Трансформатори са више намотаја

И АЦ/ДЦ и ДЦ/ДЦ претварачи и извори напајања користе трансформатор. Трансформатори су витална компонента сваког електричног кола. Може повећавати и спуштати напоне до безбедне границе. Трансформатори су обавезна компонента за свако коло које има ДЦ излаз и линијски напон. У ДЦ/ДЦ колу, трансформатор ради тако што пребацује ПВМ сигнале уместо АЦ синусоидног сигнала.

Трансформатори са више намотаја могу нам дати излазну снагу са високом ефикасношћу и преко више шина. Ови трансформатори имају више секундарних намотаја за повећање или смањење улазног напона до жељене вредности. Ови трансформатори се такође користе за изолацију више шина у електроенергетском систему.

Брзи преглед:

• Шта је трансформатор са више намотаја
• Увод у двонапонске трансформаторе
• Трансформаторске славине са више намотаја
• Конфигурације напона за трансформаторе са више намотаја
• Шта је трансформатор са више намотаја са централним резом
• Трансформатори са централним резом који користе двонапонски трансформатор
• Закључак

Шта је трансформатор са више намотаја

Трансформатори који имају више од једног намотаја са обе стране се називају Трансформатори са више намотаја . Обично имају један примарни намотај и два или више секундарних намотаја. Ови трансформатори су корисни за различите сврхе, као што су регулација напона, изолација и усклађивање импедансе.

Трансформатори са више намотаја раде на исти начин као и обични трансформатори. Једна разлика је у томе што имају више од једног намотаја на обе стране . Да бисмо их спојили заједно, потребно је да проверимо поларитете напона сваког намотаја, који су означени тачкама. Тачке показују позитиван (или негативан) крај намотаја.

Трансформатори раде на међусобној индукцији, што значи да је напон у сваком намотају пропорционалан броју завоја, као што је приказано испод:

Снага у сваком намотају је иста, па је однос навоја једнак односу напона. На пример, ако примарни намотај има 10 завоја и 100 волти, а секундарни намотај има 5 завоја, онда је секундарни напон 50 волти. Овако трансформатори са више намотаја могу имати различите излазне напоне за различите намотаје.

Трансформатор који може имати различите секундаре са променљивим завојима жице. Број обртаја утиче на напон струје. Више завоја значи већи напон, а мање завоја значи нижи напон. Дакле, трансформатор може направити различите напоне за различите уређаје из једног извора електричне енергије. Ово је корисно за електронска кола, као што су извори напајања и претварачи.

Следи трансформатор са више намотаја са вишеструким везама секундарних намотаја. Сваки од ових секундарних намотаја даје другачији излазни напон.

Можемо користити примарни намотај појединачно или га повезати са паром различитих других намотаја за рад трансформатора. Међутим, веза секундарног намотаја зависи од тога колики нам је напон потребан на излазној страни. Секундарни намотај у паралелној конфигурацији је могућ само ако два намотаја која су повезана морају бити електрични идентична. Другим речима, њихове вредности струје и напона морају се подударати.

Увод у двонапонске трансформаторе

Двонапонски трансформатори садрже двоструки примарни намотај и двоструки секундарни намотај. Спецификације напона и струје оба примарна су идентичне. Слично томе, вредности напона и струје оба секундарна намотаја су такође исте. Ови трансформатори су дизајнирани на такав начин да се могу користити у различитим апликацијама. Можемо да променимо трансформаторске славине ових намотаја да бисмо створили серијску и паралелну комбинацију за веће захтеве струје и напона. Ове врсте трансформатора са више намотаја се називају Двонапонски трансформатори .

Трансформаторске славине са више намотаја

Неки трансформатори су дизајнирани на такав начин да можете променити њихов однос окретања променом примарне и секундарне бочне везе. Ови прикључци на примарној или секундарној страни трансформатора се називају трансформаторске славине .

Дијаграм повезивања трансформатора приказује једноструки прикључак примарног и секундарног намотаја. На овој слици можемо видети да су завоји секундарног (400) већи од завоја примарне (100) завојнице. Дакле, ово је дијаграм повезивања опадајућег трансформатора који има двоструки примарни и двоструки секундарни намотај.

Дати трансформатор има двоструки примарни и двоструки секундарни намотај. У овим намотајима, сваки крај се назива терминал и постоји пар терминала за сваки намотај.

Примарни или високонапонски бочни терминали су именовани Х₁ и Х₂ .

Гледајући трансформатор са секундарне стране, високонапонски терминал трансформатора је означен као Х₁ . Према ЦСА, ово је постало индустријски стандард за означавање високонапонског терминала када се види са секундарне стране.

