Szia! Beszállítóként aMérési transzformátor, gyakran kérdeznek tőlem, hogyan kell kiszámítani a mérőtranszformátor terhelését. Ez döntő szempont a transzformátorok megfelelő működése és pontossága szempontjából. Tehát merüljünk bele, és bontsuk le lépésről lépésre.
Először is, pontosan mi a terhelése egy mérőtranszformátornak? Nos, leegyszerűsítve, a terhelés a transzformátor szekunder oldalához kapcsolt terhelést jelenti. Ez a terhelés lehet mérőórák, relék vagy egyéb olyan műszerek, amelyek működésük során a transzformátor kimenetére támaszkodnak. A terhelés helyes kiszámítása elengedhetetlen, mert ez közvetlenül befolyásolja az e műszerek által végzett mérések pontosságát.
Az alapok megértése
Mielőtt elkezdené a számok roppantását, fontos megértenünk néhány kulcsfontosságú fogalmat. A terhelést általában volt-amperben (VA) fejezik ki. Figyelembe veszi a terhelés ellenállásos és reaktív összetevőit egyaránt. A legtöbb esetben az ellenállásos terhelések (például bizonyos típusú mérőórák) és a reaktív terhelések (például az induktív relék) kombinációjával foglalkozunk.
A mérőtranszformátor szekunder árama általában szabványosított. Például sok alkalmazásban a szekunder áram névleges 1A vagy 5A. A terhelésen lévő feszültséget a terhelés impedanciája és a rajta átfolyó szekunder áram határozza meg.
A teher kiszámítása
Kezdjük a terhelés kiszámításának alapképletével. A terhelést (S) volt-amperben a szekunder áram (I2) és a transzformátor szekunder oldalára kapcsolt terhelés impedanciájának (Z) négyzetének szorzata adja meg.
[S = I_{2}^{2}Z]
Ha ismeri a tisztán rezisztív terhelés ellenállását (R) és a szekunder áramot, akkor az (S = I_{2}^{2}R) képlet segítségével kiszámíthatja a terhelést. Például, ha 10 ohmos ellenállású terhelése van, és a szekunder áram 5A, akkor a terhelés (S=(5)^{2}\times10 = 250VA).
A valós világban azonban a legtöbb terhelés nem pusztán rezisztív. Rezisztív és reaktív komponenseket is tartalmaznak. Ilyen esetekben ki kell számítanunk a terhelés impedanciáját. Az (R) ellenállású és (X) reaktanciájú terhelés impedanciáját (Z) a (Z=\sqrt{R^{2}+X^{2}}) képlet adja meg.
Tegyük fel, hogy van egy terhelésünk, amelynek ellenállása (R = 20) ohm, reaktanciája (X = 15) ohm, a szekunder áram pedig (I₂ = 1A). Először kiszámítjuk az impedanciát (Z=\sqrt{(20)^{2}+(15)^{2}}=\sqrt{400 + 225}=\sqrt{625}=25) ohm. Ezután a terhelés (S = I_{2}^{2}Z=(1)^{2}\times25 = 25VA).
A terhet befolyásoló tényezők
Számos tényező befolyásolhatja a mérőtranszformátor terhelését. Az egyik fő tényező a másodlagos oldalra csatlakoztatott műszerek típusa. A különböző műszerek eltérő impedancia jellemzőkkel rendelkeznek. Például a modern digitális fogyasztásmérők általában alacsonyabb terhelést jelentenek, mint a régebbi analóg mérők.
A szekunder huzalozás hossza és keresztmetszete is szerepet játszik. A hosszabb vezetékek nagyobb ellenállással rendelkeznek, ami növelheti az általános terhelést. Hasonlóképpen a kisebb keresztmetszetű vezetékeknek nagyobb az ellenállása.
Egy másik tényező a szekunder oldalon párhuzamosan vagy sorosan kapcsolt műszerek száma. Ha a műszereket párhuzamosan csatlakoztatjuk, a terhelés egyenértékű impedanciája megváltozik, és ez befolyásolja a terhelést.
A helyes teherszámítás fontossága
A teher helyes kiszámítása rendkívül fontos. Ha a terhelés túl nagy, akkor a transzformátor a névleges teljesítményén kívül működhet. Ez pontatlan mérésekhez, a transzformátor túlmelegedéséhez, sőt a transzformátor vagy a csatlakoztatott műszerek károsodásához is vezethet.
