Condición de Carga do Transformador

Edwiin

Campo: Interruptor de enerxía

China

Funcionamento do Transformador sob Condições de Carga

Cando un transformador está ba carga, a súa bobina secundaria conecta a unha carga, que pode ser resistiva, inductiva ou capacitiva. Unha corrente $I 2$ flúe pola bobina secundaria, cuxa magnitude está determinada polo voltaxe terminal $V 2$ e a impedancia da carga. O ángulo de fase entre a corrente secundaria e o voltaxe depende das características da carga.

Explicación do Funcionamento do Transformador ba Carga

O comportamento operativo dun transformador ba carga detállese como segue:

Cando a secundaria do transformador está en circuito aberto, retira unha corrente sen carga da alimentación principal. Esta corrente sen carga induce unha forza magnetomotriz $N 0 I 0$ , que establece un fluxo Φ no núcleo do transformador. A configuración do circuito do transformador en condicións sen carga ilustrase no diagrama seguinte:

Interacción da Corrente de Carga do Transformador

Cando unha carga se conecta á secundaria do transformador, a corrente $I 2$ flúe pola bobina secundaria, inducindo unha forza magnetomotriz (MMF) $N 2 I 2$ . Este MMF xera un fluxo ϕ2 no núcleo, que se opón ao fluxo orixinal ϕ segundo a lei de Lenz.

Diferenza de Fase e Factor de Potencia no Transformador

A diferenza de fase entre $V1$ e $I1$ define o ángulo do factor de potencia ϕ1 no lado primario do transformador. O factor de potencia secundario depende do tipo de carga conectado ao transformador:

Para unha carga inductiva (como se mostra no diagrama fasorial superior), o factor de potencia é retrasado.
Para unha carga capacitiva, o factor de potencia é avanzado.

A corrente primaria total $I1$ é a suma vectorial da corrente sen carga $I0$ e a corrente de contrapeso $I'1$ , é dicir,

Diagrama Fasorial do Transformador con Carga Inductiva

O diagrama fasorial dun transformador real ba carga inductiva ilustrase a continuación:

Pasos para Construír o Diagrama Fasorial

Tomar o fluxo &Φ como referencia.
As f.e.m. inducidas $E 1$ e $E 2$ retranse 90° respecto ao fluxo.
A compoñente do voltaxe aplicado primario que equilibra $E 1$ denótase como $V' 1$ (é dicir, $V'1 = -E1)$ .
A corrente sen carga $I0$ retranse 90° respecto a $V' 1$ .
Para unha carga con factor de potencia retrasado, a corrente $I 2$ retranse $E 2$ por un ángulo ϕ_2.
A resistencia da bobina e a reactancia de fuga causan caídas de voltaxe, facendo que o voltaxe terminal secundario sexa: $V 2 = E 2 − (caídas de voltaxe)$

$I 2 R$ ₂ está en fase con $I 2$ .
$I 2 X 2$ é ortogonal a $I 2$ .

A corrente primaria $I 1$ é a suma fasorial de $I' 1$ e $I0$ , onde $I' 1 = -I 2$ .
Voltaxe aplicado primario: $V1 = V'1 + (caídas de voltaxe primario)$

$I 1 R 1$ está en fase con $I 1$ .
$I 1 X 1$ é ortogonal a $I 1$ .

A diferenza de fase entre $V 1$ e $I 1$ define o ángulo do factor de potencia primario ϕ1.
Factor de potencia secundario:

Retrasado para cargas inductivas (como no diagrama fasorial).
Avanzado para cargas capacitivas.

Pasos para Dibuxar o Diagrama Fasorial para Carga Capacitiva

Tomar o fluxo &Φ como referencia.
As f.e.m. inducidas $E 1$ e $E 2$ retranse 90° respecto ao fluxo.
A compoñente do voltaxe aplicado primario que equilibra $E 1$ denótase como $V' 1$ (é dicir, $V' 1 = -E 1$ ).
A corrente sen carga $I 0$ retranse $V' 1$ 90°.
Para unha carga con factor de potencia avanzado, a corrente $I 2$ avanza $E 2$ por un ángulo ϕ_$2$.
A resistencia da bobina e a reactancia de fuga causan caídas de voltaxe, facendo que o voltaxe terminal secundario sexa: $V 2 = E 2 − (caídas de voltaxe)$

$I 2 R 2$ está en fase con $I 2$ .
$I 2 X 2$ é ortogonal a $I 2$ .

Corrente de contrapeso $I' 1 = -I 2$ (igual en magnitude, oposta en fase a $I 2$ ).
A corrente primaria $I 1$ é a suma fasorial de $I' 1$ e $I 0$ : $I^{1} = I^{1 ′} + I^{0}$
Voltaxe aplicado primario $V 1$ é a suma fasorial de $V' 1$ e as caídas de voltaxe primario: $V 1 = V' 1 +(caídas de voltaxe primario)$

$I 1 R 1$ está en fase con $I 1$ .
$I 1 X 1$ é ortogonal a $I 1$ .

Ángulos do factor de potencia:

A diferenza de fase entre $V 1$ e $I 1$ define o ángulo do factor de potencia primario ϕ_$1$.
O factor de potencia secundario (avanzado para cargas capacitivas) depende completamente do tipo de carga conectada.