làm thế nào để thiết kế một máy biến áp？

Tính toán tỷ số vòng dây máy biến áp

Tỷ số vòng của một máy biến áp được tính toán bằng cách sử dụng mối quan hệ cơ bản giữa điện áp hoặc dòng điện sơ cấp và thứ cấp. Tỷ số vòng dây N bằng điện áp sơ cấp chia cho điện áp thứ cấp (N = Vpri/Vsec), cũng bằng dòng điện thứ cấp chia cho dòng điện sơ cấp (N = Isec/Ipri) . Đối với máy biến áp lõi ferrite được sử dụng trong các ứng dụng tần số cao, số vòng dây sơ cấp có thể được tính theo công thức: Npri = (Vin × 10^8) / (4 × f × Bmax × Ac) , trong đó Vin là điện áp đầu vào, f là tần số chuyển mạch, Bmax là mật độ từ thông tối đa (thường là 1300-2000 Gauss) và Ac là diện tích mặt cắt hiệu dụng của lõi.

Ví dụ tính toán thực tế

Hãy xem xét thiết kế bộ chuyển đổi DC-DC với các tham số sau: Vin = 10,5V, Vout = 330V, f = 50 kHz, Bmax = 1500G và Ac = 1,25 cm² (lõi ETD39). Phép tính lượt chính mang lại: Npri = (10,5 × 10^8) / (4 × 50000 × 1500 × 1,25) = 3,2 lượt , làm tròn thành 3 lượt. Tỷ số điện áp là 330/10,5 ≈ 31,4, do đó số vòng dây thứ cấp sẽ là 3 × 32 = 96 lượt , dẫn đến tỷ số vòng xấp xỉ 32:1.

Máy biến áp hiện tại hoạt động như thế nào

Máy biến dòng điện (CT) hoạt động trên Định luật cảm ứng điện từ của Faraday . Khi dòng điện xoay chiều chạy qua dây dẫn sơ cấp, nó sẽ tạo ra một từ trường biến đổi theo thời gian tạo ra một dòng điện tỷ lệ trong cuộn dây thứ cấp. Mối quan hệ cơ bản là I_primary/I_secondary = N_secondary/N_primary . Ví dụ, một CT 600:5 có 120 vòng dây thứ cấp và 1 vòng dây sơ cấp tạo ra dòng điện thứ cấp chính xác là 5A khi dòng điện 600A chạy qua dây sơ cấp.

Nguyên tắc hoạt động chính

• Dòng sơ cấp tạo ra từ thông trong lõi qua dây dẫn (thường là một vòng)
• Lõi từ tập trung và dẫn từ thông tới cuộn thứ cấp
• Từ thông thay đổi gây ra EMF trong cuộn thứ cấp nhiều vòng
• Dòng điện thứ cấp chạy qua tải được kết nối (đồng hồ đo hoặc rơle)
• Đầu ra thứ cấp tiêu chuẩn là 5A hoặc 1A để tương thích với các nhạc cụ

Cảnh báo an toàn quan trọng: Không bao giờ để hở mạch thứ cấp CT khi cuộn sơ cấp đang được cấp điện. Điều này có thể tạo ra hàng ngàn volt do bão hòa lõi, tạo ra nguy cơ điện giật, đánh thủng lớp cách điện và hư hỏng thiết bị. Luôn đoản mạch các thiết bị đầu cuối thứ cấp trong quá trình lắp đặt hoặc bảo trì.

Máy biến dòng điện vết thương so với loại thanh

CT loại vết thương có cuộn dây sơ cấp và thứ cấp chuyên dụng được quấn trên lõi từ tính, mang lại độ chính xác cao hơn (Lớp 0,2-0,5) và linh hoạt trong việc lựa chọn tỷ lệ thanh toán hiện hành. CT dạng thanh sử dụng một thanh dây dẫn đặc làm cuộn sơ cấp một vòng, cung cấp độ bền cơ học vượt trội cho các ứng dụng hiện tại cao và giảm rò rỉ từ thông để đo chính xác nhưng với chi phí cao hơn.

Các loại máy biến áp

Máy biến áp được phân loại theo cấu trúc, ứng dụng và loại lõi. Máy biến áp điện được sử dụng trong các hệ thống truyền tải (thường >33kV), trong khi máy biến áp phân phối giảm điện áp cho người dùng cuối (11kV đến 415V). Máy biến áp đo lường bao gồm máy biến dòng (CT) và máy biến điện áp (VT) để đo lường và bảo vệ.

Theo xây dựng

• Loại lõi: Các cuộn dây bao quanh các chi cốt lõi; phổ biến cho các ứng dụng điện áp cao
• Loại vỏ: Lõi bao quanh cuộn dây; cung cấp bảo vệ cơ học tốt hơn
• hình xuyến: Lõi hình vòng có các cuộn dây phân bố đều; rò rỉ thông lượng tối thiểu

Các loại máy biến áp hiện tại theo cách lắp đặt

• Lõi rắn: Lõi một mảnh yêu cầu ngắt điện mạch; độ chính xác Lớp 0,2-0,5
• Lõi chia: Thiết kế bản lề để lắp đặt trang bị thêm; độ chính xác Lớp 1-3
• Loại cửa sổ: Lõi rỗng để đi qua cáp; linh hoạt cho các kích cỡ dây dẫn khác nhau

Những câu hỏi thường gặp về Transformers

CT có thể đo dòng điện một chiều không?

Không. Máy biến dòng tiêu chuẩn chỉ hoạt động với dòng điện xoay chiều. Chúng đòi hỏi một từ trường thay đổi để tạo ra dòng điện thứ cấp. DC tạo ra từ trường tĩnh, không tạo ra đầu ra bền vững. Để đo DC, hãy sử dụng cảm biến Hiệu ứng Hall, cuộn dây Rogowski hoặc điện trở shunt.

Gánh nặng CT là gì và tại sao nó lại quan trọng?

Tải trọng là tổng tải kết nối với thiết bị thứ cấp CT, được đo bằng VA (volt-ampe) hoặc ohm. Vượt quá gánh nặng định mức sẽ làm suy giảm độ chính xác và bão hòa tiềm năng . Xếp hạng gánh nặng tiêu chuẩn bao gồm 1,25 VA, 5 VA và 15 VA. Tính tổng gánh nặng bằng tổng của tất cả các thiết bị được kết nối cộng với điện trở nối dây.

Làm cách nào để chọn giữa CT đo sáng và CT bảo vệ?

CT đo sáng (Lớp 0,1, 0,2, 0,5) ưu tiên độ chính xác trong điều kiện tải bình thường để lập hóa đơn và quản lý năng lượng. CT bảo vệ (Lớp 5P, 10P) được thiết kế để tránh bão hòa khi có dòng điện sự cố, đảm bảo rơle nhận được tín hiệu cắt chính xác. Không bao giờ thay thế CT đo sáng cho các ứng dụng bảo vệ.

Nguyên nhân gây bão hòa CT?

Bão hòa xảy ra khi lõi từ không thể hấp thụ thêm từ thông, thường là do dòng điện sơ cấp quá mức (điều kiện lỗi) hoặc gánh nặng cao . Các triệu chứng bao gồm méo dạng sóng, lỗi tỷ lệ và lỗi góc pha. CT bảo vệ được thiết kế với lõi lớn hơn để chịu được 20-30 lần dòng điện định mức mà không bão hòa.

Tỷ lệ CT phổ biến là gì?