変圧器はどうやって設計するのですか？

トランスの巻数比の計算

の巻数比 変圧器 は、一次電圧と二次電圧または電流の間の基本的な関係を使用して計算されます。 巻数比 N は、一次電圧を二次電圧で割ったもの (N = Vpri/Vsec) に等しく、二次電流を一次電流で割ったもの (N = アイセック/Ipri) にも等しい。 。高周波アプリケーションで使用されるフェライト コア トランスの場合、一次巻数は次の式を使用して計算できます。 Npri = (Vin × 10^8) / (4 × f × Bmax × あc) ここで、Vin は入力電圧、f はスイッチング周波数、Bmax は最大磁束密度 (通常 1300 ～ 2000 ガウス)、Ac はコアの実効断面積です。

実際の計算例

次のパラメータを使用した DC-DC コンバータの設計を考えます: Vin = 10.5V、Vout = 330V、f = 50 kHz、Bmax = 1500G、および Ac = 1.25 平方センチメートル (ETD39 コア)。一次巻数の計算では次の結果が得られます: Npri = (10.5 × 10^8) / (4 × 50000 × 1500 × 1.25) = 3.2ターン 、3 ターンに丸められます。電圧比は 330/10.5 ≈ 31.4 であるため、二次巻線は 3 × 32 = となります。 96ターン 、その結果、巻数比は約 32:1 になります。

変流器の仕組み

変流器 (CT) は次のように動作します。 ファラデーの電磁誘導の法則 。交流が一次導体を流れると、二次巻線に比例した電流を誘導する時間変化する磁場が生成されます。 基本的な関係は、I_primary / I_ Secondary = N_ Secondary / N_primary です。 。たとえば、120 の二次巻線と 1 つの一次巻線を備えた 600:5 CT では、一次巻線に 600A が流れると、正確に 5A の二次電流が生成されます。

主要な動作原理

• 一次電流は、導体を通ってコア内に磁束を生成します（多くの場合、単巻）
• 磁気コアが磁束を集中させて二次巻線に導きます。
• 磁束の変化により、複数巻きの二次巻線に EMF が誘発されます。
• 接続された負荷（メーターまたはリレー）を介して二次電流が流れます
• 標準の二次出力は次のとおりです。 5Aまたは1A 楽器との互換性のため

重要な安全上の警告: 一次側に通電している間は、CT 二次側を決して開回路にしないでください。これにより生成される可能性があります 数千ボルト コアの飽和により、感電の危険、絶縁破壊、機器の損傷が発生します。設置またはメンテナンスの際には、必ず二次端子を短絡してください。

巻線型変流器と棒型変流器の比較

創傷型CT 磁気コアに巻かれた専用の一次巻線と二次巻線が特徴で、 高精度（クラス0.2～0.5） 流動比率の選択における柔軟性。 バータイプCT 単巻一次側としてソリッド導体バーを使用し、 大電流用途向けの優れた機械的強度 磁束漏れが減少して正確な測定が可能になりますが、コストが高くなります。

変圧器の種類

変圧器は、構造、用途、コアの種類によって分類されます。 電源トランス 送電システム (通常は >33kV) で使用されますが、 配電変圧器 エンドユーザー向けに電圧を降圧します (11kV から 415V)。計器用変圧器には、測定および保護用の変流器 (CT) と電圧変圧器 (VT) が含まれます。

構造別

• コアタイプ: 巻線がコアリムを囲んでいます。高電圧アプリケーションに一般的
• シェルタイプ: コアは巻線を囲みます。より優れた機械的保護を提供します
• トロイダル: 巻線が均等に分布したリング状のコア。磁束漏れを最小限に抑える

設置別の変流器の種類

• ソリッドコア: 回路の非通電が必要な一体型コア。精度クラス0.2～0.5
• スプリットコア: 後付け設置用のヒンジ付きデザイン。精度クラス1～3
• ウィンドウの種類: ケーブルを通すための中空コア。さまざまな導体サイズに柔軟に対応

変圧器に関するよくある質問

CTは直流電流を測定できますか?

いいえ。 標準変流器はACでのみ動作します。二次電流を誘導するには変化する磁場が必要です。 DC は静磁場を生成するため、持続的な出力は生成されません。 DC 測定の場合は、ホール効果センサー、ロゴスキー コイル、またはシャント抵抗を使用します。

CT の負担とは何ですか?またそれが重要な理由は何ですか?

負荷は、CT 二次側に接続されている総負荷であり、VA (ボルト アンペア) またはオームで測定されます。 定格荷重を超えると精度が低下し、飽和する可能性があります。 。標準負荷定格には、1.25 VA、5 VA、および 15 VA があります。接続されているすべてのデバイスと配線抵抗の合計として合計負担を計算します。

計測 CT と保護 CT のどちらを選択すればよいですか?

計測CT (クラス 0.1、0.2、0.5) は、請求とエネルギー管理の通常の負荷状態での精度を優先します。 保護CT (クラス 5P、10P) は、故障電流時の飽和を回避するように設計されており、リレーがトリップに対する正確な信号を確実に受信できるようにします。計測 CT を保護用途に決して代用しないでください。

CT 飽和の原因は何ですか?

飽和は、通常、次のような理由で磁気コアが磁束をそれ以上吸収できないときに発生します。 過剰な一次電流 (障害状態) または 負担が大きい 。症状としては、波形の歪み、比率エラー、位相角エラーなどがあります。保護 CT は、耐久性を高めるためにより大きなコアを使用して設計されています。 定格電流の20～30倍 飽和することなく。

一般的なCT比とは何ですか?