Teori om transformator vid belastning och utan belastning

Vi har diskuterat teorin om idealtransformator för att bättre förstå den faktiska grundläggande transformatorns teori. Nu kommer vi att gå igenom de praktiska aspekterna steg för steg av en elektrisk strömförädlingstransformator och försöka rita vektordiagram för transformatorn i varje steg. Som vi sa, i en idealtransformator finns det inga kärnenergiförluster i transformatorn, dvs. energifri kärna i transformatorn. Men i en praktisk transformator finns det hysteresis- och virvelflödesförluster i transformatorkärnan.

Transformatorns teori vid ingen last

Inga vindningsmotstånd och inga läckagereaktanser

Låt oss överväga en elektrisk transformator med endast kärnförluster, vilket betyder att den endast har kärnförluster men inga kopparförluster och inga läckagereaktanser i transformatorn. När en alternerande spänning tillämpas på primären, kommer källan att leverera ström för att magnetisera transformatorns kärna.

Men denna ström är inte den faktiska magnetiseringsströmmen; den är lite större än den faktiska magnetiseringsströmmen. Den totala strömmen som levereras från källan har två komponenter, en är magnetiseringsströmmen som enbart används för att magnetisera kärnan, och en annan komponent av källströmmen används för att kompensera kärnförlusterna i transformatorn.

På grund av denna kärnförlustkomponent ligger inte källströmmen i en transformator vid ingen last exakt 90° efter supplyrspänningen, utan den ligger bakom en vinkel θ som är mindre än 90o. Om den totala strömmen som levereras från källan är Io, kommer den att ha en komponent i fas med supplyrspänningen V1 och denna komponent av strömmen Iw är kärnförlustkomponenten.

Denna komponent tas i fas med källspänningen eftersom den är associerad med aktiva eller arbetsförluster i transformatorn. En annan komponent av källströmmen betecknas som Iμ.

Denna komponent producerar det alternerande magnetiska flödet i kärnan, så den är effektlös; det vill säga, det är den reaktiva delen av transformatorns källström. Därför kommer Iμ att vara i kvadratur med V1 och i fas med det alternerande flödet Φ. Således kan den totala primärströmmen i en transformator under ingen last-förhållanden representeras som:

Nu har du sett hur enkelt det är att förklara transformatorns teori vid ingen last.

Transformatorns teori vid last

Inga vindningsmotstånd och läckagereaktanser

Nu kommer vi att undersöka uppförandet hos ovan nämnda transformator vid last, vilket innebär att lasten är ansluten till sekundära terminaler. Antag en transformator med kärnförlust men inga kopparförluster och läckagereaktanser. När en last ansluts till sekundärvindningen börjar lastströmmen flyta genom lasten samt sekundärvindningen.

Denna lastström beror endast på lastens egenskaper samt sekundärespänningen på transformatorn. Denna ström kallas sekundärström eller lastström, här betecknas den som I2. Eftersom I2 flyter genom sekundären, produceras ett själv-MMF i sekundärvindningen. Här är det N2I2, där N2 är antalet vikningar i sekundärvindningen av transformatorn.

Detta MMF eller magnetisk drivkraft i sekundärvindningen producerar flux φ2. Detta φ2 motsätter sig den huvudsakliga magnetiseringsfluxen och försvagar den huvudsakliga fluxen och försöker minska den primära självinducerade emf E1. Om E1 faller under den primära källspänningen V1, kommer det att finnas en extra ström som flyter från källan till primärvindningen.

Denna extra primärström I2′ producerar extra flux φ′ i kärnan som neutraliserar den sekundära motflödet φ2. Således förblir den huvudsakliga magnetiseringsfluxen i kärnan, Φ oförändrad oavsett last. Så den totala strömmen, som denna transformator drar från källan, kan delas in i två komponenter.

Den första används för att magnetisera kärnan och kompensera kärnförlusterna, dvs. Io. Det är den icke-lastkomponenten av den primära strömmen. Den andra används för att kompensera den sekundära motflödet. Den kallas för lastkomponenten av den primära strömmen. Således kan den totala icke-lastprimärströmmen I1 av en elektrisk strömförädlingstransformator med inga vindningsmotstånd och läckagereaktanser representeras som följer

Där θ2 är vinkeln mellan Sekundärspänningen och Sekundärströmmen i transformatorn.
Nu kommer vi att fortsätta ett steg längre mot en mer praktisk aspekt av en transformator.

Transformatorns teori vid last, med resistiv vindning, men inga läckagereaktanser

Nu överväger vi vindningsmotståndet i transformatorn men inga läckagereaktanser. Hittills har vi diskuterat transformatorn som har idealvindningar, dvs. vindningar utan motstånd och läckagereaktanser, men nu kommer vi att överväga en transformator som har interna motstånd i vindningen men inga läckagereaktanser. Eftersom vindningarna är resistiva, skulle det finnas en spänningsfall i vindningarna.

Vi har tidigare bevisat att, den totala primärströmmen från källan vid last är I1. Spänningsfallet i primärvindningen med motstå