วิธีการคำนวณอัตราส่วนรอบของหม้อแปลง: สูตร ตัวอย่าง และเคล็ดลับในการทดสอบ

คุณเพิ่งได้รับหม้อแปลงจำนวนหนึ่งจากซัพพลายเออร์ และป้ายชื่อระบุว่า 230 V ตัวหลัก, 12 โวลต์ รอง ก่อนที่คุณจะเชื่อมต่อเข้ากับผลิตภัณฑ์ของคุณ คุณต้องทราบตัวเลขหนึ่งตัว: อัตราส่วนการหมุน ค่าเดียวนั้นจะบอกคุณว่าจำนวนการพันของขดลวดตรงกับการออกแบบหรือไม่ หน่วยจะสร้างแรงดันไฟเอาท์พุตที่คาดหวังหรือไม่ และคุ้มค่ากับเวลาในการรันลำดับการทดสอบทั้งหมดหรือไม่

คำตอบสั้น ๆ ที่ระบุไว้ด้านหน้า: อัตราส่วนการหมุนของหม้อแปลงคือ ก = เอ็น _p / น _s การหมุนของขดลวดปฐมภูมิหารด้วยการหมุนของขดลวดทุติยภูมิ และไม่มีโหลด ก็จะเท่ากับโดยประมาณเช่นกัน V _p / วี _s . จากความสัมพันธ์นั้น คุณสามารถทำนายแรงดันไฟฟ้าทุติยภูมิ กระแสโหลด อิมพีแดนซ์ที่สะท้อน และผลลัพธ์ของการทดสอบอัตราส่วนรอบมาตรฐานได้

อัตราส่วนการหมุนของหม้อแปลงหมายถึงอะไร

หม้อแปลงไฟฟ้าจะถ่ายโอนพลังงานไฟฟ้าระหว่างขดลวดสองเส้นผ่านแกนแม่เหล็กที่ใช้ร่วมกัน ขดลวดปฐมภูมิจะสร้างฟลักซ์แม่เหล็ก และขดลวดทุติยภูมิจะมีแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำอยู่ภายใน อัตราส่วนของจำนวนรอบของขดลวดทั้งสองจะกำหนดว่าแรงดันไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงไปมากน้อยเพียงใดระหว่างอินพุตและเอาต์พุต

ในหม้อแปลงไฟฟ้าแบบสองขดลวดธรรมดา:

N _p = จำนวนรอบของขดลวดปฐมภูมิ
N _s = จำนวนรอบของขดลวดทุติยภูมิ
ก = เอ็น _p / น _s = อัตราส่วนการหมุน

ถ้า a มากกว่า 1 หม้อแปลงจะลดแรงดันไฟฟ้าลง ถ้า a น้อยกว่า 1 มันจะเพิ่มแรงดันไฟขึ้น นี่ไม่ใช่แค่คำจำกัดความทางวิชาการเท่านั้น แต่ยังเป็นพารามิเตอร์แรกที่วิศวกรเปรียบเทียบกับแผ่นป้ายเมื่อหม้อแปลงมาถึงบนโต๊ะ และเป็นหมายเลขเดียวกับที่ผู้ผลิตล็อกไว้ระหว่างการออกแบบขดลวด

หลัก: 1,000 รอบ (83.3%)

รอง: 200 รอบ (16.7%)

เทิร์นหลัก 1,000 รอบและรอง 200 รอบให้อัตราส่วน 5: 1

เปลี่ยนสูตรอัตราส่วนและวิธีการใช้งาน

สูตรอัตราส่วนการหมุนมาตรฐานสำหรับหม้อแปลงในอุดมคติมีรูปแบบที่เทียบเท่ากันสามรูปแบบ:

ก = เอ็น _p / น _s — คำจำกัดความของการนับการคดเคี้ยว
ก µ วี _p / วี _s — คำจำกัดความของแรงดันไฟฟ้า วัดเมื่อไม่มีโหลด
ก = ฉัน _s / ฉัน _p — ความสัมพันธ์ปัจจุบัน ซึ่งใช้เมื่อกระแสทุติยภูมิส่งกระแส

สำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าในอุดมคติ ทั้งสามตัวให้ค่าเท่ากัน หม้อแปลงจริงเบี่ยงเบนเล็กน้อยเนื่องจากความต้านทานของขดลวดและรีแอกแทนซ์การรั่วทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าภายในลดลง ดังนั้นอัตราส่วนแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วต่อจะเป็นค่าที่แน่นอนเท่านั้นเมื่อไม่มีโหลด ในหน่วยที่สร้างขึ้นอย่างดี ความแตกต่างจะมีเพียงเล็กน้อย แต่สำคัญเมื่อคุณทำการทดสอบการยอมรับหรือเปรียบเทียบการวัดด้วยแผ่นป้ายชื่อ

