Condizione del trasformatore sotto carico

Campo: Interruttore elettrico

China

Funzionamento del trasformatore in condizioni di carico

Quando un trasformatore è sotto carico, il suo avvolgimento secondario è collegato a un carico, che può essere resistivo, induttivo o capacitivo. Una corrente $I 2$ fluisce attraverso l'avvolgimento secondario, la cui intensità è determinata dalla tensione ai capi $V 2$ e dall'impedenza del carico. L'angolo di fase tra la corrente secondaria e la tensione dipende dalle caratteristiche del carico.

Spiegazione del funzionamento del trasformatore sotto carico

Il comportamento operativo di un trasformatore sotto carico è dettagliato come segue:

Quando il secondario del trasformatore è aperto, esso attrae una corrente a vuoto dalla rete principale. Questa corrente a vuoto induce una forza magnetomotrice $N 0 I 0$ , che stabilisce un flusso Φ nel nucleo del trasformatore. La configurazione del circuito del trasformatore in condizioni a vuoto è illustrata nel diagramma sottostante:

Interazione della corrente di carico del trasformatore

Quando un carico è collegato al secondario del trasformatore, una corrente $I 2$ fluisce attraverso l'avvolgimento secondario, inducendo una forza magnetomotrice (FMM) $N 2 I 2$ . Questa FMM genera un flusso ϕ2 nel nucleo, che si oppone al flusso originale ϕ secondo la legge di Lenz.

Differenza di fase e fattore di potenza nel trasformatore

La differenza di fase tra $V1$ e $I1$ definisce l'angolo del fattore di potenza ϕ1 sul lato primario del trasformatore. Il fattore di potenza sul lato secondario dipende dal tipo di carico connesso al trasformatore:

Per un carico induttivo (come mostrato nel diagramma fasore sopra), il fattore di potenza è sfasato.
Per un carico capacitivo, il fattore di potenza è anticipato.

La corrente primaria totale $I1$ è la somma vettoriale della corrente a vuoto $I0$ e della corrente di compensazione $I'1$ , cioè,

Diagramma fasore del trasformatore con carico induttivo

Il diagramma fasore di un trasformatore reale sotto carico induttivo è illustrato di seguito:

Passaggi per costruire il diagramma fasore

Prendere il flusso Φ come riferimento.
Le f.e.m. indotte $E 1$ e $E 2$ sono sfasate rispetto al flusso di 90°.
La componente di tensione applicata primaria che bilancia $E 1$ è denotata come $V' 1$ (cioè, $V'1 = -E1)$ .
La corrente a vuoto $I0$ è sfasata rispetto a $V' 1$ di 90°.
Per un carico con fattore di potenza sfasato, la corrente $I 2$ è sfasata rispetto a $E 2$ di un angolo ϕ₂.
La resistenza dell'avvolgimento e la reattanza di dispersione causano cali di tensione, rendendo la tensione ai capi secondari: $V 2 = E 2 − (cali di tensione)$

$I 2 R$ ₂ è in fase con $I 2$ .
$I 2 X 2$ è ortogonale a $I 2$ .

La corrente primaria $I 1$ è la somma vettoriale di $I' 1$ e $I0$ , dove $I' 1 = -I 2$ .
Tensione applicata primaria: $V1 = V'1 + (cali di tensione primaria)$

$I 1 R 1$ è in fase con $I 1$ .
$I 1 X 1$ è ortogonale a $I 1$ .

La differenza di fase tra $V 1$ e $I 1$ definisce l'angolo del fattore di potenza primario ϕ1.
Fattore di potenza secondario:

Sfasato per carichi induttivi (come nel diagramma fasore).
Anticipato per carichi capacitivi.

