Dòng điện của máy biến áp: Sơ cấp vs Thứ cấp + Công thức

dòng điện của máy biến áp: Hướng dẫn thực hành (Với các công thức và-ví dụ thực tế)

Nếu bạn đã từng phải đo kích thước cáp, đặt rơle bảo vệ hoặc tìm hiểu lý do tại sao cầu dao liên tục bị ngắt, thì bạn đã biết rằng việc xử lý dòng điện của máy biến áp là một vấn đề lớn.

Nói một cách đơn giản, dòng điện của máy biến áp là dòng điện chạy qua cuộn dây. Nhưng nó không phải lúc nào cũng là một điều ổn định. Tùy thuộc vào những gì đang xảy ra, bạn có thể giải quyếtdòng tải bình thường, dòng điện nhỏ-không tải hoặc dòng điện khởi động đột ngột-thật đau đớn khi bạn cấp điện cho thiết bị lần đầu tiên.

Chúng ta hãy làm rõ một điều ngay lập tức:máy biến áp không tạo ra dòng điện.Nó chỉ là người trung gian, truyền tải điện năng giữa các mạch bằngcảm ứng điện từ. Dòng điện thực sự chạy bao nhiêu tùy thuộc vào một số bộ phận chuyển động: điện áp, công suất của máy biến áp (kVA), tải mà bạn đặt trên nó, hệ số công suất và thậm chí cả hiệu suất của chính máy biến áp.

Nếu bạn là kỹ sư, thợ điện hoặc công nghệ bảo trì thì điều này rất quan trọng. Tại sao? Bởi vì bạn cần nó để định cỡ máy biến áp, chọn cáp phù hợp, thiết kế sơ đồ bảo vệ và-hãy thành thật mà nói{2}}khắc phục sự cố khi mọi thứ không như ý muốn.

Trong hướng dẫn này, chúng ta sẽ đi quadòng điện sơ cấp và thứ cấp, tỷ số dòng điện, dòng không{0}}tải, dòng điện định mức và dòng điện khởi động khó chịu đó. Và vâng, chúng tôi sẽ đưa ra một số ví dụ tính toán thực tế để nó thực sự có ý nghĩa.

Mỗi máy biến áp đều có hai cuộn dây chính:thiết bị chính (được kết nối với nguồn điện của bạn) và thiết bị thứ cấp (được kết nối với tải của bạn).

Dòng sơ cấp (Ip)là dòng điện rút ra từ nguồn cung cấp.

Dòng thứ cấp (Is)là dòng điện cung cấp cho tải.

Đây là nguyên tắc chung: máy biến áp càng lớn (kVA càng cao) thì dòng điện có thể thoát ra càng lớn. Máy biến áp nhỏ hơn? Chúng được tạo ra cho nhiệm vụ nhẹ nhàng hơn.

Đối với một máy biến áp lý tưởng (lý thuyết, không tổn thất), công suất đầu vào bằng công suất đầu ra:

Ở đâu:

V_p​= Điện áp sơ cấp

V_s= Điện áp thứ cấp

I_p​=Dòng điện sơ cấp

I_s​=Dòng điện thứ cấp

Đây là lý do tại sao mộtmáy biến áp bước xuốnggiảm điện áp nhưng tăng dòng điện. Công suất vẫn giữ nguyên nhưng sự thay đổi-dòng điện-điện áp{2}}là có thật.

Mối quan hệ giữa dòng điện sơ cấp và thứ cấp phụ thuộc vào tỷ số vòng dây. Vì điện áp phụ thuộc vào số vòng dây trong mỗi cuộn dây:

Và bởi vì quyền lực được bảo toàn (một lần nữa, trong thế giới lý tưởng):

Điều đó cũng có nghĩa là:

Nói một cách dễ hiểu: dòng điện di chuyển theo hướng ngược lại với điện áp. Nếu bạn giảm điện áp từ 11 kV xuống 400 V, bạn nên tin rằng dòng điện thứ cấp sẽ cao hơn đáng kể so với dòng điện sơ cấp.

Ví dụ: Tính dòng điện sơ cấp

Giả sử chúng ta có một máy biến áp với:

Điện áp sơ cấp: 10.000 V

Điện áp thứ cấp: 400 V

Dòng thứ cấp: 500 A

Dòng điện sơ cấp sẽ là:

Vì vậy, bạn đang đẩy500 A ở phía điện áp-thấp, nhưng chỉ kéo về20 A từ phía điện áp cao-. Trong-máy biến áp trong thế giới thực, những con số đó thay đổi một chút do tổn hao lõi, tổn hao đồng và dòng rò-nên công suất đầu vào luôn cao hơn một chút so với đầu ra.

Một quan niệm sai lầm phổ biến: “Nếu không có tải, máy biến áp sẽ không hoạt động”.

Sai. Nó vẫn đang rút ra một lượng nhỏ dòng điện. Đây được gọi làkhông-tải dòng điện(hoặc dòng điện kích thích/từ hóa). Ngay cả khi lỗ thứ cấp mở, lỗ sơ cấp vẫn cần một ít nước để duy trì từ thông trong lõi. Một phần dòng điện đó tạo ra từ trường và phần còn lại bù đắp tổn thất lõi do hiện tượng trễ và dòng điện xoáy.

Dòng điện không{0}}tải này thường bằng một phần nhỏ dòng điện định mức. Trên các máy biến áp lớn hơn, được thiết kế tốt hơn{2}}, hiệu suất thậm chí còn thấp hơn nhờ vật liệu từ tính và kết cấu được cải tiến.