สามวิธีที่เทียบเท่ากันในการแสดงอัตราส่วนการหมุน ซึ่งแสดงสำหรับหม้อแปลงไฟฟ้า 230 V / 46 V
คำนิยาม	สูตร	ค่าตัวอย่าง
เลี้ยว	ก = เอ็น _p / น _s	1,000 / 200 = 5.00
แรงดันไฟฟ้า	ก = วี _p / วี _s	230 / 46 = 5.00
ปัจจุบัน	ก = ฉัน _s / ฉัน _p	10 ก / 2 ก = 5.00

วิธีการใช้แรงดันไฟฟ้าเป็นทางลัดที่ใช้งานได้จริงสำหรับการคำนวณอัตราส่วนรอบในร้านค้าหรือในสนาม: ใช้แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับต่ำที่ทราบกับขดลวดหนึ่ง วัดแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดบนขดลวดอีกขดลวดหนึ่ง และแบ่งค่าที่อ่านได้ทั้งสอง คุณไม่จำเป็นต้องคลายหม้อแปลงเพื่อนับรอบ อัตราส่วนการหมุนยังควบคุมการสะท้อนอิมพีแดนซ์ด้วย: โหลดอิมพีแดนซ์ Z _L บนตัวรองจะปรากฏเป็น a² × Z _L จากเทอร์มินัลหลัก ซึ่งเป็นสาเหตุที่หม้อแปลงเสียงและสัญญาณต้องอาศัยอัตราส่วนที่ตั้งไว้อย่างระมัดระวังสำหรับการจับคู่อิมพีแดนซ์

รูปที่ 1 - แรงดันไฟฟ้าทุติยภูมิจะลดลงเมื่ออัตราส่วนการหมุนเพิ่มขึ้น (หลัก 230 V)

ตัวอย่างการทำงาน: หม้อแปลงสเต็ปดาวน์ 230 V ถึง 46 V

สมมติว่าแผ่นป้ายหม้อแปลงอ่านค่าหลัก 230 V, รอง 46 V อัตราส่วนการหมุนคือ:

ก = 230/46 = 5

ซึ่งหมายความว่ารอบหลักจะมีรอบมากกว่ารอบรองถึงห้าเท่า ถ้าหลักมี 1,000 รอบ รอบรองจะมี 200 รอบ ความสัมพันธ์ปัจจุบันเป็นแบบผกผัน: หากแหล่งจ่ายไฟสำรองจ่ายโหลด 10 A กระแสไฟฟ้าหลักจะเป็นดังนี้ I _p = ฉัน _s / ก = 10/5 = 2 ก .

เมื่อคุณออกแบบหรือระบุการพันขดลวดแบบกำหนดเอง การคำนวณจะมีประโยชน์มากขึ้นในทิศทางอื่น เริ่มต้นจากแหล่งจ่ายไฟหลัก 230 V ที่มี 1,000 รอบ แต่ละรอบมีกระแสไฟฟ้าประมาณ 0.23 V ในการผลิตแหล่งจ่ายไฟสำรอง 110 โวลต์ คุณต้องมีรอบ 110 / 0.23 µm กลับไปยัง 478 รอบ แผนภูมิแท่งด้านล่างแสดงรอบรองที่จำเป็นเพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้าเป้าหมายทั่วไปด้วยหลักนี้ เมื่อคุณระบุก หม้อแปลงไฟฟ้าแบบกำหนดเอง ซัพพลายเออร์จะทำการคำนวณนี้อย่างแน่นอนในระหว่างการทบทวนการออกแบบเพื่อยืนยันแรงดันไฟเอาท์พุตก่อนที่ต้นแบบตัวแรกจะถูกทำลาย

รูปที่ 2 — การหมุนรองที่จำเป็นสำหรับแรงดันไฟฟ้าเอาท์พุตทั่วไป (230 V หลัก, 1,000 รอบ)

เปลี่ยนอัตราส่วนในหม้อแปลงสามเฟส

ในหม้อแปลงไฟฟ้าสามเฟส อัตราส่วนการหมุนยังคงเป็นปริมาณต่อเฟส: ก = เอ็น _p / น _s = วี _{เฟส, ประถมศึกษา} / วี _{เฟสรอง} . ข้อผิดพลาดที่ทำให้เกิดความสับสนมากที่สุดคือการใช้ค่าแรงดันไฟฟ้าแบบเส้นต่อเส้นโดยตรง เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าของสายเท่ากับแรงดันเฟสในการเชื่อมต่อขดลวดทั่วไปเพียงจุดเดียวจากสองจุด

