Cara Mengira Nisbah Pusingan Transformer: Formula, Contoh dan Petua Pengujian

Anda baru sahaja menerima sekumpulan transformer daripada pembekal, dan papan nama tertera 230 V primer, 12 V sekunder. Sebelum anda memasukkannya ke dalam produk anda, anda perlu mengetahui satu nombor: nisbah lilitan. Nilai tunggal itu memberitahu anda sama ada kiraan penggulungan sepadan dengan reka bentuk, sama ada unit akan menghasilkan voltan keluaran yang dijangkakan, dan sama ada masa yang berbaloi untuk menjalankan urutan ujian penuh.

Jawapan ringkas, dinyatakan di hadapan: nisbah pusingan pengubah ialah a = N _p / N _s , lilitan lilitan primer dibahagikan dengan lilitan lilitan sekunder, dan tanpa beban ia juga lebih kurang sama dengan V _p / V _s . Daripada perhubungan itu anda boleh meramalkan voltan sekunder, arus beban, galangan terpantul, dan hasil ujian nisbah lilitan standard.

Maksud Nisbah Pusingan Transformer

Transformer memindahkan tenaga elektrik antara dua belitan melalui teras magnet yang dikongsi. Penggulungan primer membentuk fluks magnet, dan penggulungan sekunder mempunyai voltan teraruh di dalamnya. Nisbah pusingan dikira pada dua belitan menentukan berapa banyak perubahan voltan antara input dan output.

Dalam pengubah dua belitan konvensional:

N _p = bilangan lilitan pada belitan primer
N _s = bilangan lilitan pada belitan sekunder
a = N _p / N _s = nisbah pusingan

Jika a lebih besar daripada 1, pengubah menurunkan voltan. Jika a kurang daripada 1, ia menaikkan voltan. Ini bukan sekadar definisi akademik: ia adalah parameter pertama yang dibandingkan oleh jurutera dengan papan nama apabila pengubah tiba di bangku simpanan, dan ia adalah nombor yang sama yang dikunci oleh pengeluar semasa reka bentuk penggulungan.

Utama: 1000 pusingan (83.3%)

Menengah: 200 pusingan (16.7%)

Rendah 1000 pusingan dan menengah 200 pusingan memberikan nisbah 5:1.

Formula Nisbah Giliran dan Cara Penggunaannya

Formula nisbah pusingan piawai untuk pengubah ideal mengambil tiga bentuk setara:

a = N _p / N _s — takrif kiraan penggulungan
a ≈ V _p / V _s — definisi voltan, diukur tanpa beban
a = saya _s / saya _p — perhubungan semasa, yang terpakai apabila sekunder menghantar arus

Untuk transformer yang ideal, ketiga-tiganya menghasilkan nilai yang sama. Transformer sebenar menyimpang sedikit kerana rintangan belitan dan reaktans kebocoran menghasilkan penurunan voltan dalaman, jadi nisbah voltan terminal hanya tepat tanpa beban. Dalam unit yang dibina dengan baik, perbezaannya adalah kecil, tetapi ia penting apabila anda menjalankan ujian penerimaan atau membandingkan ukuran dengan papan nama.

Tiga cara yang setara untuk menyatakan nisbah lilitan, ditunjukkan untuk pengubah 230 V / 46 V.
Definisi	Formula	Nilai contoh
Berpusing	a = N _p / N _s	1000 / 200 = 5.00
Voltan	a = V _p / V _s	230 / 46 = 5.00
semasa	a = saya _s / saya _p	10 A / 2 A = 5.00

Kaedah voltan ialah pintasan praktikal untuk mengira nisbah lilitan di kedai atau di lapangan: gunakan voltan AC rendah yang diketahui pada satu belitan, ukur voltan litar terbuka pada belitan yang lain, dan bahagikan dua bacaan. Anda tidak perlu melepaskan pengubah untuk mengira giliran. Nisbah pusingan juga mengawal pantulan impedans: galangan beban Z _L pada bahagian kedua muncul sebagai a² × Z _L daripada terminal utama, itulah sebabnya pengubah audio dan isyarat bergantung pada nisbah yang ditetapkan dengan teliti untuk pemadanan impedans.

