Ström av Transformer: Primär vs Sekundär + Formler

transformatorström: en praktisk guide (med formler och verkliga-världsexempel)

Om du någonsin har behövt dimensionera en kabel, ställa in ett skyddsrelä eller ta reda på varför en brytare fortsätter att lösa ut, vet du redan att det är en stor sak att få grepp om transformatorns ström.

Enkelt uttryckt är transformatorströmmen flödet av elektricitet som rör sig genom lindningarna. Men det är inte alltid en stadig sak. Beroende på vad som händer kan du ha att göra mednormal belastningsström, ett pip av tom-ström eller den där plötsliga, tarm-vridande strömmen av inkopplingsström när du först sätter igång saken.

Låt oss få en sak direkt:en transformator skapar inte ström.Det är bara en mellanhand som överför ström mellan kretsar med hjälp avelektromagnetisk induktion. Hur mycket ström som faktiskt flyter beror på några rörliga delar: spänningen, transformatorns kapacitet (kVA), belastningen du har hängande från den, effektfaktorn och till och med transformatorns egen effektivitet.

Om du är ingenjör, elektriker eller underhållstekniker är det här viktigt. Varför? Eftersom du behöver den för att dimensionera transformatorer, välja rätt kablar, designa skyddsscheman och-låt oss vara ärliga-felsökning när saker går åt sidan.

I den här guiden ska vi gå igenomprimär och sekundär ström, strömförhållandet, ingen-lastström, märkström och den där irriterande startströmmen. Och ja, vi ska slänga in några praktiska räkneexempel så att det faktiskt blir vettigt.

Varje transformator har två huvudlindningar:den primära (ansluten till din strömkälla) och den sekundära (ansluten till din last).

Primärström (Ip)är strömmen som tas från försörjningen.

Sekundärström (Is)är strömmen som levereras till lasten.

Här är tumregeln: ju större transformatorn (högre kVA) desto mer ström kan den släppa ut. Mindre transformatorer? De är gjorda för lättare bruk.

För en idealisk transformator (teoretisk, inga förluster) är ineffekt lika med uteffekt:

Där:

V_p​= Primär spänning

V_s= Sekundär spänning

I_p​=Primärström

I_s​=Sekundär ström

Det är därför asteg-ned transformatorsänker spänningen men drar upp strömmen. Effekten förblir ungefär densamma, men spänningen-strömavvägningen-är verklig.

Förhållandet mellan primär- och sekundärström beror på varvförhållandet. Eftersom spänningen beror på antalet varv i varje lindning:

Och eftersom makten bevaras (igen, i en idealisk värld):

Vilket också betyder:

På vanlig engelska: ström rör sig i motsatt riktning av spänningen. Om du sänker spänningen från 11 kV till 400 V, skulle du bättre tro att sekundärströmmen kommer att vara betydligt högre än primärströmmen.

Exempel: Beräknar primärström

Låt oss säga att vi har en transformator med:

Primärspänning: 10 000 V

Sekundärspänning: 400 V

Sekundärström: 500 A

Den primära strömmen skulle vara:

Så du trycker på500 A på låg-sidan, men bara drar omkring20 A från hög-sidan. I en verklig-transformator ändras dessa siffror lite på grund av kärnförluster, kopparförluster och läckflöde-så ineffekten är alltid något högre än uteffekten.

En vanlig missuppfattning: "Om det inte finns någon belastning, gör transformatorn ingenting."

Fel. Den drar fortfarande en liten mängd ström. Detta kallasingen-belastningsström(eller spännande/magnetiserande ström). Även med sekundären öppen behöver den primära lite juice för att bibehålla det magnetiska flödet i kärnan. En del av den strömmen skapar magnetfältet, och resten täcker kärnförluster från hysteres och virvelströmmar.

Denna tomgångsström är vanligtvis en liten del av märkströmmen. På större, bättre-transformatorer är den ännu lägre tack vare förbättrade magnetiska material och konstruktion.

