Опорный измерительный трансформатор тока
Скачать чертеж Скачать руководство по экплуатации Скачать каталог
Основные вопросы:
Какие трансформаторы тока легко заменить на ТЛО-10 М11АС ?
| ТОЛ-СВЭЛ-10М-29-0,5/10Р-75/5 УХЛ2, 10/15ВА | ТОЛ-10-11.2-2-0,5/10Р-75/5 У2, 10/15ВА |
| ТЛО-10 М11АС на 100% совпадает с ними по техническим и геометрическим показателям | |
| ТОЛ-10-I-2-0,5/10Р-75/5 У2, 10/15ВА | |
| ТЛО-10 М1АС-0,5 Fs10/10Р10-10/15-75/5 У2 б 10кА | |
ТЛО-10 М11АС на 2 см короче. Все остальное на 100% совпадает по техническим и геометрическим показателям | |
При замене на какие трансформаторы предстоит менять местами ошиновку ?
| ТОЛ-СЭЩ-10-11М-0,5/10Р-10/15-75/5 У2 | ТОЛ-СЭЩ-10-11-0,5/10Р-10/15-75/5 У2 |
| ТЛК-СТ-10-15(1)-0,5/10Р10-10ВА/15ВА-75/5-75/5 10 У2 | ТЛК-СТ-10-5(1)-0,5/10Р10-10ВА/15ВА-75/5-75/5 10 У2 |
| ТОЛ-НТЗ-10-01А-0,5 Fs10/10Р10-10/15-75/5 УХЛ2 б 5кА | ТОЛ-НТЗ-10-11А-0,5 Fs10/10Р10-10/15-75/5 УХЛ2 б 5кА |
ТЛО-10 М11АС на 100% совпадает по техническим показателям. На входе шины (Л1 и Л2) переставлены местами | |
В какое оборудование устанавливается?
Эти трансформаторы устанавливаются в Пункт Коммерческого Учета (ПКУ-10 или ПКУ-6). В реклоузер на 6 и 10кВ. в КСО – камеры сборные одностороннего обслуживания.
В схеме: 3ТН + 3ТТ = устанавлиется три трансформатора тока. В схеме: 3ТН + 2ТТ = устанавлиется два трансформатора тока.
Какое расположение шины на входе и выходе Л1 и Л2?
У ТЛО-10 М11АС шина Л2 расположена со стороны шильдика и вторичных обмоток. Такое расположение у ТОЛ-СВЭЛ-10-М-29 или ТОЛ-СВЭЛ-10-1 — оба изготовления «СВЭЛ», у ТОЛ-10-11.2-2 или
У ТОЛ-СЭЩ-10-11М (или ТОЛ-СЭЩ-10-11) и ТОЛ-НТЗ-10-11А (или ТОЛ-НТЗ-10-01А)- шина Л2 расположена с тыльной стороны от вторичных обмоток.
Придется разворачивать трансформаторы на 180º или разворачивать шины на вводе.
.
На сколько киловольт?
Все трансформаторы тока имеют схожую внутренню начинку. Верхний слой — это изоляция на 10кВ. Соответственно их можно устанавливать на 3кВ, 6кВ, 10кВ. Максимальное напряжение 12кВ.
Какой межповерочный интервал?
Межповерочный интервал 8 лет. Срок эксплуатации 30 лет. В паспорте это указано рядом с печатью «Оттиск поверительного клейма».
Какой вес и габариты?
ТЛО-10 М11АС — это корпус «Малыш». Ананалогичные размеры копруса у ТОЛ-10-11.2-2 (изготовления «СЗТТ»), ТОЛ-СВЭЛ-10М-29 (изготовления «СВЭЛ»), ТОЛ-СВЭЛ-10М-29 (изготовления «СВЭЛ»), ТОЛ-СЭЩ-11М (изготовления «Электрощит Самара» (СЭЩ)) и ТЛК-10-15(1) (изготовления «Самарские трансформаторы»-(ОЭНТ)).
Вес=17кг.
Общие габариты. Длина=210мм*Ширина=148мм*Высота=224мм.
