Transformatoare cu înfășurare multiple

Atât convertoarele de putere AC/DC, cât și DC/DC și sursele de alimentare folosesc transformatorul. Transformatoarele sunt o componentă vitală a oricărui circuit electric. Poate crește și reduce tensiunile până la o limită sigură. Transformatoarele sunt o componentă obligatorie pentru orice circuit care are ieșire DC și intrare de tensiune de linie. În circuitul DC/DC, transformatorul funcționează prin comutarea semnalelor PWM în loc de semnalul sinusoidal AC.

Transformatoarele cu mai multe înfășurări ne pot oferi puterea de ieșire cu eficiență ridicată și pe mai multe șine. Aceste transformatoare au mai multe bobine secundare pentru a crește sau a reduce tensiunea de intrare la valoarea dorită. Aceste transformatoare sunt, de asemenea, utilizate pentru izolarea mai multor șine într-un sistem de alimentare.

Prezentare rapidă:

• Ce este transformatorul cu înfășurare multiplă
• Introducere în transformatoarele cu dublă tensiune
• Robinete de transformare cu înfășurare multiple
• Configurații de tensiune pentru transformatoare cu mai multe înfășurări
• Ce este transformatorul cu înfășurare multiplă cu filet central
• Transformatoare centrate folosind un transformator dublu de tensiune
• Concluzie

Ce este transformatorul cu înfășurare multiplă

Se numesc transformatoare care au mai multe înfășurări pe fiecare parte Transformatoare cu înfășurare multiple . De obicei, au o înfășurare primară și două sau mai multe înfășurări secundare. Aceste transformatoare sunt utile pentru diferite scopuri, cum ar fi reglarea tensiunii, izolarea și potrivirea impedanței.

Transformatoarele cu mai multe înfășurări funcționează în același mod ca transformatoarele obișnuite. O diferență este că au mai mult de o înfăşurare pe fiecare parte . Pentru a le conecta împreună, trebuie să verificăm polaritățile de tensiune ale fiecărei înfășurări, care sunt marcate cu puncte. Punctele arată capătul pozitiv (sau negativ) al înfășurării.

Transformatoarele funcționează pe inducție reciprocă, ceea ce înseamnă că tensiunea din fiecare înfășurare este proporțională cu numărul de spire, așa cum se arată mai jos:

Puterea din fiecare înfășurare este aceeași, deci raportul spirelor este egal cu raportul tensiunilor. De exemplu, dacă înfășurarea primară are 10 spire și 100 volți, iar înfășurarea secundară are 5 spire, atunci tensiunea secundară este de 50 volți. Acesta este modul în care transformatoarele cu înfășurare multiple pot avea tensiuni de ieșire diferite pentru diferite bobine.

Un transformator care poate avea diferite secundare cu spire variabile ale firului. Numărul de spire afectează tensiunea electricității. Mai multe spire înseamnă o tensiune mai mare și mai puține ture înseamnă o tensiune mai mică. Deci, un transformator poate produce tensiuni diferite pentru diferite dispozitive dintr-o singură sursă de electricitate. Acest lucru este util pentru circuitele electronice, cum ar fi sursele de alimentare și convertoarele.

Urmează un transformator cu mai multe înfășurări cu mai multe conexiuni secundare. Fiecare dintre aceste înfășurări secundare oferă o tensiune de ieșire diferită.

Putem folosi înfășurarea primară individual sau o putem conecta cu o pereche de alte înfășurări diferite pentru a opera un transformator. Cu toate acestea, conexiunea înfășurării secundare depinde de câtă tensiune avem nevoie pe partea de ieșire. Înfășurarea secundară în configurație paralelă este posibilă numai dacă cele două înfășurări care sunt conectate trebuie să fie identice din punct de vedere electric. Cu alte cuvinte, valorile nominale de curent și tensiune trebuie să se potrivească.

Introducere în transformatoarele cu dublă tensiune

Transformatoarele de tensiune dublă conțin înfășurări primare duble și înfășurări secundare duble. Specificațiile de tensiune și curent ale ambelor primare sunt identice. În mod similar, valorile nominale de tensiune și curent ale ambelor înfășurări secundare sunt, de asemenea, aceleași. Aceste transformatoare sunt proiectate astfel încât să poată fi utilizate în diferite aplicații. Putem schimba robinetele transformatorului acestor înfășurări pentru a crea o combinație în serie și paralelă pentru cerințe mai mari de curent și tensiune. Aceste tipuri de transformatoare cu înfășurare multiplă sunt denumite Transformatoare duble de tensiune .

