كيفية تصميم محول？

محول يتحول حساب النسبة

نسبة الدوران أ محول يتم حسابه باستخدام العلاقة الأساسية بين الفولتية أو التيارات الأولية والثانوية. نسبة اللفات N تساوي الجهد الأساسي مقسومًا على الجهد الثانوي (N = Vpri/Vsec)، والذي يساوي أيضًا التيار الثانوي مقسومًا على التيار الأساسي (N = إيسك/Ipri) . بالنسبة لمحولات قلب الفريت المستخدمة في التطبيقات عالية التردد، يمكن حساب اللفات الأولية باستخدام الصيغة: Npri = (فين × 10^8) / (4 × و × بماكس × مكيف الهواء) ، حيث Vin هو جهد الدخل، وf هو تردد التبديل، وBmax هي أقصى كثافة تدفق (عادةً 1300-2000 غاوس)، وأC هي منطقة المقطع العرضي الفعالة للنواة.

مثال عملي للحساب

فكر في تصميم محول DC-DC مع المعلمات التالية: Vin = 10.5V، Vout = 330V، f = 50 كيلو هرتز، Bmax = 1500G، وAc = 1.25 سم² (ETD39 core). ينتج حساب المنعطفات الأولية: Npri = (10.5 × 10^8) / (4 × 50000 × 1500 × 1.25) = 3.2 يتحول ، والذي يتم تقريبه إلى 3 دورات. نسبة الجهد هي 330/10.5 ≈ 31.4، وبالتالي فإن اللفات الثانوية ستكون 3 × 32 = 96 دورة مما أدى إلى نسبة دوران تبلغ حوالي 32:1.

كيف تعمل المحولات الحالية

تعمل المحولات الحالية (CTs). قانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي . عندما يتدفق التيار المتردد عبر الموصل الأولي، فإنه يولد مجالًا مغناطيسيًا متغيرًا بمرور الوقت، مما يؤدي إلى توليد تيار متناسب في الملف الثانوي. العلاقة الأساسية هي I_primary / I_ Secondary = N_ Secondary / N_primary . على سبيل المثال، 600:5 CT مع 120 دورة ثانوية ودورة أولية واحدة تنتج بالضبط تيارًا ثانويًا 5 أ عندما يتدفق 600 أ خلال المرحلة الأولية.

مبادئ التشغيل الرئيسية

• يخلق التيار الأولي تدفقًا مغناطيسيًا في القلب من خلال الموصل (غالبًا دورة واحدة)
• يركز القلب المغناطيسي ويوجه التدفق إلى الملف الثانوي
• يؤدي تغيير التدفق إلى تحفيز المجالات الكهرومغناطيسية في الملف الثانوي متعدد المنعطفات
• يتدفق التيار الثانوي عبر الحمل المتصل (العداد أو المرحل)
• النواتج الثانوية القياسية هي 5 أ أو 1 أ للتوافق مع الصكوك

تحذير السلامة الحرجة: لا تفتح أبدًا دائرة CT ثانوية أثناء تنشيط المرحلة الأولية. هذا يمكن أن يولد آلاف فولت بسبب تشبع القلب، مما يخلق مخاطر الصعق الكهربائي، وانهيار العزل، وتلف المعدات. قم دائمًا بقص المحطات الثانوية أثناء التثبيت أو الصيانة.

الجرح مقابل المحولات الحالية من النوع الشريطي

الأشعة المقطعية من نوع الجرح تتميز بملفات أولية وثانوية مخصصة ملفوفة على قلب مغناطيسي، مما يوفر دقة أعلى (الفئة 0.2-0.5) والمرونة في اختيار النسبة الحالية. CT من النوع الشريطي استخدم شريط موصل صلب باعتباره أولًا بدورة واحدة، مما يوفر قوة ميكانيكية متفوقة للتطبيقات ذات التيار العالي وتقليل تسرب التدفق للحصول على قياسات دقيقة، ولكن بتكلفة أعلى.

أنواع المحولات

يتم تصنيف المحولات حسب البناء والتطبيق والنوع الأساسي. محولات الطاقة تستخدم في أنظمة النقل (عادة > 33 كيلو فولت)، بينما محولات التوزيع تنحي الجهد للمستخدمين النهائيين (11 كيلو فولت إلى 415 فولت). تشتمل محولات الأجهزة على محولات التيار (CTs) ومحولات الجهد (VTs) للقياس والحماية.

بواسطة البناء

• النوع الأساسي: اللفات تحيط بالأطراف الأساسية. شائع لتطبيقات الجهد العالي
• نوع الصدفة: جوهر يحيط باللفات. يوفر حماية ميكانيكية أفضل
• حلقية: قلب على شكل حلقة مع لفات موزعة بالتساوي؛ الحد الأدنى من تسرب التدفق

أنواع المحولات الحالية حسب التثبيت

• النواة الصلبة: قلب من قطعة واحدة يتطلب إلغاء تنشيط الدائرة؛ فئة الدقة 0.2-0.5
• انقسام النواة: تصميم مفصلي للتركيب التحديثي؛ دقة الفئة 1-3
• نوع النافذة: قلب مجوف لمرور الكابل؛ مرنة لمختلف أحجام الموصلات

الأسئلة المتداولة حول المحولات

هل يمكن للأشعة المقطعية قياس التيار المستمر؟

لا. محولات التيار القياسية تعمل فقط مع التيار المتردد. إنها تتطلب مجالًا مغناطيسيًا متغيرًا للحث على تيار ثانوي. يخلق التيار المستمر مجالًا مغناطيسيًا ثابتًا، ولا ينتج عنه أي خرج مستدام. لقياس التيار المستمر، استخدم أجهزة استشعار Hall Effect، أو ملفات Rogowski، أو مقاومات التحويل.

ما هو عبء التصوير المقطعي وما سبب أهميته؟

العبء هو الحمل الإجمالي المتصل بالمقطع الثانوي، ويقاس بـ VA (فولت أمبير) أو أوم. يؤدي تجاوز العبء المقدر إلى تدهور الدقة والتشبع المحتمل . تتضمن تقييمات العبء القياسية 1.25 فولت أمبير، و5 فولت أمبير، و15 فولت أمبير. احسب العبء الإجمالي كمجموع جميع الأجهزة المتصلة بالإضافة إلى مقاومة الأسلاك.

كيف أختار بين أجهزة القياس والحماية؟

قياس الأشعة المقطعية (الفئة 0.1، 0.2، 0.5) تعطي الأولوية للدقة أثناء ظروف الحمل العادية لإعداد الفواتير وإدارة الطاقة. CTs الحماية (الفئة 5P، 10P) مصممة لتجنب التشبع أثناء تيارات الأعطال، مما يضمن تلقي المرحلات إشارات دقيقة للتعثر. لا تستبدل أبدًا أجهزة القياس المقطعية لتطبيقات الحماية.

ما الذي يسبب تشبع CT؟

يحدث التشبع عندما لا يتمكن القلب المغناطيسي من امتصاص المزيد من التدفق، وعادةً ما يكون ذلك بسبب التيار الأولي المفرط (شروط الخطأ) أو عبء مرتفع . تشمل الأعراض تشويه شكل الموجة، وأخطاء النسبة، وأخطاء زاوية الطور. تم تصميم CTs للحماية بنوى أكبر لتحملها 20-30 مرة التصنيف الحالي دون تشبع.

ما هي نسب CT الشائعة؟