Másrészt, ha a terhelés túl alacsony, előfordulhat, hogy nem használja ki teljesen a mérőtranszformátor képességeit. Ez a csatlakoztatott műszerek nem optimális teljesítményét eredményezheti, és előfordulhat, hogy nem biztosít elég pontos méréseket a tervezett alkalmazáshoz.
Gyakorlati példa
Vegyünk egy gyakorlati példát aKözepes feszültségmérőrendszer. Tegyük fel, hogy van egy10kv transzformátor másodlagos kimenet 30vA5A névleges szekunder árammal. A szekunder oldalra három műszerünk van csatlakoztatva: egy 5 ohm ellenállású rezisztív mérő, egy (Z = 10 + j5) ohm impedanciájú induktív relé és egy másik 8 ohmos ellenállásmérő.
Először is meg kell találnunk a három párhuzamosan kapcsolt terhelés egyenértékű impedanciáját. Az ellenállásmérők esetében az impedanciájuk csak az ellenállásuk.
Az első rezisztív mérő impedanciája (Z_{1}=5) ohm, az induktív relé impedanciája (Z_{2}=10 + j5) ohm, és a második rezisztív mérő impedanciája (Z_{3}=8) ohm.
A párhuzamos impedanciák egyenértékű impedanciájának (Z_{eq}) reciprokát a következő képlet adja: (\frac{1}{Z_{eq}}=\frac{1}{Z_{1}}+\frac{1}{Z_{2}}+\frac{1}{Z_{3}})
(Z_{1} = 5) ohm esetén (\frac{1}{Z_{1}}=\frac{1}{5}=0,2)
(Z_{2}=10 + j5) ohm esetén (\frac{1}{Z_{2}}=\frac{1}{10 + j5}=\frac{10 - j5}{(10 + j5)(10 - j5)}=\frac{10 - j5}{100+25}=\}j5}{100+25}=\}j5.8. j0.04)
(Z_{3}=8) ohm esetén (\frac{1}{Z_{3}}=\frac{1}{8}=0,125)
(\frac{1}{Z_{eq}}=(0,2)+(0,08 – j0,04)+(0,125)=0,405 – j0,04)
(Z_{eq}=\frac{1}{0,405 - j0,04}\approx2,4 + j0,24) ohm
A (Z_{eq}) nagysága (\vert Z_{eq}\vert=\sqrt{(2.4)^{2}+(0.24)^{2}}\kb.2.41) ohm
A terhelés (S = I_{2}^{2}Z_{eq}=(5)^{2}\times2,41 = 60,25 VA)
A megfelelő mérőtranszformátor kiválasztása
A számított terhelés alapján olyan mérőtranszformátort kell választani, amely képes kezelni a terhelést. A transzformátor névleges terhelésének egyenlőnek vagy nagyobbnak kell lennie a számított terhelésnél. Ha a ténylegesnél kisebb névleges terhelésű transzformátort választ, az pontatlan mérésekhez és a transzformátor esetleges károsodásához vezet.
Mint aMérési transzformátorszállítója, a transzformátorok széles választékát kínáljuk különböző névleges terhelésekkel a különféle alkalmazásokhoz. Akár egy kisméretű ipari projekten, akár egy nagyméretű áramelosztó hálózaton dolgozik, mi segítünk megtalálni az igényeinek megfelelő transzformátort.
Következtetés
A mérőtranszformátor terhelésének kiszámítása kritikus lépés az elektromos mérőrendszer pontos és megbízható működésének biztosításában. Az alapképletek megértésével, a terhelést befolyásoló valós tényezők figyelembevételével és gyakorlati példák segítségével megalapozott döntéseket hozhat a mérőtranszformátorok kiválasztásánál és használatánál.
Ha kérdése van a mérőtranszformátor terhelésének kiszámításával kapcsolatban, vagy szeretne minőségi mérőtranszformátort vásárolni projektjéhez, forduljon hozzánk bizalommal. Azért vagyunk itt, hogy a legjobb megoldásokat és támogatást nyújtsuk minden mérőtranszformátor-igényéhez.
Hivatkozások
- Elektromos áramrendszerek, JR Lucas
- Alan S. Morris mérési és műszerezési alapelvei
- Elektrotechnikai kézikönyv, FW Grover