Robinete de transformare cu înfășurare multiple

Unele transformatoare sunt proiectate în așa fel încât să le puteți modifica raportul de rotație prin schimbarea conexiunilor laterale primare și secundare. Aceste conexiuni de pe laturile primare sau secundare ale unui transformator sunt numite robinete de transformator .

Schema de conectare a transformatorului arată conexiunea cu un singur robinet a înfășurărilor primare și secundare. În această imagine, putem vedea că spirele secundare (400) sunt mai mari decât spirele bobinei primare (100). Deci aceasta este schema de conectare a unui transformator coborâtor având o înfășurare dublă primară și secundară dublă.

Transformatorul dat are duble înfășurări primare și duble secundare. În aceste înfășurări, fiecare capăt este numit terminal și există o pereche de terminale pentru fiecare înfășurare.

Bornele laterale primare sau de înaltă tensiune sunt denumite H₁ și H₂ .

În timp ce se uită la transformator din partea secundară, terminalul de înaltă tensiune a transformatorului este etichetat ca H₁ . Potrivit CSA, acesta a devenit un standard industrial pentru etichetarea terminalului de înaltă tensiune atunci când îl vedeți din partea secundară.

În mod similar, celelalte terminale laterale de înfășurare de înaltă tensiune sunt etichetate ca H₃ și H₄ .

Din figură putem observa că pentru etichetarea terminalului secundar al unui transformator de înaltă tensiune litera folosită este X . Cele două terminale secundare sau laterale de joasă tensiune sunt etichetate X ₁ , X ₂ , și X ₃ , X ₄ .

Transformatoarele care au înfășurare dublă în fiecare înfășurare primară și secundară au un avantaj. În acest fel, fiecare pereche de înfășurări ale transformatorului este îmbinată fie în serie, fie în paralel.

Acum luați în considerare schema de conectare a transformatorului de mai jos. Această configurație conține, de asemenea, dublă înfășurare primară și dublă secundară. Aici, ambele înfășurări de pe partea primară sunt în serie, în timp ce secundarele sunt în paralel.

Din conexiunea la robinet, puteți vedea că pe partea de înaltă tensiune, borna H₂ este conectat cu terminalul H₃ . Deci, în acest fel, ambele înfășurări de înaltă tensiune sunt în serie între ele. Numărul de spire pentru ambele înfășurări primare de înaltă tensiune este de 400 de spire fiecare. Deci partea primară sau de înaltă tensiune are un total de 800 de spire.

Terminal X ₁ pe partea de joasă tensiune este legat de bornă X ₃ , în timp ce terminal X ₂ este conectat cu terminalul X ₄ .

Cele două înfășurări de joasă tensiune, fiecare cu 100 de spire, sunt conectate în paralel. Acest lucru creează o singură înfășurare secundară care are un total de 100 de spire.

Deci, acest transformator are un primar de 800 de ture și un secundar de 100 de ture și acum este configurat ca un transformator coborâtor cu un raport de rotație de 8:1 .

Acum luați în considerare același transformator având o configurație diferită a conexiunilor la robinet. În acest scenariu, înfășurările de înaltă tensiune și înfășurările de joasă tensiune sunt interconectate în serie.

Înfășurările de înaltă tensiune au două înfășurări primare de 400 de ture, care sunt îmbinate în serie. Acest lucru va crea o înfășurare unică de înaltă tensiune cu un total de 800 de spire. În mod similar, cele două înfășurări de joasă tensiune de 100 de ture sunt, de asemenea, legate în serie. Acest lucru va avea ca rezultat o singură înfășurare secundară cu 200 de spire. Deci noul raport de viraj modificat pe care îl vom obține este acum 800:200 sau 4:1 .

În această configurație a transformatorului, ambele înfășurări ale părții primare sunt în paralel, în timp ce conexiunile ambelor părți secundare sunt în serie. Deoarece înfășurările primare sunt în paralel, ambele înfășurări primare de 400 de spire vor acționa ca o singură înfășurare primară cu 400 de spire.

