业界通常的做法是同时保护控制变压器的初级和次级。在控制变压器的两侧都安装保险丝是为了在次级发生短路时保护初级。例如,由温度开关控制的加热元件接触器用于控制三相加热器(见图 1)。控制电路在控制变压器和开关之间装有保险丝。电源电路在电源和控制变压器之间装有保险丝。如果任一电路过载,保险丝将断开电路。
图 1. 控制变压器通常在初级和次级侧装有保险丝,以提供的保护。
初级和次级之间的相位差为 180°。这告诉我们,当初级中的电流从初级的 H1 流到 H4 时,次级中的电流从 X1 流到 X2,方向相反。随着次级中的电流增加,磁通量也增加。该磁通量与初级中的磁通量极性相反,因此磁通量相互抵消。这降低了电抗,电流增加了。
次级短路会导致次级电流增大。大电流会增加磁通量,从而抵消初级感应磁通量。这会导致初级电流增大。随着初级电流的增加,电抗会减小,初级的电阻性会大于电抗性。
减小的电抗会导致初级线圈中流过过多电流。电流变化发生得非常快,次级线圈的短路会在初级线圈中产生足够的电流,从而造成损坏。因此,控制变压器的两侧都应安装保险丝。
接地
控制变压器的次级线圈的一侧可以接地。接地系统是控制变压器的次级线圈接地的控制系统。当变压器的一侧接地时,可以轻松使用电压表来测试系统。电压表的一根引线可以接地,另一根引线可用于测量控制电路中的电压。
控制变压器的次级可能不接地。浮动系统是控制变压器中没有接地次级的控制系统。当次级不接地时,电压表不能用于测量对地电压以排除控制电路故障。控制电路中的电压必须相对于控制变压器的一侧进行测量(见图 2)。
图 2. 浮动系统中的电压必须相对于控制变压器的一侧而不是地面进行测量。
可能需要将电源与地面隔离,以防止形成接地环路。接地环路是一种电路,其中有多个点连接到大地,两个接地点之间存在电位差。电压差会在接地系统中产生循环电流。隔离变压器用于防止接地环路在电路中引起问题(见图 3)。
图 3. 隔离变压器可用于控制器中,以防止接地环路引起电路问题。
HVAC 系统的控制变压器的额定初级电压通常为 120V 或 240V,次级电压为 24V(见图 4)。这样可以将低压护套电缆从控制面板连接到恒温器。许多在 240V 或 480V 三相系统中运行 HVAC 装置的商业应用都使用次级电压为 24V 的双电压控制变压器。
图 4. HVAC 控制系统通常使用控制变压器将 240 V 电源降至 24 V 以用于控制电路。
应用
工业中大多数机器的面板中都装有变压器,用于为逻辑输入、继电器和螺线管、面板照明以及工业过程控制中的许多其他负载提供电力。当拉断开关以切断控制面板上的电源时,控制电源也会关闭。
控制面板中使用的大多数控制变压器都是双电压型。控制变压器的常见应用是为 HVAC 控制系统提供电力以及为控制加热元件提供电力。
加热元件控制
控制变压器可用于为加热元件的接触器供电(见图 5)。控制变压器为接触器提供低压电源。控制装置(例如浮动开关、压力开关、恒温器或其他装置)会闭合触点。这样,电源便可流向加热器。出于安全原因,加热器控制器通常设计为常开,仅在需要时运行。
图 5. 加热元件由控制变压器的低压电源供电的触点控制
贝尔变压器
铃变压器是一种用于为低压、低功率电路(如门铃、报警器和类似系统)供电的变压器。铃变压器的主要应用是作为门铃和报警器的电源。其他常见应用包括恒温器电路、音乐或对讲系统、防盗警报器和硬接线洒水系统。
钟形变压器的工作原理与标准降压控制变压器相同。它们通常由一块绝缘面板和四个用于连接的螺钉组成。其中一个螺钉是公用的,而其他三个是抽头,允许从线圈中获取不同的电压。这些抽头通常为 6V、12V、16V,有时为 24V(见图 6)。初级电压通常为 120V,但也可能为 240V。
图 6. 铃变压器具有 6 V、12 V 和 16 V 的抽头,可为门铃和报警器等低功率设备供电。
小型钟形变压器的额定功率通常为 20 VA 至 40 VA,可以采用多种安装方式。初级侧可能有一个螺纹接头,可以通过一个敲除器将其连接到带有锁紧螺母的箱盖上。它也可能有一个末端带有固定螺钉的凸片,该凸片也适合通过敲除器进行安装。这些变压器还配备了用于控制面板应用的安装脚。