Multiple Winding Transformers

Både AC/DC og DC/DC strømomformere og strømforsyninger bruger transformeren. Transformatorer er en vital komponent i ethvert elektrisk kredsløb. Den kan øge og sænke spændingerne til en sikker grænse. Transformatorer er en must-have-komponent til ethvert kredsløb, der har DC-udgang og linjespændingsindgang. I DC/DC-kredsløbet fungerer transformatoren ved at skifte PWM-signalerne i stedet for AC-sinussignalet.

Multiviklingstransformatorer kan give os udgangseffekten med høj effektivitet og over flere skinner. Disse transformere har flere sekundære spoler for at øge eller mindske indgangsspændingen til den ønskede værdi. Disse transformere bruges også til isolering af flere skinner i et strømsystem.

Hurtig oversigt:

• Hvad er Multiple Winding Transformer
• Introduktion til Dual Voltage Transformers
• Flere viklingstransformatorhaner
• Spændingskonfigurationer for multiple viklingstransformere
• Hvad er Center Tapped Multi Winding Transformer
• Center-tappede transformere, der bruger dobbeltspændingstransformer
• Konklusion

Hvad er Multiple Winding Transformer

Transformere, der har mere end én vikling på hver side, kaldes Flere viklingstransformere . De har normalt en primær vikling og to eller flere sekundære viklinger. Disse transformere er nyttige til forskellige formål, såsom spændingsregulering, isolation og impedanstilpasning.

Transformere med flere viklinger fungerer på samme måde som almindelige transformere. En forskel er, at de har mere end én vikling på hver side . For at forbinde dem sammen skal vi kontrollere spændingspolariteterne for hver vikling, som er markeret med prikker. Prikkerne viser den positive (eller negative) ende af viklingen.

Transformatorer arbejder på gensidig induktion, hvilket betyder, at spændingen i hver vikling er proportional med antallet af vindinger, som vist nedenfor:

Effekten i hver vikling er den samme, så forholdet mellem vindinger er lig med forholdet mellem spændinger. For eksempel, hvis primærviklingen har 10 vindinger og 100 volt, og sekundærviklingen har 5 vindinger, så er den sekundære spænding 50 volt. Sådan kan flerviklingstransformatorer have forskellige udgangsspændinger for forskellige spoler.

En transformer, der kan have forskellige sekundærer med variable ledningsdrejninger. Antallet af omdrejninger påvirker spændingen af ​​elektriciteten. Flere drejninger betyder højere spænding og færre drejninger betyder lavere spænding. Så en transformer kan lave forskellige spændinger til forskellige enheder fra en elektricitetskilde. Dette er nyttigt til elektroniske kredsløb, såsom strømforsyninger og omformere.

Følgende er en flerviklingstransformer med flere sekundære viklingsforbindelser. Hver af disse sekundære viklinger giver en forskellig spændingsudgang.

Vi kan bruge primærviklingen individuelt eller forbinde den med et par forskellige andre viklinger til at betjene en transformer. Den sekundære viklingsforbindelse afhænger dog af, hvor meget spænding vi skal bruge på udgangssiden. Sekundærvikling i parallel konfiguration er kun mulig, hvis de to viklinger, der er forbundet, skal være elektrisk identiske. Med andre ord skal deres strøm- og spændingsværdier matche.

Introduktion til Dual Voltage Transformers

Dobbeltspændingstransformere indeholder dobbelte primærviklinger og dobbelte sekundære viklinger. Spændings- og strømspecifikationerne for begge primære er identiske. På samme måde er spændings- og strømværdierne for begge sekundære viklinger også de samme. Disse transformere er designet på en sådan måde, at de kan bruges i forskellige applikationer. Vi kan ændre transformatorudtagene på disse viklinger for at skabe en serie og parallel kombination for højere strøm- og spændingskrav. Disse typer af flerviklingstransformere omtales som Dobbeltspændingstransformere .

Flere viklingstransformatorhaner

Nogle transformere er designet på en sådan måde, at du kan ændre deres drejningsforhold ved at ændre de primære og sekundære sideforbindelser. Disse forbindelser på primær- eller sekundærsiden af ​​en transformer kaldes transformatorhaner .

Transformatorforbindelsesdiagrammet viser enkelt-tap-forbindelsen af ​​primære og sekundære viklinger. På dette billede kan vi se vindingerne af den sekundære (400) er flere end vindingerne af den primære (100) spole. Så dette er tilslutningsdiagrammet for en step-down transformer med en dobbelt primær og dobbelt sekundær vikling.

Den givne transformer har dobbelte primære og dobbelte sekundære viklinger. I disse viklinger kaldes hver ende en terminal, og der er et par terminaler for hver vikling.

Primære eller højspændingssideklemmer er navngivet H1 og H2 .

Mens man ser på transformeren fra den sekundære side, er transformatorens højspændingsterminal mærket som H1 . Ifølge CSA er dette blevet gjort til en industristandard for mærkning af højspændingsterminalen, når man ser den fra den sekundære side.

