匝数比 - 可用测试类型
匝数比的解释和获得最佳测量的几种方法
1、匝数比简介
变压器广泛用于电气或电子应用，提供从隔离、升压或降压电压和电流到噪声抑制、信号测量、调节以及一系列特定应用特有的功能等功能。
为了测试变压器是否满足其设计规范，应测试许多功能，最常用的测试之一是匝数比。
本技术说明将简要回顾匝数比的基本理论，然后介绍测试这一关键变压器特性时应考虑的一些其他问题。
2、基础理论
变压器的匝数比定义为其次级匝数除以初级匝数。
理想变压器的电压比与匝数比直接相关： 
理想变压器的电流比与匝数比成反比： 
其中，Vs = 次级电压，Is = 次级电流，Vp = 初级电压，Ip = 初级电流，Ns = 次级绕组的匝数，Np = 初级绕组的匝数。
因此，变压器的匝数比将变压器定义为升压或降压。
升压变压器是次级电压大于初级电压的变压器，升压变压器可以降低电流。
降压变压器是次级电压低于初级电压的变压器，降低电压的变压器将升压电流。
电压和电流匝数比定义
3、影响匝数比测量的因素
使用理论上的“理想”变压器，可以简单地通过测量一个绕组上的 RMS 输出电压，同时将适当频率的已知 RMS 输入电压施加到另一个绕组来确定任何绕组上的物理匝数比。
在这些条件下，输入与输出电压之比将等于这些绕组的物理匝数比。
然而不幸的是，“真实”变压器包括许多电气特性，这些特性导致电压或电流比可能不等于物理匝数比。
下面的示意图说明了真实变压器的电气特性，中间显示的是理想变压器组件，加上代表变压器各种附加特性的电气组件。 
- L1、L2和L3代表绕组之间不完全磁耦合引起的初级和次级漏感。
- R1、R2和R3代表初级和次级绕组的电阻（或铜损）。
- C1、C2和C3代表绕组间电容。
- Lp表示磁化电感磁芯损耗。
- Rp 代表由三个区域贡献的磁芯损耗：涡流损耗（随频率增加）、磁滞损耗（随磁通密度增加）和残余损耗（部分由于谐振）。
4、匝数比测试的类型
当考虑变压器示意图中显示的元件范围并考虑不同变压器应用的不同要求时，可以看出没有一种测量技术能够完全满足所有匝数比问题。
因此，Voltech AT 系列变压器测试仪提供五种不同的匝数比测量技术，可以单独选择以满足特定需求。
基本规格和测量电压/频率范围可以在我们的 AT5600 规格页上查看
TR（匝数比）
该测试以指定电压对任何选定的绕组进行通电，并测量任何其他绕组上的感应电压。
然后结果以比率（例如 2:1、5:1 等）形式呈现。Voltech AT 测试仪通过将一个电压除以另一个电压同时补偿绕组电阻来实现此目的。
还测量相位：“同相”（正极性）和“反相”（负极性）。
请参阅AT5600 用户手册页面
TRL（电感匝数比）
该测试分别对两个选定的绕组通电并测量每个绕组的电感值。
结果以根据电感值的平方根计算出的匝数比（例如2:1、5:1 等）的形式呈现。
相位也有：“同相”（正极性）和“反相”（负极性）。
请参阅AT5600 用户手册页面
LVOC（低压开路）
该测试向初级绕组施加电压，读取次级绕组中感应的电压，并将结果呈现为次级电压（例如2.545 V）。
还可以测量相位：“同相”（正极性）和“反相”（负极性）。
请参阅AT5600 用户手册页面
VOC（电压开路 - 仅 AT5600 + AT3600）
该测试使用与 LVOC 相同的原理，但使用高功率发电机，能够以高达 270V 的电压为绕组供电。
该测试适用于测试低频电力变压器。
还可以测量相位：“同相”（正极性）和“反相”（负极性）。
请参阅AT5600 用户手册页面
VOCX（外部电源开路电压 - 仅 AT5600 + AT3600）
该测试与 Voltech AC 接口夹具配合使用。
这将控制外部交流电源或升压变压器，以测试高达 600V 和 10A 的更高功率和更高电压变压器。
还测量相位：“同相”（正极性）和“反相”（负极性）。
请参阅AT5600 用户手册页面
5、选择正确的匝数比测试
为了确定哪种类型的匝数比测试最适合特定变压器，应考虑许多问题。
下表显示了每个测试的说明、相关规范以及该测试提供的优势摘要。
测试 | 描述/规格 | 用途或益处 |
|---|---|---|
| TR | 输入与输出电压之比 测量范围：1:30 至 30:1 电压范围：1 mV - 5V 频率范围：20 Hz - 3MHz 精度：0.1% | 显示初级绕组通电时运行中预期的真实电气比率。 因此，通过该测试测量的比率包括变压器中通常存在的损耗，这将导致比率大于物理匝数，但反映了设计者预期的实际电压比。 |
| TRL | 根据电感计算出匝数比 测量范围：1:30 至 30:1 电压范围：1 mV - 5V 频率范围：20 Hz - 3MHz 精度：0.1% | 减少变压器损耗对测量匝数比的影响，更接近物理匝数比。 当对实际匝数感兴趣但变压器具有很大比例的漏感时，这特别有利，这可能对电压比产生显着影响。 |
| 左室挥发性有机化合物 | 使用低压输入测量输出电压 测量范围：100μV 至 650 V（100μV 至 5V ATi） 电压范围：1 mV - 5V 频率范围：20 Hz - 3MHz 精度：0.1% | 与 TR 类似，但表示实际输出电压而不是电压比。 当变压器规格是从电压表测量得出时，这可以简化测试极限输入。 |
| 挥发性有机化合物 | 使用外部高压输入测量输出电压 测量范围：100μV 至 650 V 电压范围：5V - 600V 频率范围：20 Hz - 1 MHz 精度：0.1% | 提供测试高于VOC测试能力的电力变压器的能力。 通过使用 Voltech 交流接口夹具控制外部电源，VOCX 测试可在指定工作电压下对大功率变压器进行全自动测试。 |
| VOCX | 使用外部高压输入测量输出电压 测量范围：100μV至650V | 提供测试高于VOC测试能力的电力变压器的能力。 通过使用 Voltech 交流接口夹具控制外部电源，VOCX 测试可在指定工作电压下对大功率变压器进行全自动测试 |
6、匝数比测试结论
虽然匝数比可能是变压器中众所周知且非常基本的功能，但可以看出，有效测试此功能需要考虑许多问题。
通过提供灵活的匝数比测试选项， Voltech AT5600为设计人员和制造商等提供了为任何变压器设计选择最合适的测试的机会，从而优化其测试过程的质量和效率。
如果您对 Voltech AT 系列变压器测试仪可用的任何其他测试功能有疑问，请随时与我们联系。