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単相変圧器

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Overview

ソース: アリ バッツィ、電気工学科大学コネチカット州ストーズ、ct 検査

トランスフォーマーは、AC 電圧の上下をステップ固定の電動マシンです。彼らは通常、一次電圧踏まれて上下にセカンダリ、または他の方法で回避で第一次および二次コイルの巻線、形成されます。時巻線と巻き、ことは両方の巻線を結合、磁気コアの磁束が誘導されるに電流が流れると、電圧が適用されます。AC 電流、交流磁束が誘導されるとその変化率が二次巻線 (ファラデーの法律) の電圧を誘導します。両巻線の磁束によって異なります。 それぞれの巻線のターン数したがって、一次巻線、二次巻線、電圧よりもより多くの巻数はプライマリ、セカンダリより高いになります。

この実験は、その等価回路パラメーターを見つけることによって単相変圧器を特徴付けます。3 つのテストが実行されます: オープン回路のテスト、テスト、および DC テストを短絡します。

Principles

この実験で使用される変圧器は 115 V/24 V、100 と評価バージニア州定格電圧は VA 定格または定格電力 (ワット) これらの巻線は、具体的には電線の太さの現在の処理能力から来ている間に特定の電圧を安全に処理するそれぞれの巻線の絶縁の機能に由来します。プライマリおよびセカンダリ高電圧と低電圧の名目でミックスすることが重要です。この実験のため一次側を二次側は 24 V で定格 115 V 定格を持つと見なされます。115 V 側には、二次側は OUT1 と OUT2 というラベルの付いた 2 つの端子 IN1 と IN2、というラベルの付いた 2 つの端子があります。

高圧側は一般的な用途より多くの電圧分解能を達成するためにテストを短絡します。例えば、変圧器の定格 1200 V/120 V は、おそらく 120 V 短絡は定格電流の 10% 以下 1200 V の 0-120 になると流れる V 可変オート トランス (変圧器) 1200 V このテストに適したの。低電圧側は、オープン回路のテストより研究室でアクセスできるため、この電圧は使用されます。したがって、このアプローチは、この実験での標準的なプラクティスとしてされます。

オープン回路のテストは、コアに誘起される磁束によるコア電力損失と同様、2 つの巻線間の相互インダクタンスを見積もられました。短絡テストは、最大電流、短絡回路といくつかの磁束漏れの巻線を中心から描画されますので、両巻線の漏れインダクタンスを識別に役立ちます。DC テストは両方の巻線の測定線抵抗をことができます。

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Procedure

1. DC テスト

  1. ベンチに使用可能な低電圧の DC 電源アダプターを入れます。
  2. その電圧出力を 0 V に設定し、0.8 a. に現在の制限を設定
  3. 回路接続を再確認し、一次側巻線 (IN1 と IN2) 経由で電源の出力を接続します。(OUT1 と OUT2) 二次側巻線は開いたままにしておきます。
  4. 供給をオンにし、現在の制限値に到達するまで電圧が微増します。供給をオンに、供給が電流制限をされる既に可能性がありますに注意してください。増やさないと電流制限します。
  5. 電圧と電源供給表示から現在の測定値を記録します。
  6. 電圧を 0 V に設定し、電源を切断します。
  7. 4 A に電流制限を調整し、二次側巻線 (OUT1 と OUT2) 経由で電源出力を接続します。一次側巻線 (IN1 と IN2) は開いたままにしておきます。
  8. 供給をオンにし、現在の制限値に到達するまで電圧が微増します。供給をオンに、供給が電流制限をされる既に可能性がありますに注意してください。増やさないと電流制限します。
  9. 電圧と電源供給表示から現在の測定値を記録します。この変圧器の入力電圧が 3.5 V、電流は 0.8 a.
  10. 電圧を 0 V に設定、電源をオフに、それを外します。
  11. マルチ メーターの一次巻線の抵抗値を測定します。
  12. マルチ メーターと二次巻線の抵抗値を測定します。
  13. という両側電源が理想的に等しく、高電圧低電流と低抵抗を意味するため、低い電圧側抵抗よりも高くなる高電圧側の耐性を持っていることが一般的です。DC テストとマルチ メーターの抵抗を測定する必要があります密接に一致しています。