Габариты крепления сверху (ввод под шину): Одна шина=40мм. Между крайними болтами двух шин=80мм.
Габариты крепления снизу (на опору) : 95мм * 110мм.
Важно! Размер резьбы и длина крепежных болтов у разных производителей может незначительно разниться. Например: М12х22 и М25х6.
То есть: новые отверстия сверлить не нужно. А вот новые болты подобрать потребуются!
На Евро палете (1,2м*0,8м) умещается в один ряд 25штук.
От стандартного «11 корпуса» (ТОЛ-СЭЩ-10-11, ТОЛ-НТЗ-10-11А или ТЛО-10-М1АС) отличается длиной на 2см. Короче.
Высота идентична — как у «11 корпуса» = 224мм.
Ширина идентична — как у «11 корпуса» = 148мм.
Посадочные крепления у «11корпуса» — идентичны ТОЛу «Малышу».
Как правильно расключить вторичные выводы?
На трансформаторе тока с двумя вторичными выводами у основания трансформатора расположены 4 болта.
Под каждым из которых находится, рельефная на корпусе надпись: 1И1 1И2 2И1 2И2.
2И1 — 2И2 — это вторичные выводы защитной обмотки.
1И1 — соответствует шине сверху трансформатора Л1. Вход или Начало токовой цепи
1И2 — соответствует шине сверху трансформатора Л2. Выход или Конец токовой цепи.
1И1 — 1И2 — расключаются на счетчик или модуль управления.
2И1 — 2И2 — должны соотвественно расключаться на релейную защиту.
В случае, если в оборудовании не предусмотрена релейная защита, выводы 2И1 — 2И2 нельзя
2И1 — 2И2 необходимо расключить между выводами 2И1 — 2И2 у остальных трансформаторов тока и вывести на корпус.
(на «землю»)
Как расшифровать маркировку у разных заводов изготовителей трансформаторов тока?
1.Корпус.
Все заводы изготовители выпускают опорные трансформаторы тока на 6-10кВ в двух основных корпусах.
Аналог ТОЛа «Малыша» или Аналог ТОЛа «11 корпус». Важное геометрическое отличие между ними — длина трансформатора.
1.1.
1.2. ТОЛ- «11 корпус». Для двух и более вторичных обмоток. Со стандартными и завышенными характеристиками. В номиналах от 5/5 до 2500/5.
Корпус пишется в маркировке на втором или третьем месте после слова ТОЛ, ТЛО или ТЛК.
2. Колличество обмоток и их класс точности.
После описания корпуса в маркировке идет описание обмоток.
2.1. Измирительная обмотка
Ее класс точности обозначается 0,5 ; 0,5S ; 0,2 ; 0,2S.
После нее может сразу идти в маркировке защитная характеристика Fs10 ; Fs5. Пример: 0,5Fs10.
2.2. Защитная обмотка
Ее класс точности описывается обозначается 10Р ; 5Р.
После нее может сразу идти в маркировке защитная характеристика 10 ; 20. Пример: 10Р10 ; 5Р20.
3. Мощность обмоток. (нагрузка).
Она обозначается после описания обмоток, до коэффициента трансформации или сразу после.
В каком порядке стоят классы точности обмоток, в таком же соотвествии обозначается мощность.
Стандартное значение для измерительной обмотки 10В*А.
Стандартное значение для защитной обмотки 15В*А.
Завышение нагрузки всегда приводит к повышению стоимости, а иногда и к увеличению размера корпуса.
Пример мощности для двух обмоток: 10/15ВА ; пример мощности для трех обмоток: 10/10/15; 5/10/30; 10/15/15
4. Коэффициент трансформации.
На шильдике он пишется в правой стороне. В паспорте пишется в конце маркировки или в верхней части таблицы паспорта.
Всегда обозначается: » цифра/5″ или «цифра/1».
«/5» — это сила тока у счетчика.