แรงดันไฟฟ้าใดที่จะใส่ลงในสูตรอัตราส่วนการหมุนสำหรับการเชื่อมต่อแบบสามเฟสแต่ละตัว
การเชื่อมต่อ	แรงดันไฟฟ้าของสายเทียบกับแรงดันเฟส	ใช้ในสูตรอัตราส่วน
วาย (สตาร์)	V _เส้น = √3 × โวลต์ _เฟส	V _เฟส (เฟสถึงเป็นกลาง)
เดลต้า	V _เส้น = วี _เฟส	V _เฟส (เฟสต่อเฟส)

ตัวอย่างเช่น หม้อแปลงไฟฟ้าที่มีไฟหลักเชื่อมต่อกับไวย์ 10 kV และไฟสำรองที่เชื่อมต่อกับเดลต้า 400 V มีแรงดันไฟฟ้าเฟสที่ 10,000 / √3 µ 5,774 V บนไฟหลักและ 400 V บนไฟรอง อัตราส่วนการหมุนคือ 5,774 / 400 กลับไปยัง 14.43 ไม่ใช่ 25 ซึ่งเป็นสิ่งที่คุณจะได้หากคุณเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าของสายไฟโดยตรง

การทดสอบเปลี่ยนอัตราส่วนในทางปฏิบัติ

วิธีการจากโรงงานและภาคสนามที่ได้รับการยอมรับคือการทดสอบอัตราส่วนการหมุนโดยใช้มิเตอร์อัตราส่วนการหมุนของหม้อแปลง (TTR) โดยเฉพาะ มิเตอร์ใช้แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับต่ำกับขดลวดแรงดันสูง วัดแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำบนขดลวดแรงดันต่ำ และแสดงอัตราส่วนโดยตรง การทดสอบจะดำเนินการโดยใช้วงจรเปิดทุติยภูมิเพื่อให้กระแสแม่เหล็กคงอยู่ในระดับต่ำ และอัตราส่วนแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้สะท้อนอัตราส่วนการหมุนที่แท้จริง

เปรียบเทียบค่าที่วัดได้กับอัตราส่วนแผ่นป้ายที่ตำแหน่งต๊าปเดียวกัน สำหรับหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังและระบบจำหน่าย มาตรฐานอุตสาหกรรม เช่น IEC 60076-1 และ IEEE C57.12.90 มักจะยอมรับค่าเบี่ยงเบนภายใน 0.5% ของอัตราส่วนที่กำหนด หากค่าเบี่ยงเบนมากกว่านั้น ให้สงสัยว่ามีข้อบกพร่องในการม้วน การเชื่อมต่อก๊อกน้ำไม่ถูกต้อง หรือข้อผิดพลาดของแผ่นป้ายชื่อ ผู้ผลิตที่มีเอกสารการควบคุมคุณภาพขาออก เช่น กระบวนการตรวจสอบที่อธิบายไว้ในเอกสารของผู้ผลิตรายนี้ เกี่ยวกับหน้า ตรวจสอบอัตราส่วนการหมุนในทุกหน่วยก่อนจัดส่ง ดังนั้นให้เพิ่มเช็คเดียวกันนี้ในรายการการตรวจสอบที่เข้ามาของคุณ

ปลดพลังงานหม้อแปลงและแยกออกจากวงจร
เชื่อมต่อมิเตอร์ TTR เข้ากับบุชชิ่งไฟฟ้าแรงสูงและแรงต่ำ โดยคำนึงถึงเครื่องหมายขั้วไฟฟ้า
ตั้งค่าและยืนยันตำแหน่งก๊อกก่อนเริ่มการวัด
บันทึกอัตราส่วนสำหรับทุกการแตะและแต่ละเฟสของยูนิตสามเฟส

ถ้า no TTR meter is available, you can apply a safe low voltage, for example 24 V AC, to the primary and measure the secondary voltage with a multimeter, then divide. The result will be close, but the accuracy depends on your voltmeter class and the insulation condition of the unit.