Rajah 1 — Voltan sekunder menurun apabila nisbah lilitan meningkat (230 V primer).

Contoh Berfungsi: Transformer Injak Turun 230 V hingga 46 V

Katakan papan nama pengubah berbunyi 230 V primer, 46 V sekunder. Nisbah pusingan ialah:

a = 230 / 46 = 5

Ini bermakna primer mempunyai lima kali lebih banyak lilitan daripada sekunder. Jika primer mempunyai 1000 lilitan, sekunder mempunyai 200 lilitan. Hubungan semasa ialah songsang: jika sekunder membekalkan beban 10 A, arus primer ialah I _p = saya _s / a = 10 / 5 = 2 A .

Apabila anda mereka bentuk atau menentukan penggulungan tersuai, pengiraan yang lebih berguna berjalan ke arah lain. Bermula dari primer 230 V dengan 1000 pusingan, setiap pusingan membawa kira-kira 0.23 V. Untuk menghasilkan sekunder 110 V, anda memerlukan kira-kira 110 / 0.23 ≈ 478 pusingan. Carta bar di bawah menunjukkan lilitan sekunder yang diperlukan untuk mencapai voltan sasaran biasa dengan primer ini. Apabila anda menyatakan a pengubah tersuai , pembekal menjalankan pengiraan ini dengan tepat semasa semakan reka bentuk untuk mengesahkan voltan keluaran sebelum prototaip pertama digulung.

Rajah 2 — Pusingan sekunder diperlukan untuk voltan keluaran biasa (230 V primer, 1000 pusingan).

Nisbah Pusingan dalam Transformer Tiga Fasa

Dalam pengubah tiga fasa, nisbah lilitan masih merupakan kuantiti per fasa: a = N _p / N _s = V _{fasa, primer} / V _{fasa, menengah} . Kesilapan yang paling banyak menyebabkan kekeliruan ialah menggunakan nilai voltan talian ke talian secara langsung, kerana voltan talian sama dengan voltan fasa dalam hanya satu daripada dua sambungan belitan biasa.

Voltan manakah yang hendak dimasukkan ke dalam formula nisbah lilitan bagi setiap sambungan tiga fasa.
Sambungan	Voltan talian lwn voltan fasa	Gunakan dalam formula nisbah
Wye (bintang)	V _barisan = √3 × V _fasa	V _fasa (fasa ke neutral)
Delta	V _barisan = V _fasa	V _fasa (fasa ke fasa)

Sebagai contoh, pengubah dengan primer bersambung wye 10 kV dan sekunder bersambung delta 400 V mempunyai voltan fasa 10,000 / √3 ≈ 5,774 V pada primer dan 400 V pada sekunder. Nisbah pusingan ialah 5,774 / 400 ≈ 14.43 , bukan 25, itulah yang anda akan dapat jika anda membandingkan voltan talian secara langsung.

Nisbah Giliran Ujian dalam Amalan

Kaedah kilang dan medan yang diterima ialah ujian nisbah lilitan menggunakan meter nisbah lilitan transformer (TTR) khusus. Meter menggunakan voltan AC rendah pada belitan voltan tinggi, mengukur voltan teraruh pada belitan voltan rendah, dan memaparkan nisbah secara langsung. Ujian dilakukan dengan litar terbuka sekunder supaya arus magnet kekal rendah dan nisbah voltan yang diukur mencerminkan nisbah lilitan sebenar.

Bandingkan nilai yang diukur dengan nisbah papan nama pada kedudukan paip yang sama. Untuk pengubah kuasa dan pengagihan, piawaian industri seperti IEC 60076-1 dan IEEE C57.12.90 biasanya menerima sisihan dalam 0.5% daripada nisbah yang ditentukan. Jika sisihan lebih besar, syak terdapat kecacatan penggulungan, sambungan ketik yang salah atau ralat papan nama. Pengilang dengan kawalan kualiti keluar yang didokumenkan, seperti proses pemeriksaan yang diterangkan pada pengilang ini tentang halaman , sahkan nisbah pusingan pada setiap unit sebelum penghantaran, jadi tambahkan cek yang sama pada senarai pemeriksaan masuk anda.

