変圧器の電流: 一次側と二次側 + 式

変圧器の電流: 実践ガイド (公式と実際の例付き)-

ケーブルのサイズを調整したり、保護リレーを設定したり、ブレーカーが落ち続ける原因を解明したりしたことがある方なら、変圧器の電流を把握することがかなりの大変なことであることはすでにご存知でしょう。

簡単に言えば、変圧器の電流は巻線を流れる電気の流れです。しかし、それは常に安定したものではありません。何が起こっているかに応じて、次のような問題に対処できる可能性があります通常の負荷電流、微量の無負荷電流、または最初に通電したときの突然の腹を立てそうな突入電流のサージ-.

早速、1 つのことを説明しましょう。変圧器は電流を生成しません。これは単なる仲介者であり、次を使用して回路間で電力を転送します。電磁誘導。実際にどのくらいの電流が流れるかは、電圧、変圧器の容量 (kVA)、それに接続されている負荷、力率、さらには変圧器自体の効率など、いくつかの可動部品によって決まります。

あなたがエンジニア、電気技師、またはメンテナンス技術者であれば、これは重要です。なぜ？なぜなら、変圧器のサイズ設定、適切なケーブルの選択、保護スキームの設計、そして-正直に言うと-物事がうまくいかない場合のトラブルシューティングに必要だからです。

このガイドでは、次のことを説明します。一次電流と二次電流、電流比、無負荷電流、定格電流、および厄介な突入電流。はい、実際に意味がわかるように、実際の計算例をいくつか紹介します。

すべての変圧器には 2 つの主巻線があります。プライマリ (電源に接続) とセカンダリ (負荷に接続).

一次電流(Ip)電源から引き出される電流です。

二次電流(Is)負荷に供給される電流です。

経験則は次のとおりです。変圧器が大きいほど (kVA が高くなるほど)、より多くの電流を流すことができます。小型の変圧器？より軽量な作業向けに作られています。

理想的なトランス (理論上、損失なし) の場合、入力電力は出力電力と等しくなります。

どこ：

V_p​= 一次電圧

V_s= 二次電圧

I_p= 一次電流

I_s= 二次電流

このため、降圧変圧器-電圧は下がりますが、電流は増加します。電力はほぼ同じですが、電圧-電流-のトレードオフは現実的です。

一次電流と二次電流の関係は巻線比に帰着します。電圧は各巻線の巻き数に依存するため、次のようになります。

そして、電力は保存されるため (これも理想的な世界では):

これは次のことも意味します:

簡単に言うと、電流は電圧の反対方向に動きます。電圧を 11 kV から 400 V に下げると、二次電流が一次電流よりも大幅に大きくなると考えたほうがよいでしょう。

例: 一次電流の計算

次のような変圧器があるとします。

一次電圧：10,000V

二次電圧：400V

二次電流：500A

一次電流は次のようになります。

それで、あなたは押しています低電圧側で 500 A-、でも引っ張るだけです高電圧側から 20 A-。現実の変圧器では、-これらの数値は鉄損、銅損、漏れ磁束によってわずかに変化するため、-入力電力は常に出力よりわずかに高くなります。

よくある誤解:「負荷がなければ変圧器は何もしていない」。

間違っている。まだ微量の電流が流れています。これを無負荷電流-（または励磁/励磁電流）。二次側が開いている場合でも、コア内の磁束を維持するために一次側には少量の電力が必要です。その電流の一部は磁界を生成し、残りはヒステリシスと渦電流によるコア損失をカバーします。

この無負荷電流は通常、定格電流のほんの一部です。-より大きく、より優れた設計の変圧器では、改良された磁性材料と構造により、さらに低くなります。-

二次側に負荷を接続すると、その負荷の電力需要に基づいて二次電流が増加します。

産業用モーターを例に考えてみましょう。消費する電流は、定格電力、電圧、力率。以下を使用して負荷電流を推定できます。

どこ：

P=負荷電力

V=電圧

PF=力率

二次負荷が増加すると、一次側は自動的にそれに合わせてより多くの電流を消費します。これはよく呼ばれます反射電流、二次負荷需要が電磁誘導を通じて一次負荷に「反射」されるためです。

の定格電流です最大連続電流変圧器はその定格電圧と kVA 容量で安全に動作できます。通常、これは次の場所で見つかります。銘板または評価から計算します。

を知る全負荷電流回路ブレーカー、ケーブル、バスバー、または保護装置を選択する際には、これが非常に重要です。変圧器を定格電流を超えて長時間動作させると、過剰な発熱が発生し、絶縁体の劣化が早くなり、寿命が短くなります。

これは、kVA をアンペアに変換する最も一般的なタスクの 1 つです。{0}作り方は次のとおりです。

単相変圧器-

例 1: 5 kVA 単相変圧器-
230 V の場合:

したがって、二次全負荷電流は約 21.7 A となります。-

三相変圧器-

ここで、VLLVLL は線間電圧です。{0}}-

例 2: 50 kVA 三相変圧器-
400 V の場合:

したがって、全負荷電流はおよそ 72.2 A となります。-

例 3: 二次電流から一次電流を計算する

与えられる:

一次電圧：11kV

二次電圧：415V

二次電流：1000A

流動比率を使用すると、次のようになります。

一次電流は約37.7Aが出ます。

突入電流初めて変圧器のスイッチを入れたときに起こる突然の一時的なサージです。持続時間は長くありませんが、定格電流の数倍になる可能性があり、保護システムに大損害を与える可能性があります。-

なぜそれが起こるのでしょうか？初めて電圧が印加されると、特に前回の動作時の残留磁気が残っている場合、コア内の磁束が通常のレベルをオーバーシュートする可能性があります。

こうした問題を回避するために、エンジニアはブレーカーの選択、時間電流曲線、制御されたスイッチング技術、および保護リレー設定。

どちらも本質的に磁性を持っていますが、同じものではありません。

変圧器は無負荷でも電流を消費しますか?
はい。これは、-先ほど説明した無負荷電流です-。磁束を維持し、鉄損をカバーするために必要です。

一次電流と二次電流はどのように計算しますか?
上記の kVA と電圧の式を使用します。そして次の関係を思い出してください。

二次側がオープンのときに一次側電流が低いのはなぜですか?
電力を必要とする負荷がないからです。一次側は小さな励磁電流とコア損失のみを供給します。

変圧器は定格電流を超える電流を流すことができますか?
はい、ただし通常は短期間だけです。一時的な過負荷は設計によっては問題ないかもしれませんが、継続的な過負荷は絶縁不良の早道となり、寿命が短くなります。

一次電流と二次電流は電圧に対して逆方向に動きます。

電流比は巻数比に従います。

負荷がなくても、変圧器にはある程度の電流が流れます。

kVAと電圧から定格電流を計算できます。

覚えておくべき重要な公式:

単相-:

三相-:

突入電流は一時的なものですが、保護設計では考慮する必要があります。

変圧器の電流をしっかりと把握することは、単なる学術的なものではありません。{0}}これは、適切な機器を選択し、システムの信頼性を維持し、高価な故障に発展する前に問題を特定するのに役立ちます。

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