Transformatör Dönüş Oranı Nasıl Hesaplanır: Formül, Örnekler ve Test İpuçları

Bir tedarikçiden yeni bir grup transformatör aldınız ve isim plakasında 230 V birincil, 12V ikincil yazıyor. Bunları ürününüze bağlamadan önce bir sayıyı bilmeniz gerekir: dönüş oranı. Bu tek değer size sarım sayılarının tasarımla eşleşip eşleşmediğini, ünitenin beklenen çıkış voltajını üretip üretmeyeceğini ve tam bir test dizisi çalıştırmaya değip değmeyeceğini söyler.

Başlangıçta belirtilen kısa cevap: Transformatör dönüş oranı a = N _p / N _s , birincil sargı dönüşleri ikincil sargı dönüşlerine bölünür ve yüksüz durumda da yaklaşık olarak eşittir V _p / V _s . Bu ilişkiden ikincil voltajı, yük akımını, yansıyan empedansı ve standart dönüş oranı testinin sonucunu tahmin edebilirsiniz.

Bir Transformatörün Dönüş Oranı Ne Demektir?

Transformatör, ortak bir manyetik çekirdek aracılığıyla elektrik enerjisini iki sargı arasında aktarır. Birincil sargı manyetik akıyı oluşturur ve ikincil sargıda indüklenen bir voltaj bulunur. İki sargıdaki dönüş sayımlarının oranı, giriş ve çıkış arasındaki voltajın ne kadar değişeceğini belirler.

Geleneksel iki sargılı bir transformatörde:

N _p = birincil sargıdaki dönüş sayısı
N _s = ikincil sargıdaki dönüş sayısı
a = N _p / N _s = dönüş oranı

Eğer a 1'den büyükse transformatör voltajı düşürür. Eğer a 1'den küçükse voltajı artırır. Bu yalnızca akademik bir tanım değildir: Bir transformatör tezgaha geldiğinde mühendisin isim plakasıyla karşılaştırdığı ilk parametredir ve bir üreticinin sarım tasarımı sırasında kilitlediği sayının aynısıdır.

Birincil: 1000 dönüş (%83,3)

İkincil: 200 dönüş (%16,7)

1000 dönüşlü birincil ve 200 dönüşlü ikincil, 5:1 oranını verir.

Dönüş Oranı Formülü ve Nasıl Kullanılacağı

İdeal bir transformatör için standart dönüş oranı formülü üç eşdeğer form alır:

a = N _p / N _s - sarma sayımı tanımı
a ≈ V _p / V _s - Yüksüz durumda ölçülen gerilim tanımı
a = ben _s / ben _p - İkincil akımı ilettiğinde geçerli olan mevcut ilişki

İdeal bir transformatör için üçü de aynı değeri üretir. Gerçek bir transformatör, sargı direnci ve kaçak reaktansı dahili voltaj düşüşlerine neden olduğundan biraz sapar, dolayısıyla terminal voltaj oranı yalnızca yüksüz durumda kesindir. İyi inşa edilmiş bir ünitede fark küçüktür, ancak kabul testi yaparken veya ölçümleri bir isim plakasıyla karşılaştırırken bu fark önemlidir.

230 V / 46 V transformatör için gösterilen dönüş oranını ifade etmenin üç eşdeğer yolu.
Tanım	Formül	Örnek değer
Dönüşler	a = N _p / N _s	1000 / 200 = 5,00
Gerilim	bir = V _p / V _s	230 / 46 = 5,00
Mevcut	a = ben _s / ben _p	10 A / 2 A = 5,00

Gerilim yöntemi atölyede veya sahada dönüş oranını hesaplamak için pratik bir kısayoldur: Biçizgin düşük bir AC gerilimini bir sargıya uygulayın, diğer sargıdaki açık devre gerilimini ölçün ve iki okumayı bölün. Dönüşleri saymak için asla transformatörü açmanıza gerek kalmaz. Dönüş oranı aynı zamanda empedans yansımasını da yönetir: bir yük empedansı Z _L ikincilde a² × Z olarak görünür _L birincil terminallerden gelir, bu nedenle ses ve sinyal transformatörleri empedans uyumu için dikkatlice ayarlanmış bir orana dayanır.

