ตัวแปลงความถี่ในสภาวะโหลด

Edwiin

ฟิลด์: สวิตช์ไฟฟ้า

China

การทำงานของทรานสฟอร์เมอร์ภายใต้สภาพโหลด

เมื่อทรานสฟอร์เมอร์อยู่ภายใต้สภาพโหลด ขดลวดรองของมันจะเชื่อมต่อกับโหลด ซึ่งอาจเป็นโหลดแบบต้านทาน อิน덕ทีฟ หรือแคปาซิทีฟ กระแส $I 2$ จะไหลผ่านขดลวดรอง โดยขนาดของกระแสขึ้นอยู่กับแรงดันปลายทาง $V 2$ และอิมพีแดนซ์โหลด มุมเฟสระหว่างกระแสรองและแรงดันขึ้นอยู่กับลักษณะของโหลด

คำอธิบายการทำงานของทรานสฟอร์เมอร์ภายใต้สภาพโหลด

พฤติกรรมการทำงานของทรานสฟอร์เมอร์ภายใต้สภาพโหลดมีรายละเอียดดังนี้:

เมื่อขดลวดรองของทรานสฟอร์เมอร์เปิดวงจร มันจะดึงกระแสไม่มีโหลดจากแหล่งจ่ายไฟ กระแสไม่มีโหลดนี้จะสร้างแรงแม่เหล็ก $N 0 I 0$ ซึ่งสร้างฟลักซ์ Φ ในแกนกลางของทรานสฟอร์เมอร์ การกำหนดวงจรของทรานสฟอร์เมอร์ภายใต้สภาพไม่มีโหลดแสดงไว้ในแผนภาพด้านล่าง:

การปฏิสัมพันธ์ของกระแสโหลดในทรานสฟอร์เมอร์

เมื่อมีโหลดเชื่อมต่อกับขดลวดรองของทรานสฟอร์เมอร์ กระแส $I 2$ จะไหลผ่านขดลวดรอง ทำให้เกิดแรงแม่เหล็ก (MMF) $N 2 I 2$ แรงแม่เหล็กนี้จะสร้างฟลักซ์ ϕ2 ในแกนกลาง ซึ่งตรงข้ามกับฟลักซ์ ϕ ตามกฎของเลนซ์

ความแตกต่างของเฟสและแฟคเตอร์กำลังในทรานสฟอร์เมอร์

ความแตกต่างของเฟสระหว่าง $V1$ และ $I1$ กำหนดมุมแฟคเตอร์กำลัง ϕ1 บนข้างหลักของทรานสฟอร์เมอร์ แฟคเตอร์กำลังข้างรองขึ้นอยู่กับประเภทของโหลดที่เชื่อมต่อกับทรานสฟอร์เมอร์:

สำหรับโหลดแบบอิน덕ทีฟ (ดังแสดงในแผนภาพเฟสข้างบน) แฟคเตอร์กำลังจะล่าช้า
สำหรับโหลดแบบแคปาซิทีฟ แฟคเตอร์กำลังจะนำหน้า

กระแสหลักรวม $I1$ เป็นผลรวมเวกเตอร์ของกระแสไม่มีโหลด $I0$ และกระแสที่สมดุล $I'1$ กล่าวคือ

แผนภาพเฟสของทรานสฟอร์เมอร์ที่มีโหลดแบบอิน덕ทีฟ

แผนภาพเฟสของทรานสฟอร์เมอร์ที่มีโหลดแบบอิน덕ทีฟแสดงไว้ด้านล่าง:

ขั้นตอนในการสร้างแผนภาพเฟส

ใช้ฟลักซ์ Φ เป็นมาตรฐานอ้างอิง
แรงดันเหนี่ยวนำ $E 1$ และ $E 2$ ล่าช้ากว่าฟลักซ์ 90°
ส่วนประกอบของแรงดันที่สมดุล $E 1$ ถูกแทนที่ด้วย $V' 1$ (กล่าวคือ $V'1 = -E1)$
กระแสไม่มีโหลด $I0$ ล่าช้ากว่า $V' 1$ 90°
สำหรับโหลดที่มีแฟคเตอร์กำลังล่าช้า กระแส $I 2$ ล่าช้ากว่า $E 2$ ด้วยมุม ϕ₂
ความต้านทานของขดลวดและอิน덕ทันซ์รั่วทำให้เกิดการลดลงของแรงดัน ทำให้แรงดันปลายทางของขดลวดรอง: $V 2 = E 2 − (voltage drops)$

$I 2 R$ ₂ อยู่ในเฟสเดียวกับ $I 2$
$I 2 X 2$ ตั้งฉากกับ $I 2$

กระแสหลัก $I 1$ เป็นผลรวมเวกเตอร์ของ $I' 1$ และ $I0$ โดยที่ $I' 1 = -I 2$
แรงดันที่ใช้ในข้างหลัก: $V1 = V'1 + (primary voltage drops)$

$I 1 R 1$ อยู่ในเฟสเดียวกับ $I 1$
$I 1 X 1$ ตั้งฉากกับ $I 1$

ความแตกต่างของเฟสระหว่าง $V 1$ และ $I 1$ กำหนดมุมแฟคเตอร์กำลังหลัก ϕ1
แฟคเตอร์กำลังข้างรอง:

ล่าช้าสำหรับโหลดแบบอิน덕ทีฟ (ดังแสดงในแผนภาพเฟส)
นำหน้าสำหรับโหลดแบบแคปาซิทีฟ

ขั้นตอนในการวาดรูปแผนภาพเฟสสำหรับโหลดแบบแคปาซิทีฟ

ใช้ฟลักซ์ Φ เป็นมาตรฐานอ้างอิง
แรงดันเหนี่ยวนำ $E 1$ และ $E 2$ ล่าช้ากว่าฟลักซ์ 90°
ส่วนประกอบของแรงดันที่สมดุล $E 1$ ถูกแทนที่ด้วย $V' 1$ (กล่าวคือ $V' 1 = -E 1$ )
กระแสไม่มีโหลด $I 0$ ล่าช้ากว่า $V' 1$ 90°
สำหรับโหลดที่มีแฟคเตอร์กำลังนำหน้า กระแส $I 2$ นำหน้า $E 2$ ด้วยมุม ϕ_$2$
ความต้านทานของขดลวดและอิน덕ทันซ์รั่วทำให้เกิดการลดลงของแรงดัน ทำให้แรงดันปลายทางของขดลวดรอง: $V 2 = E 2 − (voltage drops)$

$I 2 R 2$ อยู่ในเฟสเดียวกับ $I 2$
$I 2 X 2$ ตั้งฉากกับ $I 2$

กระแสที่สมดุล $I' 1 = -I 2$ (เท่ากันในขนาด แต่ตรงข้ามในเฟสกับ $I 2$ )
กระแสหลัก $I 1$ เป็นผลรวมเวกเตอร์ของ $I' 1$ และ $I 0$ : $I^{1} = I^{1 ′} + I^{0}$
แรงดันที่ใช้ในข้างหลัก $V 1$ เป็นผลรวมเวกเตอร์ของ $V' 1$ และการลดลงของแรงดันหลัก: $V 1 = V' 1 +(primary voltage drops)$

$I 1 R 1$ อยู่ในเฟสเดียวกับ $I 1$
$I 1 X 1$ ตั้งฉากกับ $I 1$

มุมแฟคเตอร์กำลัง:

ความแตกต่างของเฟสระหว่าง $V 1$ และ $I 1$ กำหนดมุมแฟคเตอร์กำลังหลัก ϕ_$1$
แฟคเตอร์กำลังข้างรอง (นำหน้าสำหรับโหลดแบบแคปาซิทีฟ) ขึ้นอยู่กับประเภทของโหลดที่เชื่อมต่อ