Первоночальный ток ( «цифра/») строго по ГОСТу. И меет занчения:
5/5, 10/5, 15/5, 20/5, 25/5, 30/5, 40/5, 50/5, 75/5, 80/5, 100/5, 150/5, 200/5, 250/5, 300/5, 400/5, 600/5, 800/5, 1000/5, 1250/5, 1500/5, 2000/5, 2500/5.
5. Защитные характеристики в маркировке.
Они могут указываться у разных производителей в маркировке или описываться в паспорте трансформатора.
Основных характеристик три:
5.1. Для измерительной обмотки.
Коэффициент безопасности приборов вторичных обмоток для измерения.
Пишется «Кб=10» или «Fs10». Чем меньше цифра — тем качественней защита.
5.2. Для защитной обмотки.
Номинальная предельная кратность вторичных обмоток для защиты.
Пишется слитно после буквы «10Р» или «Кр=10». Чем больше цифра — тем качественней защита.
5.3. Односекундный ток термической стойкости, кА
Это защита трансформатора тока в случае короткого замыкания.
Не всегда пишется в маркировке. Но всегда обозначается в паспорте.
Минимальная величина определяется ГОСТом. Максимальная величина определяется в зависимости от коэффициента трансформации. Любое значение выбрать нельзя!
Пример: 1,56 кА ; 3,0 кА ; 10,0 кА.
Ток электродинамической стойкости расчитывается умножением односекундного тока на 2,4.
6. Климатическое исполение.
Оно установлено строго по ГОСТу. И должно быть представлено на шильдике или в паспорте.
Пример: УХЛ2, У2, У3, Т2.
Как выбрать трансформатор тока?
1.1. Коэффициент трансформации трансформатора тока в зависимости от силового трансформатора ТМГ
Формула для просчета выглядит так:
I — сила тока на входе измерительного трансформатора тока
P — мощность ТМГ — первая цифра в маркировке
U ном — напряжение сети = 6 или 10кВ
cos φ = 0,8.
Пример маркировки ТМГ = 1000/10/0,4.
Из этого выходят два правила для трансформатора тока с коэффициентом трансформации 75/5:
1.
В сети на 6кВ они устанавливаются с ТМГ мощностью до 416 кВт
2. В сети на 10кВ они устанавливаются с ТМГ мощностью до 693 кВт
1.2. Класс точности трансформатора тока
Выбор класса точности зависит от класса точности счетчика и класса точности измирительной обмотки трансформатора напряжения (ЗНОЛ, ЗНОЛП или НОЛ)
1. Вариант. класс точности всей линии 0,5
— ТЛО-10 М11АС-0,5/10P-75/5 УХЛ2
— Счетчик — класс точности 0,5
— 3xЗНОЛ-СВЭЛ-10 УХЛ2 (10000;100;100/3; 0,5/225; 3/400)
2. Вариант. класс точности всей линии 0,5S
— ТЛО-10 М11АС-0,5S/10P-75/5 УХЛ2
— Счетчик — класс точности 0,5S
— 3xЗНОЛ-СВЭЛ-10 УХЛ2 (10000;100;100/3; 0,5/225; 3/400)
3. Вариант. класс точности всей линии 0,2S
— ТЛО-10 М11АС-0,2S/10P-75/5 УХЛ2
— Счетчик — класс точности 0,2S
— 3xЗНОЛ-СВЭЛ-10 УХЛ2 (10000;100;100/3; 0,2/225; 3/400)
Как трансформатор тока отражается на электрической схеме?
Какие документы необходимы при составлении рекламации.
Если трансформатор не прошел испытаний при запуске или не выдает характеристики, заявленные в паспорте — Вы имеете право проверить данный трансформатор на заводе производителе.
Обращаться с данным вопросом нужно к продавцу трансформатора или на завод производитель напрямую.
Для того, чтобы рекламация была зарегестрирована в отделе ОТК завода — от Вас требуется:
— Протокол испытаний.
— Электрическая схема оборудования, в которую был установлен трансформатор.
— Письмо на официальном бланке.
— Фото трансформатора и фото шильдика. Помимо внешнего вида — фото должны отображать, что причиной неисправности не является корявый монтаж. (Например : забытый ключ, замыкающий две фазы).
