Współczynnik obrotów — dostępne rodzaje testów
Wyjaśnienie współczynnika zwojów i kilka metod uzyskania najlepszych pomiarów
1, Wprowadzenie do współczynnika obrotów
Transformatory są stosowane w szerokiej gamie zastosowań elektrycznych lub elektronicznych, zapewniając funkcje od izolacji i zwiększania lub zmniejszania napięcia i prądu po tłumienie szumów, pomiar sygnału, regulację i wiele funkcji specyficznych dla określonych zastosowań.
Aby sprawdzić, czy transformator spełnia specyfikację projektową, należy przetestować szereg funkcji, a jednym z najczęściej stosowanych testów jest współczynnik zwojów.
Niniejsza notatka techniczna dokona krótkiego przeglądu podstawowej teorii przekładni zwojów, a następnie wprowadzi kilka dodatkowych kwestii, które należy wziąć pod uwagę podczas testowania tej krytycznej charakterystyki transformatora.
2, Podstawowa teoria
Przełożenie zwojów transformatora definiuje się jako liczbę zwojów na uzwojeniu wtórnym podzieloną przez liczbę zwojów na uzwojeniu pierwotnym.
Stosunek napięcia idealnego transformatora jest bezpośrednio powiązany ze współczynnikiem zwojów: 
Przekładnia prądowa idealnego transformatora jest odwrotnie proporcjonalna do współczynnika zwojów: 
Gdzie Vs = napięcie wtórne, Is = prąd wtórny, Vp = napięcie pierwotne, Ip = prąd pierwotny, Ns = liczba zwojów w uzwojeniu wtórnym i Np = liczba zwojów w uzwojeniu pierwotnym.
Dlatego też współczynnik zwojów transformatora definiuje transformator jako podwyższający lub obniżający.
Transformator podwyższający to taki, którego napięcie wtórne jest większe niż napięcie pierwotne, a transformator podnoszący napięcie będzie obniżał prąd.
Transformator obniżający napięcie to taki, którego napięcie wtórne jest niższe niż napięcie pierwotne, a transformator obniżający napięcie będzie zwiększał prąd.
Definicje współczynnika zwojów napięcia i prądu
3, Czynniki wpływające na pomiary współczynnika zwojów
W przypadku teoretycznego, „idealnego” transformatora stosunek fizycznych zwojów dowolnego uzwojenia można ustalić po prostu poprzez pomiar napięcia wyjściowego RMS na jednym uzwojeniu, przykładając jednocześnie znane napięcie wejściowe RMS o odpowiedniej częstotliwości do drugiego uzwojenia.
W tych warunkach stosunek napięć wejściowych do wyjściowych byłby równy fizycznemu współczynnikowi zwojów tych uzwojeń.
Niestety jednak „prawdziwe” transformatory mają szereg właściwości elektrycznych, które powodują, że stosunek napięcia lub prądu może nie być równy fizycznemu współczynnikowi zwojów.
Poniższy schemat ilustruje właściwości elektryczne prawdziwego transformatora, z idealnym komponentem transformatora pokazanym pośrodku oraz komponentami elektrycznymi, które reprezentują różne dodatkowe właściwości transformatora. 
- L1, L2 i L3 reprezentują pierwotną i wtórną indukcyjność rozproszenia spowodowaną niepełnym sprzężeniem magnetycznym pomiędzy uzwojeniami.
- R1, R2 i R3 reprezentują rezystancję (lub utratę miedzi) uzwojenia pierwotnego i wtórnego.
- C1, C2 i C3 reprezentują pojemność uzwojenia.
- Lp oznacza stratę w rdzeniu indukcyjności magnesującej.
- Rp oznacza stratę w rdzeniu, na którą składają się trzy obszary: stratę wiroprądową (rosnącą wraz z częstotliwością), stratę histeretyczną (rosnącą wraz z gęstością strumienia) i stratę resztkową (częściowo z powodu rezonansu).
4, Rodzaje testów współczynnika zwojów
Biorąc pod uwagę zakres elementów pokazanych na schemacie transformatora, a także biorąc pod uwagę różne wymagania różnych zastosowań transformatora, można zauważyć, że żadna pojedyncza technika pomiarowa nie spełni w pełni wszystkich pytań dotyczących współczynników zwojów.
Z tego powodu testery transformatorów serii Voltech AT oferują pięć różnych technik pomiaru przekładni zwojowej, które można dobrać indywidualnie do konkretnych potrzeb.
Podstawowe specyfikacje i zakres pomiaru napięcia/częstotliwości można zobaczyć na naszej stronie specyfikacji AT5600
TR (stosunek obrotów)
Test ten zasila wybrane uzwojenie określonym napięciem i mierzy napięcie indukowane na dowolnym innym uzwojeniu.
Wyniki są następnie prezentowane jako stosunek (np. 2:1, 5:1 itd.). Testery Voltech AT dokonują tego, dzieląc jedno napięcie przez drugie, kompensując rezystancję uzwojenia.
Mierzona jest także faza: „w fazie” (polaryzacja dodatnia) i „przeciwfaza” (polaryzacja ujemna).
Zobacz stronę podręcznika użytkownika AT5600
TRL (przełożenie zwojów według indukcyjności)
Test ten oddzielnie zasila dwa wybrane uzwojenia i mierzy wartość indukcyjności każdego uzwojenia.
Wyniki są następnie prezentowane jako stosunek zwojów (np. 2:1, 5:1 itd.) obliczony z pierwiastka kwadratowego wartości indukcyjności.
Faza jest również: „w fazie” (polaryzacja dodatnia) i „przeciwfaza” (polaryzacja ujemna).
