Transformer Under Last Transformatorbetingelser

Felt: Strømstyring

China

Transformator drift under belastningsbetingelser

Når en transformator er under belastning, forbinder dens sekundære spole til en last, som kan være resistiv, induktiv eller kapacitiv. En strøm $I 2$ flyder gennem den sekundære spole, med dens størrelse bestemt af terminalspændingen $V 2$ og lastimpedancen. Fasevinklen mellem sekundærstrømmen og spændingen afhænger af lastens egenskaber.

Forklaring af transformatorlastdrift

Driften af en transformator under belastning er detaljeret følgende:

Når den sekundære spole på transformator er åben, trækker den en ubelasted strøm fra hovedforsyningsnettet. Denne ubelasted strøm inducerer en magnetisk styrke $N 0 I 0$ , som opbygger en flux Φ i transformatorkernen. Kredsløbskonfigurationen for transformator under ubelastede betingelser er illustreret i nedenstående diagram:

Interaktion mellem transformatorlaststrøm

Når en last forbinder til den sekundære spole på transformator, flyder strøm $I 2$ gennem den sekundære spole, hvilket inducerer en magnetisk styrke (MMF) $N 2 I 2$ . Denne MMF genererer flux ϕ2 i kernen, som modsætter den oprindelige flux ϕ ifølge Lenz's lov.

Faseforskellen og effektfaktoren i transformator

Faseforskellen mellem $V1$ og $I1$ definerer effektfaktorvinklen ϕ1 på transformatorens primære side. Effektfaktoren på sekundærsiden afhænger af typen last, der er forbundet til transformator:

For en induktiv last (som vist i fasordiagrammet ovenfor) er effektfaktoren forsinket.
For en kapacitiv last er effektfaktoren fremskyndet.

Den totale primære strøm $I1$ er vektorsummen af den ubelasted strøm $I0$ og den modvægtstillende strøm $I'1$ , dvs.,

Fasordiagram for transformator med induktiv last

Fasordiagrammet for en faktisk transformator under induktiv belastning er illustreret nedenfor:

Trin til at konstruere fasordiagrammet

Tag flux Φ som reference.
Induceret emfs $E 1$ og $E 2$ forsinkes 90° i forhold til fluxen.
Den primære anvendte spændingskomponent, der balancerer $E 1$ , angives som $V' 1$ (dvs., $V'1 = -E1)$ .
Ubelsated strøm $I0$ forsinkes 90° i forhold til $V' 1$ .
For en forsinket effektfaktor last, forsinkes strøm $I 2$ $E 2$ med vinkel ϕ_2.
Spændingsfald pga. vindingsmodstand og leckage-reactance gør den sekundære terminalspænding: $V 2 = E 2 − (spændingsfald)$

$I 2 R$ ₂ er i fase med $I 2$ .
$I 2 X 2$ er ortogonal til $I 2$ .

Primærstrøm $I 1$ er vektorsummen af $I' 1$ og $I0$ , hvor $I' 1 = -I 2$ .
Primær anvendt spænding: $V1 = V'1 + (primære spændingsfald)$

$I 1 R 1$ er i fase med $I 1$ .
$I 1 X 1$ er ortogonal til $I 1$ .

Faseforskellen mellem $V 1$ og $I 1$ definerer primærefektfaktorvinklen ϕ1.
Sekundærefektfaktor:

Forsinket for induktive laster (som i fasordiagrammet).
Fremskyndet for kapacitive laster.

Trin til at tegne fasordiagram for kapacitiv last

Tag flux Φ som reference.
Induceret emfs $E 1$ og $E 2$ forsinkes 90° i forhold til fluxen.
Den primære anvendte spændingskomponent, der balancerer $E 1$ , angives som $V' 1$ (dvs., $V' 1 = -E 1$ ).
Ubelsated strøm $I 0$ forsinkes 90° i forhold til $V' 1$ .
For en fremskyndet effektfaktor last, fremskyndes strøm $I 2$ $E 2$ med vinkel ϕ_$2$.
Winding resistance and leakage reactance cause voltage drops, making the secondary terminal voltage: $V 2 = E 2 − (voltage drops)$

$I 2 R 2$ er i fase med $I 2$ .
$I 2 X 2$ er ortogonal til $I 2$ .

Modvægtstillende strøm $I' 1 = -I 2$ (lig i størrelse, modsat i fase til $I 2$ ).
Primærstrøm $I 1$ er vektorsummen af $I' 1$ og $I 0$ : $I^{1} = I^{1 ′} + I^{0}$
Primær anvendt spænding $V 1$ er vektorsummen af $V' 1$ og primære spændingsfald: $V 1 = V' 1 +(primære spændingsfald)$

$I 1 R 1$ er i fase med $I 1$ .
$I 1 X 1$ er ortogonal til $I 1$ .

Effektfaktorvinkler:

Faseforskellen mellem $V 1$ og $I 1$ definerer primærefektfaktorvinklen ϕ_$1$.
Sekundærefektfaktor (fremskyndet for kapacitive laster) afhænger helt af den forbundne lasttype.