После Регистрации рекламационного случая, трансформатор отправляется на завод — для испытаний. Дорогу оплачивает продавец или завод.
В случае подтверждения — трансформатор меняется на новый и бесплатно отправляется в указанный Вами адрес.
В случае не подтверждения — трансформатор на новый не меняется.
Гарантия по паспорту составляет 36 месяцев с момента введения в эксплуатацию.
Что делать если потерялся паспорт трансформатор тока или пломбировочные крышки?
В этом случае Вы отправляете на на электронную почту tol10ru@yandex.ru фото шильдика и Ваш почтовый адрес. В течении двух дней мы востанавливаем паспорт, высылаем Вам скан и отправляем по почте России оригинал.
Если здесь нет Вашего вопроса, то прошу писать на почту тех. поддержки [email protected]
Или позвонить по телефону 8 (473)-300-38-35
Менеджеры: Марина и Дмитрий
Измерительный трансформатор напряжения VPT 38
Previous Next
Аппаратные трансформаторы напряжения VРТ 38– это однофазные трансформаторы, предназначенные для применения в сетях высокого напряжения.
Они предназначаются для измеренияй и защиты распределительных устройств ВН открытого исполнения.
Могут быть применены для питания приводов разъединителей с дистанционным управлением.
Запрос на продукцию
Аппаратные трансформаторы напряжения VРТ 38– это однофазные трансформаторы, предназначенные для применения в сетях высокого напряжения. Они предназначаются для измеренияй и защиты распределительных устройств ВН открытого исполнения.
Могут быть применены для питания приводов разъединителей с дистанционным управлением.
Классы точности измерительных обмоток: 0,2; 0,5; 1; 3; обмоток защиты: 3Р и 6Р. Трансформаторы соответствуют требуемому классу точности в интервале 25 – 100% номинальной нагрузки. Магнитопровод трансформаторов напряжения VРТ 38 изготовлен из ориентированных трансформаторных лент в виде сердечника С-образной формы. Выводы первичной обмотки осуществлены с помощью шпилек М10. При подключении трансформаторов для демпфирования динамических сил и вибрации в сети рекомендуем применять проводники диаметром до 6 мм2 и кабельные наконечники.
По желанию заказчика обеспечиваем официальное подтверждение результатов испытаний.
ВНИМАНИЕ: при ином способе подключения не должно происходить механическое перенапряжение изолятора в направлении от корпуса трансформатора.
Все активные части трансформаторов VPT 38 залиты эпоксидной смесью, стойкой к воздействию окружающей среды (ультрафиолетового излучения, влажности и т. п.). Эта масса выполняет как электроизоляционную, так и механическую функции. Трансформаторы закрепляются с помощью четырех болтов М12 через отверстия в опорной плите. Клеммы первичной обмотки трансформатора оснащены болтами М12х35 мм. Для присоединения к выводам на вторичной обмотке рекомендуется использовать кабельные наконечники, соответствующие сечению проводника. Клеммник вторичной обмотки оснащен герметичным кожухом, который можно опломбировать. Внутри находится упаковка с перемычками и винтами для заземления и закорачивания обмотки (см. “Руководство по монтажу и обслуживанию”).
Если требуется произвести замену старых типов трансформаторов (разных производителей), мы поставляем трансформаторы VPT на специально подготовленных опорных плитах с аналогичными монтажными межцентровыми расстояниями отверстий, как у заменяемых типов устройств.
Аппаратные трансформаторы напряжения VPT 38 прошли испытания в соответствии с нормой IEC 60044-2 и GOST 1516.3-96. Аппаратные трансформаторы напряжения VPT 38 прошли испытания в соответствии с нормой GOST 15 150 для Т1 и UCHL1..
Иные технические параметры необходимо обговаривать с изготовителем.
