กระแสของหม้อแปลงไฟฟ้า: สูตรหลักและรอง + สูตร

กระแสไฟฟ้าของหม้อแปลง: คู่มือปฏิบัติ (พร้อมสูตรและของจริง-ตัวอย่างของโลก)

หากคุณเคยต้องปรับขนาดสายเคเบิล ตั้งรีเลย์ป้องกัน หรือค้นหาสาเหตุที่เบรกเกอร์สะดุด คุณรู้อยู่แล้วว่าการควบคุมกระแสของหม้อแปลงถือเป็นเรื่องใหญ่

พูดง่ายๆ ก็คือ กระแสของหม้อแปลงคือการไหลของกระแสไฟฟ้าที่เคลื่อนที่ผ่านขดลวด แต่มันก็ไม่ใช่เรื่องคงที่เสมอไป คุณอาจต้องรับมือทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสิ่งที่เกิดขึ้นกระแสโหลดปกติ กระแสไฟไหลเข้า-ไม่มีเลย หรือ-กระแสไฟกระชากพุ่งกระฉูดกะทันหันเมื่อคุณเพิ่มพลังให้กับสิ่งนั้นเป็นครั้งแรก.

มาดูสิ่งหนึ่งกันตรงจากค้างคาว:หม้อแปลงไฟฟ้าไม่ได้สร้างกระแสเป็นเพียงคนกลางในการถ่ายโอนพลังงานระหว่างวงจรที่ใช้การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า. ปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ไหลจริงนั้นขึ้นอยู่กับชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวบางส่วน เช่น แรงดันไฟฟ้า ความจุของหม้อแปลง (kVA) โหลดที่คุณห้อยอยู่ ตัวประกอบกำลัง และแม้แต่ประสิทธิภาพของหม้อแปลงเอง

หากคุณเป็นวิศวกร ช่างไฟฟ้า หรือช่างซ่อมบำรุง สิ่งเหล่านี้มีความสำคัญ ทำไม เพราะคุณต้องการมันสำหรับการปรับขนาดหม้อแปลง การเลือกสายเคเบิลที่เหมาะสม การออกแบบแผนการป้องกัน และ-เอาจริงเอาจัง-ในการแก้ปัญหาเมื่อสิ่งต่างๆ ผิดพลาด

ในคู่มือนี้ เราจะอธิบายกระแสหลักและกระแสทุติยภูมิ, อัตราส่วนกระแส, กระแสไม่- กระแสโหลด, กระแสพิกัด และกระแสไหลเข้าที่น่ารำคาญ. ใช่ เราจะยกตัวอย่างการคำนวณเชิงปฏิบัติ มาให้ มันสมเหตุสมผลแล้ว

หม้อแปลงทุกตัวมีขดลวดหลักสองเส้น:หลัก (เชื่อมต่อกับแหล่งพลังงานของคุณ) และรอง (เชื่อมต่อกับโหลดของคุณ).

กระแสไฟฟ้าหลัก (Ip)คือกระแสที่ดึงมาจากแหล่งจ่าย

กระแสทุติยภูมิ (เป็น)คือกระแสที่ส่งไปยังโหลด

หลักปฏิบัติทั่วไป: ยิ่งหม้อแปลงมีขนาดใหญ่ (kVA สูง) ก็สามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าได้มากขึ้นเท่านั้น หม้อแปลงขนาดเล็ก? ออกแบบมาเพื่อการใช้งานที่เบากว่า

สำหรับหม้อแปลงในอุดมคติ (ตามทฤษฎี ไม่มีการสูญเสีย) กำลังไฟฟ้าเข้าเท่ากับกำลังไฟฟ้าเอาท์พุต:

ที่ไหน:

V_p​= แรงดันไฟฟ้าปฐมภูมิ

V_s= แรงดันไฟฟ้าทุติยภูมิ

I_p​=กระแสหลัก

I_s​=กระแสทุติยภูมิ

นี่คือเหตุผลว่าทำไมกสเต็ป-หม้อแปลงดาวน์แรงดันตกแต่ดันกระแสขึ้น กำลังจะยังคงเท่าเดิม แต่แรงดันไฟฟ้า-ส่วนที่ต้องแลกในปัจจุบัน-เป็นเรื่องจริง

ความสัมพันธ์ระหว่างกระแสหลักและกระแสทุติยภูมิจะลดลงตามอัตราส่วนรอบ เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าขึ้นอยู่กับจำนวนรอบในแต่ละขดลวด:

และเนื่องจากพลังงานได้รับการอนุรักษ์ (อีกครั้ง ในโลกอุดมคติ):

ซึ่งก็หมายถึง:

