变压器装载

作为一种静态装置,变压器的效率范围可达98%至99%。理想的变压器与实际的变压器是绝对不同的。由于绕组电阻、漏磁等损耗的存在,实际变压器的性能可能会偏离理想的变压器。

考虑所有这些效果,以评估变压器的性能在负载或无负载上。本文将有助于一个了解变压器在负载条件下的表现及其属性以及无负载条件。

无负载的理想变压器

变压器在设计期间接近它们的理想特性,尽管没有变压器是理想的,但是理想的变压器没有初级和次级的绕组阻力。由次级链路产生的整个磁通量,并且因此没有泄漏通量。

而且,由于芯的无限渗透性,它具有无限量的磁通量而不进入饱和。忽略了核心的涡流和滞后损失。当该理想的变压器在无负载上操作时,二次电流为零(次级端子打开),如下图所示。

tf loading 1当主要用电源V的供电源激发时1,初级绕组吸引了电流i1在核心中产生必要的通量。这个电流叫做磁化电流I。随着绕组纯属电感,绕组电阻为零。

由于这种纯电感,磁化电流i滞后电源电压V1达到90度。这个目前的I.非常小,并产生具有电流I相位的交流磁通量如图所示。

该磁通量与初级和次级绕组都有链接,并产生EMFS E1和E.2在各自的绕组。这些感应电动势与电源电压V相对1(这是产生电磁场的原因)根据楞次定律。因此,E1大小等于V1但v v v1

同样e.2逆相,v1,但其幅度取决于次要的匝数,即n2。因此,emfs e1和E.2与V1异相,彼此相位,如图所示。输入到变压器的电源是它们之间的初级电压和电流和余弦角的乘法。

在这里,一次电压和一次电流(或磁化电流)之间的相位角是90度。cos90是0,所以输入功率是0。这是因为在空载下,二次或输出功率为零,也由于理想一,损失也为零。因此,理想变压器在空载状态下的输入功率为零。

回到顶部

负载的理想变压器

考虑加载理想变压器,负载的性质是电感,因此输出或次级电流滞后由输出或次级电压V2角度为Φ,如图所示。次级电流I2在堆芯中产生与主通量相反的次级通量。mmf N22称为消磁安匝。

为了减少二次磁通对主磁通的影响,一次注入额外的电流I1”。该电流称为电流的负载分量。安培转动n11“平衡N22安培转动,以便净通量保持不变。因此我的目前1’的方向与我相反2它的大小由I决定1'= n2/ N.1×I.2

非常适合装载

现在主电流包括磁化电流来产生磁通量和电流I的负载分量1”。因此,我1= I.+ I.1”。将上述相量与理想的变压器进行比较,没有负载,主要电流仅产生它们之间的差异。

由于零电阻降,在二次电动势感应2等于V吗2并且与图中所示的方向相同。

回到顶部

无负载的实用变压器

实际的变压器由于芯的有限渗透性而导致的各种原因不同,在绕组等各种原因等原因等原因等于。当核心经受交替的磁通量时,涡流和磁滞损耗发生在核心。

这些被称为铁或核心损失。实际变压器的初级绕组具有一定的阻力,因此还存在小的初级铜损失。因此,当实际变压器运行时,需要主要电流来提供核心和绕组损耗。

因此,无负载电流由两个组件组成。第一组分是磁化成分IM,其负责在芯中产生必要的通量。另一个组件是活动或核心损耗分量IC,其提供核心的总损失。所以主要电流

o= I.+ I.c

由于实际变压器中的绕组阻力,无负载电流IO不再滞后于角度90度的电压。因此,IO通过电压V1滞后于角度φo,从而不存在负载功率因数,如图所示。PR没有负担从上面的相位图,

没有负载电流的磁化成分,i= I.osinφo.

无负载电流的核心损耗组件,ic= I.ocosφo.

没有负载电流幅度,io=√(我2+ I.2c)

其中φo没有初级电压和电流之间的负载角度。

总电源输入无负载,Wo= V.1×I.o×因为Φo

需要注意的是,对于一个设计良好的变压器,一次空载电流约为额定或满载电流的3%至5%。由于绕组电阻小,铜损耗很小,可以忽略不计。因此,实际变压器空载运行的输入功率代表了变压器中的铁损耗,并且在所有负载条件下都是恒定的。

Wo= V.1×I.o×cosφo=铁损失

变压器空载示例

假设变压器连接到400 V,50 Hz源供电,操作,无需5A的变压器的负载电流,功率因数0.3滞后。为此,我们计算了无负载电流和铁损的磁化部件。

从上述数据,φO= COS -1(0.3)

= 72.54度

因此,我= I.osinφo.

= 5×SIN 72.54

= 0.953 A.

