Impedancja transformatora

Definicja indukcyjności przecieku

W transformatorze nie wszystkie linie indukcji magnetycznej są połączone z obiema cewkami – pierwotną i wtórną. Niektóre linie indukcji magnetycznej są połączone tylko z jedną cewką, nazywane są one indukcją przecieku. Ta indukcja przecieku powoduje samoreaktancję w dotkniętej cewce.

Ta samoreaktancja jest również znana jako indukcyjność przecieku. Po połączeniu z oporem transformatora tworzy ona impedancję. Ta impedancja powoduje spadek napięcia zarówno w cewce pierwotnej, jak i wtórnej.

Opór transformatora

Cewki pierwotne i wtórne transformatora elektrycznego są zwykle wykonane z miedzi, która jest dobrym przewodnikiem prądu, ale nie superprzewodnikiem. Superprzewodniki nie są praktycznie dostępne. Dlatego te cewki mają pewien opór, znany łącznie jako opór transformatora.

Impedancja transformatora

Jak już powiedzieliśmy, zarówno cewka pierwotna, jak i wtórna będą miały opór i indukcyjność przecieku. Te opory i reaktancje będą w połączeniu, co nic innego jak impedancja transformatora. Jeśli R1 i R2 oraz X1 i X2 to odpowiednio opory pierwotne i wtórne oraz indukcyjności przecieku transformatora, to Z1 i Z2 impedancje cewek pierwotnej i wtórnej są odpowiednio,

Impedancja transformatora odgrywa kluczową rolę podczas równoległej pracy transformatorów

Indukcja przecieku w transformatorze

W idealnym transformatorze, wszystkie linie indukcji magnetycznej byłyby połączone z obiema cewkami – pierwotną i wtórną. Jednak w rzeczywistości, nie wszystkie linie indukcji magnetycznej są połączone z obiema cewkami. Większość linii indukcji magnetycznej przechodzi przez rdzeń transformatora, ale niektóre linie indukcji magnetycznej są połączone tylko z jedną cewką. To nazywane jest indukcją przecieku, która przechodzi przez izolację cewki i olej transformatora, a nie przez rdzeń.

Indukcja przecieku powoduje indukcyjność przecieku zarówno w cewce pierwotnej, jak i wtórnej, znanej jako magnetyczny przeciek.

Spadki napięcia w cewkach występują ze względu na impedancję transformatora. Impedancja to kombinacja oporu i indukcyjności przecieku transformatora. Jeśli zastosujemy napięcie V1 do cewki pierwotnej transformatora, będzie istnieć składowa I1X1, aby zrównoważyć samowzbudzony EMF w cewce pierwotnej ze względu na indukcyjność przecieku pierwotną. (Tutaj X1 to indukcyjność przecieku pierwotna). Teraz, jeśli weźmiemy pod uwagę również spadek napięcia ze względu na opór pierwotny transformatora, to równanie napięcia transformatora można łatwo zapisać jako,

Podobnie dla indukcyjności przecieku wtórnej, równanie napięcia strony wtórnej to,

Na powyższym rysunku cewki pierwotna i wtórna są pokazane w osobnych ramionach, a taka konfiguracja może prowadzić do dużego przecieku indukcji magnetycznej w transformatorze, ponieważ jest dużo miejsca na przeciek. 

Przeciek w cewkach pierwotnej i wtórnej mógłby być eliminowany, gdyby cewki mogły zajmować tę samą przestrzeń. Jest to oczywiście fizycznie niemożliwe, ale umieszczając cewkę wtórną i pierwotną w sposób koncentryczny, problem można rozwiązać w znacznym stopniu.