Tranzformátor feszültség szabályzása

Feszültség-reguláció definíciója és jelentősége
Definíció

A feszültség-reguláció a transzformátor küldő- és fogadó végén mért feszültségek nagyságának változását határozza meg. Ez a paraméter kvantitatív módon jellemezzi a transzformátor képességét, hogy állandó kimeneti feszültséget fenntartson változó terhelési feltételek mellett.

Amikor egy transzformátor állandó ellátási feszültséggel működik, a terminális feszültsége a terhelési változásokra és a terhelés teljesítményfaktora alapján ingadozik.

Matematikai reprezentáció

A feszültség-regulációt matematikailag a következőképpen fejezzük ki:

Matematikai jelölések

Ahol:

• E2: A másodlagos terminális feszültség üres terhelés esetén

• V2: A másodlagos terminális feszültség teljes terhelés esetén

Feszültség-reguláció elsődleges feszültség figyelembevétele mellett

Az elsődleges terminális feszültség figyelembevételével a transzformátor feszültség-regulációja a következőképpen fejezhető ki:

Feszültség-reguláció illusztrációja példával

Vizsgáljuk meg a következő forgatókönyvet, hogy megértsük a feszültség-regulációt:

Üres terhelési állapot

Amikor a transzformátor másodlagos termináljai nyitott áramkörben (üres terhelés) vannak, csak az üres terhelési áram folyik az elsődleges tekercsen. A másodlagos tekercsen nem folyik áram, így a másodlagos ellenállási és reaktív komponenseken lévő feszültség-lecsökkenések megszűnnek. Az elsődleges oldali feszültség-lecsökkenés is elhanyagolható ebben az állapotban.

Teljes terhelési állapot

Amikor a transzformátor teljes terheléssel (a másodlagos termináljaihoz csatlakoztatott terheléssel) működik, feszültség-lecsökkenések történnek mind az elsődleges, mind a másodlagos tekercsenekben a terhelési áram miatt. A transzformátor optimális működése érdekében a feszültség-regulációs érték minimalizálása szükséges, mivel a kisebb reguláció jobb feszültség-stabilitást jelent változó terhelések mellett.

Körzetdiagram elemzése és következtetések

A fenti körzetdiagram alapján a következő megfigyelések tehetők:

• A transzformátor elsődleges feszültsége mindig meghaladja az elsődlegesen indukált elektromotív erőt: V1 > E1.

• Az üres terhelési állapotban a másodlagos terminális feszültség mindig magasabb, mint a teljes terhelési állapotban: E2 > V2.

Körzetdiagramból származó egyenletek

A következő egyenleteket a körzet konfigurációjának elemzésével állítjuk fel:

Az üres terhelési állapotban a másodlagos feszültség közelítő kifejezése különböző terhelések esetén:

1. Induktív terhelés esetén

2. Kondenzív terhelés esetén

Így definiáljuk a transzformátor feszültség-regulációját.