10003

4    _

Transformator zasilany jest z regulowanego źródła napięcia (autotransformator AT).

Przyrządy pomiarowe wskazują odpowiednio:

-    amperomierz: I|o - prąd stanu jałowego

-    watomierz: Pm - pobieraną z sieci moc czynną

-    woltomierz: Um - napięcie zasilające transformator

Jeżeli jest to transformator idealny, to amperomierz wskazuje składową bierną prądu (Im = Ip.), tzw. prąd magnesujący, watomierz Pm = 0, a woltomierz napięcie zasilające.

Wówczas

p

cos w i _n =——— = 0 ⁰ U J

^U 10¹ fi

Oznacza to, że prąd I_M jest przesunięty (opóźniony) względem napięcia o kąt (p\Q = —, czyli że transformator idealny zachowuje się jak idealna indukcyjność.

W przypadku transformatora rzeczywistego watomierz wskazuje niewielką moc czynną pobieraną z sieci, która pokrywa straty mocy występujące w transformatorze. Moc ta jest ró%vna:

P_l0 - AP,_Jl0 +AP_Fe

gdzie: A Pum * straty w uzwojeniu pierwotnym A P_F, - straty w rdzeniu

Wobec tego

Pio ~ Ilo^l 4" dP_Fe    (1)

Straty te wydzielają się w postaci ciepła w uzwojeniu pierwotnym i w rdzeniu transformatora. Straty w rdzeniu zależą od rodzaju blachy, z której wykonany jest rdzeń transformatora. Straty te można zmniejszyć przez dodanie niewielkiej ilości krzemu (do 4%). Mówimy wówczas o blachach trans formatoro wych „nakrzemi onych".

Straty w rdzeniu składają się ze strat na histerezę APh (przemagnesowywanie) oraz strat na prądy wirowe APw, Straty te można wyrazić przy pomocy zależności

AP_Fe = AP_H + APy = k_H • / • B\ + k_w • f² • B„

gdzie: ku, kw - stałe współczynniki f    * częstotliwość

B_m    - wartość maksymalna indukcji magnetycznej

Jeżeli częstotliwość f = const, to możemy napisać

Ponieważ indukcja magnetyczna B_mjest proporcjonalna do napięcia (B^-Ui), wobec tego mamy

AP_Fe ~ k_Fe U]

Straty te są proporcjonalne do kwadratu napięcia. Przebieg tych strat można wyznaczyć z zależności (1)

Fe ⁼ PlO

Zmieniając napięcie zasilające transformator dokonujemy pomiarów mocy Pm i prądu I₁₀ i obliczamy straty w rdzeniu i wykreślamy w zależności od napięcia (AP_Fe = f (U_t) ). Przebieg tych strat pokazano na rys. 3.

7<: względu na to, że rdzeń transformatora jest składany z bladł, straty na prądy wirowe są znacznie ograniczone i można praktycznie przyjąć, że straty w rdzeniu stanowią głównie straty na liislerczę (APkc ¹⁵ APh). Świadczy o tym n.miępująoy przykład. Jeżeli rdzeń wykonany jest z Itjacny o grubości 0,35 mm o zawartości krzemu ok^ ł% , to przy indukcji B,„ = 1T i częstotliwości t = Jb Hz poszczególne składowe wynoszą: APh -K?" u APf« oraz APw = 13% APf»- Wykres wskazowy stanu jałowego transformatora idealnego i rzeczywistego pokazano na rys. 4.

Rys. 3. Przebieg strat w rdzeniu

a) transformator i

b) ir.tłiśfbmulor rzeczywisty

U,=-Er	t Ui« - £|
	..	->Pu> | I.8C
	-► “ 1,0
	' E*	lii

E,    E,

Rys.4. Wykres wskazowy transformatora w stanie jałowym

Jako wskaż odniesienia (wskaż rysowany poziomo) przyjęto strumień magnetyczny <I>_m. Jest ori przesunięty (spóźnia się) w stosunku do napięcia U, o k.j n/2. Siły elektromotoryczne transformacji indukowane w uzwojeniach pierwotnym i wlórnyili przesunięte są w stoslmku do strumienia o kąt n/2. W transformatorze idealnym prąd stanu jałowego posiada tylko składową bierną (Iii* ⁼ ln)- Natomiast w transformatorze rzeczywistym prąd stanu jałowego Im posiada dwie składowe: składową bierną (In* = 1,0 oraz składową czynną (Ijoc). Składowa czynna In* wynika ze sU at mocy i jest w fazie z napięciem U|. Składowa bierna jest w fazie ze strumieniem i jest opóźniona w stosunku do napięcia o o kąt n/2. Prąd stanu jałowego Im stanowiący sumę geometryczną wymi-uurnych składowych, jest opóźniony w stosunku do napięcia o kąt <pm .

W stanie jałowym napięcie zasilające transformator jlhiklyczilie równoważy silę ełekuomotoryczną indukowaną w' uzwojeniu pierwotnym (U, » -E|).

4. ROZPROSZENIE STRUMIENIA MAGNETYCZNEGO

Prądy płynące przez uzwojenia transferu iui₂ u • wytwarzają przepływy (amperozwoje) powodujące pojawienie się strumieni magnetyczny ch, KuJuo z uzwojeń wytwarza składową strumienia głównego (d>u i tl)₂i) oraz strumień rozproszeniu (<i)_lr i

Składowe obu uzwojeń tworzą strumień główny skojarzony z obydwoma uzwojeniami. Wytworzone przez uzwojenia strumienie rozproszenia skojarzone są tylko z uzwojeniem, który ten strumień wytwarza. Strumień rozproszenia zamyka się przede wszystkim przez powietrze (rys. 5.).