Paano Kalkulahin ang Transformer Turns Ratio: Formula, Mga Halimbawa, at Mga Tip sa Pagsubok

Nakatanggap ka lang ng isang batch ng mga transformer mula sa isang supplier, at ang nameplate ay nagsasabing 230 V pangunahin, 12 V pangalawang. Bago mo i-wire ang mga ito sa iyong produkto, kailangan mong malaman ang isang numero: ang ratio ng mga pagliko. Ang nag-iisang halaga ay nagsasabi sa iyo kung ang mga bilang ng paikot-ikot ay tumutugma sa disenyo, kung ang yunit ay gagawa ng inaasahang output boltahe, at kung ito ay nagkakahalaga ng oras upang magpatakbo ng isang buong pagkakasunud-sunod ng pagsubok.

Ang maikling sagot, na nakasaad sa harap: ang ratio ng transformer turns ay a = N _p / N _s , ang pangunahing pagliko ng paikot-ikot na hinati sa mga pangalawang paikot-ikot na pagliko, at kapag walang load ito ay tinatayang katumbas din ng V _p / V _s . Mula sa relasyon na iyon maaari mong mahulaan ang pangalawang boltahe, kasalukuyang pag-load, nakalarawan na impedance, at ang resulta ng isang karaniwang pagsubok sa ratio ng pagliko.

Ano ang Ibig Sabihin ng lumiliko Ratio ng Transformer

Ang isang transpormer ay naglilipat ng elektrikal na enerhiya sa pagitan ng dalawang paikot-ikot sa pamamagitan ng isang nakabahaging magnetic core. Ang pangunahing paikot-ikot ay nagtatatag ng magnetic flux, at ang pangalawang paikot-ikot ay may boltahe na sapilitan dito. Ang ratio ng pagliko ay binibilang sa dalawang windings ay tumutukoy kung gaano kalaki ang pagbabago ng boltahe sa pagitan ng input at output.

Sa isang maginoo na two-winding transformer:

N _p = bilang ng mga pagliko sa pangunahing paikot-ikot
N _s = bilang ng mga pagliko sa pangalawang paikot-ikot
a = N _p / N _s = turns ratio

Kung a ay mas malaki kaysa sa 1, ang transpormer ay ibinababa ang boltahe. Kung a ay mas mababa sa 1, pinapataas nito ang boltahe. Ito ay hindi lamang isang pang-akademikong kahulugan: ito ang unang parameter na inihahambing ng isang inhinyero sa nameplate kapag dumating ang isang transpormer sa bangko, at ito ay ang parehong numero na ini-lock ng isang tagagawa sa panahon ng paikot-ikot na disenyo.

Pangunahin: 1000 liko (83.3%)

Pangalawa: 200 pagliko (16.7%)

Ang 1000-turn primary at 200-turn secondary ay nagbibigay ng 5:1 ratio.

Formula ng Turns Ratio at Paano Ito Gamitin

Ang karaniwang mga turns ratio formula para sa isang perpektong transpormer ay tumatagal ng tatlong katumbas na anyo:

a = N _p / N _s — ang kahulugan ng winding-count
isang ≈ V _p / V _s — ang kahulugan ng boltahe, sinusukat nang walang load
a = ako _s / ako _p — ang kasalukuyang relasyon, na nalalapat kapag ang pangalawang ay naghahatid ng kasalukuyang

Para sa isang perpektong transpormer, lahat ng tatlo ay gumagawa ng parehong halaga. Ang isang tunay na transpormer ay bahagyang lumilihis dahil ang paikot-ikot na resistensya at leakage reactance ay lumilikha ng mga panloob na patak ng boltahe, kaya ang ratio ng boltahe ng terminal ay eksakto lamang nang walang load. Sa isang mahusay na binuo na unit, maliit ang pagkakaiba, ngunit mahalaga ito kapag nagsasagawa ka ng pagsubok sa pagtanggap o paghahambing ng mga sukat sa isang nameplate.

Ang tatlong katumbas na paraan upang ipahayag ang ratio ng mga pagliko, na ipinapakita para sa isang 230 V / 46 V na transpormer.
Kahulugan	Formula	Halimbawang halaga
Turns	a = N _p / N _s	1000 / 200 = 5.00
Boltahe	a = V _p / V _s	230 / 46 = 5.00
Kasalukuyan	a = ako _s / ako _p	10 A / 2 A = 5.00

Ang paraan ng boltahe ay ang praktikal na shortcut para sa pagkalkula ng ratio ng mga pagliko sa shop o sa field: maglapat ng kilalang mababang boltahe ng AC sa isang paikot-ikot, sukatin ang open-circuit na boltahe sa kabilang paikot-ikot, at hatiin ang dalawang pagbabasa. Hindi mo na kailangang i-unwind ang transpormer upang mabilang ang mga liko. Pinamamahalaan din ng turns ratio ang impedance reflection: isang load impedance Z _L sa pangalawa ay lilitaw bilang a² × Z _L mula sa mga pangunahing terminal, kaya naman umaasa ang mga transformer ng audio at signal sa isang maingat na itinakda na ratio para sa pagtutugma ng impedance.