Tilsvarende er de andre højspændingsviklingssideklemmer mærket som H3 og H4 .

Fra figuren kan vi se, at til mærkning af den sekundære terminal på en højspændingstransformator er det anvendte bogstav x . De to sekundære eller lavspændingssideklemmer er mærket x ₁ , x ₂ , og x ₃ , x ₄ .

Transformatorer med dobbeltvikling i hver af dens primære og sekundære vikling har fordelen. På denne måde forbindes hvert par transformatorviklinger enten i serie eller parallelt.

Overvej nu transformatorhanetilslutningsdiagrammet nedenfor. Denne konfiguration indeholder også dobbelt primær og dobbelt sekundær vikling. Her er begge viklinger på primærsiden i serie, mens sekundærerne er parallelle.

Fra hanetilslutningen kan du se, at på højspændingssiden, terminal H2 er forbundet med terminalen H3 . Så på denne måde er begge højspændingsviklinger i serie med hinanden. Antallet af vindinger for begge højspændings primærviklinger er 400 vindinger hver. Så primær- eller højspændingssiden har i alt 800 omdrejninger.

Terminal x ₁ på lavspændingssiden er forbundet med klemme x ₃ , mens terminal x ₂ er forbundet med terminal x ₄ .

De to lavspændingsviklinger med hver 100 vindinger er forbundet parallelt. Dette skaber en enkelt sekundær vikling, som har i alt 100 vindinger.

Så denne transformer har en 800-drejning primær og en 100-drejning sekundær og er nu konfigureret som en step-down transformer med et omdrejningsforhold på 8:1 .

Overvej nu, at den samme transformer har en anden konfiguration af haneforbindelser. I dette scenarie er højspændingsviklingerne og lavspændingsviklingerne forbundet i serie.

Højspændingsviklingerne har to 400-drejninger primærviklinger, som er forbundet i serie. Dette vil skabe en enkelt højspændingsvikling med i alt 800 vindinger. Tilsvarende er de to 100-drejninger lavspændingsviklinger også forbundet i serie. Dette vil resultere i en enkelt sekundær vikling med 200 vindinger. Så det nye modificerede drejningsforhold, som vi får, er nu 800:200 eller 4:1 .

I denne konfiguration af transformeren er begge viklinger på den primære side i parallel forbindelse, mens forbindelserne på begge sekundære sider er i serie. Da primærviklingerne er parallelle, vil begge de 400-vindings primærviklinger fungere som en enkelt primærvikling med 400 vindinger.

Begge viklinger på sekundærsiderne er forbundet i serie, med hver 1000 vindinger. Begge disse lægger op til at skabe en enkelt 200-drejning sekundær lavspændingsvikling. Det nye drejningsforhold, som vi får for denne transformerkonfiguration, er 400:200 eller 2:1 .

Så vi har dækket forskellige konfigurationer af transformeren med dobbelt primær og dobbelt sekundær vikling. På denne måde kan vi justere de primære og sekundære haneforbindelser for at give forskellige drejningsforhold.

Spændingskonfigurationer for multiple viklingstransformere

Forskellige konfigurationer gør det muligt at forbinde de flere viklingstransformatorer. Tilslutningen af ​​hver type afhænger af flere faktorer, såsom hvor meget er den udgangsspænding, vi har brug for, og den strømbus, som vi skal tilslutte en transformer til. Det afhænger også af spolekonfigurationen, om de primære eller sekundære sider er forbundet i serie eller i parallel konfiguration.

Lad os tage et kig på nogle hovedkonfigurationer af multi-winding transformere:

1. Multi-Winding Transformer Konfiguration

En flerviklingstransformator har dobbelte primære og dobbelte sekundære viklinger. Overvej følgende flerviklingstransformator vist på billedet:

Nogle hovedkarakteristika ved en flerviklingstransformator er:

• Transformatorer kan have flere primære viklinger, flere sekundære viklinger eller begge dele.
• Den maksimale spænding på hver vikling af højspændingssiden er den laveste af de to spændinger.
• Den maksimale spænding på hver lavspændingsvikling er den laveste af de to sekundære spændinger.
• Isolering kan blive beskadiget af enhver spænding, der er højere end de specificerede normeringer.
• Hver vikling af en transformer kan sikkert håndtere halvdelen af ​​transformerens kilovolt-ampere (kVA) rating.
• For at få den nødvendige spænding kan vi tilslutte batterier i serie eller parallel.

2. Multi-Coil Distribution Transformer

Den givne transformer er normeret til 50 kVA, 2400/4800 V – 120/240 V. Heraf kan vi konkludere, at højspændingssiden maksimalt kan klare 2400 V pr. vikling. Og denne spænding vil altid være mindre af de to spændinger. Tilsvarende er lavspændingsside- eller sekundærsideviklingen vurderet til en maksimal spænding på 120 V pr. vikling. Husk, at overskridelse af disse spændingsværdier kan beskadige isoleringen.

