Yük ve Yük Yok Durumda Dönüşüvün Kuramı

İdeal transformatör teorisi hakkında tartıştık, bu daha iyi anlayış için asıl temel transformatör teorisidir. Şimdi pratik yönlerini adım adım ele alarak ve her adımda transformatör vektör diyagramını çizmeye çalışacağız. Dediğimiz gibi, ideal bir transformatörde; transformatör çekirdeğinde hiç kayıp yoktur, yani kayıpsız çekirdek. Ancak pratik bir transformatörde, transformatör çekirdeğinde histeresis ve eddy akım kayıpları vardır.

Yük Olmadan Transformatör Teorisi

Sargı Direnci ve Sızıntı Reaktansı Yok Olan Durum

Sadece çekirdek kayıplarına sahip olan bir elektrik transformatörünü düşünelim, bu sadece çekirdek kayıpları olup, bakır kaybı ve transformatör sızıntı reaktansı olmadığı anlamına gelir. Bir alternatif kaynak, primere uygulandığında, transformatör çekirdeğini manyetize etmek için akımı sağlar.

Ancak bu akım gerçek manyetize akımı değildir; gerçek manyetize akımdan biraz daha büyüktür. Kaynaktan sağlanan toplam akım, çekirdeği manyetize etmek için kullanılan manyetize akım ve diğer bir bileşen ise transformatördeki çekirdek kayıplarını telafi etmek için tüketilen kaynak akımıdır.

Bu çekirdek kayıp bileşeni nedeniyle, yük olmayan durumda kaynaktan sağlanan kaynak akımı, besleme geriliminin tam olarak 90° gerisinde değil, 90°'den küçük bir açıda geride kalır. Eğer kaynaktan sağlanan toplam akım Io ise, bu akımın besleme gerilimi V1 ile fazda olan Iw bileşeni olacaktır.

Bu bileşen, aktif veya çalışma kayıpları ile ilişkili olduğu için kaynak gerilimi ile fazda alınır. Kaynak akımının başka bir bileşeni ise Iμ olarak gösterilir.

Bu bileşen, çekirdekte değişen manyetik akıyı ürettiği için watt-sız, yani transformatör kaynak akımının reaktif kısmıdır. Bu nedenle Iμ, V1 ile dörtlü ve değişen akım Φ ile fazdadır. Bu nedenle, yük olmayan durumda transformatörün toplam primitiv akımı şu şekilde ifade edilebilir:

Şimdi, transformatör teorisinin yük olmayan durumda ne kadar basit olduğunu gördünüz.

Yük Altında Transformatör Teorisi

Sargı Direnci ve Sızıntı Reaktansı Yok Olan Durum

Şimdi yukarıda belirtilen transformatörün yük altındaki davranışını inceleyeceğiz, bu, yükün ikincil uçlarına bağlandığı anlamına gelir. Çekirdek kaybı olan ancak bakır kaybı ve sızıntı reaktansı olmayan bir transformatörü düşünün. Herhangi bir yük, ikincil sargıya bağlandığında, yük akımı yük ve ikincil sargı boyunca akım başlatacaktır.

Bu yük akımı, sadece yük karakteristiklerine bağlı olarak değişir ve aynı zamanda transformatörün ikincil gerilimine de bağlıdır. Bu akım, ikincil akım veya yük akımı olarak adlandırılır, burada I2 olarak gösterilir. I2, ikincil sargı boyunca akarken, ikincil sargıda kendi manyetomotiv kuvvetini (MMF) oluşturur. Burada N2I2, burada N2, transformatörün ikincil sargısının sarım sayısıdır.

Bu MMF veya manyetomotiv kuvvet, ikincil sargıda φ2 akımını üretir. Bu φ2, ana manyetize akımı karşı çıkar ve geçici olarak ana akımı zayıflatır ve primitiv kendi indüklenmiş emf E1'i azaltmaya çalışır. Eğer E1, primitiv kaynak gerilimi V1'den düşük olursa, kaynaktan primitiv sargıya ekstra bir akım akacaktır.

Bu ekstra primitiv akım I2′, çekirdekte ekstra φ′ akımını üretir, bu da ikincil karşı akım φ2'yi tarafsızlaştırır. Bu nedenle, çekirdeğin ana manyetize akımı, Φ, yükten bağımsız olarak değişmez. Bu nedenle, transformatörün kaynaktan çektiği toplam akım ikiye ayrılabilir.

Birincisi, çekirdeği manyetize etmek ve çekirdek kaybını telafi etmek için kullanılır, yani Io. Bu, primitiv akımın yük olmayan bileşenidir. İkincisi, ikincil sargının karşı akımını telafi etmek için kullanılır. Bu, primitiv akımın yük bileşeni olarak bilinir. Bu nedenle, sargı direnci ve sızıntı reaktansı olmayan bir elektrik transformatörünün toplam yük olmayan primitiv akımı aşağıdaki gibi ifade edilebilir:

Burada θ2, transformatörün İkincil Gerilimi ile İkincil Akımı arasındaki açıdır.
Şimdi, transformatörün daha pratik yönlerine doğru bir adım daha ilerleyelim.

Yük Altında, Dirençli Sargılı Ama Sızıntı Reaktansı Olmayan Transformatör Teorisi

Şimdi, transformatörün sargı direncini ama sızıntı reaktansını düşünün. Şimdiye kadar, sargı direnci ve sızıntı reaktansı olmayan ideal sargılı bir transformatör üzerinde konuştuk, ancak şimdi, iç dirençli sargıya sahip ancak sızıntı reaktansı olmayan bir transformatör üzerinde odaklanacağız. Sargı dirençli olduğundan, sargılarda bir gerilim düşümü olacaktır.

Daha önce kanıtladık ki, yük altında kaynaktan gelen toplam primitiv akım I1'dir. Dirençli primitiv sargıdaki gerilim düşümü, R1 olan R