Flere svingete transformatorer

Både AC/DC og DC/DC strømomformere og strømforsyninger bruker transformatoren. Transformatorer er en viktig komponent i enhver elektrisk krets. Den kan øke og trappe ned spenningene til en sikker grense. Transformatorer er en må-ha-komponent for enhver krets som har DC-utgang og linjespenningsinngang. I DC/DC-kretsen fungerer transformatoren ved å bytte PWM-signalene i stedet for AC sinussignalet.

Flerviklingstransformatorer kan gi oss utgangseffekten med høy effektivitet og over flere skinner. Disse transformatorene har flere sekundære spoler for å øke eller redusere inngangsspenningen til ønsket verdi. Disse transformatorene brukes også til isolering av flere skinner i et kraftsystem.

Rask oversikt:

• Hva er Multiple Winding Transformer
• Introduksjon til Dual Voltage Transformers
• Flere svingete transformatorkraner
• Spenningskonfigurasjoner for transformatorer med flere viklinger
• Hva er Center Tapped Multi Winding Transformer
• Sentrerte transformatorer som bruker dobbeltspenningstransformator
• Konklusjon

Hva er Multiple Winding Transformer

Transformatorer som har mer enn én vikling på hver side, kalles Flere svingete transformatorer . De har vanligvis én primærvikling og to eller flere sekundærviklinger. Disse transformatorene er nyttige for forskjellige formål, for eksempel spenningsregulering, isolasjon og impedanstilpasning.

Transformatorer med flere viklinger fungerer på samme måte som vanlige transformatorer. En forskjell er at de har mer enn én vikling på hver side . For å koble dem sammen, må vi sjekke spenningspolaritetene til hver vikling, som er merket med prikker. Prikkene viser den positive (eller negative) enden av viklingen.

Transformatorer fungerer på gjensidig induksjon, noe som betyr at spenningen i hver vikling er proporsjonal med antall omdreininger, som vist nedenfor:

Kraften i hver vikling er den samme, så forholdet mellom svinger er lik forholdet mellom spenninger. For eksempel, hvis primærviklingen har 10 omdreininger og 100 volt, og sekundærviklingen har 5 omdreininger, er sekundærspenningen 50 volt. Slik kan flerviklingstransformatorer ha forskjellige utgangsspenninger for forskjellige spoler.

En transformator som kan ha forskjellige sekundærer med variable ledningssvinger. Antall omdreininger påvirker spenningen til elektrisiteten. Flere svinger betyr høyere spenning og færre svinger betyr lavere spenning. Så en transformator kan lage forskjellige spenninger for forskjellige enheter fra en strømkilde. Dette er nyttig for elektroniske kretser, som strømforsyninger og omformere.

Følgende er en flerviklingstransformator med flere sekundære viklingsforbindelser. Hver av disse sekundærviklingene gir en annen spenningsutgang.

Vi kan bruke primærviklingen individuelt eller koble den med et par forskjellige andre viklinger for å betjene en transformator. Den sekundære viklingsforbindelsen avhenger imidlertid av hvor mye spenning vi trenger på utgangssiden. Sekundærvikling i parallell konfigurasjon er kun mulig hvis de to viklingene som kobles sammen må være elektrisk identiske. Med andre ord må deres strøm- og spenningsverdier samsvare.

Introduksjon til Dual Voltage Transformers

Dobbeltspenningstransformatorer inneholder doble primærviklinger og doble sekundærviklinger. Spennings- og strømspesifikasjonene for begge primære er identiske. På samme måte er spennings- og strømverdiene til begge sekundærviklingene også de samme. Disse transformatorene er utformet på en slik måte at de kan brukes i forskjellige applikasjoner. Vi kan endre transformatoruttakene til disse viklingene for å lage en serie og parallell kombinasjon for høyere strøm- og spenningskrav. Disse typene flerviklingstransformatorer kalles Dobbeltspenningstransformatorer .

Flere svingete transformatorkraner

Noen transformatorer er utformet på en slik måte at du kan endre turforholdet ved å endre primær- og sekundærsideforbindelsene. Disse forbindelsene på primær- eller sekundærsiden av en transformator kalles transformatorkraner .

Transformatorkoblingsskjemaet viser enkelttappskoblingen av primær- og sekundærviklinger. I dette bildet kan vi se at vindingene til den sekundære (400) er flere enn vindingene til den primære (100) spolen. Så dette er koblingsskjemaet til en nedtrappingstransformator som har en dobbel primær- og dobbel sekundærvikling.

Den gitte transformatoren har doble primær- og doble sekundærviklinger. I disse viklingene kalles hver ende en terminal og det er et par terminaler for hver vikling.

Primære eller høyspente sideterminaler er navngitt H1 og H2 .

Mens du ser på transformatoren fra sekundærsiden, er høyspenningsterminalen til transformatoren merket som H1 . I følge CSA er dette gjort til en industristandard for merking av høyspentterminalen når man ser den fra sekundærsiden.