2. オープン回路のテスト

  1. 三相源になっていることを確認します。
  2. オープン回路のテスト (図 1) の回路を接続します。デジタル電源メーターを使用します。
  3. 変圧器 0% であることを確認します。
  4. 回路接続図 1 から期待どおりには、三相のソースを入れますと再確認してください。
  5. デジタル電源メーター上を読んで電圧 24 V に達するまでゆっくりと VARIAC のノブを調整します。
  6. 電源メーターの電圧、現在、実際に電源、および電源係数を記録します。
  7. 0% に戻って、変圧器セットは三相ソースを切り VARIAC の出力を外します。
  8. 開回路または無負荷テスト (私の OC)、電流、電圧 (VOC) からある磁化リアクタンス (Xm) とコア損失抵抗 (RC) と電源 (POC) 次のように測定。
    RC= VOC2/POC (1)
    Xm= VOC2/QOC (2)
    場所QOC2=(VOC私のOC)2- POC2 (3)

Figure 1
図 1: DC テスト回路図。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。

3. 短絡テスト

  1. 三相源になっていることを確認します。
  2. 短絡テスト (図 2) の回路を接続します。IN1 と IN2 VARIAC の出力に接続されていることを確認します。
  3. 変圧器 0% であることを確認します。
  4. 変圧器の定格入力電流を計算します。これは入力側の定格電圧 VA 評価を割ることが分かったです。たとえば、入力は 115 V、VA 定格は 100 VA、定格入力電流は、100/115 = 0.87 a.
  5. 回路を確認し、三相ソースを入れます。
  6. ゆっくりと慎重に、デジタル電源メーターの現在の読みは、定格入力電流に達するまで VARIAC のノブを調整します。
  7. 電源メーターの電圧、現在、実際に電源、および電源要因を記録します。
  8. 0% に戻って、変圧器セットは切断スイッチをオフ、VARIAC の出力を外します。VARIAC の三相ケーブルを接続してください。
  9. 二次変圧器間に配置されたショート回路を削除します。
  10. 短絡試験、漏れリアクタンス (X1+×2'X =eq) ワイヤの抵抗と (R1+R2' = Req) 両方の巻線は、現在から見つかった (私SC )、電圧 (VSC) とパワー (PSC) 測定次のように。
    Req=PSC/私の SC2 (4)
    Xeq= QSC/私の SC2 (5)
    場所QSC2=(VSC私SC)2- PSC2 (6)
  11. X1 X2に等しいことと '、中にR1とR2' DC テスト (またはそれらの少なくとも 1 つ) から使用することができます。DC テストを実行しない場合と仮定するが一般的です1 R R2'が等しい。

Figure 2
図 2: 短絡回路図をテストします。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。

4. 負荷テスト

どのように電流と電圧の値を関連付ける変圧器の入力と出力側の間が理想的には、ロード テストを表示V1/V2 =私2/I1 N1/N2を = 、 =、回転数、 Nは、添字 1 および 2 は、プライマリおよびセカンダリ双方は、それぞれ、回転比率は。一次側に反映されるセカンダリ側のインピー ダンスはR'=2RまたはX'=2x.

  1. 三相源になっていることを確認します。
  2. 負荷テスト (図 3) の回路を接続します。IN1 と IN2 VARIAC の出力に接続されていることを確認します。
  3. 変圧器 0% であることを確認します。
  4. 1/200 設定でプライマリ、差動電圧をオシロ スコープのプローブを接続できます。0 V 適切な倍率でオフセット プローブ測定を調整します。
  5. 現在の負荷を測定するオシロ スコープ電流プローブを接続します。100 倍率 × 1 0 mV のオフセットのプローブ測定を調整 mV/設定します。
  6. 回路を確認し、3 段階の切断スイッチを入れます。
  7. VP 115 V になるまでゆっくりと VARIAC のノブを調整します。
  8. 両方のデジタル パワー メーターの電圧、現在、実際に電源、および電源係数を記録します。
  9. 示すように、少なくとも 3 つのサイクルでオシロ スコープの画面をキャプチャします。
  10. 三相ソースを切り、変圧器を 0% に設定します。
  11. 100 Ω 抵抗を並列に 3 つの 100 Ω 抵抗器に置き換えます。
  12. 三相ソースをオンにし、ゆっくりとVPを読み取ります (動) 115まで VARIAC のノブを調整
  13. 2 デジタル電力検針のみ (オシロ スコープ画面キャプチャない) を記録します。
  14. 0% に戻って、変圧器セット切断スイッチをオフにして接続を解除します。