铁损,P= V.1×I.o×因为Φo

= 400 × 5 × 0.3

= 600瓦特

回到顶部

有载变压器(无绕组电阻和漏电抗)

当负载连接到变压器时的那一刻,次级电流开始流过负载。取决于在次级连接的负载,二次电流I的幅度和相位2是不同的。

在电阻载荷的情况下,我2与V相2如果它是归纳I2落后于V2对于容性负载I2导致V2。由于二级mmf n22、二次电流I2在地核设置磁通量Φ2。

该二次磁通反对由磁化部件产生的主磁通量。此MMF称为退磁安培转弯。由于这种反对助焊剂,在主要e中诱导的EMF1减少了。

由于矢量差V的增加,主电路从电源中吸取更多的电流1- E.1。该额外的电流绘图是由于负载,因此称为主要电流I2'的负载分量。

载荷上

该负载分量电流用I2抗相位,并产生磁通Φ2'以中和φ2的效果。因此mmf n12'平衡mmf n22。因此,变压器中的净磁通是恒定的,这就是为什么变压器也被称为恒定磁通机。

从上面的讨论,

N12'= n22

2' = (N2/ N.1)一世2

2'= k i2

因此一次电流I1载荷下的变压器有两个组件。第一个是没有负载电流IO,其具有磁化组件IM和核心损耗组件Ic

该初级电流通过电源电压通过φO的角度滞后。其他电流是当前I的负载分量2',这是二次电流i的反相2。这个电流的相位是由所连接负载的性质决定的。

PR负载量相符

可以注意到,上述解释忽略了实际变压器中的各种降阻,如电阻和漏电抗降阻。因此,E2等于V2。以上的三个图显示了具有不同负载运行的变压器的相量图。

主要电流i1是我的电流矢量和o和我2”。二次电流I2由V滞后2通过角度φ2进行电感负载。在电阻负荷,我2与E相2在容性负载中,I2领导E2由角度φ2如图所示。

回到顶部

有载变压器(带绕组电阻和漏电抗)

实际的变压器绕组具有一定的电阻。这些初级和次级绕组的电阻不仅引起电压降I1R1和我2R2在各自绕组中也有欧姆损耗I12R1和我22R2

当电流流过初级I1,绕组电阻引起电压降I1R1并且由于该初级诱导的EMF不再等于电源电压V1

所以,E1= V.1- 一世1R1

类似地,在二次感应的电动势将不会出现由于I2R2降低次级绕组。

所以,V2= E.2- 一世2R2

在上述两个等式中,减法应该是向量的。这些液滴是纯电阻的,因此这些液位在相相电流中。

而且,在实际变压器中,除了链接初级和次级绕组的相互或有用的焊剂之外,单独完成通过空气的路径的磁通量的一小部分,单独称为漏漏的相应绕组。

初级泄漏通量由电流I1产生,仅使用初级绕组。并且二次泄漏通量由电流I2产生,仅使用次级绕组。这些泄漏助焊剂导致自诱导的EMFS e2和E.2在它们各自的线圈里。

因此,生产e1在主电路中,电源电压必须克服主电路中的自感电动势。同样产生二次端电压V2,诱导的EMF e2由于泄漏通量,必须克服二次自我诱导的EMF。

这些电磁场被认为是通过与绕组串联的假想电抗而产生的电压降或电抗降。因此我1X1是主电抗下降和I2X2是二次电抗液滴。

然后,变压器的基本电压方程为:

E1= V.1- 一世1R1——记1X1

V2= E.2- 一世2R2——记2X2

因此,考虑漏抗和绕组电阻的影响,可以将变压器可视化为下图。

Pr加载与res

而且,不需要通过变压器中的初级电流承载的负载电流来维持核心中的相互通量以及响应核心损耗。没有负载等同物,负载上的实际变压器如下图所示。这也称为变压器的等效电路。

等效电路

下图显示了带负载运行的变压器的相量图。二次电流I2滞留在负载v上的电压2通过角度φ2,因此负载的功率因数是COSφ2。'

下降I.2R2在次级侧与二次电流相位,而我2X2与电流I相关的90度降导2。通过将这些滴剂添加到v2,我们得到诱导的次级EMF e2如图所示。

2'当前流入主要电流I对应于二级电流i2。io是没有我的负载电流和我c组件。因此,在主要流中流动的总电流是I的相量总和2'和io如图所示。-e.1是主要的诱导的EMF,其是助焊头的头部90度。

一次绕组电阻降I1R1与I相1漏降I1X1指向I的方向是90度1。因此,通过添加-e1我滴1R1和我1X1我们得到电压V1,如图所示。

phasor tr在ld上

回到顶部

发表评论

您的电子邮件地址不会被公开。必填字段被标记*