Primær side (højspænding) forbindelse

• Hvis du vil forbinde højspændingssiden af ​​denne 50 kVA transformer til en 4800 V bus, skal du forbinde de to viklinger i serie. På denne måde vil 4800 V busspændingen blive jævnt fordelt, hvor hver vikling skal bære en belastning på 2400 V.
• Når du tilslutter højspændingssiden til en 2400 V-bus, skal du gå efter en parallelforbindelse. Dette vil sikre, at hver af viklingerne oplever 2400 V.

Sekundær side (lavspænding) forbindelse

• For at forbinde lavspændings- eller sekundærsiden til en 240 V-bus skal de to viklinger forbindes i serie. Dette deler busspændingen ligeligt, hvilket giver 120 V til hver vikling.
• Hvis du skal koble lavspændingssiden til en 120 V-bus, skal du bruge en parallelforbindelse. På denne måde kommer hver vikling til at fungere med 120 V.

3. Aktuelle beregninger

I en transformer kan volt-ampere (VA) rating beregnes ved at tage produktet af spænding med strømmen. Transformatoren, som er givet i den tidligere konfiguration, kan kun håndtere halvdelen af ​​den samlede kVA. Hver højspændingsvikling og hver lavspændingsvikling er normeret til 25 kVA.

Beregning af strøm for højspændingsvikling (primær):

Så ud fra ovenstående resultat kan vi konkludere, at den maksimale strøm, højspændingsviklingen kan håndtere, er 10,4 ampere.

Beregning af strøm for lavspændingsvikling (sekundær):

Til lavspændingsvikling er den maksimale strøm, den kan håndtere, 208,3 ampere.

Lad os nu se på de kombinerede værdier, når begge spoler betragtes sammen:

Beregning af strøm for højspændingsvikling (primær) med fuld VA:

Den maksimale strøm for højspændingsviklingen, når begge spoler i primæren tages i betragtning, er 10,4 ampere.

Beregning af strøm for lavspændingsvikling (sekundær) med fuld VA:

Igen er den maksimale strøm for lavspændingsviklingen 208,3 ampere.

Så uanset om vi betragter en enkelt spole og halvdelen af ​​VA eller begge spoler med fuld VA, forbliver de beregnede maksimale strømme for både højspændings- og lavspændingsviklingerne de samme. Dette skyldes transformatorens specifikke design og klassificering.

4. Tre ledningsforbindelser af Multi-Winding Transformer

Centrering af transformeren med den enkelte linje vil resultere i 120 V output, mens dobbelttapping med begge linjer vil give dig 240 V.

I tre-leder sekundære forbindelser (120/240 V) vil transformeren kun levere den fulde kVA, når den har en perfekt afbalanceret belastning. En ubalanceret belastning resulterer i, at en vikling bliver overbelastet. Dette vil resultere i at den nuværende nominelle værdi overskrides, da hver vikling kun kan klare halvdelen af ​​den nominelle kVA.

Hvad er Center Tapped Multi Winding Transformer

En center-tap transformer er designet til at give dig to forskellige sekundære spændinger. Disse spændinger er I _EN og I _B , med en delt forbindelse mellem dem. Denne opsætning af transformeren vil skabe en to-faset, 3-leder strømkilde.

De sekundære spændinger og forsyningsspændingen I _s er lige og i direkte forhold. Som et resultat er effekten i hver vikling den samme. Spændingerne over disse sekundære viklinger afhænger af drejningsforholdet.

I diagrammet ovenfor kan du se en standard center-tap transformer. Det midterste anboringspunkt er i midten af ​​sekundærviklingen. Det vil skabe en fælles forbindelse for to sekundære spændinger, der er lige store, men modsatte i polaritet. Når du jorder midterhanen, vil den I _EN spændingen bliver positiv i forhold til jorden. Mens I _B vil blive negativ og er i den modsatte retning. Det betyder, at de er elektrisk 180° ude af fase.

Der er dog en ulempe ved at bruge en ujordet center-tap-transformer. På grund af den ujævne strømgennemstrømning gennem den tredje forbindelse, vil det resultere i ubalancerede spændinger i de to sekundære viklinger. Du vil se dette tilfælde, især når belastninger er ubalancerede.

Center-tappede transformere, der bruger dobbeltspændingstransformer

Vi kan også lave en center-tap transformer ved at bruge dobbeltspændingstransformeren. For at gøre dette skal du forbinde sekundære viklinger i serie og deres midterled, der tjener som hanen. Hvis udgangen af ​​hver sekundær vikling er V, så vil den samlede udgangsspænding af den sekundære være 2V.

Konklusion

Multiple viklingstransformatorer har mange anvendelser i elektriske og elektroniske kredsløb. Disse dobbelt- eller flerviklingstransformere kan levere forskellige udgangsspændinger afhængigt af antallet af sekundære vindinger. Flere viklingstransformatorer kan forbindes i serier eller parallelle konfigurationer for at udsende de øgede spændinger eller strømme. Du kan også oprette en center-tappet transformer ved at forbinde begge deres sekundære viklinger i serie.