Transformatori s više namota

I AC/DC i DC/DC pretvarači i napajanja koriste transformator. Transformatori su vitalna komponenta svakog električnog kruga. Može povećati i smanjiti napon do sigurne granice. Transformatori su obavezna komponenta za svaki krug koji ima istosmjerni izlaz i ulaz mrežnog napona. U DC/DC krugu, transformator radi prebacivanjem PWM signala umjesto AC sinusoidnog signala.

Transformatori s više namota mogu nam dati izlaznu snagu s visokom učinkovitošću i preko više tračnica. Ovi transformatori imaju više sekundarnih zavojnica za povećanje ili smanjenje ulaznog napona na željenu vrijednost. Ovi se transformatori također koriste za izolaciju više tračnica u elektroenergetskom sustavu.

Brzi pregled:

• Što je višenamotni transformator
• Uvod u dvonaponske transformatore
• Odvojci transformatora s više namota
• Konfiguracije napona za višenamotne transformatore
• Što je transformator s više namota sa središnjim odvodom
• Transformatori sa središnjim odvodom koji koriste dvonaponski transformator
• Zaključak

Što je višenamotni transformator

Transformatori koji imaju više od jednog namota s obje strane nazivaju se Transformatori s više namota . Obično imaju jedan primarni namot i dva ili više sekundarnih namota. Ovi transformatori su korisni za različite svrhe, kao što su regulacija napona, izolacija i usklađivanje impedancije.

Transformatori s više namota rade na isti način kao i obični transformatori. Jedna razlika je u tome što imaju više od jednog namotaja s obje strane . Da bismo ih spojili zajedno, moramo provjeriti polaritete napona svakog namota koji su označeni točkama. Točke pokazuju pozitivan (ili negativan) kraj namota.

Transformatori rade na međusobnoj indukciji, što znači da je napon u svakom namotu proporcionalan broju zavoja, kao što je prikazano u nastavku:

Snaga u svakom namotu je ista, pa je omjer zavoja jednak omjeru napona. Na primjer, ako primarni namot ima 10 zavoja i 100 volti, a sekundarni namot ima 5 zavoja, tada je sekundarni napon 50 volti. Ovo je način na koji transformatori s više namota mogu imati različite izlazne napone za različite zavojnice.

Transformator koji može imati različite sekundare s promjenjivim zavojima žice. Broj zavoja utječe na napon električne energije. Više zavoja znači veći napon, a manje zavoja znači niži napon. Dakle, transformator može stvoriti različite napone za različite uređaje iz jednog izvora električne energije. Ovo je korisno za elektroničke sklopove, poput izvora napajanja i pretvarača.

Slijedi višenamotni transformator s višestrukim spojevima sekundarnih namota. Svaki od ovih sekundarnih namota daje drugačiji izlazni napon.

Možemo koristiti primarni namot pojedinačno ili ga spojiti s parom različitih drugih namota za rad transformatora. Međutim, spoj sekundarnog namota ovisi o tome koliki nam napon treba na izlaznoj strani. Sekundarni namot u paralelnoj konfiguraciji moguć je samo ako dva spojena namota moraju biti električni identična. Drugim riječima, njihove vrijednosti struje i napona moraju odgovarati.

Uvod u dvonaponske transformatore

Dvostruki naponski transformatori sadrže dva primarna namota i dva sekundarna namota. Specifikacije napona i struje oba primara su identične. Slično tome, vrijednosti napona i struje obaju sekundarnih namota također su iste. Ovi transformatori su dizajnirani na takav način da se mogu koristiti u različitim primjenama. Možemo promijeniti odvode transformatora ovih namota kako bismo stvorili serijsku i paralelnu kombinaciju za veće zahtjeve struje i napona. Ove vrste transformatora s više namota nazivaju se Dvostruki naponski transformatori .

Odvojci transformatora s više namota

Neki transformatori su dizajnirani na takav način da možete promijeniti njihov omjer okretaja promjenom primarne i sekundarne bočne veze. Ovi spojevi na primarnoj ili sekundarnoj strani transformatora nazivaju se transformatorske slavine .

Dijagram spajanja transformatora prikazuje jednostruki spoj primarnog i sekundarnog namota. Na ovoj slici možemo vidjeti da su zavoji sekundara (400) veći od zavoja primarne (100) zavojnice. Dakle, ovo je dijagram spajanja silaznog transformatora koji ima dvostruki primarni i dvostruki sekundarni namot.

Navedeni transformator ima dvostruki primarni i dvostruki sekundarni namot. U ovim namotima, svaki kraj se naziva stezaljka i postoji par stezaljki za svaki namot.

Imenuju se primarne ili visokonaponske bočne stezaljke H₁ i H₂ .

Gledajući transformator sa sekundarne strane, visokonaponski priključak transformatora označen je kao H₁ . Prema CSA, ovo je postao industrijski standard za označavanje terminala visokog napona kada se gleda sa sekundarne strane.

Slično, drugi visokonaponski bočni terminali namota označeni su kao H₃ i H₄ .

