Calificaciones de VA del transformador, factor de potencia y corriente pulsada

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¿Qué entra exactamente en la clasificación VA de un transformador? En un nivel fundamental, parece que tiene que haber un límite a lo que puede representar la calificación de VA.

Por ejemplo, si extraigo 2 amperios-RMS del secundario de un transformador clasificado de 30VA a 15 Vrms, esto tiene sentido, ya que la Potencia compleja máxima que puedo extraer. Aún así, con un factor de potencia de 1, mi corriente máxima en el transformador sería de 2 (2) * 2 amperios.

¿Pero qué pasa si mi factor de potencia es abismalmente bajo (es decir, en un rectificador de CC) debido a la distorsión armónica y mientras sigo dibujando 2A-RMS tengo breves picos de corriente de 15 amperios? Seguramente el magnetismo del transformador no podría manejar estos picos como esperaría que el núcleo se saturara.

Mi pregunta es ¿cuál es el límite práctico para las clasificaciones de VA de transformadores? ¿Estarían bien los picos actuales que se reducen a solo 2A-RMS en este caso? Obviamente, las pérdidas de cobre secundarias / primarias desempeñan un papel en la calificación, pero ¿cómo influyen los factores magnéticos?

Lo pregunto porque estoy diseñando una fuente de alimentación de banco simple utilizando un transformador de 125VA con un secundario de 24 V y estoy tratando de averiguar cuánta potencia puedo extraer antes de que los picos de corriente en el inductor sean demasiado para el transformador. Tampoco quiero tener que recurrir al PFC activo, ya que no quiero arriesgarme a estropear cualquier diseño de PCB HVAC.

Gracias

    
pregunta Andrew Cragg

2 respuestas

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Seguramente el magnetismo del transformador no podría manejar estos picos como yo   espera que el núcleo se sature.

La saturación del núcleo no tiene nada que ver con la clasificación VA de carga. Tiene todo que ver con la corriente de magnetización que fluye en la primaria. Esta corriente es en gran parte constante independientemente de la corriente de carga secundaria.

En resumen, los amperios que encienden el devanado secundario (causado por la carga) son exactamente iguales (pero en el signo opuesto) a los amperios que encienden el primario debido a esa corriente de carga secundaria. Ninguna de estas corrientes es la corriente de magnetización que puede saturar el núcleo.

Imagine un núcleo simplificado con un solo giro primario: -

Enestemomentoessolouninductordeunasolavuelta.ConlaaplicacióndeV,losflujosImylainductancia,lafrecuenciayelvoltajedeterminanlacantidaddeflujodecorriente(Im).Okhastaahora?

Ahoraimaginequeunsoloturnofuereemplazadopor2girosparalelosestrechamenteacopladoscomoeste:-

EncontraríaqueIm/2fluyeencadaunoo,enotraspalabras,enlosmismosflujosdecorrientegenerales.Unefectosecundarioagradabledeestoesquecadabobinaindividualdebetenereldobledeinductanciaquelabobinasimpley,sisehaceuninductordedosvueltasdeestamanera(alcablearlosenserie),tendría4veceslainductancia.Solopiénsaloporuntiempo.

Siguienteescenario:-

Entonces,manejasunadeesasbobinasestrechamenteacopladasymiraselvoltajeenlaotrabobina.Latensióndeactivaciónylatensiónsecundariaestánenfaseydeigualamplitud(relaciónde1:1vueltas).¿Vesporqué?Delocontrario,considereloquehabríasucedidoenelsegundoescenariosi(porejemplo)losvoltajesestuvierandesfasados:obtendríaunincendioynoaumentaríalainductanciaconlasvueltasalcuadrado;obtendríaunainductanciacero.Estonosucede.

Escenariofinal:-

Haaplicadounacargaaesesegundobobinadoycomoeneltercerescenario(consuerte)reconocióquelosvoltajesestabanenfase,debeadmitirquelascorrientessonCOMPLETAMENTEantifase.

Desdeaquí,esunpequeñoactodefereconocerquelosamperiosenelprimario(debidoalacargasecundaria)sonigualesyopuestosalosamperiosenelsecundario.Comodijeanteriormente,ningunadeestascorrienteseslacorrientedemagnetizaciónquepuedesaturarelnúcleo,estosedebeaIm.

Eslafuerzadelcampomagnéticoqueimpulsaelmagnetismo.Sellama"H" y H se mide en amperios. Vueltas por metro. La parte "por metro" es irrelevante porque es una dimensión física central y se aplica por igual a primaria y secundaria.

Básicamente, H nunca altera un bit debido al efecto de carga. De hecho eso no es del todo cierto; disminuye con más carga porque las pérdidas de cobre disminuyen el voltaje real del terminal y reducen un poco la corriente de magnetización.

    
respondido por el Andy aka
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Si bien la respuesta aceptada proporciona información útil, no estoy seguro de que haya respondido la pregunta.

Lo único que entra en la clasificación VA de un transformador es la corriente de resistencia de los devanados secundarios o, de manera equivalente, el aumento de temperatura aceptable.

Debido a que el secundario debe llevar toda la corriente de la carga, independientemente de su factor de potencia, el factor limitante en la entrega de potencia a la carga es la corriente RMS. El diseñador del transformador decide un aumento de temperatura aceptable, calcula la corriente que producirá ese aumento, la multiplica por el voltaje secundario especificado (que se considera fijo) y viola, encuentra la clasificación de VA.

Entonces, en su caso, siempre que el RMS de la corriente consumida sea menor que la clasificación de VA, cumplirá con la calificación de VA y no estará en peligro de cocinar el transformador debido al exceso de corriente secundaria (está bien, eso no es totalmente cierto: ignoro el hecho de que las corrientes de alta frecuencia pueden generar más calor debido al efecto de la piel). Sin embargo, , su vacilación está justificada, porque también debe cumplir con todos los demás requisitos del transformador. De hecho, alcanzar la saturación es una preocupación muy real, ya que si logras saturar el núcleo, la inductancia cae en picado y puede provocar humo.

Algunos transformadores tienen una "calificación K", lo que es una indicación de su capacidad para manejar cargas no lineales. Por lo general, es una mejor manera de acomodar cargas no lineales que solo la reducción de la calificación basada en VA, pero generalmente solo se aplica a transformadores más grandes. En su caso, podría verse obligado a realizar los cálculos de saturación usted mismo.

    
respondido por el Heath Raftery

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