Ambele înfășurări de pe părțile secundare sunt conectate în serie, fiecare având 1000 de spire. Ambele se adună pentru a crea o singură înfășurare secundară de joasă tensiune cu 200 de ture. Noul raport de rotație pe care îl vom obține pentru această configurație de transformator este 400:200 sau 2:1 .

Așadar, am acoperit diferite configurații ale transformatorului cu înfășurare duală primară și secundară dublă. În acest fel, putem ajusta conexiunile primare și secundare pentru a obține rapoarte de rotație diferite.

Configurații de tensiune pentru transformatoare cu mai multe înfășurări

Configurațiile diferite fac posibilă conectarea transformatoarelor de înfășurare multiple. Conexiunea fiecărui tip depinde de mai mulți factori, cum ar fi cât de mult este tensiunea de ieșire de care avem nevoie și magistrala de alimentare la care trebuie să conectăm un transformator. De asemenea, depinde de configurația bobinei dacă părțile primare sau secundare sunt conectate în serie sau în configurație paralelă.

Să aruncăm o privire la câteva configurații principale ale transformatoarelor cu mai multe înfășurări:

1. Configurația transformatorului cu mai multe înfășurări

Un transformator cu mai multe înfășurări are duble înfășurări primare și duble secundare. Luați în considerare următorul transformator cu înfășurări multiple prezentat în imagine:

Unele caracteristici principale ale unui transformator cu înfășurare multiplă sunt:

• Transformatoarele pot avea mai multe înfășurări primare, mai multe înfășurări secundare sau ambele.
• Tensiunea maximă pe fiecare înfășurare a părții de înaltă tensiune este cea mai mică dintre cele două tensiuni.
• Tensiunea maximă pe fiecare înfășurare de joasă tensiune este cea mai mică dintre cele două tensiuni secundare.
• Izolația poate fi deteriorată de orice tensiune mai mare decât valorile nominale specificate.
• Fiecare înfășurare a unui transformator poate gestiona în siguranță jumătate din valoarea nominală kilovolt-amperi (kVA) a transformatorului.
• Pentru a obține tensiunea necesară, putem conecta bateriile în serie sau în paralel.

2. Transformator de distribuție cu mai multe bobine

Transformatorul dat este evaluat ca 50 kVA, 2400/4800 V – 120/240 V. Din aceasta putem concluziona că partea de înaltă tensiune poate gestiona maximum 2400 V per înfășurare. Și această tensiune va fi întotdeauna mai mică dintre cele două tensiuni. În mod similar, înfășurarea laterală de joasă tensiune sau secundară este evaluată la o tensiune maximă de 120 V per înfășurare. Rețineți că depășirea acestor tensiuni nominale poate deteriora izolația.

Conexiune pe partea primară (de înaltă tensiune).

• Dacă doriți să conectați partea de înaltă tensiune a acestui transformator de 50 kVA la o magistrală de 4800 V, va trebui să conectați cele două înfășurări în serie. În acest fel, tensiunea magistralei de 4800 V va fi împărțită uniform, fiecare înfășurare trebuind să suporte sarcina de 2400 V.
• Când conectați partea de înaltă tensiune la o magistrală de 2400 V, alegeți o conexiune în paralel. Acest lucru se va asigura că fiecare dintre experiențele de înfășurare, 2400 V.

Conexiune secundară (tensiune joasă).

• Pentru a conecta partea de joasă tensiune sau secundară la o magistrală de 240 V, conectați cele două înfășurări în serie. Aceasta împarte tensiunea magistralei în mod egal, furnizând 120 V fiecărei înfășurări.
• Dacă trebuie să conectați partea de joasă tensiune la o magistrală de 120 V, utilizați o conexiune paralelă. În acest fel, fiecare înfășurare începe să funcționeze cu 120 V.

3. Calcule curente

Într-un transformator, valoarea nominală volt-amperi (VA) poate fi calculată luând produsul dintre tensiune și curent. Transformatorul care este dat în configurația anterioară poate gestiona doar jumătate din kVA total. Fiecare înfăşurare de înaltă tensiune şi fiecare înfăşurare de joasă tensiune sunt evaluate la 25 kVA.