Tilsvarende er de andre høyspenningsviklingssideklemmene merket som H3 og H4 .

Fra figuren kan vi se at for merking av sekundærterminalen til en høyspenningstransformator er bokstaven som brukes X . De to sekundære eller lavspente sideklemmene er merket X ₁ , X ₂ , og X ₃ , X ₄ .

Transformatorer med dobbel vikling i hver av sine primære og sekundære viklinger har fordelen. På denne måten kobles hvert par av transformatorviklinger enten i serie eller parallelt.

Vurder nå koblingsskjemaet for transformatorkranen nedenfor. Denne konfigurasjonen inneholder også dobbel primær- og dobbel sekundærvikling. Her er begge viklingene på primærsiden i serie, mens sekundærene er parallelle.

Fra krantilkoblingen kan du se det på høyspentsiden, terminal H2 er koblet til terminalen H3 . Så på denne måten er begge høyspentviklingene i serie med hverandre. Antall vindinger for begge høyspent-primærviklingene er 400 vindinger hver. Så primær- eller høyspenningssiden har totalt 800 omdreininger.

Terminal X ₁ på lavspenningssiden er koblet til terminal X ₃ , mens terminal X ₂ er sammenføyd med terminal X ₄ .

De to lavspentviklingene, hver med 100 omdreininger, er koblet parallelt. Dette skaper en enkelt sekundærvikling som har totalt 100 omdreininger.

Så denne transformatoren har en 800-omdreinings primær og en 100-omdreinings sekundær og er nå konfigurert som en nedtrappingstransformator med et omdreiningsforhold på 8:1 .

Vurder nå at den samme transformatoren har en annen konfigurasjon av kranforbindelser. I dette scenariet er høyspenningsviklingene og lavspentviklingene koblet sammen i serie.

Høyspentviklingene har to 400-omdreininger primærviklinger, som er koblet i serie. Dette vil skape en høyspent enkeltvikling med totalt 800 omdreininger. Tilsvarende er de to 100-svingers lavspenningsviklingene også koblet i serie. Dette vil resultere i en enkelt sekundærvikling med 200 omdreininger. Så det nye modifiserte svingforholdet som vi får er nå 800:200 eller 4:1 .

I denne konfigurasjonen av transformatoren er begge viklingene på primærsiden i parallellkopling, mens forbindelsene til begge sekundærsidene er i serie. Siden primærviklingene er parallelle, vil begge 400-sving-primærviklingene fungere som en enkelt primærvikling med 400 vindinger.

Begge viklingene på sekundærsidene er koblet i serie, med hver 1000 omdreininger. Begge disse utgjør en enkelt 200-omdreinings sekundær lavspentvikling. Det nye dreieforholdet som vi vil få for denne transformatorkonfigurasjonen er 400:200 eller 2:1 .

Så vi har dekket forskjellige konfigurasjoner av transformatoren med dobbel primær- og dobbel sekundærvikling. På denne måten kan vi justere de primære og sekundære kranforbindelsene for å gi forskjellige dreieforhold.

Spenningskonfigurasjoner for transformatorer med flere viklinger

Ulike konfigurasjoner gjør det mulig å koble til de flere viklingstransformatorene. Tilkoblingen av hver type avhenger av flere faktorer som hvor mye er utgangsspenningen vi trenger, og strømbussen som vi må koble til en transformator. Det avhenger også av spolekonfigurasjonen om primær- eller sekundærsiden er koblet i serie eller i parallell konfigurasjon.

La oss ta en titt på noen hovedkonfigurasjoner av multi-viklingstransformatorer:

1. Multi-Winding Transformer Configuration

En flerviklingstransformator har doble primære og doble sekundærviklinger. Tenk på følgende flerviklingstransformator gitt på bildet:

Noen hovedkarakteristikker til en flerviklingstransformator er:

• Transformatorer kan ha flere primærviklinger, flere sekundære viklinger eller begge deler.
• Maksimal spenning på hver vikling av høyspenningssiden er den laveste av de to spenningene.
• Maksimal spenning på hver lavspenningsvikling er den laveste av de to sekundærspenningene.
• Isolasjon kan bli skadet av enhver spenning høyere enn spesifiserte klassifiseringer.
• Hver vikling av en transformator kan trygt håndtere halve kilovolt-ampere (kVA) karakteren til transformatoren.
• For å få den nødvendige spenningen kan vi koble batterier i serie eller parallelt.

2. Multi-coil distribusjonstransformator

Den gitte transformatoren er klassifisert som 50 kVA, 2400/4800 V – 120/240 V. Av dette kan vi konkludere med at høyspentsiden tåler maksimalt 2400 V per vikling. Og denne spenningen vil alltid være mindre av de to spenningene. Tilsvarende er lavspenningssiden eller sekundærsideviklingen vurdert til en maksimal spenning på 120 V per vikling. Husk at overskridelse av disse spenningsverdiene kan skade isolasjonen.

