Peralatan Transformator Dalam Keadaan Berbeban

Edwiin

Medan: Peralihan kuasa

China

Operasi Transformator di Bawah Syarat Beban

Apabila transformator berada di bawah beban, gulungan sekundernya terhubung ke beban, yang boleh bersifat reaktif, induktif, atau kapasitif. Arus $I 2$ mengalir melalui gulungan sekunder, dengan magnitudnya ditentukan oleh voltan terminal $V 2$ dan impedans beban. Sudut fasa antara arus sekunder dan voltan bergantung pada ciri-ciri beban.

Penerangan Operasi Beban Transformator

Perilaku operasi transformator di bawah beban diterangkan sebagai berikut:

Apabila sekunder transformator dibuka, ia menarik arus tanpa beban dari bekalan utama. Arus tanpa beban ini membangkitkan daya magnetomotif $N 0 I 0$ , yang menetapkan fluks Φ di dalam inti transformator. Konfigurasi litar transformator di bawah syarat tanpa beban ditunjukkan dalam gambarajah di bawah:

Interaksi Arus Beban Transformator

Apabila beban terhubung ke sekunder transformator, arus $I 2$ mengalir melalui gulungan sekunder, membangkitkan daya magnetomotif (MMF) $N 2 I 2$ . MMF ini menghasilkan fluks ϕ2 di dalam inti, yang bertentangan dengan fluks asal ϕ mengikut hukum Lenz.

Perbezaan Fasa dan Faktor Kuasa dalam Transformator

Perbezaan fasa antara $V1$ dan $I1$ mentakrifkan sudut faktor kuasa ϕ1 pada sisi primer transformator. Faktor kuasa sisi sekunder bergantung pada jenis beban yang terhubung ke transformator:

Untuk beban induktif (seperti yang ditunjukkan dalam gambarajah fasor di atas), faktor kuasa adalah tertinggal.
Untuk beban kapasitif, faktor kuasa adalah unggul.

Arus primer keseluruhan $I1$ adalah jumlah vektor arus tanpa beban $I0$ dan arus penyeimbang $I'1$ , iaitu,

Gambarajah Fasor Transformator dengan Beban Induktif

Gambarajah fasor transformator sebenar di bawah beban induktif ditunjukkan di bawah:

Langkah-langkah untuk Membina Gambarajah Fasor

Ambil fluks Φ sebagai rujukan.
Tegangan terinduksi $E 1$ dan $E 2$ tertinggal dari fluks sebanyak 90°.
Komponen voltan primer yang menyeimbangkan $E 1$ ditandakan sebagai $V' 1$ (i.e., $V'1 = -E1)$ .
Arus tanpa beban $I0$ tertinggal $V' 1$ sebanyak 90°.
Untuk beban dengan faktor kuasa tertinggal, arus $I 2$ tertinggal $E 2$ sebanyak sudut ϕ_2.
Rintangan gulungan dan reaktans kebocoran menyebabkan jatuh tegangan, menjadikan voltan terminal sekunder: $V 2 = E 2 − (jatuh tegangan)$

$I 2 R$ ₂ sefasa dengan $I 2$ .
$I 2 X 2$ ortogonal dengan $I 2$ .

Arus primer $I 1$ adalah jumlah vektor $I' 1$ dan $I0$ , di mana $I' 1 = -I 2$ .
Voltan primer yang dikenakan: $V1 = V'1 + (jatuh tegangan primer)$

$I 1 R 1$ sefasa dengan $I 1$ .
$I 1 X 1$ ortogonal dengan $I 1$ .

Perbezaan fasa antara $V 1$ dan $I 1$ mentakrifkan sudut faktor kuasa primer ϕ1.
Faktor kuasa sekunder:

Tertinggal untuk beban induktif (seperti dalam gambarajah fasor).
Unggul untuk beban kapasitif.

Langkah-langkah untuk Melukis Gambarajah Fasor untuk Beban Kapasitif

Ambil fluks Φ sebagai rujukan.
Tegangan terinduksi $E 1$ dan $E 2$ tertinggal dari fluks sebanyak 90°.
Komponen voltan primer yang menyeimbangkan $E 1$ ditandakan sebagai $V' 1$ (i.e., $V' 1 = -E 1$ ).
Arus tanpa beban $I 0$ tertinggal $V' 1$ sebanyak 90°.
Untuk beban dengan faktor kuasa unggul, arus $I 2$ unggul $E 2$ sebanyak sudut ϕ_$2$.
Rintangan gulungan dan reaktans kebocoran menyebabkan jatuh tegangan, menjadikan voltan terminal sekunder: $V 2 = E 2 − (jatuh tegangan)$

$I 2 R 2$ sefasa dengan $I 2$ .
$I 2 X 2$ ortogonal dengan $I 2$ .

Arus penyeimbang $I' 1 = -I 2$ (sama magnitud, bertentangan fasa dengan $I 2$ ).
Arus primer $I 1$ adalah jumlah vektor $I' 1$ dan $I 0$ : $I^{1} = I^{1 ′} + I^{0}$
Voltan primer yang dikenakan $V 1$ adalah jumlah vektor $V' 1$ dan jatuh tegangan primer: $V 1 = V' 1 +(jatuh tegangan primer)$

$I 1 R 1$ sefasa dengan $I 1$ .
$I 1 X 1$ ortogonal dengan $I 1$ .

Sudut faktor kuasa:

Perbezaan fasa antara $V 1$ dan $I 1$ mentakrifkan sudut faktor kuasa primer ϕ_$1$.
Faktor kuasa sekunder (unggul untuk beban kapasitif) bergantung sepenuhnya pada jenis beban yang terhubung.