Transformátor za namáhání

Pole: Přepínač elektrického proudu

China

Provoz transformátoru za zatížení

Když je transformátor zatížen, jeho sekundární cívka je připojena k zátěži, která může být odporová, induktivní nebo kapacitivní. Proudem $I 2$ , který prochází sekundární cívkou, se určuje velikost napětí $V 2$ a impedancí zátěže. Fázový úhel mezi sekundárním proudem a napětím závisí na charakteristice zátěže.

Vysvětlení chodu transformátoru za zatížení

Chování transformátoru za zatížení je podrobně popsáno následovně:

Když je sekundární část transformátoru otevřeným obvodem, transformátor čerpá bezprostřední proud ze zdroje. Tento bezprostřední proud vyvolá magnetomotorickou sílu $N 0 I 0$ , která vytvoří tok Φ v jádře transformátoru. Schematické uspořádání transformátoru za podmínek bez zátěže je znázorněno na následujícím obrázku:

Interakce proudu zatížení transformátoru

Když je zátěž připojena k sekundární části transformátoru, proud $I 2$ prochází sekundární cívkou a vyvolá magnetomotorickou sílu (MMF) $N 2 I 2$ . Tato MMF generuje tok ϕ2 v jádře, který se podle Lenzova zákona opakuje původnímu toku ϕ.

Fázový rozdíl a faktor využití v transformátoru

Fázový rozdíl mezi $V1$ a $I1$ definuje úhel faktoru využití ϕ1 na straně primárního obvodu. Sekundární faktor využití závisí na typu zátěže připojené k transformátoru:

Pro induktivní zátěž (jak je znázorněno v fázovém diagramu výše) je faktor využití zapadající.
Pro kapacitivní zátěž je faktor využití předstihující.

Celkový primární proud $I1$ je vektorový součet bezprostředního proudu $I0$ a protiproud $I'1$ , tedy

Fázový diagram transformátoru s induktivní zátěží

Fázový diagram skutečného transformátoru za podmínek induktivního zatížení je znázorněn níže:

Kroky pro sestavení fázového diagramu

Přijměte tok Φ jako referenci.
Indukované emf $E 1$ a $E 2$ jsou odsunuty o 90° za tok.
Složka primárního aplikovaného napětí vyvazující $E 1$ je označena jako $V' 1$ (tedy $V'1 = -E1)$ .
Bezprostřední proud $I0$ je odsunut o 90° za $V' 1$ .
Pro zapadající faktor využití zátěže je proud $I 2$ odsunut o úhel ϕ_{2 za $E 2$ .}
Odpory cívek a lehké reaktance způsobují poklesy napětí, což dělá sekundární terminální napětí: $V 2 = E 2 − (napěťové poklesy)$

$I 2 R$ ₂ je ve fázi s $I 2$ .
$I 2 X 2$ je kolmé na $I 2$ .

Primární proud $I 1$ je vektorový součet $I' 1$ a $I0$ , kde $I' 1 = -I 2$ .
Aplikované primární napětí: $V1 = V'1 + (primární napěťové poklesy)$

$I 1 R 1$ je ve fázi s $I 1$ .
$I 1 X 1$ je kolmé na $I 1$ .

Fázový rozdíl mezi $V 1$ a $I 1$ definuje úhel primárního faktoru využití ϕ1.
Sekundární faktor využití:

Zapadající pro induktivní zátěže (jak je znázorněno v fázovém diagramu).
Předstihující pro kapacitivní zátěže.

Kroky pro sestavení fázového diagramu pro kapacitivní zátěž

Přijměte tok Φ jako referenci.
Indukované emf $E 1$ a $E 2$ jsou odsunuty o 90° za tok.
Složka primárního aplikovaného napětí vyvazující $E 1$ je označena jako $V' 1$ (tedy $V' 1 = -E 1$ ).
Bezprostřední proud $I 0$ je odsunut o 90° za $V' 1$ .
Pro předstihující faktor využití zátěže je proud $I 2$ předstihující $E 2$ o úhel ϕ_$2$.
Odpory cívek a lehké reaktance způsobují poklesy napětí, což dělá sekundární terminální napětí: $V 2 = E 2 − (napěťové poklesy)$

$I 2 R 2$ je ve fázi s $I 2$ .
$I 2 X 2$ je kolmé na $I 2$ .

Protiproud $I' 1 = -I 2$ (stejného množství, opačné fáze jako $I 2$ ).
Primární proud $I 1$ je vektorový součet $I' 1$ a $I 0$ : $I^{1} = I^{1 ′} + I^{0}$
Aplikované primární napětí $V 1$ je vektorový součet $V' 1$ a primárních napěťových poklesů: $V 1 = V' 1 +(primární napěťové poklesy)$

$I 1 R 1$ je ve fázi s $I 1$ .
$I 1 X 1$ je kolmé na $I 1$ .

Úhly faktoru využití:

Fázový rozdíl mezi $V 1$ a $I 1$ definuje úhel primárního faktoru využití ϕ_$1$.
Sekundární faktor využití (předstihující pro kapacitivní zátěže) zcela závisí na typu připojené zátěže.