroom en die vervelende inschakelstroom. En ja, we zullen er wat praktische rekenvoorbeelden bij gooien, zodat het ook echt logisch is.

Elke transformator heeft twee hoofdwikkelingen:de primaire (aangesloten op uw stroombron) en de secundaire (aangesloten op uw belasting).

Primaire stroom (Ip)is de stroom die uit de voeding wordt gehaald.

Secundaire stroom (Is)is de stroom die aan de belasting wordt geleverd.

Hier is de vuistregel: hoe groter de transformator (hoger kVA), hoe meer stroom deze kan leveren. Kleinere transformatoren? Ze zijn gemaakt voor lichter gebruik.

Voor een ideale transformator (theoretisch, geen verliezen) is het ingangsvermogen gelijk aan het uitgangsvermogen:

Waar:

V_p​= Primaire spanning

V_s= Secundaire spanning

I_p​=Primaire stroom

I_s​=Secundaire stroom

Dit is de reden waarom eenstap-down-transformatorDe spanning daalt, maar de stroom stijgt. Het vermogen blijft ongeveer hetzelfde, maar de spanning-stroomtransmissie-is reëel.

De relatie tussen primaire en secundaire stroom komt neer op de windingsverhouding. Omdat de spanning afhangt van het aantal windingen in elke wikkeling:

En omdat energie behouden blijft (opnieuw, in een ideale wereld):

Wat ook betekent:

In gewoon Engels: stroom beweegt in de tegenovergestelde richting van spanning. Als je de spanning verlaagt van 11 kV naar 400 V, kun je maar beter geloven dat de secundaire stroom aanzienlijk hoger zal zijn dan de primaire stroom.

Voorbeeld: primaire stroom berekenen

Laten we zeggen dat we een transformator hebben met:

Primaire spanning: 10.000 V

Secundaire spanning: 400 V

Secundaire stroom: 500 A

De primaire stroom zou zijn:

Je bent dus aan het pushen500 A aan de laag-zijde, maar alleen maar rondtrekken20 A vanaf de hoog-kant. In een echte- transformator verschuiven deze getallen een beetje als gevolg van kernverliezen, koperverliezen en lekkageflux-dus het ingangsvermogen is altijd iets hoger dan het uitgangsvermogen.

Een veel voorkomende misvatting: "Als er geen belasting is, doet de transformator niets."

Fout. Er wordt nog steeds een kleine hoeveelheid stroom getrokken. Dit heet degeen-laadstroom(of opwindende/magnetiserende stroom). Zelfs als de secundaire open is, heeft de primaire een beetje sap nodig om de magnetische flux in de kern te behouden. Een deel van die stroom creëert het magnetische veld, en de rest dekt kernverliezen als gevolg van hysteresis en wervelstromen.

Deze nul-belastingsstroom is gewoonlijk een klein deel van de nominale stroom. Bij grotere, beter-ontworpen transformatoren is deze zelfs nog lager dankzij verbeterde magnetische materialen en constructie.

Wanneer u een belasting aansluit op de secundaire zijde, neemt de secundaire stroom toe op basis van de stroomvraag van die belasting.

Neem bijvoorbeeld een industriële motor. De stroom die het trekt, hangt ervan afvermogen, spanning en arbeidsfactor. U kunt de belastingsstroom schatten met behulp van:

Waar:

P=Belastingsvermogen

V=Spanning

PF=Vermogensfactor

Naarmate de secundaire belasting toeneemt, trekt de primaire zijde automatisch meer stroom. Dit wordt vaak genoemdgereflecteerde stroom, omdat de secundaire belastingsvraag via elektromagnetische inductie wordt teruggekaatst naar de primaire.

Denominale stroomis demaximale continue stroomeen transformator kan veilig zijn nominale spanning en kVA-capaciteit dragen. Meestal vind je dit op de websitenaambordof bereken het op basis van de beoordeling.

Het kennen van devolledige belastingsstroomis van cruciaal belang bij het selecteren van stroomonderbrekers, kabels, rails of beveiligingsapparaten. Als je een transformator te lang boven de nominale stroom laat draaien, krijg je overmatige verwarming, snellere veroudering van de isolatie en een kortere levensduur.

Dit is een van de meest voorkomende taken die u tegenkomt-bij het omzetten van kVA naar versterkers. Hier is hoe het gedaan is.

Eenfasige transformator.-

Voorbeeld 1: 5 kVA eenfasige- transformator
Bij 230 V:

De secundaire volledige-belastingsstroom is dus ongeveer 21,7 A.

Driefasige transformator

Waar VLLVLL​ de lijn-naar-lijnspanning is.

Voorbeeld 2: 50 kVA driefasige transformator.-
Bij 400 V:

De volledige-belastingsstroom is dus grofweg 72,2 A.

Voorbeeld 3: Bereken de primaire stroom uit de secundaire stroom

Gegeven:

Primaire spanning: 11 kV

Secundaire spanning: 415 V

Secundaire stroom: 1000 A

Met behulp van de huidige verhouding:

De primaire stroom komt uit op ongeveer 37,7 A.

Inschakelstroomis die plotselinge, tijdelijke piek die u krijgt als u een transformator voor het eerst inschakelt. Het duurt niet lang, maar het kan meerdere malen hoger zijn dan de nominale stroom-en het kan grote schade aanrichten aan beveiligingssystemen.

Waarom gebeurt het? Wanneer er voor het eerst spanning wordt aangelegd, kan de magnetische flux in de kern de normale niveaus overschrijden, vooral als er resterend magnetisme is overgebleven van de laatste keer dat de kern actief was.

Om deze kopzorgen te voorkomen, besteden ingenieurs veel aandacht aan de selectie van onderbrekers, tijd-stroomcurves, gecontroleerde schakeltechnieken enbeveiligingsrelaisinstellingen.

Ze zijn allebei magnetisch van aard, maar ze zijn niet hetzelfde:

Trekt een transformator stroom zonder belasting?
Ja. Dat is de nul-belastingsstroom waar we het over hadden- die hij nodig heeft om de flux te behouden en kernverliezen te dekken.

Hoe bereken je de primaire en secundaire stroom?
Gebruik de bovenstaande kVA- en spanningsformules. En onthoud de relatie:

Waarom is de primaire stroom laag als de secundaire open is?
Omdat er geen belasting is die stroom vraagt. De primaire levert alleen de kleine magnetiseringsstroom en kernverliezen.

Kan een transformator meer dan de nominale stroom trekken?
Ja, maar meestal slechts kort. Afhankelijk van het ontwerp kan tijdelijke overbelasting geen probleem zijn, maar voortdurende overbelasting leidt snel tot isolatiefalen en een kortere levensduur.

Primaire en secundaire stromen bewegen in tegengestelde richtingen ten opzichte van de spanning.

De stroomverhouding volgt de windingsverhouding.

Zelfs zonder belasting trekt een transformator enige stroom.

U kunt de nominale stroom berekenen op basis van kVA en spanning.

De grote formules om te onthouden:

Eén-fase:

Drie-fase:

Inschakelstroom is tijdelijk, maar er moet rekening mee worden gehouden bij het beschermingsontwerp.

Een goed gevoel krijgen voor de stroomsterkte van een transformator is niet alleen academisch-het helpt u bij het kiezen van de juiste uitrusting, het betrouwbaar houden van systemen en het opsporen van problemen voordat deze uitmonden in dure storingen.

Neem nu contact op