Şekil 1 - Dönüş oranı arttıkça ikincil voltaj düşer (230 V birincil).

Çözümlü Örnek: 230 V - 46 V arası Düşürücü Transformatör

Bir transformatör etiketinde 230 V birincil, 46 V ikincil yazdığını varsayalım. Dönüş oranı:

bir = 230 / 46 = 5

Bu, birincilin ikincilden beş kat daha fazla dönüşe sahip olduğu anlamına gelir. Birincilde 1000 tur varsa ikincilde 200 tur vardır. Mevcut ilişki bunun tersidir: eğer ikincil 10 A'lik bir yük sağlıyorsa, birincil akım şu şekildedir: I _p = ben _s / a = 10 / 5 = 2 A .

Özel bir sarım tasarlarken veya belirlerken, daha yararlı olan hesaplama diğer yönde yapılır. 1000 dönüşlü 230 V'luk bir birincilden başlayarak, her dönüş yaklaşık 0,23 V taşır. 110V'luk bir ikincil üretmek için kabaca 110 / 0,23 ≈ 478 dönüşe ihtiyacınız vardır. Aşağıdaki çubuk grafik, bu birincil ile ortak hedef voltajlara ulaşmak için gereken ikincil dönüşleri göstermektedir. Bir belirttiğinizde özel trafo tedarikçi, ilk prototip kurulmadan önce çıkış voltajını doğrulamak için tasarım incelemesi sırasında tam olarak bu hesaplamayı çalıştırır.

Şekil 2 — Ortak çıkış gerilimleri için gerekli olan ikincil dönüşler (230 V birincil, 1000 dönüş).

Üç Fazlı Transformatörlerde Dönüş Oranı

Üç fazlı bir transformatörde dönüş oranı hala faz başına bir miktardır: a = N _p / N _s = V _{faz, birincil} / V _{faz, ikincil} . En çok karışıklığa neden olan hata, hattan hatta gerilim değerlerinin doğrudan kullanılmasıdır, çünkü hat gerilimi, iki ortak sargı bağlantısından yalnızca birindeki faz gerilimine eşittir.

Her üç fazlı bağlantı için dönüş oranı formülüne hangi voltajın ekleneceği.
Bağlantı	Hat voltajı ve faz voltajı	Oran formülünde kullanın
Wye (yıldız)	V _çizgi = √3 × V _aşama	V _aşama (faz-nötr)
Delta	V _çizgi = V _aşama	V _aşama (fazdan faza)

Örneğin, 10 kV yıldız bağlantılı primer ve 400 V delta bağlantılı sekonder olan bir transformatör, primerde 10.000 / √3 ≈ 5.774 V ve sekonderde 400 V faz voltajına sahiptir. Dönüş oranı 5,774 / 400 ≈ 14,43 25 değil, hat voltajlarını doğrudan karşılaştırırsanız elde edeceğiniz sonuç budur.

Uygulamada Dönüş Oranının Test Edilmesi

Kabul edilen fabrika ve saha yöntemi, özel bir transformatör dönüş oranı (TTR) ölçer kullanılarak yapılan bir dönüş oranı testidir. Cihaz, yüksek gerilim sargısına düşük bir AC gerilimi uygular, alçak gerilim sargısında indüklenen gerilimi ölçer ve oranı doğrudan görüntüler. Test, mıknatıslama akımının düşük kalması ve ölçülen voltaj oranının gerçek dönüş oranını yansıtması için ikincil açık devre ile gerçekleştirilir.

Ölçülen değeri aynı kademe konumundaki etiket oranıyla karşılaştırın. Güç ve dağıtım transformatörleri için IEC 60076-1 ve IEEE C57.12.90 gibi endüstri standartları tipik olarak aşağıdaki sınırlar dahilinde bir sapmayı kabul eder: %0,5 belirtilen oranda. Sapma daha büyükse, sargı hatasından, yanlış kademe bağlantısından veya isim plakası hatasından şüphelenin. Bu üreticinin kılavuzunda açıklanan denetim süreci gibi belgelenmiş kalite kontrolüne sahip üreticiler sayfa hakkında , sevkıyattan önce her ünitedeki dönüş oranını doğrulayın, bu nedenle aynı kontrolü gelen inceleme listenize ekleyin.

