2tom081

4. TRANSFORMATORY 164

Rys. 4.1. Rodzaje transformatorów: a) jednofazowy płaszczowy; b) jednofazowy kolumnowy; c) trójfazowy trójkolumnowy; d) trójfazowy pięciokolumnowy

/ kolumna robocza, 2 jarzmo górne, 3 — kolumna jarzmowa powrotna, 4 jarzmo dolne, 5 — uzwojenia

C)

[ /i\*/*/ i

Rys. 4.2. Zaplatanie rdzeni jednofazowych: a) rdzeń kolumnowy z blach ciętych pod kątem prostym (dwie warstwy); b) rdzeń kolumnowy /. blach ukosowanych (dwie warstwy); c) sposób cięcia blach / i 2 z taśmy do rdzeni ukosowanych

Nd/2

	on

", y

Nj ON

\ b	pi	_I_
c—	A', ^6N
	Af,/ on ^c
	zn	r
	.. Gtl
/•
rr*		th ’=
V?	III

Rys. 4.3. Uzwojenia transformatorów: a) uzwojenie cylindryczne spiralne jednowarstwowe: b) uzwojenie cylindryczne tworzące stos cewek o różnym sposobie łączenia; c) uzwojenie krążkowe złożone z trzech skompensowanych grup U_c — napięcie cewki,    napięcie międzyccwkowe

4.2.2. Stan jałowy

Do uzwojenia uznanego za pierwotne przykłada się napięcie przemienne U_y Obwód uzwojenia wtórnego jest otwarty. W przypadku transformatora jednofazowego dwuuz-wojeniowego liczby zwojów wynoszą N_l oraz N₂, zaś rezystancje uzwojeń R₁ i R₂.

Wartość chwilowa napięcia sieci jest określona zależnością u, = l/jsincot    (4.1)

przy czym co = 2nf— pulsacja sieci.

Prąd jałowy I₀ ma dwie składowe: bierną /„ (odkształconą) i czynną I_0x (praktycznie sinusoidalną). Przepływ składowej biernej (wartość chwilowa) wzbudza w rdzeniu strumień o wartości chwilowej <?>,. Składowa czynna dostarcza mocy czynnej U, /_0ac pokrywającej straty jałowe (p. 4.4.1).

Wartość chwilowa strumienia jest wyrażona wzorem

(4.2)

(4.3)

<P, =    ^oraz = ^Bt^sFc

w którym: R„ — reluktancja rdzenia wg zależności

Bfc^SFc

przy czym: B, — indukcja magnetyczna w rdzeniu, s_Fc — czynny przekrój rdzenia (netto), }_Fs — długość obwodu magnetycznego, n_Fc — przenikalność magnetyczna obwodu magnetycznego, N — liczba zwojów.

Przemienny strumień <P, indukuje we wszystkich skojarzonych z nim uzwojeniach silę elektromotoryczną, czyli napięcie indukowane u, proporcjonalne do liczby zwojów

u, = N-

d <f>,

dT

(4.4)

W granicach stosowanych indukcji maksymalnych B_max (ok. 1,65 T dla blachy anizotropowej i 1,3    1,4 T dla amorficznej) przenikalność /t,._cjest bardzo duża, reluktancja

— mała, a więc prąd I₀ w transformatorach energetycznych dużej mocy stanowi ułamek procentu l_N, a w małych — nie przekracza 1,5% I_N, przy czym I_N jest prądem znamionowym; powoduje więc bardzo mały spadek napięcia i w konsekwencji

Ui & U_n oraz U₂ = U_t2    (4.5)

To samo obowiązuje dla wartości chwilowych.

Całkowanie wzoru (4.4) daje wyrażenie określające strumień

o)N_t

cos(aH +a) + <P₀

(4.6)

przy czym: 4>₀ — strumień początkowy, a. — kąt, który określa chwilę początkową liczenia czasu, czyli chwilę włączenia. Strumień 4>₀ zależy od warunków początkowych (p. 4.6) i nie jest podtrzymywany; zanika więc z biegiem czasu do zera.

Wartość maksymalna strumienia wynika ze wzoru

n/2 U,

„    — ^Bmivi^SFc

0)N_l

(4.7)

Stąd

(4.8)

V₂ = it_s/2fN₁0_n

Wyrażenie (4.8) wskazuje, że: wymuszenie napięciowe od strony pierwotnej daje odpowiedź napięciową od strony wtórnej.