ข้อผิดพลาดทั่วไปเมื่อคำนวณอัตราส่วนการเลี้ยว

การใช้แรงดันไฟเส้นแทนแรงดันเฟส ในหม้อแปลงไฟฟ้าสามเฟส ให้แปลงแรงดันไฟฟ้าของสายป้ายชื่อเป็นแรงดันไฟฟ้าที่คดเคี้ยวจริงก่อนที่จะแบ่ง
การวัดภายใต้ภาระ อัตราส่วนแรงดันไฟฟ้าจะเปลี่ยนไปตามกระแสโหลดเนื่องจากความต้านทานของขดลวดและปฏิกิริยารีแอกแตนซ์ วัดด้วยวงจรเปิดรอง
ละเว้นตำแหน่งการแตะ เครื่องเปลี่ยนต๊าปจะเปลี่ยนการหมุนที่มีประสิทธิภาพของขดลวดต๊าป ดังนั้นอัตราส่วนที่วัดได้ที่ต๊าป 1 จะไม่ตรงกับค่าป้ายชื่อสำหรับต๊าป 5
การย้อนกลับระดับประถมศึกษาและมัธยมศึกษา รูปแบบอัตราส่วนต้องตรงกับการใช้งานของคุณ: หม้อแปลงสเต็ปดาวน์ 5:1 ที่เชื่อมต่อด้านหลังทำหน้าที่เป็นอุปกรณ์สเต็ปอัพ 1:5
เชื่อใจคนอ่านคนเดียว การวัด TTR จะเชื่อถือได้ก็ต่อเมื่อแรงดันไฟฟ้ามีเสถียรภาพ ค่าที่อ่านได้สงบลงแล้ว และผลลัพธ์จะถูกนำมาเปรียบเทียบกับการต๊าปและเฟสเดียวกันบนแผ่นป้ายชื่อ

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับอัตราส่วนเทิร์น

อัตราส่วนการหมุนเหมือนกับอัตราส่วนแรงดันไฟฟ้าหรือไม่?

ที่ไม่มีภาระใช่ อัตราส่วนของการหมุนปฐมภูมิต่อทุติยภูมิเท่ากับอัตราส่วนของแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำปฐมภูมิต่อทุติยภูมิ ภายใต้โหลด อัตราส่วนแรงดันไฟที่ขั้วต่อเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยเนื่องจากความต้านทานภายในลดลง ซึ่งเป็นสาเหตุที่การทดสอบอัตราส่วนการหมุนจะดำเนินการกับวงจรเปิดทุติยภูมิเสมอ

อัตราการหมุนส่งผลต่อกระแสไฟฟ้าหรือไม่?

ใช่ ในสัดส่วนผกผัน กระแสทุติยภูมิหารด้วยอัตราส่วนการหมุน จะได้กระแสปฐมภูมิ: I _p = ฉัน _s /ก. หม้อแปลงขนาด 5:1 ที่จ่ายไฟ 10 A บนตัวรองจะดึงกระแสเพียง 2 A บนตัวหลัก โดยไม่สนใจการสูญเสีย

ค่าเผื่ออัตราส่วนการเลี้ยวที่ยอมรับได้คืออะไร?

สำหรับหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังและระบบจำหน่ายส่วนใหญ่ IEC 60076-1 และ IEEE C57.12.90 กำหนดให้อัตราส่วนที่วัดได้อยู่ภายใน 0.5% ของค่าแผ่นป้ายที่ก๊อกพิกัด หม้อแปลงควบคุมและตัวแปลงเสียงที่มีขนาดเล็กกว่ามักใช้ขีดจำกัดเดียวกัน ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดของลูกค้า

ฉันสามารถคำนวณอัตราส่วนรอบจากการวัดค่าความเหนี่ยวนำได้หรือไม่

ทางอ้อมใช่ อัตราส่วนตัวเหนี่ยวนำหลักถึงรองเท่ากับกำลังสองของอัตราส่วนรอบ: L _p /ล _s = a² ดังนั้น a = √(ล _p /ล _s ). สิ่งนี้ทำหน้าที่เป็นการตรวจสอบข้ามเมื่อไม่มีแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า แต่มีความแม่นยำน้อยกว่าเนื่องจากการเหนี่ยวนำขึ้นอยู่กับการซึมผ่านของแกนกลางและช่องว่างอากาศ

อัตราส่วนการหมุนเป็นตัวเลขที่มีประโยชน์ที่สุดเพียงตัวเดียวบนแผ่นป้ายหม้อแปลง เมื่อคุณคำนวณจากรอบ แรงดันไฟฟ้า หรือกระแสแล้ว คุณสามารถตรวจสอบหน่วยที่เข้ามา ตรวจจับขดลวดที่ชำรุด สั่งซื้อการเปลี่ยนใหม่ด้วยข้อกำหนดที่ถูกต้อง และออกแบบหม้อแปลงแบบกำหนดเองได้อย่างมั่นใจ ใช้สูตรง่ายๆ วัดโดยไม่มีโหลด และระบุเสมอว่าคุณกำลังทำงานกับแรงดันไฟฟ้าแบบเฟสหรือสายไฟในอุปกรณ์สามเฟส