Fig. 1 — Bumababa ang pangalawang boltahe habang tumataas ang ratio ng pagliko (230 V pangunahin).

Ginawa Halimbawa: Isang 230 V hanggang 46 V Step-Down Transformer

Ipagpalagay na ang isang transformer nameplate ay nagbabasa ng 230 V pangunahin, 46 V pangalawa. Ang ratio ng pagliko ay:

a = 230 / 46 = 5

Nangangahulugan ito na ang pangunahin ay may limang beses na mas maraming pagliko kaysa sa pangalawa. Kung ang pangunahin ay may 1000 pagliko, ang pangalawa ay may 200 pagliko. Ang kasalukuyang relasyon ay ang kabaligtaran: kung ang pangalawang nagbibigay ng 10 A load, ang pangunahing kasalukuyang ay I _p = ako _s / a = 10 / 5 = 2 A .

Kapag nagdidisenyo ka o tumutukoy ng custom na paikot-ikot, ang mas kapaki-pakinabang na pagkalkula ay tumatakbo sa kabilang direksyon. Simula sa 230 V primary na may 1000 na pagliko, ang bawat pagliko ay nagdadala ng humigit-kumulang 0.23 V. Upang makagawa ng 110 V na pangalawang, kailangan mo ng humigit-kumulang 110 / 0.23 ≈ 478 na pagliko. Ipinapakita ng bar chart sa ibaba ang mga pangalawang pagliko na kinakailangan upang makamit ang mga karaniwang target na boltahe sa pangunahing ito. Kapag tinukoy mo ang a pasadyang transpormer , eksaktong pinapatakbo ng supplier ang kalkulasyong ito sa panahon ng pagsusuri sa disenyo upang kumpirmahin ang boltahe ng output bago masugatan ang unang prototype.

Fig. 2 — Kinakailangan ang mga pangalawang pagliko para sa karaniwang mga boltahe ng output (230 V pangunahin, 1000 pagliko).

Turns Ratio sa Three-Phase Transformer

Sa isang three-yugto transformer, ang turns ratio ay isang per-yugto quantity pa rin: a = N _p / N _s = V _{yugto, pangunahin} / V _{yugto, pangalawa} . Ang pagkakamali na nagiging sanhi ng pinaka-pagkalito ay ang direktang paggamit ng mga halaga ng boltahe ng linya-sa-linya, dahil ang boltahe ng linya ay katumbas ng boltahe ng yugto sa isa lamang sa dalawang karaniwang paikot-ikot na koneksyon.

Aling boltahe ang ilalagay sa formula ng turns ratio para sa bawat three-yugto na koneksyon.
Koneksyon	Boltahe ng linya kumpara sa boltahe ng phase	Gamitin sa ratio na formula
Wye (bituin)	V _linya = √3 × V _phase	V _phase (phase-to-neutral)
Delta	V _linya = V _phase	V _phase (phase-to-phase)

Halimbawa, ang isang transpormer na may 10 kV wye-connected primary at isang 400 V delta-connected secondary ay may phase voltage na 10,000 / √3 ≈ 5,774 V sa primary at 400 V sa pangalawa. Ang ratio ng pagliko ay 5,774 / 400 ≈ 14.43 , hindi 25, na kung ano ang makukuha mo kung direktang inihambing mo ang mga boltahe ng linya.

Testing Turns Ratio sa Practice

Ang tinatanggap na factory at field na paraan ay isang turns ratio test gamit ang isang dedikadong transformer turns ratio (TTR) meter. Ang metro ay naglalapat ng mababang boltahe ng AC sa mataas na boltahe na paikot-ikot, sinusukat ang sapilitan na boltahe sa mababang boltahe na paikot-ikot, at direktang ipinapakita ang ratio. Ang pagsubok ay isinagawa gamit ang pangalawang open-circuited upang ang magnetizing current ay mananatiling mababa at ang sinusukat na ratio ng boltahe ay sumasalamin sa tunay na ratio ng mga pagliko.

