Obwód równoważny transformatora
Równoważny schemat obwodowy dowolnego urządzenia może być niezwykle przydatny do przewidywania zachowania urządzenia w różnych warunkach pracy. Jest to właściwie opis obwodowy równań opisujących działanie urządzenia.
Uproszczony równoważny obwód transformatora jest konstruowany poprzez przedstawienie wszystkich parametrów transformatora na stronie wtórnej lub pierwotnej. Równoważny schemat obwodowy transformatora przedstawiony jest poniżej:
Niech rozważymy równoważny obwód transformatora o współczynniku transformacji K = E2/E1. Wywołana siła elektromotoryczna E1 jest równoważna napięciu znamionowemu V1 minus spadkowi napięcia na stronie pierwotnej. To napięcie powoduje prąd bezobciążeniowy I0 w cewce pierwotnej transformatora. Ponieważ wartość prądu bezobciążeniowego jest ekstremalnie mała, często pomija się go w wielu analizach.W związku z tym I1≈I1′. Prąd bezobciążeniowy I0 można dalej rozłożyć na dwie składowe: prąd magnetyzujący Im i prąd roboczy Iw.Te dwie składowe prądu bezobciążeniowego są wynikiem prądu pobieranego przez opór nieindukcyjny R0 i czystą reaktancję X0, na której napięcie wynosi E1 (lub równoważnie, V1−spadek napięcia na stronie pierwotnej).
Napięcie końcowe V2 na obciążeniu jest równe wywołanej sile elektromotorycznej E2 w cewce wtórnej minus spadek napięcia w cewce wtórnej.
Równoważny obwód ze wszystkimi parametrami odniesionymi do strony pierwotnej
W tym scenariuszu, aby skonstruować równoważny obwód transformatora, wszystkie parametry muszą być odniesione do strony pierwotnej, jak pokazano na poniższym rysunku:
Poniżej podane są wartości oporu i reaktancji
Opor wtórny odniesiony do strony pierwotnej wynosi:
Równoważny opór odniesiony do strony pierwotnej wynosi:
Reaktancja wtórna odniesiona do strony pierwotnej wynosi:
Równoważna reaktancja odniesiona do strony pierwotnej wynosi:
Równoważny obwód ze wszystkimi parametrami odniesionymi do strony wtórnej
Poniżej przedstawiony jest równoważny schemat obwodowy transformatora, gdy wszystkie parametry są odniesione do strony wtórnej.
Poniżej podane są wartości oporu i reaktancji
Opor pierwotny odniesiony do strony wtórnej wynosi
Równoważny opór odniesiony do strony wtórnej wynosi
Reaktancja pierwotna odniesiona do strony wtórnej wynosi
Równoważna reaktancja odniesiona do strony wtórnej wynosi
Uproszczony równoważny obwód transformatora
Ponieważ prąd bezobciążeniowy I0 zwykle stanowi tylko 3 do 5% pełnego prądu nominalnego, gałąź równoległa składająca się z oporu R0 i reaktancji X0 może być pominięta bez wprowadzania znaczących błędów w analizie zachowania transformatora w warunkach obciążenia.
Dalsze uproszczenie równoważnego obwodu transformatora osiąga się poprzez pominięcie tej równoległej gałęzi R0-X0 . Uproszczony schemat obwodowy transformatora przedstawiony jest poniżej:
