TRANSFORMATORY

2.1.

Drogi strumienia głównego i rozproszenia w transformatorze dwukolumnowym.

φ_μ-strumień w rdzeniu sprzęga oba uzwojenia

φ_υ-strumienie rozproszenia tylko z jednym uzwojeniem

2.2.

Schemat zastępczy transformatora jednofazowego.

W praktyce zwykle używa się zamiast amplitud np. U_1m wartości skutecznych 1/√2U_1m. Wtedy moc jest taka jak w rzeczywistości.

2.3.

Relacje pomiędzy napięciem pierwotnymi wtórnym na biegu jałowym.

i₂=0 - stan jałowy

k_T1 - to „przekładnia Thevenin'a”

napięcie faktyczne po stronie 2

2.4.

Parametry transformatora decydujące o prądzie i mocy w stanie jałowym i zwarcia:

a)stan jałowy

schemat

U₁≈E₁

prąd jałowy:

I₀≈I_μ=E₁/X_μ≈U₁/X_μ

I₀ zależy od napięcia zasilania i od reaktancji głównej.

Moc czynna P₀ pobierana przez transformator w stanie jałowym zamienia się w całości na ciepło w skutek strat w rdzeniu ΔP_Fe, strat w uzwojeniu pierwotnym ΔP_Cu0 oraz strat w materiałach izolacyjnych ΔP_iz

P₀=U₁*I₀*cosϕ₀=ΔP_Fe+ΔP_Cu0+ΔP_iz

ΔP_Fe=E₁²/R_Fe , ΔP_Cu0=R₁*I₀

b)stan zwarcia

schemat

Prądem zwarciowym znamionowym I_z transformatora nazywamy ustaloną wartość prądu pobieranego przez transformator zwarty po jednej stronie przy zasilanym napięciu znamionowym po drugiej stronie :

I_z=U_n/Z_z

Moc P_z pobierana przez transformator w stanie zwarcia przemienia się w całości na ciepło wskutek strat w uzwojeniach ΔP_Cu, strat w rdzeniu ΔP_Fe oraz strat w materiałach izolacyjnych ΔP_iż.

Jeżeli jedną ze stron transformatora zasilimy napięciem zwarcia U_z , a drugą stronę zewrzemy, to bilans mocy przybierze postać:

P_z=U_z*I_n*cosϕ_z=ΔP_Cu+ΔP_Fez +ΔP_izz

ΔP_Cu=P₁*I_1n+R₂'*I_2n'

ΔP_Fe≈E_z²/R_Fe

2.5.

Impedancję zwarcia sprowadzoną na stronę górnego napięcia oblicza się ze wzoru:

Impedancja zwarcia transformatora zależy od rezystancji uzwojeń oraz reaktancji rozproszenia. Z wyjątkiem transformatorów bardzo małych mocy impedancja zwarcia jest prawie równa reaktancji zwarcia, dlatego często w transformatorach wyższych mocy przyjmuje się Z_z≈X_z

Rezystancje i reaktancję zwarcia transformatora można przedstawić w postaci trójkąta zwarcia

Wykres wektorowy

2.6.

Zasadniczą właściwością ruchomą transformatora zasilanego napięciem o stałej wartości skutecznej i częstotliwości jest zmiana napięcia na zaciskach strony wtórnej przy zmianach obciążenia tej strony. Zmiana ta jest wynikiem spadków napięć na rezystancjach uzwojeń oraz indukowanych przez strumienie rozproszenia sił elektromotorycznych E_S1 i E_S2, które nie są w fazie z siłą elektromotoryczną E₁, ale są uzależnione od fazy prądu pobieranego przez odbiornik. Do określenia zmian napięcia strony wtórnej używa się wielkości względnej:

zwanej zmiennością napięcia transformatora. Jest to różnica miedzy napięciem stanu jałowego strony wtórnej U₂₀ a napięciem U₂ w danym stanie obciążenia, odniesienia do napięcia znamionowego U_2n i wyrażona w procentach.

2.8.

W rzeczywistym żelazie rdzenia powstają straty mocy od prądów wirowych i histerezy. Są one

Dla ich uwzględnienia uzupełnia się gałąź poprzeczną

lub

Wartości R_Fe w obu przypadkach są różne. Zależą też od częstotliwości. Pomiar służy do wyznaczenia

X_μ , R_Fe . Z budowy transformatora i dróg strumieni wynika:

X_δ<<X_μ (zwykle X_μ≈(50÷100)X_δ)

Dla średnich i większych mocy przy ω₀=314 R<<X_μ

Z tego powodu często przybliża się U₂=υ*U₁

2.10.

Przekładnikami nazywa się transformatory przeznaczone do zasilania przyrządów pomiarowych prądów i napięć przemiennych. Działają one na zasadzie transformowanej wielkości mierzonej na wielkości proporcjonalne, o napięciach dostosowanych do układu pomiarowego lub zasilanego urządzenia pomiarowo-kontrolnego po stronie wtórnej.

Przekładniki napięciowe powinny się charakteryzować bardzo dokładną wartością przekładni i małą zmiennością napięcia. Ze względu na dokładność pomiarów mają one nienasycony obwód magnetyczny, a ze względu na bezpieczeństwo wykonywania pomiarów wzmocnioną, szczególnie starannie wykonaną izolację i uziemiony jeden z zacisków strony wtórnej.

Przekładniki prądowe są po stronie pierwotnej zasilane prądem mierzonym, przy czym dla dużych prądów znamionowych uzwojenie pierwotne stanowi wprost szyna wiodąca prąd mierzony. Strona wtórna przekładnika prądowego ma odpowiednio większą liczbę zwojów, dobraną ze względu na wartość znamionową prądu strony wtórnej wynoszące na ogół 5A.

---