Transformatörün ana özellikleri

Transformatörün dış özellikleri

Sekonder sargının terminalleri arasındaki voltajın olduğu bilinmektedir. trafo o bobine bağlı yük akımına bağlıdır. Bu bağımlılığa transformatörün dış özelliği denir.

Transformatörün dış karakteristiği, sabit bir besleme voltajında, yükte bir değişiklik olduğunda, aslında yük akımında bir değişiklikle, ikincil sargının terminallerindeki voltajda, yani. bir transformatörün sekonder voltajı da değişir.

Bu fenomen, ikincil sargının direncinde, yük direncindeki bir değişiklikle voltaj düşüşünün de değişmesi ve birincil sargının direnci boyunca voltaj düşüşündeki değişiklik nedeniyle EMF'nin açıklanmasıyla açıklanmaktadır. ikincil sargı buna göre değişir.

Birincil sargıdaki EMF denge denklemi vektör miktarları içerdiğinden, ikincil sargıdaki voltaj hem yük akımına hem de yükün doğasına bağlıdır: aktif, endüktif veya kapasitif.

Yükün doğası, yük boyunca akım ile yük boyunca voltaj arasındaki faz açısının değeri ile kanıtlanır. Temel olarak, belirli bir trafo için yük akımının nominal akımdan kaç kat farklı olduğunu gösteren bir yük faktörü girebilirsiniz:

Transformatörün dış özelliklerini doğru bir şekilde hesaplamak için, yük direncini değiştirerek sekonder sargının voltaj ve akımının sabitlenebildiği eşdeğer bir devreye başvurulabilir.

Bununla birlikte, açık devre voltajı ve yüzde olarak ölçülen "ikincil voltaj değişiminin" ikame edildiği ve açık devre voltajı ile belirli bir yükteki voltaj arasındaki aritmetik fark olarak hesaplandığı aşağıdaki formül pratikte kullanışlıdır. açık devre voltajının yüzdesi olarak:

"Sekonder gerilim değişikliğini" bulma ifadesi, transformatörün eşdeğer devresinden belirli varsayımlarla elde edilir:

Kısa devre geriliminin reaktif ve aktif bileşenlerinin değerleri buraya girilir. Bu gerilim bileşenleri (aktif ve reaktif), eşdeğer devre parametreleri tarafından bulunur veya deneysel olarak bulunur. kısa devre deneyimi.

Kısa devre deneyimi, trafo hakkında çok şey ortaya koyuyor.Kısa devre gerilimi, deneysel kısa devre geriliminin nominal primer gerilime oranı olarak bulunur. "Kısa devre gerilimi" parametresi yüzde olarak belirtilir.

Deney sırasında, sekonder sargı transformatöre kısa devre edilirken, primere anma değerinden çok daha düşük bir gerilim uygulanır, böylece kısa devre akımı anma değerine eşit olur. Burada, besleme gerilimi sargılar boyunca gerilim düşüşü ile dengelenir ve uygulanan azaltılmış gerilimin değeri, nominal değere eşit bir yük akımında sargılar boyunca eşdeğer gerilim düşüşü olarak kabul edilir.

Düşük güç kaynağı trafoları ve güç trafoları için kısa devre gerilimi değeri %5 ila %15 aralığındadır ve trafo ne kadar güçlüyse bu değer o kadar küçüktür. Kısa devre voltajının tam değeri, belirli bir transformatörün teknik belgelerinde verilmiştir.

Şekil, yukarıdaki formüllere göre oluşturulmuş dış özellikleri göstermektedir Grafiklerin doğrusal olduğunu görebiliriz, bunun nedeni ikincil voltajın, sargının nispeten düşük direnci ve çalışan manyetik nedeniyle yük faktörüne güçlü bir şekilde bağlı olmamasıdır. akı yüke çok az bağlıdır.

Şekil, faz açısının, yükün yapısına bağlı olarak, karakteristik özelliğin düşmesini veya artmasını etkilediğini göstermektedir. Aktif veya aktif-endüktif bir yük ile karakteristik düşer, aktif-kapasitif bir yük ile artabilir ve ardından "gerilim değişimi" formülündeki ikinci terim negatif olur.

Düşük güçlü transformatörler için, aktif bileşen genellikle endüktif olandan daha fazla düşer, bu nedenle aktif yük ile harici karakteristik, aktif endüktif yük ile olduğundan daha az doğrusaldır. Daha güçlü transformatörler için bu tam tersidir, bu nedenle aktif yük karakteristiği daha katı olacaktır.

Trafo verimliliği

Trafo verimi, yüke iletilen faydalı elektrik gücünün, trafo tarafından tüketilen aktif elektrik gücüne oranıdır:

Transformatörün tükettiği güç, yük tarafından tüketilen güç ile doğrudan transformatördeki güç kayıplarının toplamıdır. Ayrıca aktif güç, toplam güçle şu şekilde ilişkilidir:

Transformatörün çıkış voltajı genellikle yüke zayıf bir şekilde bağlı olduğundan, yük faktörü nominal görünür güç ile aşağıdaki gibi ilişkilendirilebilir:

Ve ikincil devrede yük tarafından tüketilen güç:

İsteğe bağlı büyüklükteki yükteki elektriksel kayıplar, nominal yükteki kayıplar dikkate alınarak yük faktörü ile ifade edilebilir:

Nominal yük kayıpları, kısa devre deneyinde transformatör tarafından tüketilen güç tarafından çok kesin olarak belirlenir ve manyetik nitelikteki kayıplar, transformatör tarafından tüketilen yüksüz güce eşittir. Bu kayıp bileşenleri, trafo belgelerinde verilmiştir. Dolayısıyla, yukarıdaki gerçekleri göz önünde bulundurursak, verimlilik formülü aşağıdaki formu alacaktır:

Şekil, trafo veriminin yüke bağımlılığını göstermektedir.Yük sıfır olduğunda, verimlilik sıfırdır.

Yük faktörü arttıkça yüke verilen güç de artar ve manyetik kayıplar değişmez ve kolay görülebilen verim lineer olarak artar. Daha sonra yük faktörünün optimal değeri gelir, burada verim sınırına ulaşır, bu noktada maksimum verim elde edilir.

Optimum yük faktörünü geçtikten sonra verim kademeli olarak düşmeye başlar. Bunun nedeni, elektrik kayıplarının artması, akımın karesi ve buna bağlı olarak yük faktörünün karesi ile orantılı olmasıdır. Yüksek güçlü transformatörler için maksimum verimlilik (güç, kVA veya daha fazla birim cinsinden ölçülür) %98 ila %99 aralığındadır, düşük güçlü transformatörler (10 VA'dan az) için verimlilik %60 civarında olabilir.

Kural olarak, tasarım aşamasında, verimlilik 0,5 ila 0,7'lik bir optimal yük faktöründe maksimum değerine ulaşacak şekilde transformatörler yapmaya çalışırlar, ardından 0,5 ila 1'lik bir gerçek yük faktörü ile verimlilik maksimuma yakın olur. azaltma ile güç faktörü (kosinüs phi) sekonder sargıya bağlı yükün artmasıyla çıkış gücü de düşerken elektriksel ve manyetik kayıplar değişmeden kalır, dolayısıyla bu durumda verim düşer.

Transformatörün optimum çalışma modu, yani. nominal mod, genellikle sorunsuz çalışma koşullarına ve belirli bir çalışma süresi boyunca izin verilen ısıtma seviyesine göre ayarlanır.Bu, trafonun nominal gücü sağlarken nominal modda çalışırken aşırı ısınmaması için son derece önemli bir koşuldur.