comment concevoir un transformateur？

Calcul du rapport de transformation du transformateur

Le rapport de rotation d'un transformateur est calculé en utilisant la relation fondamentale entre les tensions ou courants primaires et secondaires. Le rapport de transformation N est égal à la tension primaire divisée par la tension secondaire (N = Vpri/Vsec), qui est également égale au courant secondaire divisé par le courant primaire (N = Isec/Ipri) . Pour les transformateurs à noyau de ferrite utilisés dans les applications haute fréquence, les spires primaires peuvent être calculées à l'aide de la formule : Npri = (Vin × 10^8) / (4 × f × Bmax × Unc) , où Vin est la tension d'entrée, f est la fréquence de commutation, Bmax est la densité de flux maximale (généralement 1 300 à 2 000 Gauss) et Ac est la section efficace du noyau.

Exemple de calcul pratique

Considérons une conception de convertisseur DC-DC avec les paramètres suivants : Vin = 10,5 V, Vout = 330 V, f = 50 kHz, Bmax = 1 500 G et Ac = 1,25 cm² (cœur ETD39). Le calcul des tours primaires donne : Npri = (10,5 × 10^8) / (4 × 50000 × 1500 × 1,25) = 3,2 tours , qui arrondit à 3 tours. Le rapport de tension est de 330/10,5 ≈ 31,4, donc les spires secondaires seraient de 3 × 32 = 96 tours , ce qui donne un rapport de rotation d'environ 32 : 1.

Comment fonctionnent les transformateurs de courant

Les transformateurs de courant (TC) fonctionnent sur Loi de Faraday sur l'induction électromagnétique . Lorsqu'un courant alternatif circule dans le conducteur primaire, il génère un champ magnétique variable dans le temps qui induit un courant proportionnel dans l'enroulement secondaire. La relation fondamentale est I_primary / I_secondary = N_secondary / N_primary . Par exemple, un TC 600:5 avec 120 spires secondaires et 1 spire primaire produit exactement 5 A de courant secondaire lorsque 600 A traverse le primaire.

Principes de fonctionnement clés

• Le courant primaire crée un flux magnétique dans le noyau à travers le conducteur (souvent à un seul tour)
• Le noyau magnétique concentre et guide le flux vers l'enroulement secondaire
• Le changement de flux induit des champs électromagnétiques dans l'enroulement secondaire multitours
• Le courant secondaire circule à travers la charge connectée (compteur ou relais)
• Les sorties secondaires standards sont 5A ou 1A pour la compatibilité avec les instruments

Avertissement de sécurité critique : Ne jamais ouvrir le circuit secondaire d'un TC lorsque le primaire est sous tension. Cela peut générer des milliers de volts en raison de la saturation du noyau, créant des risques d'électrocution, de rupture d'isolation et de dommages à l'équipement. Court-circuitez toujours les bornes secondaires pendant l’installation ou la maintenance.

Transformateurs de courant enroulés ou de type barre

Scanners de type plaie comportent des enroulements primaires et secondaires dédiés enroulés sur un noyau magnétique, offrant précision plus élevée (classe 0,2-0,5) et flexibilité dans la sélection du ratio de liquidité générale. TC à barres utiliser une barre conductrice solide comme primaire à un tour, fournissant résistance mécanique supérieure pour les applications à courant élevé et une fuite de flux réduite pour des mesures précises, mais à un coût plus élevé.

Types de transformateurs

Les transformateurs sont classés par construction, application et type de noyau. Transformateurs de puissance sont utilisés dans les systèmes de transmission (généralement > 33 kV), tandis que transformateurs de distribution abaisser la tension pour les utilisateurs finaux (11kV à 415V). Les transformateurs de mesure comprennent des transformateurs de courant (CT) et des transformateurs de tension (VT) pour la mesure et la protection.

Par construction

• Type de noyau : Les enroulements entourent les membres centraux ; commun pour les applications haute tension
• Type de coque : Le noyau entoure les enroulements ; offre une meilleure protection mécanique
• Toroïdal : Noyau en forme d'anneau avec des enroulements répartis uniformément ; fuite de flux minimale

Types de transformateurs de courant par installation

• Noyau solide : Noyau monobloc nécessitant une mise hors tension du circuit ; classe de précision 0,2-0,5
• Noyau divisé : Conception à charnière pour une installation ultérieure ; classe de précision 1-3
• Type de fenêtre : Noyau creux pour le passage des câbles ; flexible pour différentes tailles de conducteurs

Foire aux questions sur les transformateurs

Les TC peuvent-ils mesurer le courant continu ?

Non. Les transformateurs de courant standards fonctionnent uniquement avec du courant alternatif. Ils nécessitent un champ magnétique changeant pour induire un courant secondaire. Le courant continu crée un champ magnétique statique, ne produisant aucune sortie soutenue. Pour la mesure CC, utilisez des capteurs à effet Hall, des bobines Rogowski ou des résistances shunt.

Qu’est-ce que le fardeau du CT et pourquoi est-ce important ?

La charge est la charge totale connectée au secondaire du TC, mesurée en VA (voltampères) ou en ohms. Le dépassement de la charge nominale entraîne une dégradation de la précision et une saturation potentielle . Les valeurs de charge standard incluent 1,25 VA, 5 VA et 15 VA. Calculez la charge totale comme la somme de tous les appareils connectés plus la résistance du câblage.

Comment choisir entre les TC de mesure et ceux de protection ?

TC de comptage (Classe 0,1, 0,2, 0,5) donnent la priorité à la précision dans des conditions de charge normales pour la facturation et la gestion de l'énergie. TC de protection (Classe 5P, 10P) sont conçus pour éviter la saturation pendant les courants de défaut, garantissant ainsi que les relais reçoivent des signaux précis pour le déclenchement. Ne remplacez jamais les TC de mesure par des applications de protection.

Qu’est-ce qui cause la saturation du CT ?

La saturation se produit lorsque le noyau magnétique ne peut pas absorber plus de flux, généralement en raison de courant primaire excessif (conditions de défaut) ou fardeau élevé . Les symptômes incluent une distorsion de la forme d'onde, des erreurs de rapport et des erreurs d'angle de phase. Les TC de protection sont conçus avec des noyaux plus gros pour résister 20 à 30 fois le courant nominal sans saturer.

Quels sont les ratios CT courants ?