Трансформатордың жүкте және жүксіз жұмыс теориясы

Трансформатордың Анықтамасы

Трансформатор - электр энергиясын электромагниттік индукция арқылы екі немесе одан көп цептер арасында ауыстыратын электр приборы.

Бош жүктегі Трансформатор Теориясы

Ешқандай Катушка Сопротивлениясы және Ешқандай Жұмысқа Шығару Индуктивтілігі болмаған

Только ядро зияндары бар трансформаторды қарастырайық, бұл демек, оның майда зияны немесе трансформатордың жұмысқа шығару индуктивтілігі жоқ. Жаңартылған токтық басқаруына трансформатордың негізгі катушкасына ток берілетінде, ол трансформатордың ядро магниттілейді.

Бірақ бұл ток нақты магниттілеу токы емес, ол нақты магниттілеу токынан азымша үлкен. Басқарудан берілетін жалпы ток екі компоненттен тұрады, бірі - ядро магниттілеу үшін қолданылатын ток, екіншісі - трансформатордағы ядро зияндарын компенсациялау үшін қолданылады.

Ядро зияндары компонентінен, бош жүктегі басқару токы табиғатты токтан 90°-ге, бірақ θ бұрышына, 90°-ден аз, кемидеді. Жалпы Io токтың V1 басқару напряжениесымен фазада Iw компоненті бар, бұл ядро зияндары компонентін білдіреді.

Бұл компонент басқару напряжениесымен фазада қабылдайды, себебі ол активті же жұмыс істеу зияндарымен байланысты. Басқару токтың басқа компоненті Iμ деп белгіленеді.

Бұл компонент ядрода алмасу магниттік потокты жасайды, сондықтан ол ваттсыз, яғни трансформатор басқару токтың реактивті бөлігі. Осылайша Iμ V1-мен квадратуралықта, ал алмасу поток Ф-мен фазада болады. Демек, бош жүктегі трансформатордың жалпы негізгі токы мына түрде көрсетілетін:

Ендеше, трансформатор теориясын бош жүктегі қалай түсіндіруга қиын емес.

Жүктегі Трансформатор Теориясы

Ешқандай Катушка Сопротивлениясы және Жұмысқа Шығару Индуктивтілігі болмаған

Енді біз қазіргі трансформатордың жүктегі қалай қарастырыладын қараңыз, бұл - жүк екінші катушка терезелеріне қосылған. Ядро зияны, бірақ майда зияны және жұмысқа шығару индуктивтілігі жоқ трансформаторды қарастырайық. Жүк екінші катушка терезелеріне қосылғанда, жүк токы жүкке және екінші катушка терезелері арқылы ағысады.

Бұл жүк токы жүктің қасиеттеріне және трансформатордың екінші напряжениесына байланысты. Бұл ток екінші ток немесе жүк токы деп аталады, бұл жерде ол I2 деп белгіленеді. I2 екінші катушка терезелері арқылы ағыса, ол екінші катушка терезелерінде өзінің MMF (магниттік момент) қалыптасады. Бұл N2I2, мұнда N2 - трансформатордың екінші катушка терезелерінің саны.

Екінші катушка терезелеріндегі MMF немесе магниттік момент φ2 потокты қалыптасады. Бұл φ2 негізгі магниттілеу потокқа қарсы болады және уақытша негізгі потокты әлсіздіктікте және негізгі E1 самонапряжениесын азайтуға тырысады. Егер E1 негізгі басқару напряжениесы V1-ден төмен болса, басқарудан негізгі катушка терезелеріне қосымша ток ағыс жүр.

Бұл қосымша негізгі ток I2′ ядрода қосымша φ′ поток қалыптасады, ол екінші φ2 потокты нейтрализациялайды. Демек, ядроның негізгі магниттілеу потокы, Φ жүкке байланысты өзгермейді. Сондықтан, трансформатор басқарудан тартқан жалпы ток екі компоненттен тұрады.

Біріншісі - ядроны магниттілеу үшін және ядро зияндарын компенсациялау үшін, Io. Бұл негізгі токтың бош жүктегі компоненті. Екіншісі - екінші катушка терезелерінің қарсы потокын компенсациялау үшін қолданылады.

Ол негізгі токтың жүк компоненті деп аталады. Демек, ешқандай катушка сопротивлениясы және жұмысқа шығару индуктивтілігі бар электр энергиясы трансформаторының негізгі токы мына түрде көрсетілетін:

Мұнда θ2 - трансформатордың екінші напряжениесы мен екінші токтарының бұрышы. Енді біз трансформатордың көбірек практикалық аспектілеріне қараймыз.

Жүктегі Трансформатор Теориясы, Катушка Сопротивлениясы бар, бірақ Жұмысқа Шығару Индуктивтілігі жоқ

Енді трансформатордың катушка сопротивлениясы, бірақ жұмысқа шығару индуктивтілігі жоқ қарастырайық. Әдетте идеалды катушкалар, қандай да бір сопротивлениясы және жұмысқа шығару индуктивтілігі жоқ трансформаторлар туралы айтылған, бірақ енді біз катушкаларында ішкі сопротивлениясы, бірақ жұмысқа шығару индуктивтілігі жоқ трансформаторды қарастырамыз. Катушкалар сопротивлениялы болғандықтан, оларда напряжение төмендейді.

Біз жүктегі басқарудан трансформаторға берілетін жалпы ток I1 екендігін дәлелдеген. Негізгі катушканың R1 сопротивлениясында I1R1 напряжение төмендейді. Есті, негізгі катушканың E1 индуцирленген EMF, толықты басқару напряжениесы V1-ге тең емес. E1, I1R1 напряжение төмендейтін V1-ден аз.

Екінші катушканың R2 сопротивлениясында және I2 екінші ток арқылы E2 индуцирленген напряжение толықты жүкке түскен жоқ, өйткені ол I2R2 напряжение төмендейді. Мұнда R2 - екінші катушканың сопротивлениясы, I2 - екінші ток немесе жүк токы.

Сол сияқты, трансформатордың екінші жағындағы напряжение теңдеуі мына түрде болады:

Жүктегі Трансформатор Теориясы, Катушка Сопротивлениясы және Жұмысқа Шығару Индуктивтілігі бар

Енді біз трансформатордың жұмысқа шығару индуктивтілігі және катушка сопротивлениясы бар жағдайды қарастырайық.

Трансформатордың негізгі және екінші катушка терезелерінің жұмысқа шығару индуктивтілігі X1 және X2 болсын. Сондықтан, R1 және R2 сопротивлениясы бар трансформатордың негізгі және екінші катушка терезелерінің жалпы импедансы мына түрде көрсетілетін:

Біз катушкалардағы тек сопротивлениялармен жүктегі трансформатордың напряжение теңдеуін құрастырған, мұнда катушкаларда напряжение төмендейді тек сопротивлениялық напряжение төмендейтіннен.

Бірақ трансформатордың катушка терезелерінің жұмысқа шығару индуктивтілігін қарастырғанда, катушкаларда напряжение төмендейді не сопротивлениялық, не трансформатордың катушка терезелерінің импедансынан. Сондықтан, трансформатордың нақты напряжение теңдеуі алдында құрастырылған напряжение теңдеулерінде R1 және R2 сопротивлениялары Z1 және Z2 импедансымен ауыстыру арқылы оңай табылады.

Демек, напряжение теңдеулері мына түрде болады:

Сопротивлениялық төмендемелер ток векторының бағытында. Бірақ реактивті төмендеме ток векторына перпендикуляр болады, трансформатордың векторлық диаграммасында көрсетілген сияқты.