ტრანსფორმატორის თეორია ტვირთის და უტვირთო რეჟიმში

ტრანსფორმატორის განმარტება

ტრანსფორმატორი განიხილება როგორც ელექტრო მოწყობილობა, რომელიც ელექტრო ენერგიას ადარesslerებს ორ ან მეტ შეუღერებაში ელექტრომაგნიტური ინდუქციის საშუალებით.

ტრანსფორმატორის თეორია უტვირთო რეჟიმში

გარეშე შესაძლოა უტვირთო რეჟიმი განიხილოს ურთიერთობის და გარეშე რეაქტიული ინდუქციის გარეშე

განვიხილოთ ტრანსფორმატორი, რომელიც არ აilikiკეთებს მხოლოდ კორის დანაკლებებს, რაც ნიშნავს, რომ მას არ აქვს ნიკელის დანაკლება ან ტრანსფორმატორის გარეშე რეაქტიული ინდუქცია. როდესაც პირველი წრედზე გადაარჩენენ ალტერნატიულ ელექტრო ძაბვას, ის არჩენს ტოკის კორის მაგნიტიზერებისთვის.

მაგრამ ეს ტოკი არ არის ნამდვილი მაგნიტიზერების ტოკი, ის ცილად მეტია ნამდვილი მაგნიტიზერების ტოკზე. წყაროდან დაწყებული სულ ტოკის არის ორი კომპონენტი, ერთი არის მაგნიტიზერების ტოკი, რომელიც მხოლოდ გამოიყენება კორის მაგნიტიზერებისთვის, და მეორე კომპონენტი წყაროდან დაწყებული ტოკი არის დაკარგული კორის დანაკლებების კომპენსირებისთვის ტრანსფორმატორში.

კორის დანაკლებების კომპონენტის გამო, უტვირთო წყაროდან დაწყებული ტოკი არ ჩარჩევს ზომათ 90°-ით საწყის ძაბვას, არამედ კუთხეთ θ, რომელიც ნაკლებია 90°-ზე. სულ ტოკი Io-ს აქვს კომპონენტი Iw, რომელიც ფაზაშია საწყის ძაბვა V1-თან, რაც წარმოადგენს კორის დანაკლებების კომპონენტს.

ეს კომპონენტი იღება ფაზაში საწყის ძაბვასთან, რადგან ის არის დაკარგული ან მუშაობის დანაკლებებთან დაკავშირებული ტრანსფორმატორში. საწყის ტოკის კიდევ ერთი კომპონენტი აღნიშნულია როგორც Iμ.

ეს კომპონენტი ქმნის ალტერნატიულ მაგნიტურ ფლაქსს კორში, ასე რომ ის უსახმელია, რაც ნიშნავს, რომ ის არის რეაქტიული ნაწილი ტრანსფორმატორის საწყის ტოკის. ასე რომ, Iμ იქნება კვადრატული საწყის ძაბვა V1-თან და ფაზაში ალტერნატიულ ფლაქსთან Φ. ასე რომ, ტრანსფორმატორის სულ პირველი ტოკი უტვირთო რეჟიმში შეიძლება წარმოდგენილი იყოს როგორც:

ახლა თქვენ დაინახეთ, რამდენად მარტივია ტრანსფორმატორის თეორიის ახსნა უტვირთო რეჟიმში.

ტრანსფორმატორის თეორია ტვირთით

გარეშე შესაძლოა ტვირთით რეჟიმი განიხილოს ურთიერთობის და გარეშე რეაქტიული ინდუქციის გარეშე

ახლა განვიხილავთ ამ ტრანსფორმატორის ქცევას ტვირთით, რაც ნიშნავს, რომ ტვირთი დაკავშირებულია მეორე შეუღერებაზე. განვიხილოთ ტრანსფორმატორი, რომელსაც აქვს კორის დანაკლება, მაგრამ არ აქვს ნიკელის დანაკლება და გარეშე რეაქტიული ინდუქცია. როდესაც ტვირთი დაკავშირდება მეორე შეუღერებაზე, ტვირთის ტოკი დაიწყებს გადატევას ტვირთზე და მეორე შეუღერებაზე.