Tilkobling på primærsiden (høyspent).

• Hvis du vil koble høyspentsiden av denne 50 kVA-transformatoren til en 4800 V-buss, må du koble de to viklingene i serie. På denne måten vil 4800 V bussspenningen deles jevnt, og hver vikling må tåle belastningen på 2400 V.
• Når du kobler høyspentsiden til en 2400 V-buss, gå for en parallellkobling. Dette vil sørge for at hver av viklingene opplever 2400 V.

Tilkobling på sekundærsiden (lavspenning).

• For å koble opp lavspennings- eller sekundærsiden til en 240 V-buss, koble de to viklingene i serie. Dette deler bussspenningen likt, og gir 120 V til hver vikling.
• Hvis du skal koble lavspentsiden til en 120 V-buss, bruk en parallellkobling. På denne måten kommer hver vikling til å fungere med 120 V.

3. Gjeldende beregninger

I en transformator kan volt-ampere (VA)-vurderingen beregnes ved å ta produktet av spenning med strømmen. Transformatoren som er gitt i forrige konfigurasjon kan bare håndtere halvparten av den totale kVA. Hver høyspenningsvikling og hver lavspentvikling er vurdert til 25 kVA.

Beregning av strøm for høyspenningsvikling (primær):

Så fra resultatet ovenfor kan vi konkludere med at den maksimale strømmen høyspentviklingen kan håndtere er 10,4 ampere.

Beregning av strøm for lavspenningsvikling (sekundær):

For lavspentvikling er den maksimale strømmen den kan håndtere 208,3 ampere.

La oss nå se på de kombinerte verdiene når begge spolene vurderes sammen:

Beregning av strøm for høyspenningsvikling (primær) med full VA:

Den maksimale strømmen for høyspenningsviklingen når begge spolene til primæren tas i betraktning er 10,4 ampere.

Beregning av strøm for lavspenningsvikling (sekundær) med full VA:

Igjen er den maksimale strømmen for lavspenningsviklingen 208,3 ampere.

Så enten vi vurderer en enkelt spole og halve VA eller begge spolene med full VA, forblir de beregnede maksimalstrømmene for både høyspennings- og lavspentviklingene de samme. Dette skyldes den spesifikke utformingen og vurderingen til transformatoren.

4. Tre ledningstilkoblinger av multi-viklingstransformator

Sentrering av transformatoren med enkeltlinjen vil resultere i 120 V utgang, mens dobbelttrykking med begge linjene vil gi deg 240 V.

I tretråds sekundærkoblinger (120/240 V) vil transformatoren kun levere full kVA når den har en perfekt balansert last. En ubalansert last fører til at en vikling blir overbelastet. Dette vil resultere i å overgå gjeldende karakter, da hver vikling bare kan håndtere halvparten av nominell kVA.

Hva er Center Tapped Multi Winding Transformer

En sentertapptransformator er designet for å gi deg to forskjellige sekundærspenninger. Disse spenningene er I _EN og I _B , med en delt forbindelse mellom dem. Dette oppsettet av transformatoren vil skape en to-fase, 3-leder strømkilde.

Sekundærspenningene og forsyningsspenningen I _s er like og i direkte proporsjon. Som et resultat er kraften i hver vikling den samme. Spenningene over disse sekundærviklingene avhenger av dreieforholdet.

I diagrammet ovenfor kan du se en standard sentertapptransformator. Det sentrale tappepunktet er i midten av sekundærviklingen. Det vil skape en felles forbindelse for to sekundærspenninger som er like store, men motsatte i polaritet. Når du jorder senterkranen, vil I _EN spenningen vil bli positiv i forhold til bakken. Mens I _B vil bli negativ og er i motsatt retning. Dette betyr at de er elektrisk 180° ute av fase.

Det er imidlertid en ulempe å bruke en ujordet sentertapptransformator. På grunn av den ujevne strømmen gjennom den tredje koblingen, vil det resultere i ubalanserte spenninger i de to sekundærviklingene. Du vil se dette tilfellet spesielt når lasten er ubalansert.

Sentrerte transformatorer som bruker dobbeltspenningstransformator

Vi kan også lage en senteruttakstransformator ved å bruke dobbeltspenningstransformatoren. For å gjøre dette, koble sekundærviklingene i serie og deres midtledd som fungerer som kranen. Hvis utgangen til hver sekundærvikling er V, vil den totale utgangsspenningen til sekundæren være 2V.

Konklusjon

Flere viklingstransformatorer har mange bruksområder i elektriske og elektroniske kretser. Disse dobbelt- eller flerviklingstransformatorene kan levere forskjellige utgangsspenninger avhengig av antall sekundære omdreininger. Flere viklingstransformatorer kan kobles sammen i serier eller parallelle konfigurasjoner for å sende ut de økte spenningene eller strømmene. Du kan også lage en sentertappet transformator ved å koble begge sekundærviklingene deres i serie.