Spannungseinstellung eines Transformators

Spannungsregelung Definition und Bedeutung
Definition

Die Spannungsregelung wird definiert als die Änderung der Spannungsmagnitude zwischen dem Einspeise- und dem Empfangsende eines Transformators. Dieser Parameter quantifiziert die Fähigkeit des Transformators, eine konstante Ausgangsspannung unter variierenden Lastbedingungen aufrechtzuerhalten.

Wenn ein Transformator mit einer konstanten Versorgungsspannung arbeitet, schwankt seine Endspannung in Abhängigkeit von den Laständerungen und dem Leistungsfaktor der Last.

Mathematische Darstellung

Die Spannungsregelung wird mathematisch ausgedrückt durch:

Mathematische Notation

Wobei:

• E2: Sekundäre Endspannung im Leerlaufzustand

• V2: Sekundäre Endspannung im Vollastzustand

Spannungsregelung mit Berücksichtigung der Primärspannung

Bei Berücksichtigung der primären Endspannung wird die Spannungsregelung des Transformators ausgedrückt durch:

Veranschaulichung der Spannungsregelung mit Beispiel

Betrachten Sie das folgende Szenario, um die Spannungsregelung zu verstehen:

Leerlaufzustand

Wenn die sekundären Enden des Transformators offen sind (keine Last angeschlossen), fließt nur der Leerlaufstrom durch die primäre Wicklung. Da kein Strom in der Sekundärseite fließt, entfallen die Spannungsabfälle in den sekundären Widerstands- und Blindleistungsbestandteilen. Der Spannungsabfall auf der primären Seite ist unter diesen Bedingungen ebenfalls vernachlässigbar.

Vollastzustand

Wenn der Transformator voll belastet ist (Last angeschlossen an die sekundären Enden), treten Spannungsabfälle sowohl in den primären als auch in den sekundären Wicklungen aufgrund des Laststroms auf. Für optimale Transformatorleistung sollte der Wert der Spannungsregelung minimiert werden, da eine geringere Regelung eine bessere Spannungsstabilität bei variierender Last anzeigt.

Schaltbildanalyse und Schlussfolgerungen

Basierend auf dem obigen Schaltbild können die folgenden Beobachtungen gemacht werden:

• Die primäre Spannung des Transformators überschreitet immer die induzierte EMF: V1 > E1.

• Die Leerlaufsekundärendenspannung ist immer höher als die Vollastspannung: E2 > V2.

Abgeleitete Gleichungen aus dem Schaltbild

Die folgenden Gleichungen werden durch die Analyse der Schaltungskonfiguration hergeleitet:

Der Näherungsausdruck für die Leerlaufsekundärendenspannung für verschiedene Lastarten lautet

1. Für induktive Last

2. Für kapazitive Last

Auf diese Weise definieren wir die Spannungsregelung des Transformators.