Teori om transformator under last og uten last operasjon

Vi har diskutert teorien om idealtransformator for å få en bedre forståelse av den faktiske grunnleggende transformator-teorien. Nå vil vi gå gjennom de praktiske aspektene én etter én for en elektrisk strømtransformator og prøve å tegne vektor-diagram for transformator i hvert trinn. Som vi sa, i en idealtransformator er det ingen kjernetap, altså fri kjernecomponent. Men i en praktisk transformator er det hyterese- og virvellingstap i transformator-kjernen.

Transformator-teori uten last

Uten vikningsmotstand og lekkasje-reactanse

La oss betrakte en elektrisk transformator med kun kjernetap, som betyr at den har kun kjernetap, men ingen kobber-tap og ingen lekkasje-reactanse. Når en alternerende kilde er tilkoblet primærside, vil kildens strøm magnetisere kjernen i transformator.

Men denne strømmen er ikke den faktiske magnetiseringsstrømmen; den er litt større enn den faktiske magnetiseringsstrømmen. Total strøm som leveres fra kilden har to komponenter, en er magnetiseringsstrømmen som bare brukes for å magnetisere kjernen, og en annen komponent av kilden strøm brukes for å kompensere kjernetap i transformator.

På grunn av denne kjernetapkomponenten, er kilden strømmen i en transformator uten last tilstand, som leveres fra kilden, ikke nøyaktig 90° bak kildespenningsfase, men den ligger et vinkel θ mindre enn 90o. Hvis total strøm leveres fra kilden er Io, vil den ha en komponent i fase med kildespennings V1, og denne komponenten av strømmen Iw er kjernetapkomponenten.

Denne komponenten tas i fase med kildespennings fordi den er assosiert med aktive eller arbeidsrelaterte tap i transformator. En annen komponent av kilden strøm er merket som Iμ.

Denne komponenten produserer den alternerende magnetiske fluksen i kjernen, så den er watt-løs; betyr at den er en reaktiv del av kilden strøm i transformator. Derfor vil Iμ være i kvadratur med V1 og i fase med den alternerende fluksen Φ. Dermed kan total primærstrøm i en transformator i uten last tilstand representeres som:

Nå har du sett hvor enkelt det er å forklare transformator-teorien uten last.

Transformator-teori med last

Uten vikningsmotstand og lekkasje-reactanse

Nå skal vi undersøke oppførselen til den nevnte transformator på last, noe som betyr at lasten er tilkoblet sekundære terminaler. La oss betrakte en transformator med kjernetap, men ingen kobbertap og lekkasje-reactanse. Når en last er tilkoblet sekundærvindingen, vil laststrømmen begynne å flyte gjennom lasten samt sekundærvindingen.

Denne laststrømmen avhenger bare av egenskapene til lasten og også av sekundærespennings transformator. Denne strømmen kalles sekundærstrøm eller laststrøm, her er den merket som I2. Siden I2 flyter gjennom sekundæren, vil en selv MMF i sekundærvindingen bli produsert. Her er det N2I2, der N2 er antallet av vikninger i sekundærvindingen av transformator.

Denne MMF eller magnetisk motkraft i sekundærvindingen produserer fluks φ2. Denne φ2 vil motvirke hovedmagnetiseringsfluksen og midlertidig svekke hovedfluksen og prøve å redusere primær selvindusert emf E1. Hvis E1 faller under primær kilde spenning V1, vil det være en ekstra strøm som flyter fra kilden til primærvindingen.

Denne ekstra primærstrømmen I2′ produserer ekstra fluks φ′ i kjernen som neutraliserer sekundær motfluks φ2. Derfor forblir hovedmagnetiseringsfluksen i kjernen, Φ uendret uansett last. Så total strøm, denne transformator trekker fra kilden, kan deles inn i to komponenter.

Den første brukes for å magnetisere kjernen og kompensere kjernetap, det vil si Io. Det er den ubelasted komponenten av primærstrømmen. Den andre brukes for å kompensere motfluksen i sekundærvindingen. Denne er kjent som lastkomponenten av primærstrømmen. Dermed kan total ubelasted primærstrøm I1 i en elektrisk strømtransformator uten vikningsmotstand og lekkasje-reactanse representeres som følger

Hvor θ2 er vinkelen mellom sekundærespennings og sekundærstrømmen i transformator.
Nå vil vi fortsette et skritt videre mot en mer praktisk side av en transformator.

Transformator-teori med last, med resistiv vinding, men ingen lekkasje-reactanse

Nå, la oss betrakte vikningsmotstanden i transformator, men ingen lekkasje-reactanse. Så langt har vi diskutert transformator som har ideale vindinger, det vil si vindinger uten motstand og lekkasje-reactanse, men nå vil vi betrakte en transformator som har intern motstand i vindingen, men ingen lekkasje-reactanse. Ettersom vindinger er resistive, vil det være en spenningsfall i vindinger.

Vi har tidligere bevist at, total primærstrøm fra kilden på last er I1. Spenningsfall i primærvindingen med motstand, R1