Figure 3
図 3: 負荷テスト回路図。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。

単相変圧器は AC 電圧および電流を 1 つの値から別に変換する電源装置および他の装置でされます。トランスフォーマーは、多くの実験器具や医療機器の安全な作動に必要な電気的な絶縁を提供するために重要です。入力と出力がコモン端子を共有していない場合変圧器は完全な物理的な分離で動力を伝達することができます。これはシステムの危険な高電圧側に電気が回路と安全な低電圧側の人々 に到達することを防ぎます。変圧器内のコンポーネントを理解トランスの解析・設計で重要です。このビデオは、様々 なテストを実行することによって変圧器のコンポーネントの電気的パラメーターを測定する方法を実演します。

変圧器は一次巻線またはコイルに接続されている入力端子のペアと二次巻線に接続された出力端末のペア。鋼から成るコア、フェライトや空気だけでもカップル 2 つの巻上げの磁気。一方の巻線間の電圧と電流を流すこと、磁気フィールドを作成します。領域を通過する磁場の量である磁束は、二次巻線の電圧を引き起こすそれにコアを介して結合されています。このプリンシパルは相互誘導と呼ばれます。ファラデーの法則は、磁束の巻線数は誘起電圧に等しい時間の変更率を状態します。起電力または EMF とも呼ばれます。第一次巻上げ間の DC 電圧は一定したがって結果の磁束が一定でも、変更の率はゼロ。ただし AC 電圧生成の非ゼロの速度と磁束を変更し、その結果、電圧を誘導します。他の言葉で AC 電圧は、動作するように変圧器のため必要です。変圧器の回転比率は、一次巻線の二次巻上げの回転の数で割った値で電線の巻き数です。一次二次間の電圧に間で電圧の比は回転比率と同じです。回転比率に応じて変圧器は電圧をステップ、ステップ ダウン電圧または同じをできます。現在のセカンダリをプライマリを流れる電流の比は回転率の逆数に等しいです。例えば第一次コイルに 3 ターンとセカンダリがある場合は、30 ターン、ターンの比は 0.1 を持っています。従ってこのトランスの主に 120 ボルトなるセカンダリ上 1200 ボルトです。10 アンペアの一次二次を 1 アンペアになります。最後に二次コイルにインピー ダンス Z2 の負荷がある場合は一次コイル、明白なまたは反射負荷、Z2 総理。この反射負荷の値は回転比率の二乗を掛けた二次側のインピー ダンスです。変圧器は、理想的には 1 つのコイルから他に損失することがなくエネルギーを転送する結合インダクタのペアと見なすことができます。しかし実際のトランスは磁束または漏れインダクタンス巻線間のエネルギー伝達に寄与しない流出しています。さらに実際のトランスの経験消費電力と巻線抵抗から暖房。コアに誘起される磁束はコア損失抵抗のため熱の追加ソースです。指定した最大電力入力が使われる損傷を避けるために VA 定格または入力電圧と電流が電源の製品と呼ばれます。今では変圧器の基本を導入されている、トランスの電気パラメーターを計測する方法を見てをみましょう。

この実験で使用される変圧器は一次巻線の 115 ボルトの最大と二次巻線の 24 ボルトの最大を容認する定格です。さらに、この変圧器 100 w のパワーの最大値を受け入れることができることを意味 100 v の電力評価しています。この DC のテストは、変圧器の等価回路モデルで使用するそれぞれの巻線の抵抗値を測定します。まず低電圧直流電源電圧の出力を 0 v と 0.8 のアンプと電流制限に設定します。電源を切ります。第一次巻上げの間で電源の出力を接続します。二次巻線は何も接続しないでください。DC 電源をオンにし、現在の制限値に到達するまで徐々 に電圧を上げます。電圧と電源の表示から現在の測定値を記録します。一次巻線の抵抗を計算する、電流によって電圧を割る。電源電圧を 0 v に設定し、それをオフにします。一次巻線の断線を残して二次巻線に電源装置を接続します。4 つのアンプと電源装置の現在の制限を設定します。現在の制限に達するまで徐々 に電圧を増やしてください。電圧と電源の表示から現在の測定値を記録します。二次巻線の抵抗値を計算します。電源電圧を 0 v に設定、それをオフに、トランスから外します。最後にマルチ メーターを使用して、プライマリとセカンダリの巻線の間で計算された抵抗値を確認します。

