Een transformator is een statisch apparaat dat elektrische energie van het ene circuit naar het andere overbrengt zonder de frequentie te beïnvloeden, door de spanning op te voeren (of) af te voeren.
De theorie van wederzijdse inductie legt de werking van een transformator uit. Een gemeenschappelijke magnetische flux verbindt twee elektrische circuits.
De rating van een transformator is de maximale stroom die eruit kan worden gehaald zonder dat de temperatuurstijging in de windingen de toegestane grenzen voor het gebruikte isolatiemateriaal overschrijdt.
De gecapaciteerde capaciteit van een transformator wordt aangegeven in kVA in plaats van kW. De rating van een transformator kan vaak worden bepaald aan de hand van de temperatuurstijging.
De verliezen in de machine veroorzaken de temperatuurstijging. Koperverlies is evenredig met de belastingsstroom, terwijl ijzerverlies evenredig is met de spanning. Daarom wordt het totale verlies van een transformator bepaald door de voltampère (VA) & is onafhankelijk van de belastingsfactor.
Bij elke belastingsfactor zal een bepaalde stroom resulteert in dezelfde I2R verliezen.
Dit verlies verminderd het productieproces van de machine. De belastingsfactor bepaalt de uitvoer in kilowatt. Als de belastingsfactor daalt bij een gegeven kW-belasting, neemt de belastingsstroom overeenkomstig toe, waardoor hogere verliezen en een temperatuurstijging in de machine ontstaan.
Om bovenstaande redenen worden transformators meestal gerateerd in kVA in plaats van kW.
De belastingsfactor van een transformator is zeer laag & ligt achter bij geen belasting. Echter, de belastingsfactor onder belasting is bijna gelijk of gelijk aan de belastingsfactor van de gedragen belasting.
Normaal gesproken ligt de stroom zonder belasting in een transformator ongeveer 70° achter op de spanning.
De essentiële componenten zijn als volgt:
Magnetisch circuit bestaande uit gelamineerde
IJzerkern & klampconstructies
De primaire winding
De secundaire winding
Een tank gevuld met isolerende olie
Aansluitingen (H.T) met bushing
Aansluitingen (L.T) met bushing
Conservatortank
Ademer
Ventpijp
Wind Temperatuur Indicator (WTI)
Olietemperatuurindicator (OTI) en
Radiator
Vanwege de hoge elektrische weerstand, hoge permeabiliteit, niet-verouderingskarakteristieken en lage ijzerverliezen worden laminaten van speciaal gelegde siliciumstaal (siliciumratio 4 tot 5%) gebruikt.
In een transformator biedt de ijzerkern een continue eenvoudige magnetische weg met lage reluctantie.
Magnetische lekkage wordt geminimaliseerd door de primaire & secundaire windingen te segmenteren en te interleaven.
De ijzerkernverbindingen moeten gestaggerd zijn om een duidelijke luchtopening in het magnetische circuit te voorkomen, omdat de luchtopening de magnetische flux vermindert vanwege de hoge weerstand.
De stroom die door de transformator loopt heeft twee componenten. Magnetiseringsstroom (Im) in kwadratuur (90°) ten opzichte van de aangebrachte spanning & fasegestuurde stroom in fase met de aangebrachte spanning.
Het grootste deel van de opwekstroom die de transformator ontvangt van de primaire winding onder belastingsloze omstandigheden wordt gebruikt om de paden te magnetiseren.
Daarom bestaat de opwekstroom die de transformator trekt onder belastingsloze omstandigheden grotendeels uit magnetiseringsstroom, die wordt gebruikt om een magnetisch veld te genereren in de transformatorcircuits (inductieve aard).
Als gevolg van de inductieve aard van de belasting zal de belastingsfactor van de transformator onder belastingsloze omstandigheden in het bereik van 0,1 tot 0,2 liggen.
Wanneer een gelijkstroomvoeding wordt aangebracht op de primaire winding van de transformator, wordt er geen tegenspanning geïnduceerd.
Tegenspanning is belangrijk omdat deze de stroom die door de machine wordt gegenereerd, beperkt.
In afwezigheid van tegenspanning begint de transformator enorme stromen te trekken, waardoor de primaire winding uitschakelt.
Daarom zullen de primaire windingen uitschakelen wanneer een gelijkstroomvoeding wordt aangebracht op een transformator.
Wanneer de kernverliezen van de transformator gelijk zijn aan de koperverliezen, wordt de efficiëntie van de transformator gemaximaliseerd bij een specifieke belastingsfactor (α).