Этот трансформатор предназначен как автоблокировочный. Для того чтобы защитить эго от разрушения из-за нестандартных эффектов, таких как перенапряжения, феррорезонансия, переходные эффекты и т.д. трансформатор должен быть оборудован надлежащей защитой. Для получения более подробной информации о нестандартных эффектах и защите посетите, пожалуйста, наш вебсайт www.kpbintra.cz в секции «Поддержка».
| Напряжение изоляции: | 40. 5 кВ |
| Испытательное переменное напряжение: | 95 кВ |
| Испытательное импульсное напряжение: | 190 кВ |
| Номинальное первичное напряжение: | 3000 – 35000 В |
| Номинальное вторичное напряжение: | 100, 110, 120, 230 В |
| Класс точности — измерение: | 0.2, 0.5, 1, 3 |
| Класс точности — охрана: | 3Р, 6Р |
| Номинальная нагрузка: | 5-150 ВА |
| Максимальная нагрузка: | эта информация будет предоставлена только по запросу клиента |
| Номинальная частота: | 50 Гц |
| Длина утечки: | 1210 мм |
| Масса: | 62 кг |
| Термический класс изоляции: | E |
| Условия работы: |
рабоочая температура от -45°C до +55°C |
| Стандарт: | ČSN EN 60044-2, IEC EN 60044-2, ČSN EN 61869-1, ČSN EN 61869-3, IEC EN 61869-1, IEC EN 61869-3, ГОСТ 15 150 |
Как проверить трансформатор
Как тестируются трансформаторы? Изучите методы тестирования и советы по измерению!
Обзор
Трансформаторы являются чрезвычайно важным типом электрооборудования.
Выход из строя одного из них может привести к значительному ущербу для компании, которая его использовала. Чтобы предотвратить такую возможность, необходимо проводить оценочные измерения во время разработки и надежное тестирование во время производства, а также проводить техническое обслуживание в виде регулярных испытаний и проверок.
На этой странице представлены стандартные методы оценки и тестирования трансформаторов, которые широко используются.
Что такое трансформатор?
Трансформаторы используются для изменения напряжения переменного тока, например, путем его повышения или понижения. Они также играют изолирующую роль. В этой последней роли они защищают пользователей электрооборудования, изолируя входную и выходную стороны цепи питания, чтобы электричество со стороны входа не могло течь непосредственно на сторону выхода.
Примеры, знакомые большинству людей, включают небольшие трансформаторы, которые люди используют во время заграничных путешествий, и трансформаторы в форме ковша, установленные на опорах электропередач.
Трансформаторы преобразуют электроэнергию в удобное в использовании напряжение исходя из необходимой нагрузки на рассматриваемом объекте, из высокого напряжения в низкое. Вы можете задаться вопросом: «Почему бы просто не передавать электричество при простом в использовании напряжении?»
Однако передача электроэнергии по линиям электропередачи при низком напряжении вызывает значительные потери при передаче. Электростанции используют высокое напряжение для снижения тока при передаче электроэнергии, чтобы ограничить потери при передаче.
Основные оценочные испытания трансформаторов
Ниже приведены некоторые примеры некоторых основных параметров, используемых для оценки трансформаторов:
Измерение первичной индуктивности (L1) и вторичной индуктивности (L2)
трансформатора и используется для измерения первичной и вторичной индуктивности. Все остальные обмотки во время этих измерений оставляются в разомкнутом состоянии.
Измерение индуктивности рассеяния
В идеальном трансформаторе закорачивание выхода также закорачивает вход, но в действительности индуктивность рассеяния остается даже при закорочении выхода.
Индуктивность рассеяния можно получить, закоротив вторичную сторону и измерив индуктивность первичной стороны.
Емкость обмотки
При этом испытании измеряется емкость провода обмотки между первичной и вторичной сторонами трансформатора. Эту величину можно измерить, подключив прибор к каждой обмотке по одной.
Измерение взаимной индуктивности
Взаимную индуктивность можно рассчитать как (M = (La — Lo) / 4) путем измерения индуктивности с одинаковыми фазами, соединенными последовательно, и с противоположными фазами, соединенными последовательно.
Измерение коэффициента трансформации
Приблизительный коэффициент трансформации можно рассчитать, подключив сопротивление R к вторичной стороне и измерив индуктивность Z на первичной стороне. Вычисление (N = √[R/Z]).