オープン回路のテストは、コア損失抵抗から電流の変化への反対や相互反応を測定します。コア損失抵抗電力損失の等価回路パラメーターですし、トランスの鉄心中の電力損失を近似する.三相電源から、変圧器を 0% に設定よう回路を組み立てます。デジタル電源メーターを使用して、開回路電流と一次側の電圧を測定します。三相電源をオンにし、ゆっくりとデジタル電源メーター読み取り 24 ボルトまで電圧を増加する変圧器のコントロール ・ ノブを調整します。開回路電圧、開回路電流、開回路実電力力率を記録します。変圧器の等価回路パラメーターを計算するのにには、これらの値を使用します。コア損失抵抗、RC は、開回路電圧、オープン回路電力から計算されます。相互リアクタンス XM は、同様に開路の電圧、電力、電流を使用して計算されます。

短絡試験は漏洩反応を測定し、両巻線の線の抵抗を決定することも。最初の変圧器の定格入力電流を計算する入力側の定格電圧 VA 評価を割る。オフ、電源と変圧器零パーセントの出力に示すように、回路を組み立てます。今回は、短絡電流を測定するデジタル電力計と電圧を使用します。三相電源をオンにし、ゆっくりとデジタル パワー メーターの現在の読み取り値が定格入力電流にまで電圧を増やすこと変圧器を調整します。短絡回路電圧と電流と同様実際電源短絡力率を記録します。漏れの反応は、一次側の反応と等しくなるように想定されて二次側の反射反応の合計です。短絡試験から測定漏れ反応を計算します。最終的に一次巻線の抵抗と二次側巻線の反射抵抗の合計として両方の巻線の配線抵抗を計算します。

変圧器は、電力変換および安全のため電気的絶縁部のアプリケーションを持っている非常に有用な電気デバイスです。ロード テストは、セカンダリとプライマリ ・ デバイス、二次電流が流れる電流の比で電圧一次間で電圧の比を測定します。回路は二次側に、現在接続されている 100 ω の抵抗と両側に測定された電圧で組み立てられました。115 ボルトで一次側、電圧、電流、両側の本当の力と力率を測定しました。二次電圧一次電圧の比理想的な回転比率と等しくなります。マウスの嗅覚の感覚ニューロンの研究は、特定の化合物を分離するのにキセノン フラッシュ チューブから紫外線を使用しました。フラッシュ管をドライブするための回路は昇圧トランスで発生する高電圧を必要な。すべての高電圧機器としては、安全な設計はコンポーネントを危険な電圧と回路の他の電子機器間の偶発的な短絡を防ぐために電気絶縁用トランスを使用します。

単相変圧器のゼウスの概要を見てきただけ。今、その等価回路のパラメーターを測定する方法だけでなく、トランスのしくみを理解する必要があります。見てくれてありがとう!

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Results

開回路、DC を実行することにより、短絡およびロード テスト、変圧器の等価回路のパラメーターを同定;したがって、シミュレーション、運用、および現実的なトランスの動作の分析は可能になります。

短絡テスト通常側が短絡の低電圧側に流れる電流を引き起こす可能性がありますのわずかな電圧から高電圧側に増加電圧を適用することによって実行されます。これは定格電流時トランスの動作と、したがって、電流容量のテストに便利です。

このテストは、短絡電圧は 11.9 V、短絡回路電流は 0.865、および短絡回路電源は 7.11 w.短絡測定は、この場合 9.94Ω である漏れリアクタンスの計算に使用されます。結果として得られる一次側と反射側リアクタンスは、各 4.97Ω です。合計線抵抗は、9.502Ω として計算されます。5.127 を与える (4.375Ω) の一次巻線の抵抗値を減算

オープン回路のテストでは定格電圧を実行するとき、トランス電圧絶縁性能が満たされていることを確保するために便利です。他のテスト、高鍋絶縁試験絶縁材料の破壊、機械振動等のためも実行がよりアプリケーションを高度な。。

このトランスでは、開路の電圧は 23.8 V、オープン回路電流は 335.5 mA とオープン回路電源は 2.417 w.これらの測定からコア損失抵抗、 Rc、およびXm、相互リアクタンス計算できます 234.35Ω と 74.67Ω それぞれ。

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Applications and Summary

記述テスト、変圧器のインピー ダンスの評価とその等価回路のパラメーターを決定する際に重要です。トランス アプリケーションによって異なります単純な充電器ハイパワー AC 伝送、ので、適切に様々 な用途の異なる変圧器の特性が必要。トランスのインピー ダンスは、変圧器のどちら側に考えられる故障インピー ダンスを決定する、おおよその変圧器の効率、そのラインを計算とロード ・ レギュレーション、および拡大の一環として電気の変圧器をシミュレート電源システムで使用されてシステム。

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Transcript

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