När du ansluter en last till sekundärsidan ökar sekundärströmmen baserat på den lastens effektbehov.

Ta en industrimotor till exempel. Strömmen den drar beror på dessmärkeffekt, spänning och effektfaktor. Du kan uppskatta belastningsströmmen med:

Där:

P=Belastningseffekt

V=Spänning

PF=Effektfaktor

När den sekundära belastningen ökar, drar primärsidan automatiskt mer ström för att matcha. Detta kallas oftareflekterad ström, eftersom det sekundära belastningsbehovet "reflekteras" tillbaka till det primära genom elektromagnetisk induktion.

Demärkströmär denmaximal kontinuerlig strömen transformator kan säkert bära vid sin märkspänning och kVA-kapacitet. Du hittar vanligtvis detta pånamnskylteller beräkna det från betyget.

Att känna tillfull belastningsströmär avgörande när du väljer strömbrytare, kablar, samlingsskenor eller skyddsanordningar. Kör en transformator över dess märkström för länge, så får du överdriven uppvärmning, snabbare åldrande av isoleringen och en kortare livslängd.

Det här är en av de vanligaste uppgifterna du kommer att stöta på med att-konvertera kVA till ampere. Så här går det till.

Enfastransformator-

Exempel 1: 5 kVA enfastransformator-
Vid 230 V:

Den sekundära fulllastströmmen-är alltså cirka 21,7 A.

Trefastransformator.-

Där VLLVLL​ är linje-till-linjespänningen.

Exempel 2: 50 kVA trefastransformator-
Vid 400 V:

Så, fulllastströmmen- är ungefär 72,2 A.

Exempel 3: Beräkna primärström från sekundärström

Given:

Primärspänning: 11 kV

Sekundärspänning: 415 V

Sekundärström: 1000 A

Använda det aktuella förhållandet:

Primärström kommer ut till cirka 37,7 A.

Inkopplingsströmär den där plötsliga, tillfälliga ökningen du får när du först slår på en transformator. Det varar inte länge, men det kan vara flera gånger högre än märkströmmen-och det kan orsaka förödelse på skyddssystem.

Varför händer det? När spänningen först appliceras kan det magnetiska flödet i kärnan överskrida normala nivåer, särskilt om det finns kvarvarande magnetism från förra gången den kördes.

För att undvika denna huvudvärk, ägnar ingenjörer stor uppmärksamhet åt val av brytare, tids-strömkurvor, kontrollerade växlingstekniker ochskyddsreläinställningar.

De är båda magnetiska till sin natur, men de är inte samma sak:

Drar en transformator ström utan belastning?
Japp. Det är strömmen utan-belastning vi pratade om-den behöver den för att bibehålla flödet och täcka kärnförluster.

Hur beräknar man primär- och sekundärström?
Använd kVA- och spänningsformlerna ovan. Och kom ihåg förhållandet:

Varför är primärströmmen låg när sekundären är öppen?
Eftersom det inte finns någon belastning som kräver kraft. Den primära levererar endast de små magnetiseringsströmmen och kärnförlusterna.

Kan en transformator dra mer än märkström?
Ja, men oftast bara kort. Tillfälliga överbelastningar kan vara okej beroende på design, men kontinuerlig överbelastning är ett snabbt spår till isoleringsfel och en förkortad livslängd.

Primära och sekundära strömmar rör sig i motsatta riktningar i förhållande till spänningen.

Strömförhållandet följer varvförhållandet.

Även utan belastning drar en transformator en del ström.

Du kan beräkna märkström från kVA och spänning.

De stora formlerna att komma ihåg:

Enfas-:

Tre-fas:

Startström är tillfällig men måste beaktas i skyddsdesignen.

Att få en solid känsla för transformatorströmmen är inte bara akademiskt-det hjälper dig att välja rätt växel, hålla systemen tillförlitliga och upptäcka problem innan de förvandlas till dyra misslyckanden.

Kontakta nu