Transformaatori definitsioon
Transformaator defineeritakse kui elektriseade, mis ülekanneb elektrivõimu kahe või enama tsirkviti vahel elektromagnetilise induktsiooni kaudu.
Transformaatori teooria laaduta
Ilma püstiinduse ja ilmavoolu reaktanssita
Vaatame transformaatorit, millel on ainult tuumakaotused, st see ei oma kuparikaotust ega transformaatori ilmavoolu reaktanssi. Kui primääriks on rakendatud vaikevoolu allikas, siis see toidab voolu transformaatori tuuma magnetiseerimiseks.
Kuid see vool ei ole tegelik magnetiseerimisvool; see on veidi suurem kui tegelik magnetiseerimisvool. Allikast saadud koguvool koosneb kahest komponendist, üks on magnetiseerimisvool, mis kasutatakse ainult tuuma magnetiseerimiseks, ja teine komponent allika voolust kulutatakse transformaatori tuumakaotuste kompenseerimiseks.
Tuumakaotuste komponendi tõttu ei järgi laaduta allikavool täpselt toitepinge 90° viivitust, vaid nurka θ, mis on väiksem kui 90°. Koguvool Io sisaldab komponenti Iw, mis on faasis toitepingega V1, esindades tuumakaotuste komponenti.
See komponent võetakse faasis allikapinginga, sest see seostub aktiivsete või töökaotustega transformaatorites. Teine allikavoolu komponent tähistatakse Iμ-näoga.
See komponent toodab tuumas vahelduvmagneetilise fluxi, nii et see on wattitu; see tähendab, et see on transformaatori allikavoolu reageeriv osa. Seega on Iμ kvadratuuris V1-ga ja faasis vahelduvfluxiga Φ. Seega saab transformaatori primäärvoolu laaduta tingimuses esitada:
Nüüd olete näinud, kui lihtne on selgitada transformaatori teooriat laaduta.
Transformaatori teooria laaduga
Ilma püstiinduse ja ilmavoolu reaktanssita
Nüüd uurime välja eelnimetatud transformaatori käitumist laaduga, mis tähendab, et laad on ühendatud sekundaarse terminalidega. Vaatame transformaatorit, millel on tuumakaotus, kuid mitte kuparikaotus ega ilmavoolu reaktanss. Kui laad on ühendatud sekundaarse pöördelinega, hakkab laadvool voolima läbi laadi ja sekundaarse pöördeline.
See laadvool sõltub ainult laadu omadustest ja ka transformaatori sekundaarsest pingest. See vool nimetatakse sekundaarseks vooluks või laadvooluks, mida tähistatakse I2-näoga. Kuna I2 voolab sekundaarses, tekib sekundaarse pöördeline sees ise MMF. Siin on N2I2, kus N2 on transformaatori sekundaarse pöördeline kringide arv.
Selle MMF või magnetomootoriline jõud sekundaarses pöördelines toodab fluxi φ2. See φ2 vastandab peamist magnetiseerimisfluxi ja hetkeliselt nõrgestab peamist fluxi, püüdes vähendada primääri endmeetset emf E1. Kui E1 langeb alla primääri allikapinginga V1, hakkab allikast lisavool vooluma primääripöördeline.
See lisaprimäärivool I2′ toodab lisafluxi φ′ tuumas, mis neutraliseerib sekundaarse vastandefluxi φ2. Seega jääb peamine magnetiseerimisflux tuumas, Φ muutumatuna, olenemata laadust. Seega saab koguvool, mida transformaator allikast tarbib, jagada kaheks komponendiks.
Esimene kasutatakse tuuma magnetiseerimiseks ja tuumakaotuste kompenseerimiseks, st Io. See on primäärvoolu laaduta komponent. Teine kasutatakse sekundaarse vastandefluxi kompenseerimiseks.
Seda nimetatakse primäärvoolu laadukomponendiks. Seega saab elektrilise energiatransformaatori laaduta primäärvoolu I1 ilma püstiinduse ja ilmavoolu reaktanssita esitada järgmiselt
Kus θ2 on sekundaarse pingega ja sekundaarse voolu vaheline nurk transformaatoris. Nüüd liigume edasi praktikamääratud aspekti transformaatori suhtes.
Transformaatori teooria laaduga, püstiindusega, kuid ilma ilmavoolu reaktanssita
Nüüd vaatame transformaatori püstiindust, kuid ilma ilmavoolu reaktanssita. Niisugune transformaator, millel on ideaalsed pöördelined, st pöördelined, millel ei ole vastupanu ega ilmavoolu reaktanssi, kuid nüüd vaatame transformaatorit, millel on sisemine vastupanu pöördelines, kuid mitte ilmavoolu reaktanss. Kuna pöördelined on vastupanulised, tekib pöördelines pinge langus.
Olemme varasemalt tõestanud, et koguvool allikast laaduga on I1. Pinge langus primääris vastupanguga R1 on R1I1. Ilmselgelt ei ole pöördeline tekitatud primääris E1 täpselt võrdne allikapinginga V1. E1 on väiksem kui V1 vastupangu languse I1R1 tõttu.
Jällegi sekundaarse puhul ei ilmne pinge, mida tekitatakse sekundaarses pöördeline, E2 täielikult laadul, sest see langub vastupangu I2R2 summas, kus R2 on sekundaarse pöördeline vastupaan ja I2 on sekundaarne vool või laadvool.
Samuti on transformaatori sekundaarse poole pinge võrrand:
Transformaatori teooria laaduga, püstiindusega ja ilmavoolu reaktanssiga
Nüüd vaatame olukorda, kus on transformaatori ilmavoolu reaktanss ning püstiindus.
Olgu transformaatori primääri ja sekundaarse pöördeline ilmavoolu reaktansid vastavalt X1 ja X2. Seega saab transformaatori primääri ja sekundaarse pöördeline kogu impedantsi vastupanguga R1 ja R2 vastavalt esitada kui,
Olemegi juba määrinud transformaatori pinge võrrandi laaduga, kus pöördelined on ainult vastupanulised, kus pinge langused pöördeline toimuvad ainult vastupanuliste pinge languste tõttu.
Kuid kui arvestame transformaatori pöördeline ilmavoolu reaktanssi, siis pinge langused pöördeline toimuvad mitte ainult vastupanuliste, vaid ka transformaatori pöördeline impedantsi tõttu. Seega saab transformaatori tegeliku pinge võrrandi määrata, asendades eelmisel pinge võrrandil vastupanud R1 & R2 vastavalt Z1 ja Z2.
Seega on pinge võrrandid,
Vastupanulised langused on vooluvektori suunas. Kuid reageeriv langus on risti vooluvektoriga nagu on näidatud transformaatori vektor diagrammil.
