Transformer Under Belastning

Fält: Strömbrytare

China

Transformer Operation Under Load Conditions

När en transformer är under belastning ansluter dess sekundära spole till en last, vilken kan vara resistiv, induktiv eller kapacitiv. En ström $I 2$ flödar genom den sekundära spolen, med sin magnitud bestämd av terminalspänningen $V 2$ och lastimpedansen. Fasvinkeln mellan den sekundära strömmen och spänningen beror på lastens egenskaper.

Explanation of Transformer Load Operation

Transformerns driftbeteende under belastning detaljerar som följer:

När den sekundära sidan av transformern är öppen-cirkelad drar den en tomgångsström från huvudförsörjningen. Denna tomgångsström inducerar en magnetisk kraft $N 0 I 0$ , vilket etablerar en flöde Φ i transformerns kärna. Kretsens konfiguration för transformern under tomgångsförhållanden illustreras nedan:

Transformer Load Current Interaction

När en last ansluts till den sekundära sidan av transformern flödar strömmen $I 2$ genom den sekundära spolen, vilket inducerar en magnetisk kraft (MMF) $N 2 I 2$ . Denna MMF genererar en flöde ϕ2 i kärnan, vilken motverkar den ursprungliga flöden ϕ enligt Lenz lag.

Phase Difference and Power Factor in Transformer

Fasforskiljningen mellan $V1$ och $I1$ definierar effektfaktorsvinkeln ϕ1 på transformerns primära sida. Effektfaktorn på den sekundära sidan beror på typen av last som är ansluten till transformern:

För en induktiv last (som visas i fasordiagrammet ovan) är effektfaktorn efterlämnande.
För en kapacitiv last är effektfaktorn föregående.

Den totala primära strömmen $I1$ är vektorsumman av tomgångsströmmen $I0$ och den motverkande strömmen $I'1$ , dvs,

Phasor Diagram of Transformer with Inductive Load

Fasordiagrammet för en faktisk transformer under induktiv belastning illustreras nedan:

Steps to Construct the Phasor Diagram

Ta flödet Φ som referens.
Inducerade emf $E 1$ och $E 2$ ligger 90° efter flödet.
Komponenten av den primära tillämpade spänningen som balanserar $E 1$ betecknas som $V' 1$ (dvs, $V'1 = -E1)$ .
Tomgångsströmmen $I0$ ligger 90° efter $V' 1$ .
För en efterlämnande effektfaktorlast ligger strömmen $I 2$ $E 2$ efter vinkel ϕ_2.
Spolemotstånd och läckagereaktans orsakar spänningsfall, vilket gör den sekundära terminalspänningen: $V 2 = E 2 − (voltage drops)$

$I 2 R$ ₂ är i fas med $I 2$ .
$I 2 X 2$ är ortogonal till $I 2$ .

Primära strömmen $I 1$ är fasorsumman av $I' 1$ och $I0$ , där $I' 1 = -I 2$ .
Primärt tillämpad spänning: $V1 = V'1 + (primary voltage drops)$

$I 1 R 1$ är i fas med $I 1$ .
$I 1 X 1$ är ortogonal till $I 1$ .

Fasforskiljningen mellan $V 1$ och $I 1$ definierar primära effektfaktorsvinkeln ϕ1.
Sekundär effektfaktor:

Efterlämnande för induktiva laster (som i fasordiagrammet).
Föregående för kapacitiva laster.

Steps to Draw Phasor Diagram for Capacitive Load

Ta flödet Φ som referens.
Inducerade emf $E 1$ och $E 2$ ligga 90° efter flödet.
Komponenten av den primära tillämpade spänningen som balanserar $E 1$ betecknas som $V' 1$ (dvs, $V' 1 = -E 1$ ).
Tomgångsströmmen $I 0$ ligger 90° efter $V' 1$ .
För en föregående effektfaktorlast leder strömmen $I 2$ $E 2$ med vinkel ϕ_$2$.
Spolemotstånd och läckagereaktans orsakar spänningsfall, vilket gör den sekundära terminalspänningen: $V 2 = E 2 − (voltage drops)$

$I 2 R 2$ är i fas med $I 2$ .
$I 2 X 2$ är ortogonal till $I 2$ .

Motverkande ström $I' 1 = -I 2$ (likvärdig i magnitud, motsatt i fas till $I 2$ ).
Primära strömmen $I 1$ är fasorsumman av $I' 1$ och $I 0$ : $I^{1} = I^{1 ′} + I^{0}$
Primärt tillämpad spänning $V 1$ är fasorsumman av $V' 1$ och primära spänningsfall: $V 1 = V' 1 +(primary voltage drops)$

$I 1 R 1$ är i fas med $I 1$ .
$I 1 X 1$ är ortogonal till $I 1$ .

Effektfaktorsvinklar:

Fasforskiljningen mellan $V 1$ och $I 1$ definierar primära effektfaktorsvinkeln ϕ_$1$.
Sekundär effektfaktor (föregående för kapacitiva laster) beror helt på den anslutna lasttypen.