Zobacz stronę podręcznika użytkownika AT5600
LVOC (obwód otwarty niskiego napięcia)
Test ten przykłada napięcie do uzwojenia pierwotnego, odczytuje napięcie indukowane w uzwojeniu wtórnym i przedstawia wyniki jako napięcie wtórne (np. 2,545 V).
Mierzona jest także faza: „w fazie” (polaryzacja dodatnia) i „przeciwfaza” (polaryzacja ujemna).
Zobacz stronę podręcznika użytkownika AT5600
VOC (przerwa w obwodzie napięcia – tylko AT5600 + AT3600)
Test ten wykorzystuje tę samą zasadę co LVOC, ale wykorzystuje generator dużej mocy, zdolny do zasilania uzwojenia napięciem do 270 V.
Test nadaje się do testowania transformatorów mocy niskiej częstotliwości.
Mierzona jest także faza: „w fazie” (polaryzacja dodatnia) i „przeciwfaza” (polaryzacja ujemna).
Zobacz stronę podręcznika użytkownika AT5600
VOCX (rozwarcie obwodu napięcia ze źródłem zewnętrznym - tylko AT5600 + AT3600)
Ten test jest używany w połączeniu z urządzeniem Voltech AC Interface Fixture.
Będzie to sterować zewnętrznym źródłem prądu przemiennego lub transformatorem podwyższającym napięcie w celu testowania transformatorów o wyższej mocy i wyższym napięciu do 600 V i 10 A.
Mierzona jest także faza: „w fazie” (polaryzacja dodatnia) i „przeciwfaza” (polaryzacja ujemna).
Zobacz stronę podręcznika użytkownika AT5600
5. Wybór prawidłowego testu współczynnika zwojów
Aby określić, jaki rodzaj badania przekładni zwojów jest najbardziej odpowiedni dla konkretnego transformatora, należy wziąć pod uwagę szereg kwestii.
Poniższa tabela przedstawia każdy test wraz z opisem, powiązanymi specyfikacjami i podsumowaniem korzyści zapewnianych przez ten test.
Test | Opis/Specyfikacja | Użyj lub skorzystaj |
|---|---|---|
| TR | Stosunek napięcia wejściowego do wyjściowego Zakres pomiarowy: 1:30 do 30:1 Zakres napięcia: 1 mV - 5 V Zakres częstotliwości: 20 Hz - 3 MHz Dokładność: 0,1% | Pokazuje rzeczywisty stosunek elektryczny zgodnie z oczekiwaniami podczas pracy podczas zasilania uzwojenia pierwotnego. Dlatego też stosunek zmierzony w tym teście obejmuje straty zwykle spotykane w transformatorze, co daje stosunek większy niż stosunek zwojów fizycznych, ale odzwierciedla rzeczywisty stosunek napięcia oczekiwany przez projektanta. |
| TRL | Stosunek zwojów obliczony na podstawie indukcyjności Zakres pomiarowy: 1:30 do 30:1 Zakres napięcia: 1 mV - 5 V Zakres częstotliwości: 20 Hz - 3 MHz Dokładność: 0,1% | Zmniejsza wpływ strat transformatora na zmierzony współczynnik zwojów, dając bliższe przybliżenie fizycznego współczynnika zwojów. Jest to szczególnie korzystne, gdy interesujące są rzeczywiste zwoje, ale transformator ma dużą część indukcyjności rozproszenia, która może mieć znaczący wpływ na przekładnię napięciową. |
| LVOC | Napięcie wyjściowe mierzone na wejściu niskiego napięcia Zakres pomiarowy: 100 μV do 650 V (100 μV do 5 V ATi) Zakres napięcia: 1 mV - 5 V Zakres częstotliwości: 20 Hz - 3 MHz Dokładność: 0,1% | Podobny do TR, ale przedstawia rzeczywiste napięcie wyjściowe, a nie stosunek napięcia. Upraszcza to wprowadzanie limitów testowych, gdy specyfikacja transformatora została uzyskana na podstawie pomiarów woltomierza. |
| LZO | Napięcie wyjściowe mierzone za pomocą zewnętrznego wejścia wysokiego napięcia Zakres pomiarowy: 100 μV do 650 V Zakres napięcia: 5 V - 600 V Zakres częstotliwości: 20 Hz - 1 MHz Dokładność: 0,1% | Zapewnia możliwość testowania transformatorów mocy, które przekraczają możliwości testowania LZO. Kontrolując zewnętrzne źródło zasilania za pomocą urządzenia Voltech AC Interface Fixture, test VOCX zapewnia w pełni automatyczne testowanie transformatorów dużej mocy przy określonym napięciu roboczym. |
| VOCX | Napięcie wyjściowe mierzone za pomocą zewnętrznego wejścia wysokiego napięcia Zakres pomiarowy: 100μV do 650V | Zapewnia możliwość testowania transformatorów mocy, które przekraczają możliwości testowania LZO. Kontrolując zewnętrzne źródło zasilania za pomocą Voltech AC Interface Fixture, test VOCX zapewnia w pełni automatyczne testowanie transformatorów dużej mocy przy ich określonym napięciu roboczym |
6, Wnioski z badania współczynnika zwojów
Chociaż przekładnia zwojowa może być dobrze znaną i bardzo podstawową funkcją transformatora, można zauważyć, że skuteczne testowanie tej funkcji wymaga rozważenia wielu kwestii.
Zapewniając elastyczny zakres opcji testowania współczynnika zwojów, Voltech AT5600 zapewnia projektantom i producentom możliwość wyboru najbardziej odpowiednich testów dla dowolnego projektu transformatora, a tym samym optymalizacji jakości i wydajności procesu testowego.
Jeśli masz pytania dotyczące innych funkcji testowych dostępnych dla testerów transformatorów serii Voltech AT, nie wahaj się z nami skontaktować.