Rapporto giri: tipi di test disponibili
Una spiegazione del rapporto giri e diversi metodi per ottenere misurazioni ottimali
1, Introduzione al rapporto spire
I trasformatori vengono utilizzati in un'ampia gamma di applicazioni elettriche o elettroniche, fornendo funzioni che vanno dall'isolamento e dall'aumento o riduzione di tensione e corrente alla reiezione del rumore, misurazione del segnale, regolazione e una serie di funzioni particolari per applicazioni specifiche.
Per verificare che un trasformatore soddisfi le specifiche di progettazione, è necessario testare una serie di funzioni e uno dei test più comunemente utilizzati è il rapporto spire.
Questa nota tecnica esaminerà brevemente la teoria di base del rapporto spire e quindi introdurrà alcune questioni aggiuntive che dovrebbero essere considerate quando si testa questa caratteristica critica del trasformatore.
2, Teoria di base
Il rapporto spire di un trasformatore è definito come il numero di spire del secondario diviso per il numero di spire del primario.
Il rapporto di tensione di un trasformatore ideale è direttamente correlato al rapporto spire: 
Il rapporto corrente di un trasformatore ideale è inversamente proporzionale al rapporto spire: 
Dove Vs = tensione secondaria, Is = corrente secondaria, Vp = tensione primaria, Ip = corrente primaria, Ns = numero di spire nell'avvolgimento secondario e Np = numero di spire nell'avvolgimento primario.
Il rapporto spire di un trasformatore definisce quindi il trasformatore come step up o step down.
Un trasformatore elevatore è quello la cui tensione secondaria è maggiore della tensione primaria e un trasformatore che aumenta la tensione ridurrà la corrente.
Un trasformatore abbassatore è quello la cui tensione secondaria è inferiore alla tensione primaria e un trasformatore che abbassa la tensione aumenterà la corrente.
Definizioni del rapporto spire di tensione e corrente
3, Fattori che influenzano le misurazioni del rapporto spire
Con un trasformatore teorico "ideale", il rapporto delle spire fisiche su qualsiasi avvolgimento potrebbe essere stabilito semplicemente misurando la tensione di uscita RMS su un avvolgimento, applicando una tensione di ingresso RMS nota di una frequenza appropriata a un altro avvolgimento.
In queste condizioni, il rapporto tra le tensioni di ingresso e di uscita sarebbe uguale al rapporto fisico delle spire di questi avvolgimenti.
Sfortunatamente, però, i trasformatori "reali" includono una serie di proprietà elettriche che danno come risultato un rapporto di tensione o corrente che potrebbe non essere uguale al rapporto fisico delle spire.
Il seguente diagramma schematico illustra le proprietà elettriche di un trasformatore reale, con il componente ideale del trasformatore mostrato al centro, oltre ai componenti elettrici che rappresentano varie proprietà aggiuntive del trasformatore. 
- L1, L2 e L3 rappresentano l'induttanza di dispersione primaria e secondaria causata da un accoppiamento magnetico incompleto tra gli avvolgimenti.
- R1, R2 e R3 rappresentano la resistenza (o perdita di rame) degli avvolgimenti primari e secondari.
- C1, C2 e C3 rappresentano la capacità di avvolgimento.
- Lp rappresenta la perdita del nucleo dell'induttanza magnetizzante.
- Rp rappresenta la perdita del nucleo a cui contribuiscono tre aree, perdita per correnti parassite (aumenta con la frequenza), perdita per isteresi (aumenta con la densità di flusso) e perdita residua (parzialmente dovuta alla risonanza).
4, Tipi di test del rapporto spire
Considerando la gamma di elementi mostrati nello schema del trasformatore e considerando anche i diversi requisiti delle diverse applicazioni del trasformatore, si può vedere che nessuna singola tecnica di misurazione soddisferà completamente tutte le domande sul rapporto di spire.
Per questo motivo, i tester per trasformatori della serie Voltech AT offrono cinque diverse tecniche di misurazione del rapporto spire, che possono essere selezionate individualmente per soddisfare esigenze specifiche.
Le specifiche di base e l'intervallo di misurazione di tensione/frequenza possono essere visualizzati nella nostra pagina delle specifiche AT5600
TR (rapporto spire)
Questo test eccita qualsiasi avvolgimento scelto a una tensione specifica e misura la tensione indotta su qualsiasi altro avvolgimento.
I risultati vengono quindi presentati come rapporto (ad esempio 2:1, 5:1, ecc.). I tester AT Voltech lo fanno dividendo una tensione per l'altra compensando la resistenza dell'avvolgimento.
Viene misurata anche la fase: "in fase" (polarità positiva) e "anti-fase" (polarità negativa).
Vedere la pagina del manuale utente dell'AT5600
TRL (rapporto spire per induttanza)
Questo test eccita separatamente due avvolgimenti selezionati e misura il valore di induttanza di ciascun avvolgimento.
I risultati vengono quindi presentati come rapporto di spire (ad esempio 2:1, 5:1, ecc.) calcolato dalla radice quadrata dei valori di induttanza.