Transformatörün enerjisini kesin ve devreden ayırın.
TTR ölçüm cihazını yüksek ve alçak gerilim burçlarına kutup işaretlerine dikkat ederek bağlayın.
Ölçüme başlamadan önce kademe konumunu ayarlayın ve onaylayın.
Üç fazlı bir ünitenin her kademesi ve her fazı için oranı kaydedin.

Eğer no TTR meter is available, you can apply a safe low voltage, for example 24 V AC, to the primary and measure the secondary voltage with a multimeter, then divide. The result will be close, but the accuracy depends on your voltmeter class and the insulation condition of the unit.

Dönüş Oranını Hesaplarken Yaygın Hatalar

Faz gerilimi yerine hat gerilimi kullanılması. Üç fazlı bir transformatörde, bölmeden önce etiketteki hat gerilimini gerçek sargı gerilimine dönüştürün.
Yük altında ölçüm. Gerilim oranı, sargı direnci ve kaçak reaktans nedeniyle yük akımıyla birlikte değişir. İkincil açık devre ile ölçün.
Musluk konumu göz ardı ediliyor. Kademe değiştirici, kademelendirilmiş sarımdaki etkin dönüşleri değiştirir, dolayısıyla kademe 1'de ölçülen oran, kademe 5'in isim plakası değeriyle eşleşmez.
Birincil ve ikincilin ters çevrilmesi. Oran kuralı uygulamanıza uygun olmalıdır: geriye doğru bağlanan 5:1'lik bir düşürücü transformatör, 1:5'lik bir yükseltici ünite gibi davranır.
Tek bir okumaya güvenmek. Bir TTR ölçümü yalnızca voltajın sabit olması, okumanın sabit olması ve sonucun isim plakasındaki aynı kademe ve faz ile karşılaştırılması durumunda güvenilirdir.

Dönüş Oranı Hakkında Sıkça Sorulan Sorular

Dönüş oranı voltaj oranıyla aynı mı?

Yük yokken evet. Birincil-ikincil dönüşlerin oranı, birincil-ikincil indüklenen voltajın oranına eşittir. Yük altında, dahili empedans düşüşleri nedeniyle terminal voltaj oranı biraz değişir, bu nedenle dönüş oranı testi her zaman ikincil açık devre ile yapılır.

Dönüş oranı akımı etkiler mi?

Evet ters orantılı. İkincil akımın dönüş oranına bölünmesi birincil akımı verir: I _p = ben _s / a. İkincilde 10 A sağlayan 5:1 transformatör, kayıpları göz ardı ederek birincilden yalnızca 2 A çeker.

Kabul edilebilir bir dönüş oranı toleransı nedir?

Çoğu güç ve dağıtım transformatörü için IEC 60076-1 ve IEEE C57.12.90, ölçülen oranın nominal kademedeki isim plakası değerinin %0,5'i dahilinde olmasını gerektirir. Daha küçük kontrol ve ses transformatörleri, müşteri spesifikasyonuna bağlı olarak genellikle aynı limiti kullanır.

Endüktans ölçümlerinden dönüş oranını hesaplayabilir miyim?

Dolaylı olarak evet. Birincil-ikincil endüktans oranı, dönüş oranının karesine eşittir: L _p / L _s = a², yani a = √(L _p / L _s ). Bu, herhangi bir voltaj kaynağı olmadığında çapraz kontrol olarak çalışır, ancak endüktansın çekirdek geçirgenliğine ve hava boşluğuna bağlı olması nedeniyle daha az doğrudur.

Dönüş oranı, transformatör isim plakasındaki en kullanışlı tek sayıdır. Bunu dönüşlerden, voltajlardan veya akımlardan hesaplayabildiğinizde, gelen üniteleri doğrulayabilir, arızalı sargıları tespit edebilir, doğru spesifikasyonla değiştirme siparişi verebilir ve özel transformatörleri güvenle tasarlayabilirsiniz. Formülü basit tutun, yüksüz ölçüm yapın ve üç fazlı ekipmanlarda faz voltajıyla mı yoksa hat voltajıyla mı çalıştığınızı her zaman belirtin.