Passaggi per disegnare il diagramma fasore per carico capacitivo

Prendere il flusso Φ come riferimento.
Le f.e.m. indotte $E 1$ e $E 2$ sono sfasate rispetto al flusso di 90°.
La componente di tensione applicata primaria che bilancia $E 1$ è denotata come $V' 1$ (cioè, $V' 1 = -E 1$ ).
La corrente a vuoto $I 0$ è sfasata rispetto a $V' 1$ di 90°.
Per un carico con fattore di potenza anticipato, la corrente $I 2$ anticipa $E 2$ di un angolo ϕ_$2$.
La resistenza dell'avvolgimento e la reattanza di dispersione causano cali di tensione, rendendo la tensione ai capi secondari: $V 2 = E 2 − (cali di tensione)$

$I 2 R 2$ è in fase con $I 2$ .
$I 2 X 2$ è ortogonale a $I 2$ .

Corrente di compensazione $I' 1 = -I 2$ (uguale in magnitudine, opposta in fase a $I 2$ ).
La corrente primaria $I 1$ è la somma vettoriale di $I' 1$ e $I 0$ : $I^{1} = I^{1 ′} + I^{0}$
Tensione applicata primaria $V 1$ è la somma vettoriale di $V' 1$ e dei cali di tensione primaria: $V 1 = V' 1 +(cali di tensione primaria)$

$I 1 R 1$ è in fase con $I 1$ .
$I 1 X 1$ è ortogonale a $I 1$ .

Angoli del fattore di potenza:

La differenza di fase tra $V 1$ e $I 1$ definisce l'angolo del fattore di potenza primario ϕ_$1$.
Il fattore di potenza secondario (anticipato per carichi capacitivi) dipende interamente dal tipo di carico connesso.

Dai una mancia e incoraggia l'autore!

Argomenti:

Trasformatore

Macchine

Informazioni sugli esperti

Edwiin

China

Area di competenza

Power switch

Articolo professionale

388

Consigliato

Altro

Perché il nucleo di un trasformatore deve essere collegato a terra in un solo punto? Non è più affidabile un collegamento a terra multi-punto?

Perché il nucleo del trasformatore deve essere collegato a terra?Durante l'operazione, il nucleo del trasformatore, insieme alle strutture, parti e componenti metallici che fissano il nucleo e le bobine, si trovano in un campo elettrico intenso. Sotto l'influenza di questo campo elettrico, acquisiscono un potenziale relativamente alto rispetto a terra. Se il nucleo non è collegato a terra, esisterà una differenza di potenziale tra il nucleo e le strutture di fissaggio e la vasca collegate a terr

Vziman

01/29/2026

Qual è la differenza tra trasformatori rettificatori e trasformatori di potenza?

Cos'è un trasformatore rettificatore?"Conversione di potenza" è un termine generale che comprende la rettifica, l'inversione e la conversione di frequenza, con la rettifica tra le più ampiamente utilizzate. L'equipaggiamento rettificatore converte l'energia AC in ingresso in energia DC in uscita attraverso la rettifica e il filtraggio. Un trasformatore rettificatore funge da trasformatore di alimentazione per tale equipaggiamento rettificatore. Nelle applicazioni industriali, la maggior parte de

Vziman

01/29/2026

Come Giudicare Rilevare e Risolvere i Guasti del Nucleo del Trasformatore

1. Pericoli, cause e tipi di guasti da terra multipla nel nucleo dei trasformatori1.1 Pericoli dei guasti da terra multipla nel nucleoNelle condizioni normali di funzionamento, il nucleo del trasformatore deve essere collegato a terra in un solo punto. Durante l'operazione, campi magnetici alternati circondano le bobine. A causa dell'induzione elettromagnetica, esistono capacità parassite tra le bobine ad alta e bassa tensione, tra la bobina a bassa tensione e il nucleo, e tra il nucleo e la vas

Vziman

01/27/2026

Una Breve Discussione sulla Selezione dei Trasformatori di Massa nelle Sottostazioni di Potenziamento

Breve Discussione sulla Selezione dei Trasformatori di Terra nelle Stazioni di PotenziamentoIl trasformatore di terra, comunemente noto come "trasformatore di terra," opera in condizioni di non carico durante la normale operazione della rete e in sovraccarico durante i guasti a cortocircuito. In base al diverso riempimento, i tipi comuni possono essere suddivisi in a olio e a secco; in base al numero di fasi, possono essere classificati in trasformatori di terra trifase e monofase. Il trasformat

Vziman

01/27/2026