Khi bạn kết nối tải với phía thứ cấp, dòng điện thứ cấp sẽ tăng dựa trên nhu cầu điện năng của tải đó.

Lấy một động cơ công nghiệp chẳng hạn. Dòng điện nó rút ra phụ thuộc vào nóđịnh mức công suất, điện áp và hệ số công suất. Bạn có thể ước tính dòng tải bằng cách sử dụng:

Ở đâu:

P=Công suất tải

Điện áp V =

PF=Hệ số công suất

Khi tải thứ cấp tăng lên, phía sơ cấp sẽ tự động rút thêm dòng điện để phù hợp. Điều này thường được gọidòng điện phản xạ, do nhu cầu phụ tải thứ cấp được “phản xạ” trở lại sơ cấp thông qua hiện tượng cảm ứng điện từ.

cácdòng điện định mứclàdòng điện liên tục tối đamáy biến áp có thể vận chuyển an toàn ở điện áp định mức và công suất kVA. Bạn thường sẽ tìm thấy điều này trêntên nơihoặc tính toán nó từ đánh giá.

Biếtdòng điện đầy tảilà rất quan trọng khi bạn chọn cầu dao, cáp, thanh cái hoặc thiết bị bảo vệ. Chạy máy biến áp trên dòng điện định mức quá lâu và bạn sẽ bị nóng quá mức, lão hóa lớp cách điện nhanh hơn và tuổi thọ ngắn hơn.

Đây là một trong những tác vụ phổ biến nhất mà bạn sẽ gặp phải-chuyển đổi kVA thành ampe. Đây là cách nó được thực hiện.

Máy biến áp một pha-

Ví dụ 1: Máy biến áp một pha 5 kVA-
Ở 230V:

Vì vậy, dòng điện đầy tải thứ cấp là khoảng 21,7 A.

Máy biến áp ba pha

Trong đó VLLVLL​ là điện áp đường dây-đến{1}}đường dây.

Ví dụ 2: Máy biến áp ba pha 50 kVA{2}}
Ở 400V:

Vì vậy, dòng điện-tải đầy là khoảng 72,2 A.

Ví dụ 3: Tính dòng sơ cấp từ dòng thứ cấp

Được cho:

Điện áp sơ cấp: 11 kV

Điện áp thứ cấp: 415 V

Dòng thứ cấp: 1000 A

Sử dụng tỷ lệ hiện tại:

Dòng điện sơ cấp đạt khoảng 37,7 A.

Dòng điện khởi độngđó có phải là hiện tượng tăng đột ngột, tạm thời mà bạn gặp phải khi bật máy biến áp lần đầu tiên không. Nó không tồn tại lâu nhưng có thể cao hơn vài lần so với dòng điện định mức-và có thể tàn phá các hệ thống bảo vệ.

Tại sao nó xảy ra? Khi điện áp được đặt lần đầu tiên, từ thông trong lõi có thể vượt quá mức bình thường, đặc biệt nếu có từ tính dư còn sót lại từ lần chạy cuối cùng.

Để tránh những vấn đề đau đầu này, các kỹ sư đặc biệt chú ý đến việc lựa chọn cầu dao, đường cong-dòng điện thời gian, kỹ thuật chuyển mạch được điều khiển vàrơle bảo vệcài đặt.

Cả hai đều có từ tính về bản chất, nhưng chúng không giống nhau:

Máy biến áp có tạo ra dòng điện không tải không?
Chuẩn rồi. Đó là-dòng điện không tải mà chúng ta đã nói đến-nó cần nó để duy trì dòng điện và bù đắp tổn thất lõi.

Làm thế nào để bạn tính toán dòng điện sơ cấp và thứ cấp?
Sử dụng các công thức kVA và điện áp ở trên. Và hãy nhớ mối quan hệ:

Tại sao dòng điện sơ cấp thấp khi thứ cấp mở?
Bởi vì không có tải đòi hỏi năng lượng. Mạch sơ cấp chỉ cung cấp dòng điện từ hóa nhỏ và tổn hao lõi.

Máy biến áp có thể tiêu thụ nhiều hơn dòng điện định mức không?
Có, nhưng thường chỉ trong thời gian ngắn. Quá tải tạm thời có thể ổn tùy thuộc vào thiết kế, nhưng quá tải liên tục sẽ nhanh chóng dẫn đến hỏng cách điện và tuổi thọ bị rút ngắn.

Dòng điện sơ cấp và thứ cấp di chuyển ngược chiều nhau so với điện áp.

Tỷ lệ hiện tại tuân theo tỷ lệ lần lượt.

Ngay cả khi không có tải, máy biến áp vẫn tiêu thụ một dòng điện.

Bạn có thể tính toán dòng điện định mức từ kVA và điện áp.

Các công thức lớn cần nhớ:

Một pha:

Ba{0}}giai đoạn:

Dòng điện khởi động là tạm thời nhưng cần được tính đến trong thiết kế bảo vệ.

Việc cảm nhận chắc chắn về dòng điện của máy biến áp không chỉ mang tính học thuật-mà còn giúp bạn chọn thiết bị phù hợp, giữ cho hệ thống luôn hoạt động ổn định và phát hiện các vấn đề trước khi chúng trở thành những hỏng hóc tốn kém.

Liên hệ ngay