Импеданс трансформатора

Определение сопротивления утечки

В трансформаторе не весь магнитный поток связывает первичную и вторичную обмотки. Некоторый поток связан только с одной обмоткой, что называется потоком утечки. Этот поток утечки вызывает самоиндуктивное сопротивление в затронутой обмотке.

Это самоиндуктивное сопротивление также известно как сопротивление утечки. В сочетании с сопротивлением трансформатора оно образует импеданс. Этот импеданс вызывает падение напряжения как в первичной, так и во вторичной обмотках.

Сопротивление трансформатора

Первичные и вторичные обмотки электрического трансформатора обычно изготавливаются из меди, которая является хорошим проводником тока, но не сверхпроводником. Сверхпроводники на практике недоступны. Поэтому эти обмотки имеют некоторое сопротивление, которое в совокупности известно как сопротивление трансформатора.

Импеданс трансформатора

Как уже говорилось, первичная и вторичная обмотки будут иметь сопротивление и сопротивление утечки. Эти сопротивление и реактивное сопротивление будут в сочетании, что и есть импеданс трансформатора. Если R1 и R2, а также X1 и X2 — это соответственно первичное и вторичное сопротивление и сопротивление утечки трансформатора, то Z1 и Z2 — это импеданс первичной и вторичной обмоток соответственно,

Импеданс трансформатора играет важную роль при параллельной работе трансформаторов

Поток утечки в трансформаторе

В идеальном трансформаторе весь магнитный поток связывал бы первичную и вторичную обмотки. Однако на практике не весь поток связан с обеими обмотками. Большая часть потока проходит через сердечник трансформатора, но некоторый поток связан только с одной обмоткой. Это называется потоком утечки, который проходит через изоляцию обмоток и трансформаторное масло, а не через сердечник.

Поток утечки вызывает сопротивление утечки в первичной и вторичной обмотках, известное как магнитная утечка.

Падение напряжения в обмотках происходит из-за импеданса трансформатора. Импеданс представляет собой комбинацию сопротивления и сопротивления утечки трансформатора. Если мы подадим напряжение V1 на первичную обмотку трансформатора, будет компонент I1X1 для балансировки ЭДС самоиндукции, вызванной первичным сопротивлением утечки. (Здесь X1 — первичное сопротивление утечки). Теперь, если мы также учтем падение напряжения из-за сопротивления первичной обмотки трансформатора, то уравнение напряжения трансформатора можно легко записать следующим образом,

Аналогично для вторичного сопротивления утечки, уравнение напряжения на вторичной стороне выглядит следующим образом,

На приведенном выше рисунке первичные и вторичные обмотки показаны на отдельных стержнях, и такое расположение может привести к значительному потоку утечки в трансформаторе, поскольку есть большое пространство для утечки. 

Утечка в первичных и вторичных обмотках может быть устранена, если обмотки будут занимать одно и то же пространство. Конечно, это физически невозможно, но, размещая вторичную и первичную обмотки концентрически, можно решить проблему в значительной степени.