控制变压器的过流保护、接地和应用

NEC 第 430.72(C) 节列出了电机控制电路中使用的变压器的要求。本部分规定，初级绕组电流小于2A的控制变压器应采用额定初级电流500%或以下的过流装置进行保护。安装在设备上的保险丝套件以及隔离前部和端子板的盖子等配件都很容易获得。

在初级侧和次级侧保护控制变压器是常见的行业惯例。在控制变压器两侧熔断的原因是为了在次级出现短路时保护初级。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有保险丝。电源电路在电源和控制变压器之间设有熔断器。如果任一电路过载，保险丝就会断开电路。

 
图 1. 控制变压器的初级侧和次级侧通常装有保险丝，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中的H1流向H4时，次级中的电流以相反的方向从X1流向X2。随着次级电流的增加，磁通也增加。该磁通与初级磁通的极性相反，并且磁通相互抵消。这降低了电抗并且电流增加。

次级短路会导致次级产生高电流。高电流增加了与初级中感应的磁通相反的磁通。这会导致初级电流更高。随着初级电流的增加，电抗减小，初级的电阻性大于电抗性。

减小的电抗会导致初级侧流过过多的电流。这种电流变化发生得非常快，次级短路会在初级中感应出足够的电流，从而造成损坏。因此，控制变压器的两侧都应装有保险丝。

接地

控制变压器的次级侧可以接地。接地系统是控制变压器中具有接地次级的控制系统。当变压器的一侧接地时，可以轻松地使用电压表来测试系统。电压表的一根引线可以接地，另一根引线可以用来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，不能用电压表测量对地电压来排除控制电路的故障。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相对于地面进行测量。

为了防止接地环路，可能需要将电源与地面隔离。接地环路是具有多个接地点的电路，两个接地点之间存在电位差。电压差会在接地系统中产生环流。隔离变压器用于防止接地环路引起电路问题（见图 3）。

图 3. 隔离变压器可用于控制器中，以防止接地环路导致电路出现问题。

HVAC 系统的控制变压器的初级额定电压通常为 120V 或 240V，次级额定电压为 24V（见图 4）。这使得低压护套电缆可以从控制面板连接到恒温器。许多在 240V 或 480V 三相系统下运行 HVAC 装置的商业应用都使用具有 24V 次级电压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 电源降压至 24 V，用于控制电路。

应用领域

行业中的大多数机器在面板中都包含一个变压器，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源。当断开控制面板上的电源时，控制电源也会关闭。

控制柜中使用的大多数控制变压器都是双电压类型。控制变压器的常见应用是为 HVAC 控制系统提供电源并为控制加热元件提供电源。

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。控制设备（例如浮动开关、压力开关、恒温器或其他设备）闭合触点。这允许电力流向加热器。出于安全原因，加热器控制器通常设计为常开型，仅在需要时运行。

　
图 5. 加热元件由控制变压器低压电源供电的触点控制

贝尔变压器

门铃变压器是一种用于为低电压、低功率电路供电的变压器，例如门铃、信号器和类似系统。门铃变压器的主要应用是作为门铃和信号器的电源。其他常见应用包括恒温器电路、音乐或对讲系统、防盗警报器和硬连线喷水灭火系统。

钟形变压器的工作方式与标准降压控制变压器相同。它们通常由带有四个用于连接的螺钉的绝缘面板组成。其中一个螺钉是常见的，而其他三个螺钉是抽头，允许从线圈获取不同的电压。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，但也可以是 240V。

图 6. 电铃变压器具有 6 V、12 V 和 16 V 抽头，可为门铃和信号器等低功耗设备供电。

小钟形变压器的额定功率通常约为 20 VA 至 40 VA，并且可以采用多种方式安装。初级侧可能有一个螺纹接头，使其可以通过脱模器用锁紧螺母连接到盒盖上。它还可能有一个末端带有固定螺钉的凸片，该凸片也可以通过敲落孔安装。这些变压器还配备了用于控制面板应用的安装脚。