Ihambing ang sinusukat na halaga sa ratio ng nameplate sa parehong posisyon ng pag-tap. Para sa mga power at distribution transformer, ang mga pamantayan sa industriya gaya ng IEC 60076-1 at IEEE C57.12.90 ay karaniwang tumatanggap ng paglihis sa loob ng 0.5% ng tinukoy na ratio. Kung mas malaki ang paglihis, maghinala ng isang paikot-ikot na depekto, isang maling koneksyon sa pag-tap, o isang error sa nameplate. Mga tagagawa na may dokumentadong kontrol sa kalidad ng papalabas, gaya ng proseso ng inspeksyon na inilarawan sa tagagawang ito tungkol sa pahina , i-verify ang turns ratio sa bawat unit bago ipadala, kaya idagdag ang parehong tseke sa iyong listahan ng papasok na inspeksyon.

I-de-energize ang transpormer at ihiwalay ito sa circuit.
Ikonekta ang TTR meter sa mataas at mababang boltahe na bushings, ayon sa mga marka ng polarity.
Itakda at kumpirmahin ang posisyon ng pag-tap bago simulan ang pagsukat.
Itala ang ratio para sa bawat pag-tap at para sa bawat yugto ng isang three-phase unit.

Kung 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.

Mga Karaniwang Pagkakamali Kapag Kinakalkula ang Turns Ratio

Paggamit ng boltahe ng linya sa halip na boltahe ng phase. Sa isang three-phase transformer, i-convert ang boltahe ng linya ng nameplate sa aktwal na boltahe ng paikot-ikot bago hatiin.
Pagsukat sa ilalim ng pagkarga. Ang boltahe ratio ay nagbabago sa load current dahil sa winding resistance at leakage reactance. Sukatin gamit ang pangalawang open-circuited.
Hindi pinapansin ang posisyon ng gripo. Binabago ng isang tap changer ang epektibong pagliko sa tapped winding, kaya ang ratio na sinusukat sa tap 1 ay hindi tutugma sa nameplate value para sa tap 5.
Binabaliktad ang pangunahin at pangalawa. Ang ratio convention ay dapat tumugma sa iyong aplikasyon: isang 5:1 step-down transformer na konektado pabalik ay nagsisilbing 1:5 step-up unit.
Nagtitiwala sa isang solong pagbabasa. Ang pagsukat ng TTR ay maaasahan lamang kapag ang boltahe ay stable, ang pagbabasa ay naayos, at ang resulta ay inihambing sa parehong tap at phase sa nameplate.

Mga Madalas Itanong Tungkol sa Turns Ratio

Pareho ba ang ratio ng pagliko sa ratio ng boltahe?

Nang walang load, oo. Ang ratio ng pangunahin sa pangalawang pagliko ay katumbas ng ratio ng pangunahin sa pangalawang sapilitan na boltahe. Sa ilalim ng pagkarga, bahagyang nagbabago ang ratio ng boltahe ng terminal dahil sa pagbaba ng panloob na impedance, kaya naman palaging ginagawa ang pagsubok ng turn ratio sa pangalawang open-circuited.

Nakakaapekto ba ang ratio ng pagliko sa kasalukuyang?

Oo, sa kabaligtaran na proporsyon. Ang pangalawang kasalukuyang hinati sa ratio ng mga pagliko ay nagbibigay ng pangunahing kasalukuyang: I _p = ako _s / a. Ang isang 5:1 na transpormer na nagbibigay ng 10 A sa pangalawang ay kumukuha lamang ng 2 A sa pangunahin, hindi pinapansin ang mga pagkalugi.

Ano ang isang katanggap-tanggap na turns ratio tolerance?

Para sa karamihan ng mga power at distribution transformer, ang IEC 60076-1 at IEEE C57.12.90 ay nangangailangan ng sinusukat na ratio na nasa loob ng 0.5% ng nameplate value sa rated tap. Ang mas maliit na kontrol at mga audio transformer ay kadalasang gumagamit ng parehong limitasyon, depende sa detalye ng customer.

Maaari ko bang kalkulahin ang ratio ng mga pagliko mula sa mga sukat ng inductance?

Hindi direkta, oo. Ang primary-to-secondary inductance ratio ay katumbas ng square ng turns ratio: L _p / L _s = a², kaya a = √(L _p / L _s ). Gumagana ito bilang isang cross-check kapag walang available na mapagkukunan ng boltahe, ngunit ito ay hindi gaanong tumpak dahil ang inductance ay nakasalalay sa core permeability at air gap.

Ang ratio ng mga pagliko ay ang nag-iisang pinakakapaki-pakinabang na numero sa isang nameplate ng transformer. Kapag nakalkula mo na ito mula sa mga pagliko, boltahe, o agos, maaari mong i-verify ang mga papasok na unit, matukoy ang mga may sira na windings, mag-order ng mga kapalit na may tamang detalye, at magdisenyo ng mga custom na transformer nang may kumpiyansa. Panatilihing simple ang formula, sukatin nang walang load, at palaging sabihin kung nagtatrabaho ka sa phase o line voltage sa three-phase na kagamitan.