ทฤษฎีการทำงานของหม้อแปลงเมื่อมีโหลดและไม่มีโหลด

เราได้หารือเกี่ยวกับทฤษฎีของทรานสฟอร์เมอร์แบบอุดมคติเพื่อความเข้าใจที่ดีขึ้นในทฤษฎีพื้นฐานของ ทรานสฟอร์เมอร์ จริงๆ ตอนนี้เราจะไปทบทวนแง่มุมทางปฏิบัติของทรานสฟอร์เมอร์ไฟฟ้าทีละขั้นตอนและพยายามวาด แผนภาพเวกเตอร์ของทรานสฟอร์เมอร์ ในแต่ละขั้นตอน อย่างที่เราได้กล่าวไว้ว่า ในทรานสฟอร์เมอร์แบบอุดมคติไม่มีการสูญเสียในแกนกลาง หรือเป็นแกนกลางที่ไม่มีการสูญเสีย แต่ในทรานสฟอร์เมอร์จริง มีการสูญเสียจากความลังเลและการไหลเวียนของกระแสไฟฟ้าในแกนกลางของทรานสฟอร์เมอร์

ทฤษฎีของทรานสฟอร์เมอร์ในภาวะไม่มีโหลด

ไม่มีความต้านทานวงจรป้อนและไม่มีความต้านทานรั่วไหล

ลองพิจารณาทรานสฟอร์เมอร์ไฟฟ้าที่มีเพียงการสูญเสียในแกนกลางเท่านั้น ซึ่งหมายความว่า มันมีเฉพาะการสูญเสียในแกนกลางแต่ไม่มีการสูญเสียจากการนำกระแสและไม่มีความต้านทานรั่วไหลของทรานสฟอร์เมอร์ เมื่อมีแหล่งกำเนิดไฟฟ้าสลับถูกนำไปใช้ที่วงจรป้อน แหล่งกำเนิดจะจ่ายกระแสสำหรับการแม่เหล็กแกนกลางของทรานสฟอร์เมอร์

แต่กระแสที่จ่ายนี้ไม่ใช่กระแสแม่เหล็กที่แท้จริง มันมากกว่ากระแสแม่เหล็กที่แท้จริงเล็กน้อย กระแสทั้งหมดที่จ่ายจากแหล่งกำเนิดมีสองส่วน หนึ่งคือกระแสแม่เหล็กที่ใช้สำหรับการแม่เหล็กแกนกลาง และอีกส่วนของกระแสที่จ่ายจากแหล่งกำเนิดถูกใช้ในการชดเชยการสูญเสียในแกนกลางของทรานสฟอร์เมอร์

เนื่องจากส่วนของการสูญเสียในแกนกลาง กระแสที่จ่ายจากแหล่งกำเนิดใน ทรานสฟอร์เมอร์ในภาวะไม่มีโหลด ที่จ่ายจากแหล่งกำเนิดไม่ได้ตรงกับ 90° หลังจากแรงดันไฟฟ้าที่จ่าย แต่จะหลังจากมุม θ ที่น้อยกว่า 90o หากกระแสทั้งหมดที่จ่ายจากแหล่งกำเนิดคือ Io จะมีส่วนหนึ่งที่อยู่ในเฟสเดียวกับแรงดันไฟฟ้า V1 และส่วนนี้ของกระแส Iw คือส่วนของการสูญเสียในแกนกลาง

ส่วนนี้ถูกนำมาอยู่ในเฟสเดียวกับแรงดันไฟฟ้าแหล่งกำเนิดเพราะมันเกี่ยวข้องกับการสูญเสียที่ทำงานในทรานสฟอร์เมอร์ ส่วนอื่นของกระแสที่จ่ายจากแหล่งกำเนิดแสดงเป็น Iμ.

ส่วนนี้สร้างสนามแม่เหล็กสลับในแกนกลาง ดังนั้นมันไม่มีพลังงาน หมายความว่า เป็นส่วนที่ไม่ใช้งานของกระแสที่จ่ายจากแหล่งกำเนิดของทรานสฟอร์เมอร์ ดังนั้น Iμ จะอยู่ในควอดราเจอร์กับ V1 และอยู่ในเฟสเดียวกับสนามแม่เหล็กสลับ Φ ดังนั้น กระแสป้อนทั้งหมดในทรานสฟอร์เมอร์ในภาวะ ไม่มีโหลด สามารถแสดงได้ว่า:

ตอนนี้คุณได้เห็นแล้วว่า การอธิบาย ทฤษฎีของทรานสฟอร์เมอร์ ในภาวะไม่มีโหลดนั้นง่ายเพียงใด