Nyahtenaga pengubah dan asingkannya daripada litar.
Sambungkan meter TTR ke sesendal voltan tinggi dan rendah, mengikut tanda kekutuban.
Tetapkan dan sahkan kedudukan paip sebelum memulakan pengukuran.
Catatkan nisbah untuk setiap paip dan untuk setiap fasa unit tiga fasa.

Jika no TTR meter is available, you can apply a safe low voltage, for example 24 V AC, to the primary and measure the secondary voltage with a multimeter, then divide. The result will be close, but the accuracy depends on your voltmeter class and the insulation condition of the unit.

Kesilapan Biasa Semasa Mengira Nisbah Giliran

Menggunakan voltan talian dan bukannya voltan fasa. Dalam pengubah tiga fasa, tukarkan voltan talian papan nama kepada voltan penggulungan sebenar sebelum membahagikan.
Mengukur di bawah beban. Nisbah voltan beralih dengan arus beban kerana rintangan belitan dan tindak balas kebocoran. Ukur dengan litar terbuka sekunder.
Mengabaikan kedudukan paip. Penukar pilin menukar pusingan berkesan pada belitan yang diketuk, jadi nisbah yang diukur pada paip 1 tidak akan sepadan dengan nilai papan nama untuk paip 5.
Membalikkan primer dan sekunder. Konvensyen nisbah mesti sepadan dengan aplikasi anda: pengubah injak turun 5:1 yang disambungkan ke belakang bertindak sebagai unit langkah naik 1:5.
Mempercayai satu bacaan. Pengukuran TTR hanya boleh dipercayai apabila voltan stabil, bacaan telah ditetapkan, dan hasilnya dibandingkan dengan paip dan fasa yang sama pada papan nama.

Soalan Lazim Mengenai Nisbah Giliran

Adakah nisbah lilitan sama dengan nisbah voltan?

Tanpa beban, ya. Nisbah lilitan primer kepada sekunder sama dengan nisbah voltan teraruh primer kepada sekunder. Di bawah beban, nisbah voltan terminal berubah sedikit kerana kejatuhan impedans dalaman, itulah sebabnya ujian nisbah pusingan sentiasa dilakukan dengan litar terbuka sekunder.

Adakah nisbah lilitan mempengaruhi arus?

Ya, dalam perkadaran songsang. Arus sekunder dibahagikan dengan nisbah lilitan memberikan arus primer: I _p = saya _s / a. Sebuah transformer 5:1 yang membekalkan 10 A pada sekunder hanya menarik 2 A pada primer, mengabaikan kerugian.

Apakah toleransi nisbah lilitan yang boleh diterima?

Bagi kebanyakan pengubah kuasa dan pengagihan, IEC 60076-1 dan IEEE C57.12.90 memerlukan nisbah yang diukur berada dalam lingkungan 0.5% daripada nilai papan nama pada pili terkadar. Kawalan yang lebih kecil dan pengubah audio sering menggunakan had yang sama, bergantung pada spesifikasi pelanggan.

Bolehkah saya mengira nisbah lilitan daripada ukuran kearuhan?

Secara tidak langsung, ya. Nisbah kearuhan primer-ke-sekunder sama dengan kuasa dua nisbah lilitan: L _p / L _s = a², jadi a = √(L _p / L _s ). Ini berfungsi sebagai semakan silang apabila tiada sumber voltan tersedia, tetapi ia kurang tepat kerana kearuhan bergantung pada kebolehtelapan teras dan jurang udara.

Nisbah pusingan ialah nombor tunggal yang paling berguna pada papan nama pengubah. Setelah anda boleh mengiranya daripada selekoh, voltan atau arus, anda boleh mengesahkan unit masuk, mengesan belitan yang rosak, memesan penggantian dengan spesifikasi yang betul dan mereka bentuk pengubah tersuai dengan yakin. Pastikan formula mudah, ukur tanpa beban dan sentiasa nyatakan sama ada anda menggunakan voltan fasa atau talian dalam peralatan tiga fasa.