Испытание на превышение температуры трансформатора
Испытание на превышение температуры используется для определения того, превышает ли температура трансформатора значение, указанное в спецификации, при работе в номинальных условиях.
При таких испытаниях измеряется температура таких компонентов, как масло трансформатора или обмотка. Используются следующие три метода измерения:
Метод фактической нагрузки
Этот тип испытания на превышение температуры выполняется, когда трансформатор работает под номинальной нагрузкой. Использовать этот метод при испытании трансформаторов большой мощности не реально. Следовательно, он используется для проверки трансформаторов малой мощности.
Метод обратной загрузки
В этом методе измерения выполняются при отдельном питании мощности без потерь и потерь нагрузки. Поскольку мощность питания, используемая в тесте, невелика, этот метод также можно использовать для тестирования трансформаторов большой мощности, таких как те, которые используются для подачи электроэнергии. Необходимо соблюдать меры предосторожности, поскольку метод требует как минимум двух трансформаторов одинакового номинала, а результаты измерений должны быть скорректированы по температуре.
Метод эквивалентной нагрузки
В этом методе повышение температуры измеряется после замыкания накоротко одной из обмоток трансформатора, подачи тока на другую обмотку от источника питания номинальной частоты и применения потерь, равных сумме потерь холостого хода и потеря нагрузки. Обратите внимание, что, поскольку общие потери представлены как потери нагрузки, необходимо заранее знать базовую цифру. Кроме того, как и метод обратной загрузки, этот метод требует температурной коррекции и других процедур.
Испытание на превышение температуры также можно проводить с помощью измерения сопротивления. Повышение температуры можно рассчитать по измеренному значению сопротивления и температуре окружающей среды.
Прочие испытания трансформаторов
В дополнение к методам, описанным выше, существует широкий спектр испытаний трансформаторов. Помимо испытаний на выносливость и сопротивления изоляции, которые используются и для других устройств, трансформаторы подвергаются испытаниям для оценки их устойчивости к землетрясениям, погодным условиям, жаре, холоду и влажности.
Также используются такие методы, как тестирование без нагрузки и потерь, которое служит индикатором экономии энергии для таких устройств, как трансформаторы и двигатели.
Измерители мощности Hioki PW3337 и PW3336 могут измерять активную мощность с высокой степенью точности при низких коэффициентах мощности благодаря влиянию коэффициента мощности 0,1% или менее при низких коэффициентах мощности.
Резюме
Трансформаторы преобразуют высоковольтное электричество электростанций в напряжение, необходимое для использования в квартирах, зданиях, производственном оборудовании и электрооборудовании. Существует множество методов проверки трансформаторов. В этой статье представлены некоторые базовые тесты. Если вам необходимо протестировать трансформатор, обратитесь к представленным здесь методам тестирования.
Applications
How to Use
Related Products
- LCR Meter IM3536
- Resistance Meter RM3548
- LCR Meter IM3533
- Power Meter PW3337
Ridley Engineering | — Transformer Measurements
В этой статье рассматриваются некоторые вопросы, связанные с проектированием, измерением и моделированием высокочастотных магнитных полей для импульсных источников питания.
Несмотря на усилия некоторых поставщиков магнитных компонентов предоставить разработчикам блоков питания готовые компоненты, почти все высокоэффективные магнитные компоненты изготавливаются на заказ. Есть много глубоких и сложных вопросов, связанных с проектированием магнетиков. Я попытаюсь пролить свет лишь на некоторые из этих вопросов.
Пример конструкции трансформатора
На рис. 1 показан простой трансформатор 1:1. В трансформаторе используется неразъемный сердечник EPC-25 от TDK, изготовленный из материала PC-44. Этот трансформатор был разработан для использования в прямоходовом преобразователе мощностью 60 Вт с входным напряжением 36-60 В и выходным напряжением 12 В.
Рис. 1: Простой трансформатор 1:1, разработанный для прямого преобразователя частоты 100 кГц, 60 Вт.