La fase è anche: "in fase" (polarità positiva) e "antifase" (polarità negativa).
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LVOC (circuito aperto a bassa tensione)
Questo test applica una tensione all'avvolgimento primario, legge la tensione indotta nell'avvolgimento secondario e presenta i risultati come tensione secondaria (ad esempio 2,545 V).
Viene misurata anche la fase: "in fase" (polarità positiva) e "antifase" (polarità negativa).
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VOC (tensione a circuito aperto - solo AT5600 + AT3600)
Questo test utilizza lo stesso principio dell'LVOC ma utilizzando un generatore ad alta potenza, in grado di energizzare un avvolgimento a tensioni fino a 270 V.
Il test è adatto per testare trasformatori di potenza a bassa frequenza.
Viene misurata anche la fase: "in fase" (polarità positiva) e "antifase" (polarità negativa).
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VOCX (tensione a circuito aperto con sorgente esterna - solo AT5600 + AT3600)
Questo test, che viene utilizzato insieme al dispositivo di interfaccia AC Voltech.
Questo controllerà una sorgente CA esterna o un trasformatore step-up per testare trasformatori di potenza e tensione più elevati fino a 600 V e 10 A.
Viene misurata anche la fase: "in fase" (polarità positiva) e "anti-fase" (polarità negativa).
Vedere la pagina del manuale utente dell'AT5600
5, Scelta del test del rapporto giri corretto
Per determinare quale tipo di test del rapporto spire è più appropriato per un particolare trasformatore, è necessario considerare una serie di questioni.
La tabella seguente mostra ciascun test con una descrizione, le relative specifiche e un riepilogo del beneficio fornito da quel test.
Test | Descrizione/Specifiche | Uso o vantaggio |
|---|---|---|
| TR | Rapporto tra volt in ingresso e in uscita Intervallo di misurazione: da 1:30 a 30:1 Intervallo di tensione: 1 mV - 5 V Intervallo di frequenza: 20 Hz - 3 MHz Precisione: 0,1% | Mostra il rapporto elettrico reale previsto durante il funzionamento quando si eccita un avvolgimento primario. Il rapporto misurato con questo test comprende quindi le perdite normalmente riscontrabili nel trasformatore, che risulterà in un rapporto maggiore di quello delle spire fisiche ma riflette il reale rapporto di tensione previsto dal progettista. |
| TRL | Rapporto delle spire calcolato dall'induttanza Intervallo di misurazione: da 1:30 a 30:1 Intervallo di tensione: 1 mV - 5 V Intervallo di frequenza: 20 Hz - 3 MHz Precisione: 0,1% | Riduce l'effetto sul rapporto spire misurato delle perdite del trasformatore, fornendo un'approssimazione più vicina al rapporto spire fisico. Ciò è particolarmente vantaggioso quando le spire effettive sono interessanti ma il trasformatore ha un'ampia percentuale di induttanza di dispersione che può avere un effetto significativo sul rapporto di tensione. |
| LVOC | Volt di uscita misurati con ingresso a bassa tensione Intervallo di misurazione: da 100μV a 650 V (da 100μV a 5V ATi) Intervallo di tensione: 1 mV - 5V Intervallo di frequenza: 20 Hz - 3 MHz Precisione: 0,1% | Simile a TR ma presenta la tensione di uscita effettiva anziché il rapporto di tensione. Ciò semplifica l'immissione del limite di prova quando le specifiche del trasformatore sono state derivate dalle misurazioni del voltmetro. |
| COV | Volt di uscita misurati con ingresso ad alta tensione esterno Campo di misura: da 100μV a 650 V Campo di tensione: 5 V - 600 V Campo di frequenza: 20 Hz - 1 MHz Precisione: 0,1% | Fornisce la possibilità di testare trasformatori di potenza che superano la capacità dei test VOC. Controllando una fonte di alimentazione esterna con il dispositivo di interfaccia CA Voltech, il test VOCX fornisce un test completamente automatico dei trasformatori ad alta potenza alla tensione di lavoro specificata. |
| VOCX | Volt di uscita misurati con ingresso ad alta tensione esterno Campo di misura: da 100μV a 650V | Fornisce la possibilità di testare trasformatori di potenza che superano la capacità dei test VOC. Controllando una fonte di alimentazione esterna con il dispositivo di interfaccia CA Voltech, il test VOCX fornisce un test completamente automatico dei trasformatori ad alta potenza alla tensione di lavoro specificata |
6, Conclusione sul test del rapporto spire
Sebbene il rapporto spire possa essere una funzione ben nota e fondamentale in un trasformatore, si può vedere che testare questa funzione in modo efficace richiede la considerazione di molti problemi.
Fornendo una gamma flessibile di opzioni di test del rapporto di trasformazione, Voltech AT5600 offre a progettisti e produttori l'opportunità di selezionare i test più appropriati per qualsiasi progetto di trasformatore e quindi di ottimizzare la qualità e l'efficienza del loro processo di test.
Se avete domande su una qualsiasi delle altre funzioni di test disponibili per i tester per trasformatori della serie Voltech AT, non esitate a contattarci.