Impedantie van Transformatort

Definitie van lekreactantie

In een transformator koppelt niet alle flux zowel de primaire als de secundaire winding. Sommige flux koppelt slechts aan één winding, genaamd lekflux. Deze lekflux veroorzaakt zelfreactantie in de beïnvloede winding.

Deze zelfreactantie wordt ook wel lekreactantie genoemd. Wanneer deze gecombineerd wordt met de weerstand van de transformator, vormt het impedantie. Deze impedantie veroorzaakt spanningdalingen in zowel de primaire als de secundaire winding.

Weerstand van de transformator

De primaire en secundaire windingen van een elektrische krachttransformator zijn meestal gemaakt van koper, wat een goede geleider van stroom is, maar geen supergeleider. Supergeleiders zijn niet praktisch beschikbaar. Daarom hebben deze windingen enige weerstand, bekend als de weerstand van de transformator.

Impedantie van de transformator

Zoals we al zeiden, zullen zowel de primaire als de secundaire windingen weerstand en lekreactantie hebben. Deze weerstand en reactantie in combinatie vormen niets anders dan de impedantie van de transformator. Als R1 en R2 en X1 en X2 respectievelijk de primaire en secundaire weerstanden en lekreactanties van de transformator zijn, dan zijn Z1 en Z2 de impedanties van de primaire en secundaire windingen respectievelijk,

De impedantie van de transformator speelt een cruciale rol tijdens parallelle werking van de transformator.

Lekflux in de transformator

In een ideale transformator zou alle flux zowel de primaire als de secundaire windingen koppelen. In de praktijk koppelt echter niet alle flux met beide windingen. De meeste flux gaat door het kern van de transformator, maar sommige flux koppelt slechts aan één winding. Dit wordt lekflux genoemd, die door de isolatie van de winding en de transformatorolie gaat in plaats van door de kern.

Lekflux veroorzaakt lekreactantie in zowel de primaire als de secundaire winding, bekend als magnetische lekage.

Spanningsdalingen in de windingen treden op door de impedantie van de transformator. Impedantie is een combinatie van weerstand en lekreactantie van de transformator. Als we een spanning V1 over de primaire zijde van de transformator aanbrengen, zal er een component I1X1 zijn om de zelfinductieve spanning te compenseren door de primaire lekreactantie. (Hierbij is X1 de primaire lekreactantie). Als we nu ook de spanningsdaling door de primaire weerstand van de transformator in overweging nemen, dan kan de spanningvergelijking van de transformator eenvoudig worden geschreven als,

Op dezelfde manier voor de secundaire lekreactantie, is de spanningvergelijking aan de secundaire zijde,

In de bovenstaande figuur worden de primaire en secundaire windingen in aparte ledematen getoond, en deze indeling kan leiden tot een grote lekflux in de transformator omdat er veel ruimte is voor lekage. 

Lekage in de primaire en secundaire windingen zou kunnen worden geëlimineerd als de windingen dezelfde ruimte konden innemen. Dit is natuurlijk fysiek onmogelijk, maar door de secundaire en primaire windingen in een concentrische manier te plaatsen, kan het probleem in grote mate worden opgelost.