Regulacja napięcia transformatora

Definicja i znaczenie regulacji napięcia
Definicja

Regulacja napięcia jest definiowana jako zmiana wartości między napięciem na stronie nadawczej a odbiorczej transformatora. Ten parametr mierzy zdolność transformatora do utrzymania stabilnego napięcia wyjściowego w różnych warunkach obciążenia.

Gdy transformator działa przy stałym napięciu zasilania, jego napięcie końcowe ulega wahaniom w zależności od zmian obciążenia i współczynnika mocy obciążenia.

Matematyczne przedstawienie

Regulacja napięcia matematycznie jest wyrażona jako:

Matematyczna notacja

Gdzie:

• E2: Napięcie końcowe po stronie wtórnej w stanie bez obciążenia

• V2: Napięcie końcowe po stronie wtórnej w stanie pełnego obciążenia

Regulacja napięcia z uwzględnieniem napięcia pierwotnego

Przy uwzględnieniu napięcia końcowego strony pierwotnej, regulacja napięcia transformatora jest wyrażona jako:

Ilustracja regulacji napięcia na przykładzie

Rozważmy poniższy scenariusz, aby zrozumieć regulację napięcia:

Stan bez obciążenia

Gdy końce wtórne transformatora są otwarte (bez obciążenia), przez cewkę pierwotną przepływa jedynie prąd bezobciążeniowy. Z zerowym prądem w części wtórnej, spadki napięcia na elementach opornych i reaktywnych strony wtórnej są eliminowane. Spadek napięcia po stronie pierwotnej również jest zaniedbywalny w tym stanie.

Stan pełnego obciążenia

Gdy transformator jest w pełni obciążony (obciążenie podłączone do końców wtórnych), występują spadki napięcia zarówno na stronie pierwotnej, jak i wtórnej, spowodowane prądem obciążenia. Dla optymalnej wydajności transformatora wartość regulacji napięcia powinna być minimalizowana, ponieważ niższa regulacja wskazuje na lepszą stabilność napięcia w różnych warunkach obciążenia.

Analiza schematu obwodowego i wnioski

Na podstawie powyższego schematu obwodowego można dokonać następujących obserwacji:

• Napięcie pierwotne transformatora zawsze przekracza indukowane EMF po stronie pierwotnej: V1 > E1.

• Napięcie końcowe strony wtórnej w stanie bez obciążenia jest zawsze wyższe niż w stanie pełnego obciążenia: E2 > V2.

Wyprowadzone równania ze schematu obwodowego

Poniższe równania są ustalone poprzez analizę konfiguracji obwodu:

Przybliżone wyrażenie dla napięcia końcowego strony wtórnej dla różnych typów obciążenia to

1. Dla obciążenia indukcyjnego

2. Dla obciążenia pojemnościowego

W ten sposób definiujemy regulację napięcia transformatora.