Merenje induktivnosti (teorija i praksa)

Merenje induktivnosti transformatora

1. Osnovni podaci
  • Ulazni napon: U1= 230 V
  • Izlazni napon: U2= 24 V
  • Snaga: P= 60 VA
  • Frekvencija mreže:  f= 50 Hz (pretpostavka)

2. Odnos namotaja
  • N1 Broj namotaja primara
  • N2 Broj namotaja sekundara

N1/N2 = U1/U2 što je približno 9,6

Dakle, primar ima oko 9,6 puta više namotaja od sekundara.

3. Struje
  • Primarna struja:
I1= P/U1 = 60/230 što je približno 0,26 A
  • Sekundarna struja:
I2= P/U2 = 60/24 što je približno 2,5 A

4. Induktivnost primara
Induktivnost zavisi od jezgra i broja namotaja. Za mrežne transformatore se obično projektuje tako da magnetizujuća struja (struja praznog hoda) bude mala, recimo 2–10% od nominalne.
Tipično:
Magnetizujuća struja Im je približno 5% x I1 i iznosi od prilike 0,013A
Reaktansa primara: Xl = U1/Im što opet približno iznosi 230/0.013 i reda je veličine 17,700 Oma
Induktivnost:


Zaključak
Za transformator 230 V → 24 V, 60 VA, induktivnost primarnog namotaja je reda veličine 50–60 H.
Sekundar ima proporcionalno manju induktivnost oko 0,6 H


Ali to je za idealan proračun bez gubitaka i sa velikim jezgrima.

Objašnjenje: zašto nije reda henrija?
Kod mrežnih transformatora (50 Hz), induktivnost primarnog namotaja se projektuje tako da:
Omogući dovoljno mali magnetizujući tok bez zasićenja jezgra
Obezbedi nisku struju praznog hoda (obično 2–10% od nominalne struje)
Ne bude prevelika, jer bi to zahtevalo više bakra i veće dimenzije jezgra

U praksi, efektivna induktivnost primara kod malih transformatora (do 100 VA) je:
Tipično između 200 mH i 800 mH
Zavisno od jezgra (EI30, EI42, EI60…), broja namotaja i materijala

Primer iz prakse
Za EI jezgro visine 42 mm, sa 480 namotaja:
Efektivna induktivnost primara je oko 380 mH
Sekundar (50 namotaja) ima oko 4–5 mH

Vrednost od 380 mH za primar kod 60 VA transformatora je potpuno realna i u skladu sa industrijskom praksom. Induktivnosti reda henrija se javljaju kod većih snaga (npr. 500 VA i više) ili kod specijalnih aplikacija (audio, impulsni transformatori).

Realniji proračun induktivnosti primara transformatora


1. Izmeri ili proceni dužinu magnetnog puta jezgra (npr. EI42 ima oko 10 cm → 0.1 m).
2. Unesi broj namotaja koji planiraš za primar.
3. Unesi Aμ – možeš koristiti tipičnu vrednost 1600 µH za feritne ili silitne jezgre.

Za različite snage rezultati:

30 VA 185 mH
60 VA 380 mH
100VA 615mH
200VA 1156mH

Napomena za preciznost
Jednakost jezgra: Formula je tačna kada primar i sekundar dele isti magnetni put bez vazdušnog zazora i kad su na istom jezgru (klasični mrežni EI/CI).
Raspored namotaja: Male razlike mogu nastati zbog rasporeda namotaja, razmaka, izolacije i razlika u prozoru jezgra, ali su obično zanemarljive za ovu procenu.
Merenje: Ako meriš, uradi LCR metrom na niskoj frekvenciji (npr. 100 Hz–1 kHz). Sekundar meri odvojeno bez spojenog primara; rezultati će biti bliski izračunatoj vrednosti.

Koraci za merenje induktivnosti jednofaznog motora

1. Identifikuj namotaje
Radni (glavni) namotaj ima manji otpor (npr. 5–20 Ω)
Startni (pomoćni) namotaj ima veći otpor (npr. 20–60 Ω)
Izmeri DC otpor običnim multimetrom:
Spoji sonde na krajeve namotaja
Uporedi vrednosti — manji otpor = radni, veći = startni

2. Isključi kondenzator
Ako je motor kondenzatorski, isključi kondenzator iz startnog kruga pre merenja
Kondenzator može uticati na rezultat merenja

3. Koristi LCR metar
Podesi frekvenciju na 100 Hz ili 1 kHz
Spoji sonde na krajeve namotaja
Očitaj induktivnost (L) u milihenrijima (mH)

4. Uporedi vrednosti
Radni namotaj ima veću induktivnost (npr. 100–500 mH)
Startni namotaj ima manju induktivnost (npr. 30–150 mH), ali veći otpor

Zaključak

Radni namotaj: veća induktivnost, manji otpor
Startni namotaj: manja induktivnost, veći otpor
Merenje: LCR metar, 100 Hz–1 kHz, bez kondenzatora

Ako znaš induktivnost pomoćnog (startnog/radnog) namotaja, radni kondenzator možeš proceniti tako da njegova kapacitivna reaktansa približno poništi induktivnu reaktansu tog namotaja na mrežnoj frekvenciji. Time struja u pomoćnom kraku postaje približno u fazi s naponom, pa u odnosu na glavni namotaj dobija željeni fazni pomak i bolji obrtni moment.

Za radni kondenzator u jednofaznim motorima često se koriste pravila tipa “mikroF po kW”, ali ona su grubog karaktera. Startni kondenzator (privremeni) se obično računa većim koeficijentom i uključen je samo pri pokretanju.

Cilj startnog kondenzatora je da, pri uključenju, obezbedi veći fazni pomak i veću struju u pomoćnom (startnom) namotaju kako bi se ostvario jak početni moment. Za razliku od radnog kondenzatora, startni je kratkotrajno uključen (preko centrifugalnog prekidača ili releja) samo tokom pokretanja.

Osnovna postavka: odredi kapacitet tako da kapacitivna reaktansa kondenzatora bude značajno manja od induktivne reaktanse startnog namotaja na mrežnoj frekvenciji, tj. da struja u pomoćnom kraku bude “nagnuta” unapred (vođena) i dovoljno velika za start.
Praktično pravilo: uzmi startni kondenzator oko 2–3 puta veći od radnog kondenzatora tog motora. Ovo je industrijska praksa i dobro radi u širokom opsegu snaga i konstrukcija.

O merenju LCR metrom

LCR metri rade na principu merenja impedanse električnog elementa (otpornika, kondenzatora, induktora) pri poznatoj testnoj frekvenciji i naponu. Evo detaljno kako funkcionišu:

Osnovni princip rada
1. Pobuda testnim signalom
LCR metar šalje AC signal (sinusni ili ponekad pravougaoni) poznate amplitude i frekvencije (tipično 100 Hz, 1 kHz, 10 kHz).
Element koji meriš (R, L ili C) se priključi na izlaz.
2. Merenje napona i struje
Uređaj meri napon preko elementa i struju kroz element.
Iz ovih veličina računa impedansu

3. Izračunavanje faznog pomaka
LCR metar meri i fazni pomak između napona i struje.
Ako je struja u fazi → element je otpornik.
Ako struja kasni → element je induktor.
Ako struja žuri → element je kondenzator.


Comments

Popularne objave

Opravka mikrotalasne pećnice

Pronalaženje kvarova rashladnih sistema

Praktični saveti za servisere rashladnih uređaja

eUprava, eGrađanin i čitač elektronskih ličnih dokumenata

Rashladni fluidi

Džul-Tomsonov efekat

Rešavanje problema u elektronici - komponente