На рис. 2 показана схема обмотки с одним слоем из 18 витков для первичной обмотки, слоем тонкой изоляционной ленты и одним слоем из 18 витков для вторичной обмотки.
Рисунок 2: Расположение обмоток трансформатора, показанного на рисунке 1.
Это очень простая и простая в изготовлении конструкция двухобмоточного трансформатора. Однако, как вы увидите ниже, созданный в результате элемент схемы далеко не прост.
Модель трансформатора
На рис. 3 показана широко используемая модель двухобмоточного трансформатора. На первичной стороне сопротивление обмотки представлено Rp, индуктивность рассеяния Llk, индуктивность намагничивания Lm, потери в сердечнике Rc и собственная емкость Cp.
Сопротивление вторичной обмотки Rs, собственная емкость вторичной обмотки Cs, емкость между первичной и вторичной обмотками Cm.
Рис. 3: Эквивалентная модель схемы для двухобмоточного трансформатора.
Элементы этой модели трансформатора используются для нескольких целей — определения характеристик компонентов, выявления проблемных областей конструкции и моделирования схемы. Однако эта, казалось бы, простая модель усложняется тем фактом, что все резисторы и катушки индуктивности модели являются нелинейными функциями либо частоты, либо уровня возбуждения, либо того и другого.
Конденсаторы также могут демонстрировать незначительную нелинейность, но это еще более усложняется тем фактом, что элементы с сосредоточенными параметрами, показанные на рис. 3, являются очень грубым приближением к истинным эффектам множественной межобмоточной емкости, которые действительно существуют в компоненте.
Измерение частотной характеристики трансформатора
Очень полезно проводить измерения частотной характеристики высокочастотного силового трансформатора, используя широкий диапазон частот. Для двухобмоточного трансформатора, такого как в приведенном выше примере, наиболее распространенными измерениями являются измерения импеданса с первичной стороны, когда вторичная цепь как разомкнута, так и замкнута накоротко.
Рис. 4. Схема измерения импеданса с использованием анализатора частотных характеристик AP300.
На рис. 4 показана типичная тестовая установка для измерения импеданса с использованием анализатора частотных характеристик AP300.
Подробнее об этом тесте можно узнать в [1]. Хотя многие производители характеризуют свои детали только на одной частоте, мы увидим, что важно измерять характеристики в очень широком диапазоне, чтобы уловить некоторые важные эффекты магнитной структуры. Для трансформатора на 100 кГц важные особенности проявляются при измерении, когда он качается от 1 Гц до 15 МГц.
Рис. 5: Измерение импеданса первичной обмотки при разомкнутой и короткозамкнутой вторичной обмотке.
На рис. 5 показаны две кривые импеданса с разомкнутой и короткозамкнутой вторичными обмотками. Измерение разомкнутой цепи дает информацию о первичном сопротивлении, индуктивности намагничивания и емкости (через резонансную частоту, видимую примерно на 1 МГц). Индуктивность намагничивания может значительно различаться от одного трансформатора к другому из-за различий в материалах, температуре и частоте. Однако для краткости этой статьи индуктивность намагничивания рассматривается как постоянная в интересующем нас диапазоне частот, и ее значение из измеренного импеданса составляет 500 мкГн.
Потери в сердечнике — это величина, которую мы также не будем подробно рассматривать в данной статье из-за сложности темы. Читателю рекомендуется обратиться к [2,3] за дополнительной информацией о расширенном моделировании и измерении потерь в сердечнике.
Индуктивность рассеяния
Измерение короткого замыкания на рис. 5 содержит множество полезной информации, которая сильно повлияет на работу трансформатора. На очень низких частотах (ниже 5 Гц) мы можем напрямую измерить первичное сопротивление постоянному току. За пределами 10 Гц мы видим значение первичного и отраженного вторичного сопротивления.
На частотах выше 10 кГц импеданс возрастает из-за увеличения сопротивления и импеданса индуктора рассеяния. На кривой импеданса нам нужно отделить действительную и мнимую части, чтобы установить вклад каждого из этих элементов.