Sa slike vidimo da se za označavanje sekundarne stezaljke visokonaponskog transformatora koristi slovo x . Označene su dvije sekundarne ili niskonaponske bočne stezaljke x ₁ , x ₂ , i x ₃ , x ₄ .

Transformatori koji imaju dvostruki namot u svakom od primarnog i sekundarnog namota imaju prednost. Na taj način je svaki par namota transformatora spojen ili serijski ili paralelno.

Sada razmotrite donji dijagram spajanja slavine transformatora. Ova konfiguracija također sadrži dvostruki primarni i dvostruki sekundarni namot. Ovdje su oba namota na primarnoj strani serijski, dok su sekundari paralelni.

Iz priključka slavine to možete vidjeti na visokonaponskoj strani, terminal H₂ povezan je s terminalom H₃ . Dakle, na ovaj način, oba visokonaponska namota su u seriji jedan s drugim. Broj zavoja za oba visokonaponska primarna namota je 400 zavoja svaki. Dakle, primarna ili visokonaponska strana ima ukupno 800 zavoja.

Terminal x ₁ na strani niskog napona spojen je na terminal x ₃ , dok je terminal x ₂ je spojen s terminalom x ₄ .

Dva niskonaponska namota, svaki sa 100 zavoja, spojeni su paralelno. Ovo stvara jedan sekundarni namot koji ima ukupno 100 zavoja.

Dakle, ovaj transformator ima primarni od 800 zavoja i sekundar od 100 zavoja i sada je konfiguriran kao silazni transformator s omjerom zavoja od 8:1 .

Sada razmotrite isti transformator koji ima različitu konfiguraciju slavinskih priključaka. U ovom scenariju, visokonaponski i niskonaponski namoti međusobno su povezani u seriju.

Visokonaponski namoti imaju dva primarna namota od 400 zavoja, koji su spojeni u seriju. To će stvoriti visokonaponski pojedinačni namot s ukupno 800 zavoja. Slično, dva niskonaponska namota od 100 zavoja također su povezana u seriju. To će rezultirati jednim sekundarnim namotajem s 200 zavoja. Dakle, novi modificirani omjer okreta koji ćemo dobiti je sada 800:200 odn 4:1 .

U ovoj konfiguraciji transformatora oba namota primarne strane su u paralelnom spoju, dok su spojevi obiju sekundarnih strana u serijskoj vezi. Kako su primarni namoti paralelni, oba primarna namota od 400 zavoja djelovat će kao jedan primarni namot s 400 zavoja.

Oba namota na sekundarnoj strani spojena su u seriju, pri čemu svaki ima 1000 zavoja. Oba se zbrajaju kako bi stvorili jedan sekundarni niskonaponski namot od 200 zavoja. Novi omjer zavoja koji ćemo dobiti za ovu konfiguraciju transformatora je 400:200 odn 2:1 .

Tako smo pokrili različite konfiguracije transformatora s dvostrukim primarnim i dvostrukim sekundarnim namotom. Na taj način možemo prilagoditi primarne i sekundarne priključke slavine kako bismo dobili različite omjere okretaja.

Konfiguracije napona za višenamotne transformatore

Različite konfiguracije omogućuju spajanje transformatora s više namota. Spajanje svake vrste ovisi o više čimbenika kao što je koliki nam je izlazni napon potreban i sabirnici napajanja na koju trebamo spojiti transformator. Također ovisi o konfiguraciji zavojnice jesu li primarne ili sekundarne strane spojene serijski ili paralelno.

Pogledajmo neke glavne konfiguracije transformatora s više namota:

1. Konfiguracija transformatora s više namota

Transformator s više namota ima dva primarna i dva sekundarna namota. Razmotrite sljedeći višenamotni transformator dat na slici:

Neke glavne karakteristike transformatora s više namota su:

• Transformatori mogu imati više primarnih namota, više sekundarnih namota ili oboje.
• Maksimalni napon na svakom namotu visokonaponske strane je niži od dva napona.
• Maksimalni napon na svakom niskonaponskom namotu je najniži od dva sekundarna napona.
• Izolacija se može oštetiti bilo kojim naponom višim od navedenih.
• Svaki namot transformatora može sigurno podnijeti polovicu snage transformatora u kilovolt-amperima (kVA).
• Da bismo dobili potreban napon, baterije možemo spojiti serijski ili paralelno.

2. Distribucijski transformator s više zavojnica

Navedeni transformator je nazivne snage 50 kVA, 2400/4800 V – 120/240 V. Iz ovoga možemo zaključiti da visokonaponska strana može podnijeti maksimalno 2400 V po namotu. I ovaj napon će uvijek biti manji od dva napona. Slično, namot niskonaponske strane ili sekundarne strane je naznačen na maksimalni napon od 120 V po namotu. Zapamtite, prekoračenje ovih vrijednosti napona može oštetiti izolaciju.

Priključak primarne strane (visokog napona).

