Transformerin Yüklü və Yüküsüz İşləməsi Teorisi

İdeal tranformatorun teoriyasını daha iyi anlamak için ele aldık. Şimdi praktik aspektlerden birer birer geçerek elektrikli güc tranformatorunun vektör diyagramını her adımda çabalayacağız. Dediğimiz gibi, ideal tranformatorda tranformator çekirdeğinde hiç kayıp yoktur, yani kayıpsız çekirdek vardır. Ancak pratik tranformatorda, tranformator çekirdeğinde histeresis ve eddy akım kayıpları mevcuttur.

Yük Aşamasında Olan Tranformator Teorisi

Sargı Direnci ve Sızıntı Reaktansı Olmayan Durum

Yalnızca çekirdek kayıpları olan bir elektrikli tranformatoru düşünelim, bu demek oluyor ki, sadece çekirdek kayıpları varken bakır kaybı veya sızıntı reaktansı yoktur. Bir primere değişen kaynak uygulandığında, kaynak çekirdeği manyetize etmek için akımı sağlayacaktır.

Ancak bu akım gerçek manyetize edici akım değildir, gerçek manyetize edici akımdan biraz daha büyüktür. Kaynaktan sağlanan toplam akımın iki bileşeni vardır, biri sadece çekirdeği manyetize etmek için kullanılan manyetize edici akım, diğer bileşen ise tranformatörün çekirdek kayıplarını telafi etmek için tüketilen kaynak akımının bir parçasıdır.

Bu çekirdek kayıp bileşeni nedeniyle, yük aşamasında olan tranformatorda kaynaktan sağlanan kaynak akımı, tedarik voltajına tam olarak 90° gerilmez, ancak 90°'den küçük bir açıda (θ) gerilir. Eğer kaynaktan sağlanan toplam akım Io ise, tedarik voltajı V1 ile faz içinde olan bu akımın Iw bileşeni çekirdek kayıp bileşenidir.

Bu bileşen, tranformatörlerde aktif veya çalışma kayıplarıyla ilişkili olduğu için kaynak voltajıyla faz içinde alınır. Kaynak akımının başka bir bileşeni Iμ olarak gösterilir.

Bu bileşen çekirdekte değişen manyetik akıyı oluşturur, bu yüzden watt-sızdır, yani tranformatör kaynak akımının reaktif kısmıdır. Bu nedenle Iμ, V1 ile diktörtgen konumda ve değişen akım Φ ile faz içindedir. Bu nedenle, yük aşamasında olan tranformatorda toplam primar akım şu şekilde ifade edilebilir:

Şimdi, tranformator teorisini yük aşamasında ne kadar basit olduğunu gördünüz.

Yük Aşamasında Olan Tranformator Teorisi

Sargı Direnci ve Sızıntı Reaktansı Olan Durum

Şimdi yukarıda belirttiğimiz tranformatörün yük aşamasındaki davranışını inceleyeceğiz, yani yük ikincil terminaline bağlanmıştır. Çekirdek kaybı olup da bakır kaybı veya sızıntı reaktansı olmayan bir tranformatörü düşünün. Herhangi bir yük ikincil sarımına bağlandığında, yük akımı yükten ve ikincil sarımdan akar.

Bu yük akımı, yükün özelliklerine ve tranformatör'ün ikincil voltajına bağlıdır. Bu akım, ikincil akım veya yük akımı olarak adlandırılır, burada I2 olarak gösterilir. I2 ikincil sarımdan geçtiği için, ikincil sarımda kendi manyetik akımı oluşur. Burada N2I2, burada N2, tranformatörün ikincil sarımındaki bobin sayısıdır.

Bu MMF veya manyetomotiv kuvvet, ikincil sarımda φ2 akımını oluşturur. Bu φ2, ana manyetize edici akımı karşı çıkar ve aniden zayıflatır ve E1 birincil kendi indüklenmiş emfi azaltmaya çalışır. Eğer E1, birincil kaynak voltajı V1'den aşağıya düşerse, ekstra bir akım kaynaktan birincil sarıma akar.

Bu ekstra birincil akım I2′, çekirdekte ekstra φ′ akımını oluşturur, bu da ikincil karşı akım φ2'yi nötralize eder. Bu nedenle, çekirdeğin ana manyetize edici akımı, Φ, yükün ne olması bağımsız olarak sabit kalır. Yani, tranformatörün kaynaktan çektiği toplam akım iki bileşene ayrılabilir.

Birinci, çekirdeği manyetize etmek ve çekirdek kaybını telafi etmek için kullanılır, yani Io. Bu, birincil akımın yük aşaması bileşenidir. İkinci, ikincil sarımın karşı akımını telafi etmek için kullanılır. Bu, birincil akımın yük bileşeni olarak bilinir. Bu nedenle, sargı direnci ve sızıntı reaktansı olmayan bir elektrikli güç tranformatörünün toplam yük aşaması birincil akımı şu şekilde ifade edilebilir

Burada θ2, tranformatörün İkincil Voltajı ile İkincil Akımı arasındaki açıdır.
Şimdi, tranformatörün daha uygulamalı yönlerine bir adım daha ilerleyelim.

Yük Aşamasında, Dirençli Sarım Fakat Sızıntı Reaktansı Olmayan Tranformator Teorisi

Şimdi, tranformatörün sargı direncini ama sızıntı reaktansını düşünün. Şimdilik, hiçbir direnç ve sızıntı reaktansi olmayan ideal sarımlara sahip bir tranformatör hakkında konuştuğumuzu belirtelim, ancak şimdi, sargılarda iç direnç olup da sızıntı reaktansi olmayan bir tranformatörü ele alacağız. Sargılar dirençlidir, bu nedenle sargılarda bir voltaj düşümü olacaktır.

Daha önce kanıtladığımız gibi, yük aşamasında kaynaktan gelen toplam birincil akım I1'dir. Direnç R1 ile birincil sarımdaki voltaj düşümü, R