ในภาษาอังกฤษธรรมดา: กระแสไฟฟ้าเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้ามกับแรงดันไฟฟ้า หากคุณลดแรงดันไฟฟ้าลงจาก 11 kV เป็น 400 V คุณควรเชื่อว่ากระแสทุติยภูมิจะสูงกว่ากระแสหลักอย่างมาก

ตัวอย่าง: การคำนวณกระแสหลัก

สมมติว่าเรามีหม้อแปลงไฟฟ้าที่มี:

แรงดันไฟฟ้าหลัก: 10,000 V

แรงดันไฟสำรอง: 400 V

กระแสไฟสำรอง: 500 A

กระแสหลักจะเป็น:

ดังนั้นคุณกำลังผลักดัน500 A ที่ด้านแรงดันต่ำ-แต่เพียงดึงเกี่ยวกับ20 A จากด้านแรงดันไฟสูง-. ใน-หม้อแปลงในโลกแห่งความเป็นจริง ตัวเลขเหล่านี้เปลี่ยนแปลงเล็กน้อยเนื่องจากการสูญเสียแกน การสูญเสียทองแดง และฟลักซ์การรั่วไหล- ดังนั้นกำลังอินพุตจึงสูงกว่าเอาต์พุตเล็กน้อยเสมอ

ความเข้าใจผิดที่พบบ่อย: "หากไม่มีโหลด แสดงว่าหม้อแปลงไม่ได้ทำอะไรเลย"

ผิด. มันยังคงดึงกระแสไฟฟ้าจำนวนเล็กน้อย สิ่งนี้เรียกว่าไม่-กระแสโหลด(หรือกระแสที่น่าตื่นเต้น/แม่เหล็ก) แม้ว่าช่องเปิดรองจะเปิด แต่ช่องหลักยังต้องการน้ำเพียงเล็กน้อยเพื่อรักษาฟลักซ์แม่เหล็กในแกนกลาง กระแสส่วนหนึ่งจะสร้างสนามแม่เหล็ก และส่วนที่เหลือครอบคลุมการสูญเสียแกนกลางจากฮิสเทรีซิสและกระแสไหลวน

กระแสไฟที่ไม่มี-นี้มักจะเป็นเพียงส่วนเล็กๆ ของกระแสไฟที่กำหนด สำหรับหม้อแปลงที่ใหญ่กว่าและดีกว่า- หม้อแปลงที่ได้รับการออกแบบมาดียิ่งขึ้น ก็ยังถูกกว่าด้วยวัสดุแม่เหล็กและโครงสร้างที่ได้รับการปรับปรุง

เมื่อคุณเชื่อมต่อโหลดเข้ากับด้านทุติยภูมิ กระแสทุติยภูมิจะเพิ่มขึ้นตามความต้องการกำลังไฟฟ้าของโหลดนั้น

ยกตัวอย่างมอเตอร์อุตสาหกรรม กระแสที่ดึงออกมานั้นขึ้นอยู่กับมันอัตรากำลัง แรงดันไฟฟ้า และตัวประกอบกำลัง. คุณสามารถประมาณกระแสโหลดได้โดยใช้:

ที่ไหน:

P=กำลังโหลด

V=แรงดันไฟฟ้า

PF=ตัวประกอบกำลัง

เมื่อโหลดรองเพิ่มขึ้น ฝั่งหลักจะดึงกระแสไฟมากขึ้นโดยอัตโนมัติเพื่อให้ตรงกัน สิ่งนี้มักเรียกว่าสะท้อนกระแสเนื่องจากความต้องการโหลดทุติยภูมิจะ "สะท้อน" กลับไปยังโหลดปฐมภูมิผ่านการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

ที่จัดอันดับปัจจุบันคือกระแสต่อเนื่องสูงสุดหม้อแปลงไฟฟ้าสามารถบรรทุกแรงดันไฟฟ้าและความจุ kVA ได้อย่างปลอดภัย ปกติจะเจอสิ่งนี้ที่ป้ายชื่อหรือคำนวณจากเรตติ้ง

ทราบกระแสโหลดเต็มเป็นสิ่งสำคัญเมื่อคุณเลือกเซอร์กิตเบรกเกอร์ สายเคเบิล บัสบาร์ หรืออุปกรณ์ป้องกัน ใช้หม้อแปลงไฟฟ้าให้สูงกว่ากระแสไฟที่กำหนดนานเกินไป และคุณจะได้รับความร้อนมากเกินไป ฉนวนมีอายุเร็วขึ้น และอายุการใช้งานสั้นลง

นี่เป็นหนึ่งในงานทั่วไปที่คุณจะต้องเจอใน-การแปลง kVA เป็นแอมป์ นี่คือวิธีการทำ

หม้อแปลงเฟสเดียว-

ตัวอย่างที่ 1: 5 kVA หม้อแปลงเฟสเดียว-
ที่ 230 โวลต์:

ดังนั้น กระแสไฟโหลดสำรองเต็ม-จะอยู่ที่ประมาณ 21.7 A

หม้อแปลงไฟฟ้าสามเฟส-

โดยที่ VLLVLL​ คือแรงดันไฟฟ้าระหว่างเส้น-ถึง-

ตัวอย่าง 2: 50 kVA หม้อแปลงสามเฟส-
ที่ 400 โวลต์:

ดังนั้น กระแสโหลดเต็ม-จะอยู่ที่ประมาณ 72.2 A

ตัวอย่างที่ 3: คำนวณกระแสหลักจากกระแสทุติยภูมิ

ที่ให้ไว้:

แรงดันไฟฟ้าหลัก: 11 กิโลโวลต์

แรงดันไฟสำรอง: 415 V

กระแสไฟสำรอง: 1,000 A

การใช้อัตราส่วนปัจจุบัน:

กระแสไฟฟ้าปฐมภูมิออกมาประมาณ 37.7 A.

กระแสไหลเข้าคือไฟกระชากชั่วคราวที่เกิดขึ้นอย่างกะทันหันเมื่อคุณเปิดหม้อแปลงครั้งแรก ใช้งานได้ไม่นาน แต่อาจสูงกว่ากระแสไฟที่กำหนดได้หลายเท่า-และอาจสร้างความเสียหายให้กับระบบการป้องกันได้

ทำไมมันถึงเกิดขึ้น? เมื่อจ่ายแรงดันไฟฟ้าครั้งแรก ฟลักซ์แม่เหล็กในแกนกลางอาจเกินระดับปกติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากมีแม่เหล็กเหลือค้างจากครั้งสุดท้ายที่มันทำงาน

เพื่อหลีกเลี่ยงอาการปวดหัวเหล่านี้ วิศวกรจึงให้ความสำคัญกับการเลือกเบรกเกอร์ เส้นโค้งเวลา-ปัจจุบัน เทคนิคการสลับการควบคุม และรีเลย์ป้องกันการตั้งค่า.

ทั้งสองมีแม่เหล็กโดยธรรมชาติ แต่ก็ไม่เหมือนกัน:

หม้อแปลงดึงกระแสโดยไม่มีโหลดหรือไม่?
ใช่. นั่นคือกระแสไม่-ที่เราพูดถึง-ซึ่งจำเป็นสำหรับการรักษาฟลักซ์และครอบคลุมการสูญเสียแกนกลาง

คุณจะคำนวณกระแสหลักและกระแสทุติยภูมิได้อย่างไร?
ใช้สูตร kVA และแรงดันไฟฟ้าด้านบน และจำความสัมพันธ์:

ทำไมกระแสหลักถึงต่ำเมื่อกระแสรองเปิด?
เนื่องจากไม่มีโหลดที่ต้องการกำลังไฟ กระแสหลักจ่ายกระแสแม่เหล็กเพียงเล็กน้อยและการสูญเสียแกนกลางเท่านั้น

หม้อแปลงสามารถดึงกระแสไฟเกินพิกัดได้หรือไม่?
ใช่ แต่โดยปกติจะเป็นเพียงช่วงสั้น ๆ เท่านั้น การโอเวอร์โหลดชั่วคราวอาจเป็นเรื่องปกติ ขึ้นอยู่กับการออกแบบ แต่การโอเวอร์โหลดอย่างต่อเนื่องจะทำให้ฉนวนเสียหายและอายุการใช้งานสั้นลง

กระแสปฐมภูมิและกระแสทุติยภูมิเคลื่อนที่ในทิศทางตรงกันข้ามสัมพันธ์กับแรงดันไฟฟ้า

อัตราส่วนสภาพคล่องเป็นไปตามอัตราส่วนการหมุน

แม้ว่าจะไม่มีโหลด หม้อแปลงก็ดึงกระแสไฟฟ้าได้บางส่วน

คุณสามารถคำนวณกระแสไฟที่กำหนดได้จาก kVA และแรงดันไฟฟ้า

สูตรสำคัญที่ต้องจำ:

เฟสเดียว-:

สาม-ระยะ:

กระแสพุ่งเข้าเป็นแบบชั่วคราว แต่จำเป็นต้องคำนึงถึงในการออกแบบการป้องกัน

การทำความเข้าใจกระแสของหม้อแปลงไม่ได้เป็นเพียงวิชาการเท่านั้น-แต่ยังช่วยให้คุณเลือกอุปกรณ์ที่เหมาะสม ทำให้ระบบมีความน่าเชื่อถือ และมองเห็นปัญหาก่อนที่จะกลายเป็นความล้มเหลวที่มีราคาแพง

ติดต่อได้เลย