ทฤษฎีของทรานสฟอร์เมอร์ในภาวะมีโหลด

ไม่มีความต้านทานวงจรป้อนและมีความต้านทานรั่วไหล

ตอนนี้เราจะตรวจสอบพฤติกรรมของทรานสฟอร์เมอร์ที่กล่าวมาในภาวะมีโหลด ซึ่งหมายความว่าโหลดถูกเชื่อมต่อที่ขั้วปลายวงจรป้อนรอง ลองพิจารณาทรานสฟอร์เมอร์ที่มีการสูญเสียในแกนกลางแต่ไม่มีการสูญเสียจากการนำกระแสและไม่มีความต้านทานรั่วไหล เมื่อมีโหลดเชื่อมต่อที่วงจรป้อนรอง กระแสโหลดจะเริ่มไหลผ่านโหลดและวงจรป้อนรอง

กระแสโหลดนี้ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของโหลดและแรงดันไฟฟ้าที่วงจรป้อนรองของ ทรานสฟอร์เมอร์ กระแสนี้เรียกว่ากระแสป้อนรองหรือกระแสโหลด ซึ่งระบุเป็น I2 ขณะที่ I2 ไหลผ่านวงจรป้อนรอง แรงแม่เหล็กภายในวงจรป้อนรองจะถูกสร้างขึ้น ที่นี่คือ N2I2 ซึ่ง N2 คือจำนวนรอบของวงจรป้อนรองของทรานสฟอร์เมอร์

แรงแม่เหล็กภายในวงจรป้อนรองสร้างสนามแม่เหล็ก φ2 สนามแม่เหล็กนี้จะต้านทานสนามแม่เหล็กหลักและทำให้สนามแม่เหล็กหลักอ่อนลงและพยายามลดแรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นเอง E1 ถ้า E1 ต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้าแหล่งกำเนิด V1 จะมีกระแสเพิ่มเติมไหลจากแหล่งกำเนิดไปยังวงจรป้อนหลัก

กระแสเพิ่มเติมนี้ I2′ สร้างสนามแม่เหล็กเพิ่มเติม φ′ ในแกนกลางซึ่งจะชดเชยสนามแม่เหล็กที่ต้านทาน φ2 ดังนั้นสนามแม่เหล็กหลักของแกนกลาง Φ ยังคงไม่เปลี่ยนแปลงโดยไม่คำนึงถึงโหลด ดังนั้นกระแสทั้งหมดที่ทรานสฟอร์เมอร์ดึงจากแหล่งกำเนิดสามารถแบ่งออกเป็นสองส่วน

ส่วนแรกใช้สำหรับการแม่เหล็กแกนกลางและชดเชยการสูญเสียในแกนกลาง คือ Io ซึ่งเป็นส่วนของกระแสป้อนหลักในภาวะไม่มีโหลด ส่วนที่สองใช้สำหรับชดเชยสนามแม่เหล็กที่ต้านทานของวงจรป้อนรอง ซึ่งเรียกว่าส่วนของกระแสป้อนหลักในภาวะมีโหลด ดังนั้นกระแสป้อนหลักทั้งหมด I1 ของทรานสฟอร์เมอร์ไฟฟ้าที่ไม่มีความต้านทานวงจรป้อนและไม่มีความต้านทานรั่วไหลสามารถแสดงได้ดังนี้

เมื่อ θ2 คือมุมระหว่างแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าที่วงจรป้อนรองของทรานสฟอร์เมอร์
ตอนนี้เราจะดำเนินการต่อไปอีกขั้นหนึ่งเพื่อศึกษาแง่มุมที่เป็นปฏิบัติการมากขึ้นของทรานสฟอร์เมอร์

ทฤษฎีของทรานสฟอร์เมอร์ในภาวะมีโหลด พร้อมวงจรป้อนที่มีความต้านทานแต่ไม่มีความต้านทานรั่วไหล

ตอนนี้ ลองพิจารณาความต้านทานวงจรป้อนของทรานสฟอร์เมอร์แต่ไม่มีความต้านทานรั่วไหล จนถึงตอนนี้เราได้หารือเกี่ยวกับทรานสฟอร์เมอร์ที่มีวงจรป้อนแบบอุดมคติ หมายความว่าวงจรป้อนที่ไม่มีความต้านทานและไม่มีความต้านทานรั่วไหล แต่ตอนนี้เราจะพิจารณาทรานสฟอร์เมอร์ที่มีความต้านทานภายในวงจรป้อนแต่ไม่มีความต้านทานรั่วไหล เนื่องจากวงจรป้อนมีความต้านทาน จึงจะมีการลดลงของแรงดันไฟฟ้าในวงจรป้อน