• Ako želite povezati visokonaponsku stranu ovog transformatora od 50 kVA na sabirnicu od 4800 V, morat ćete spojiti dva namota u seriju. Na taj će način napon sabirnice od 4800 V biti ravnomjerno podijeljen, pri čemu će svaki namot morati podnijeti opterećenje od 2400 V.
• Pri spajanju visokonaponske strane na sabirnicu od 2400 V idite na paralelni spoj. Ovo će osigurati da svaki od namota doživi 2400 V.

Priključak sekundarne strane (niskog napona).

• Za spajanje niskonaponske ili sekundarne strane na sabirnicu od 240 V, spojite dva namota u seriju. Ovo ravnomjerno dijeli napon sabirnice, osiguravajući 120 V svakom namotu.
• Ako trebate spojiti niskonaponsku stranu na sabirnicu od 120 V, koristite paralelni spoj. Na ovaj način svaki namot radi sa 120 V.

3. Tekući izračuni

U transformatoru, vrijednost volt-ampera (VA) može se izračunati uzimanjem umnoška napona i struje. Transformator koji je dan u prethodnoj konfiguraciji može podnijeti samo polovicu ukupne kVA. Svaki visokonaponski namot i svaki niskonaponski namot nazivni su na 25 kVA.

Izračun struje za visokonaponski namot (primar):

Dakle, iz gornjeg rezultata možemo zaključiti da je maksimalna struja koju visokonaponski namot može podnijeti 10,4 A.

Izračun struje za niskonaponski namot (sekundarni):

Za niskonaponski namot, maksimalna struja koju može podnijeti je 208,3 A.

Sada, pogledajmo kombinirane vrijednosti kada se obje zavojnice razmatraju zajedno:

Izračun struje za visokonaponski namot (primar) s punim VA:

Maksimalna struja za visokonaponski namot kada se uzmu u obzir obje zavojnice primara je 10,4 A.

Izračun struje za niskonaponski namot (sekundarni) s punom VA:

Opet, maksimalna struja za niskonaponski namot je 208,3 A.

Dakle, uzmemo li u obzir jednu zavojnicu i polovinu VA ili obje zavojnice s punim VA, izračunate maksimalne struje za visokonaponske i niskonaponske namote ostaju iste. To je zbog specifičnog dizajna i snage transformatora.

4. Trožične veze transformatora s više namota

Središnji dodir transformatora s jednom linijom rezultirat će izlazom od 120 V, dok će vam dvostruki dodir s obje linije dati 240 V.

U trožilnim sekundarnim spojevima (120/240 V), transformator će isporučiti puni kVA samo kada ima savršeno uravnoteženo opterećenje. Neuravnoteženo opterećenje rezultira preopterećenjem jednog namota. To će rezultirati premašivanjem nazivne struje, jer svaki namot može podnijeti samo polovicu nazivne kVA.

Što je transformator s više namota sa središnjim odvodom

Transformator sa središnjim odvodom je dizajniran da vam da dva različita sekundarna napona. Ovi naponi su U _A i U _B , sa zajedničkom vezom između njih. Ova postavka transformatora će stvoriti dvofazni, 3-žilni izvor napajanja.

Sekundarni naponi i napon napajanja U _str su jednaki i u izravnom omjeru. Kao rezultat toga, snaga u svakom namotu je ista. Naponi na ovim sekundarnim namotima ovise o omjeru zavoja.

Na gornjem dijagramu možete vidjeti standardni transformator sa središnjim odvodom. Središnja točka odvajanja nalazi se u središtu sekundarnog namota. To će stvoriti zajedničku vezu za dva sekundarna napona koji su jednaki po veličini, ali suprotni po polaritetu. Kada uzemljite središnju slavinu, U _A napon će postati pozitivan u odnosu na uzemljenje. Dok U _B postat će negativan i u suprotnom je smjeru. To znači da su električni za 180° izvan faze.

Međutim, postoji nedostatak korištenja neuzemljenog transformatora sa središnjim odvodom. Zbog neravnomjernog protoka struje kroz treći priključak, to će rezultirati neuravnoteženim naponima u dva sekundarna namota. Vidjet ćete ovaj slučaj posebno kada su opterećenja neuravnotežena.

Transformatori sa središnjim odvodom koji koriste dvonaponski transformator

Također možemo stvoriti središnji transformator pomoću dvostrukog naponskog transformatora. Da biste to učinili, spojite sekundarne namote u seriju i njihovu središnju vezu koja služi kao odvodnik. Ako je izlaz svakog sekundarnog namota V, tada će ukupni izlazni napon sekundara biti 2V.

Zaključak

Transformatori s više namota imaju mnoge primjene u električnim i elektroničkim krugovima. Ovi transformatori s dva ili više namota mogu dati različite izlazne napone ovisno o omjeru broja zavoja sekundara. Transformatori s više namota mogu se međusobno spojiti u serijske ili paralelne konfiguracije za izlaz povećanih napona ili struja. Također možete stvoriti transformator sa središnjim odvodom serijskim povezivanjem oba njihova sekundarna namota.