Calcularea curentului pentru înfășurarea de înaltă tensiune (primar):

Deci, din rezultatul de mai sus, putem concluziona că curentul maxim pe care îl poate suporta înfășurarea de înaltă tensiune este de 10,4 Amperi.

Calcularea curentului pentru înfășurarea de joasă tensiune (secundar):

Pentru înfășurarea de joasă tensiune, curentul maxim pe care îl poate suporta este de 208,3 Amperi.

Acum, să ne uităm la valorile combinate atunci când ambele bobine sunt considerate împreună:

Calcularea curentului pentru înfășurarea de înaltă tensiune (primar) cu VA completă:

Curentul maxim pentru înfășurarea de înaltă tensiune atunci când sunt luate în considerare ambele bobine ale primarului este de 10,4 Amperi.

Calcularea curentului pentru înfășurarea de joasă tensiune (secundar) cu VA completă:

Din nou, curentul maxim pentru înfășurarea de joasă tensiune este de 208,3 Amperi.

Deci, indiferent dacă luăm în considerare o singură bobină și jumătate din VA sau ambele bobine cu VA complet, curenții maximi calculați atât pentru înfășurările de înaltă tensiune, cât și pentru cele de joasă tensiune rămân aceleași. Acest lucru se datorează designului și ratingului specific al transformatorului.

4. Conexiuni cu trei fire ale transformatorului cu înfășurare multiplă

Atingerea centrală a transformatorului cu o singură linie va avea ca rezultat o ieșire de 120 V, în timp ce atingerea dublă cu ambele linii vă va oferi 240 V.

În conexiunile secundare cu trei fire (120/240 V), transformatorul va furniza kVA complet numai atunci când are o sarcină perfect echilibrată. O sarcină dezechilibrată are ca rezultat supraîncărcarea unei înfășurări. Acest lucru va duce la depășirea curentului nominal, deoarece fiecare înfășurare poate gestiona doar jumătate din kVA nominal.

Ce este transformatorul cu înfășurare multiplă cu filet central

Un transformator central este proiectat pentru a vă oferi două tensiuni secundare diferite. Aceste tensiuni sunt ÎN _A și ÎN _B , cu o conexiune comună între ei. Această configurație a transformatorului va crea o sursă de alimentare cu două faze, cu 3 fire.

Tensiunile secundare și tensiunea de alimentare ÎN _p sunt egale și direct proporționale. Ca urmare, puterea din fiecare înfășurare este aceeași. Tensiunile pe aceste înfășurări secundare depind de raportul de rotație.

În diagrama de mai sus, puteți vedea un transformator central standard. Punctul central de atingere se află în centrul înfășurării secundare. Va crea o conexiune comună pentru două tensiuni secundare care sunt egale ca mărime, dar opuse ca polaritate. Când împămânți robinetul central, ÎN _A tensiunea va deveni pozitivă în raport cu pământul. In timp ce ÎN _B va deveni negativ și este în direcția opusă. Aceasta înseamnă că sunt defazate electric la 180°.

Cu toate acestea, există un dezavantaj în utilizarea unui transformator central neîmpământat. Din cauza fluxului neuniform de curent prin a treia conexiune, va avea ca rezultat tensiuni dezechilibrate în cele două înfășurări secundare. Veți vedea acest caz mai ales când sarcinile sunt dezechilibrate.

Transformatoare centrate folosind un transformator dublu de tensiune

De asemenea, putem crea un transformator central folosind transformatorul dublu de tensiune. Pentru a face acest lucru, conectați înfășurările secundare în serie și legătura lor centrală servind drept robinet. Dacă ieșirea fiecărei înfășurări secundare este V, atunci tensiunea totală de ieșire a secundarului va fi de 2V.

Concluzie

Transformatoarele cu înfășurare multiple au multe aplicații în circuitele electrice și electronice. Aceste transformatoare cu înfășurare dublă sau cu înfășurare multiplă pot furniza tensiuni de ieșire diferite în funcție de raportul numărului de spire secundare. Mai multe transformatoare de înfășurare pot fi interconectate în configurații în serie sau în paralel pentru a scoate tensiunile sau curenții crescuti. De asemenea, puteți crea un transformator centrat prin conectarea ambelor înfășurări secundare în serie.