Слично, остали терминали са стране намотаја високог напона су означени као Х₃ и Х₄ .

Са слике можемо видети да се за означавање секундарног терминала високонапонског трансформатора користи слово Икс . Два секундарна или нисконапонска бочна терминала су означена Икс ₁ , Икс ₂ , и Икс ₃ , Икс ₄ .

Трансформатори који имају двоструки намотај у сваком од својих примарних и секундарних намотаја имају предност. На овај начин се сваки пар намотаја трансформатора спаја или серијски или паралелно.

Сада размотрите дијаграм повезивања славине трансформатора испод. Ова конфигурација такође садржи двоструки примарни и двоструки секундарни намотај. Овде су оба намотаја на примарној страни у серији, док су секундари паралелни.

Са прикључка на славину то можете видети на високонапонској страни, терминалу Х₂ је повезан са терминалом Х₃ . Дакле, на овај начин, оба високонапонска намотаја су у серији један са другим. Број завоја за оба примарна високонапонска намотаја је по 400 завоја. Дакле, примарна или високонапонска страна има укупно 800 завоја.

Терминал Икс ₁ на страни ниског напона повезан је са терминалом Икс ₃ , док је терминал Икс ₂ је спојен са терминалом Икс ₄ .

Два нисконапонска намотаја, сваки са по 100 завоја, повезана су паралелно. Ово ствара један секундарни намотај који има укупно 100 завоја.

Дакле, овај трансформатор има примарни од 800 обртаја и секундар од 100 обртаја и сада је конфигурисан као опадајући трансформатор са односом окретања од 8:1 .

Сада размотрите исти трансформатор који има другачију конфигурацију прикључака славине. У овом сценарију, високонапонски и нисконапонски намотаји су међусобно повезани у серији.

Високонапонски намотаји имају два примарна намотаја од 400 обртаја, који су спојени у серију. Ово ће створити високонапонски појединачни намотај са укупно 800 завоја. Слично томе, два нисконапонска намотаја од 100 обртаја су такође повезана у серију. Ово ће резултирати једним секундарним намотајем са 200 завоја. Дакле, нови модификовани однос окретања који ћемо добити је сада 800:200 или 4:1 .

У овој конфигурацији трансформатора оба намотаја примарне стране су у паралелној вези, док су везе обе секундарне стране у серији. Пошто су примарни намотаји паралелни, оба примарна намотаја од 400 завоја ће деловати као један примарни намотај са 400 завоја.

Оба намотаја на секундарним странама су повезана у серију, при чему сваки има 1000 завоја. Обоје заједно стварају један секундарни нисконапонски намотај од 200 завоја. Нови однос окретања који ћемо добити за ову конфигурацију трансформатора је 400:200 или 2:1 .

Дакле, покрили смо различите конфигурације трансформатора са двоструким примарним и двоструким секундарним намотајем. На овај начин можемо подесити примарне и секундарне прикључке славине да бисмо добили различите односе окретања.

Конфигурације напона за трансформаторе са више намотаја

Различите конфигурације омогућавају повезивање трансформатора са више намотаја. Повезивање сваког типа зависи од више фактора као што су колики је излазни напон који нам је потребан и магистрала напајања на коју треба да повежемо трансформатор. Такође зависи од конфигурације завојнице да ли су примарна или секундарна страна повезана у серију или паралелно.

Хајде да погледамо неке главне конфигурације трансформатора са више намотаја:

1. Конфигурација трансформатора са више намотаја

Трансформатор са више намотаја има двоструки примарни и двоструки секундарни намотај. Размотрите следећи трансформатор са више намотаја дат на слици:

Неке главне карактеристике трансформатора са више намотаја су:

• Трансформатори могу имати више примарних намотаја, више секундарних намотаја или обоје.
• Максимални напон на сваком намотају на високонапонској страни је нижи од два напона.
• Максимални напон на сваком нисконапонском намотају је најнижи од два секундарна напона.
• Изолација може бити оштећена било којим напоном који је већи од наведених вредности.
• Сваки намотај трансформатора може безбедно да поднесе половину вредности киловолт-ампера (кВА) трансформатора.
• Да бисмо добили потребан напон, можемо спојити батерије у серију или паралелно.

2. Мулти-цоил дистрибутивни трансформатор

Дати трансформатор је 50 кВА, 2400/4800 В – 120/240 В. Из овога се може закључити да високонапонска страна може да поднесе максимално 2400 В по намотају. И овај напон ће увек бити мањи од два напона. Слично, нисконапонски или секундарни бочни намотај је оцењен на максималном напону од 120 В по намотају. Запамтите, прекорачење ових напона може оштетити изолацију.