Рис. 6: Индуктивность рассеяния рассчитывается автоматически на основе измерения импеданса короткого замыкания трансформатора.
На рис. 6 показана мнимая составляющая, полученная при измерении импеданса короткого замыкания, используемая для расчета значения индуктивности рассеяния. Это очень интересная кривая, поскольку она не дает фиксированного значения индуктивности рассеяния в зависимости от частоты, как ожидают многие инженеры.
Ниже 5 кГц реактивная составляющая измерения короткого замыкания мала по сравнению с полным импедансом, и на этих более низких частотах точность измерения теряется.
На частотах выше 40 кГц индуктивность начинает значительно уменьшаться с чуть выше 0,8 мкГн до 0,4 мкГн на частотах выше 10 МГц. Изменение индуктивности связано с эффектами близости в обмотках. На высоких частотах ток в первичной и вторичной обмотках распределяется по проводу неравномерно. Фактически они приближаются к поверхности провода на границе изоляции между слоями обмотки. Это снижает индуктивность рассеяния.
Возникает интересный вопрос — какое значение использовать? Индуктивность рассеяния будет вызывать звон в цепи на высоких частотах, поэтому важно знать значение на частоте звона, чтобы иметь возможность разработать правильный демпфер. Тем не менее, для проверки производственного проекта вы можете использовать фиксированное значение между 5 кГц и 40 кГц в качестве спецификации для производителя, но вы должны указать частоту измерения , если хотите, чтобы детали были изготовлены с хорошим допуском.
Существует отраслевое правило, которое я часто цитирую: «Индуктивность рассеяния должна составлять 1% от индуктивности намагничивания трансформатора». В нашем примере конструкции утечка составляет менее 0,2% от индуктивности намагничивания на частоте 10 кГц и 0,1% на частоте 10 МГц. Никогда не принимайте цифру 1% от производителя в качестве проектной цели. Сделайте лучший трансформатор, который вы можете, с сильно связанными обмотками, измерьте свой прототип и ожидайте, что производитель точно подберет его.
Измеренное сопротивление обмотки
На рис. 7 показана действительная составляющая, полученная при измерении импеданса короткого замыкания, используемая для расчета значения сопротивления обмотки.
Рис. 7. Сопротивление обмотки трансформатора, полученное путем извлечения действительной составляющей измерения импеданса первичной обмотки короткого замыкания.
Эффекты близости в обмотках влияют на сопротивление даже больше, чем на индуктивность, и увеличение потерь на высоких частотах может быть очень значительным. Сопротивление постоянному току первичных и вторичных проводов, соединенных последовательно, составляет 0,12 Ом, как показано на кривой, примерно до 10 кГц. Далее сопротивление резко возрастает, и на частоте 1 МГц сопротивление провода примерно в 7-8 раз превышает сопротивление постоянному току. При частоте переключения преобразователя 100 кГц сопротивление провода почти вдвое превышает его значение по постоянному току.
Это увеличение сопротивления переменному току напрямую повлияет на потери в трансформаторе, и крайне важно определить его количественно, прежде чем выбирать конструкцию трансформатора (или катушки индуктивности). Вы даже можете оценить этот эффект до сборки трансформатора, и это показано на рис. 7 синими точками. Расчеты выполняются с использованием формы уравнения Доуэлла, и вы можете прочитать об этом больше в [4]
Резюме
При проектировании трансформаторов и катушек индуктивности вы всегда должны помнить, что эти, казалось бы, простые конструкции на самом деле являются очень сложными электромагнитными устройствами. Модели линейных цепей представляют собой очень грубое приближение к реальному компоненту, и большинство элементов моделей цепей имеют в них сильную нелинейность. По этой причине вы можете ожидать очень ограниченных результатов при попытке запустить симуляторы цепей на источниках питания.
При разработке компонентов всегда следует проводить расширенные измерения частотной характеристики трансформаторов. Это покажет увеличение сопротивления с частотой и изменение индуктивности рассеяния, что позволит вам правильно указать условия испытаний для жестко контролируемой детали.
