Transformer onder belastingstoestand

Edwiin

Veld: Stroomschakelaar

China

Transformatiebedrijf onder belasting

Wanneer een transformatie onder belasting staat, is de secundaire winding verbonden met een belasting, die resistief, inductief of capaciteitsgebonden kan zijn. Een stroom $I 2$ stroomt door de secundaire winding, waarvan de grootte bepaald wordt door de spanning $V 2$ en de belastingsimpedantie. De fasehoek tussen de secundaire stroom en spanning hangt af van de belastingskenmerken.

Uitleg van transformatiebelasting

Het operationele gedrag van een transformatie onder belasting wordt als volgt uitgelegd:

Wanneer de secundaire kant van de transformatie openstaat, trekt het een leegloopstroom op van de hoofdvoeding. Deze leegloopstroom genereert een magnetomotorische kracht $N 0 I 0$ , die een flux Φ in het transformatiekern opbouwt. De schakeling van de transformatie onder leegloopcondities wordt weergegeven in de onderstaande tekening:

Interactie van transformatiebelastingsstroom

Wanneer een belasting aan de secundaire kant van de transformatie wordt aangesloten, stroomt er een stroom $I 2$ door de secundaire winding, wat een magnetomotorische kracht (MMF) $N 2 I 2$ induceert. Deze MMF genereert een flux ϕ2 in de kern, die de oorspronkelijke flux ϕ tegenwerkt volgens de wet van Lenz.

Faseverschil en vermogensfactor in transformatie

Het faseverschil tussen $V1$ en $I1$ definieert de vermogensfactorhoek ϕ1 aan de primaire kant van de transformatie. De secundaire vermogensfactor hangt af van het type belasting dat aan de transformatie is aangesloten:

Voor een inductieve belasting (zoals getoond in de fasor-diagram hierboven) is de vermogensfactor traag.
Voor een capaciteitsgebonden belasting is de vermogensfactor voortraag.

De totale primaire stroom $I1$ is de vector som van de leegloopstroom $I0$ en de compenserende stroom $I'1$ , dus,

Fasor-diagram van transformatie met inductieve belasting

Het fasor-diagram van een echte transformatie onder inductieve belasting wordt hieronder getoond:

Stappen om het fasor-diagram te construeren

Neem de flux Φ als referentie.
Geforceerde emfs $E 1$ en $E 2$ lopen 90° achter op de flux.
De component van de toegepaste primaire spanning die $E 1$ compenseert, wordt aangeduid als $V' 1$ (d.w.z., $V'1 = -E1)$ .
Leegloopstroom $I0$ loopt 90° achter op $V' 1$ .
Voor een traag vermogensfactorbelasting, loopt de stroom $I 2$ $E 2$ achter met hoek ϕ_2.
Spoelweerstand en lekreactant veroorzaken spanningval, waardoor de secundaire terminalspanning: $V 2 = E 2 − (voltage drops)$

$I 2 R$ ₂ is in fase met $I 2$ .
$I 2 X 2$ staat loodrecht op $I 2$ .

Primaire stroom $I 1$ is de fasorsom van $I' 1$ en $I0$ , waarbij $I' 1 = -I 2$ .
Toegepaste primaire spanning: $V1 = V'1 + (primary voltage drops)$

$I 1 R 1$ is in fase met $I 1$ .
$I 1 X 1$ staat loodrecht op $I 1$ .

Het faseverschil tussen $V 1$ en $I 1$ definieert de primaire vermogensfactorhoek ϕ1.
Secundaire vermogensfactor:

Traag voor inductieve belastingen (zoals in het fasor-diagram).
Voortraag voor capaciteitsgebonden belastingen.

Stappen om het fasor-diagram voor capaciteitsgebonden belasting te tekenen

Neem de flux Φ als referentie.
Geforceerde emfs $E 1$ en $E 2$ lopen 90° achter op de flux.
De component van de toegepaste primaire spanning die $E 1$ compenseert, wordt aangeduid als $V' 1$ (d.w.z., $V' 1 = -E 1$ ).
Leegloopstroom $I 0$ loopt 90° achter op $V' 1$ .
Voor een voortraag vermogensfactorbelasting, loopt de stroom $I 2$ $E 2$ voor met hoek ϕ_$2$.
Spoelweerstand en lekreactant veroorzaken spanningval, waardoor de secundaire terminalspanning: $V 2 = E 2 − (voltage drops)$

$I 2 R 2$ is in fase met $I 2$ .
$I 2 X 2$ staat loodrecht op $I 2$ .

Compenserende stroom $I' 1 = -I 2$ (gelijk in grootte, tegengesteld in fase aan $I 2$ ).
Primaire stroom $I 1$ is de fasorsom van $I' 1$ en $I 0$ : $I^{1} = I^{1 ′} + I^{0}$
Toegepaste primaire spanning $V 1$ is de fasorsom van $V' 1$ en primaire spanningval: $V 1 = V' 1 +(primary voltage drops)$

$I 1 R 1$ is in fase met $I 1$ .
$I 1 X 1$ staat loodrecht op $I 1$ .

Vermogensfactorhoeken:

Het faseverschil tussen $V 1$ en $I 1$ definieert de primaire vermogensfactorhoek ϕ_$1$.
De secundaire vermogensfactor (voortraag voor capaciteitsgebonden belastingen) hangt volledig af van het type aangesloten belasting.