Примарна бочна (високонапонска) веза

• Ако желите да повежете високонапонску страну овог трансформатора од 50 кВА са магистралом од 4800 В, мораћете да повежете два намотаја у серију. На овај начин ће напон сабирнице од 4800 В бити равномерно подељен, при чему ће сваки намотај морати да поднесе оптерећење од 2400 В.
• Када повезујете високонапонску страну на магистралу од 2400 В, идите на паралелну везу. Ово ће осигурати да сваки од намотаја доживи, 2400 В.

Секундарна бочна (нисконапонска) веза

• Да бисте повезали нисконапонску или секундарну страну на магистралу од 240 В, повежите два намотаја у серију. Ово подједнако дели напон магистрале, обезбеђујући 120 В за сваки намотај.
• Ако треба да повежете нисконапонску страну са магистралом од 120 В, користите паралелну везу. На овај начин сваки намотај ради са 120 В.

3. Текући прорачуни

У трансформатору, вредност волт-ампера (ВА) се може израчунати узимањем производа напона са струјом. Трансформатор који је дат у претходној конфигурацији може да поднесе само половину укупне кВА. Сваки високонапонски намотај и сваки нисконапонски намотај су оцењени на 25 кВА.

Израчунавање струје за високонапонски намотај (примарни):

Дакле, из горњег резултата можемо закључити да је максимална струја коју високонапонски намотај може поднијети је 10,4 А.

Израчунавање струје за нисконапонски намотај (секундарно):

За нисконапонски намотај, максимална струја коју може да поднесе је 208,3 А.

Сада, погледајмо комбиноване вредности када се оба намотаја разматрају заједно:

Израчунавање струје за високонапонски намотај (примарни) са пуним ВА:

Максимална струја за високонапонски намотај када се узму у обзир оба намотаја примара је 10,4 А.

Израчунавање струје за нисконапонски намотај (секундарни) са пуним ВА:

Опет, максимална струја за нисконапонски намотај је 208,3 А.

Дакле, било да узмемо у обзир један калем и половину ВА или оба намотаја са пуним ВА, израчунате максималне струје за високонапонске и нисконапонске намотаје остају исте. То је због специфичног дизајна и рејтинга трансформатора.

4. Трожичне везе трансформатора са више намотаја

Централно тапкање трансформатора са једном линијом ће резултирати излазом од 120 В, док ће двоструко тапкање са обе линије дати 240 В.

У трожичним секундарним везама (120/240 В), трансформатор ће испоручити пуну кВА само када има савршено избалансирано оптерећење. Неуравнотежено оптерећење доводи до преоптерећења једног намотаја. Ово ће резултирати превазилажењем тренутне вредности, јер сваки намотај може да поднесе само половину називне кВА.

Шта је трансформатор са више намотаја са централним резом

Централни трансформатор је дизајниран да вам пружи два различита секундарна напона. Ови напони су ИН _А и ИН _Б , са заједничком везом између њих. Ово подешавање трансформатора ће створити двофазни, 3-жични извор напајања.

Секундарни напони и напон напајања ИН _стр су једнаке и у директној сразмери. Као резултат, снага у сваком намотају је иста. Напони на овим секундарним намотајима зависе од односа обртаја.

На дијаграму изнад можете видети стандардни трансформатор са централном славином. Централна тачка точења је у центру секундарног намотаја. То ће створити заједничку везу за два секундарна напона који су једнаки по величини, али супротни по поларитету. Када уземите централну славину, ИН _А напон ће постати позитиван у односу на уземљење. Док ИН _Б постаће негативан и у супротном је смеру. То значи да су електрични за 180° ван фазе.

Међутим, постоји недостатак коришћења неуземљеног трансформатора са централном славином. Због неравномерног протока струје кроз трећу везу, то ће довести до неуравнотежених напона у два секундарна намотаја. Видећете овај случај посебно када су оптерећења неуравнотежена.

Трансформатори са централним резом који користе двонапонски трансформатор

Такође можемо да направимо трансформатор са централним одводом коришћењем двоструког напонског трансформатора. Да бисте то урадили, спојите секундарне намотаје у серију и њихову средишњу везу која служи као славина. Ако је излаз сваког секундарног намотаја В, онда ће укупан излазни напон секундара бити 2В.

Закључак

Трансформатори са више намотаја имају многе примене у електричним и електронским колима. Ови трансформатори са два или више намотаја могу да испоручују различите излазне напоне у зависности од броја секундарних навоја. Трансформатори са више намотаја могу бити међусобно повезани у серијску или паралелну конфигурацију за излаз повећаних напона или струја. Такође можете креирати трансформатор са централним одводом тако што ћете повезати оба њихова секундарна намотаја у серију.