ეს ტვირთის ტოკი დამოკიდებულია ტვირთის მახასიათებლებზე და ტრანსფორმატორის მეორე შეუღერების ძაბვაზე. ეს ტოკი ეწოდება მეორე ტოკს ან ტვირთის ტოკს, აქ ის აღნიშნულია როგორც I2. რადგან I2 გადის მეორე შეუღერებაზე, შეიქმნება თავდაპირველი მაგნიტური ძალის წყარო (MMF) მეორე შეუღერებაში. აქ ის არის N2I2, სადაც N2 არის ტრანსფორმატორის მეორე შეუღერების წრეების რაოდენობა.

ეს MMF ან მაგნიტური ძალის წყარო მეორე შეუღერებაში ქმნის ფლაქს φ2. ეს φ2 არის მთავარი მაგნიტიზერების ფლაქსის წინააღმდეგ და დროებით ისევ დასახრჩობს მთავარ ფლაქსს და ცდილობს შეამციროს პირველი თავდაპირველი ინდუქციური EMF E1. თუ E1 დაეცემა პირველი საწყის ძაბვა V1-ზე, იქნება დამატებითი ტოკი გადატევად წყაროდან პირველ შეუღერებაზე.

ეს დამატებითი პირველი ტოკი I2′ ქმნის დამატებით ფლაქს φ′ კორში, რომელიც ნეutralizирует вторичный противоположный флюкс φ2. Таким образом, основной магнитизирующий флюкс ядра, Φ, остается неизменным независимо от нагрузки. Итак, общий ток, который трансформатор берет из источника, можно разделить на два компонента.

Первый используется для намагничивания сердечника и компенсации потерь в сердечнике, то есть Io. Это компонент без нагрузки первичного тока. Второй компонент используется для компенсации противоположного флюкса вторичной обмотки.

Он называется компонентом нагрузки первичного тока. Таким образом, общий первичный ток без нагрузки I1 электрического силового трансформатора, не имеющего сопротивления обмоток и рассеянной индуктивности, может быть представлен следующим образом:

Где θ2 - угол между вторичным напряжением и вторичным током трансформатора. Теперь мы перейдем к более практическому аспекту трансформатора.

Теория трансформатора под нагрузкой, с резистивными обмотками, но без рассеянной индуктивности

Теперь рассмотрим сопротивление обмоток трансформатора, но без рассеянной индуктивности. До сих пор мы обсуждали трансформатор, у которого идеальные обмотки, то есть обмотки без сопротивления и рассеянной индуктивности, но теперь мы рассмотрим трансформатор, у которого есть внутреннее сопротивление в обмотках, но нет рассеянной индуктивности. Поскольку обмотки резистивные, будет падение напряжения в обмотках.

Ранее мы доказали, что общий первичный ток от источника под нагрузкой равен I1. Падение напряжения в первичной обмотке с сопротивлением R1 равно R1I1. Очевидно, индуцированное ЭДС на первичной обмотке E1 не точно равно напряжению источника V1. E1 меньше V1 на величину падения напряжения I1R1.

Аналогично, на вторичной стороне, индуцированное напряжение на вторичной обмотке E2 полностью не появляется на нагрузке, так как оно также падает на величину I2R2, где R2 - сопротивление вторичной обмотки, а I2 - вторичный ток или ток нагрузки.

Аналогично, уравнение напряжения на вторичной стороне трансформатора будет:

Теория трансформатора под нагрузкой, с сопротивлением и рассеянной индуктивностью

Теперь рассмотрим случай, когда есть рассеянная индуктивность трансформатора, а также сопротивление обмоток трансформатора.

Пусть рассеянные индуктивности первичной и вторичной обмоток трансформатора соответственно X1 и X2. Следовательно, общее сопротивление первичной и вторичной обмоток трансформатора с сопротивлением R1 и R2 соответственно можно представить как:

Мы уже установили уравнение напряжения трансформатора под нагрузкой, только с сопротивлениями в обмотках, где падение напряжения в обмотках происходит только за счет резистивного падения напряжения.

Но когда мы рассматриваем рассеянную индуктивность обмоток трансформатора, падение напряжения в обмотках происходит не только из-за сопротивления, но и из-за импеданса обмоток трансформатора. Поэтому, фактическое уравнение напряжения трансформатора можно легко определить, заменив сопротивления R1 и R2 в ранее установленных уравнениях напряжения на Z1 и Z2.

Следовательно, уравнения напряжения будут:

Падения напряжения по сопротивлению находятся в направлении вектора тока. Но реактивное падение будет перпендикулярно вектору тока, как показано на векторной диаграмме трансформатора выше.