Transformatorul in gol si in sarcina

Transformatorul in gol si in sarcina

a.     Transformatorul in gol

material neliniar

Fig. 2.5

Ceea ce dorim este sa obtinem un flux sinusoidal. Putem realiza cu o buna aproximatie aceasta, daca minimizam pierderile pe R₁ si X_f1 ceea ce ar reveni la a asimila E₁ cu V₁ respectiv modul de U₁.

Curentul de mers in gol i₁₀ nu este insa sinusoidal, deoarece nu putem avea simultan i₁₀ si fluxul sinusoidale, datorita neliniaritatii curbei de hiesterezis.

Datorita neliniaritatii pierderile prin efect Joule se vor calcula cu formula generala  :

Puterea absorbita de primar in gol este insa mult mai mare decat pierderile Joule, ceea ce duce la concluzia existentei si altor pierderi, cum sunt : pierderile prin curenti Foucault (sau curenti turbionari ) si respectiv pierderile prin hiesterezis.

Pierderile prin hiesterezis se diminueaza prin alegerea de tole adecvate din care se fabrica circuitul magnetic al transformatorului. Pierderile prin curenti Foucault ( curenti turbionari ) se diminueaza prin sectionarea acestora la nivelul fiecarei tole, prevazandu-se din constructie ca tolele sa fie perpendiculare pe caile de curenti.

Ansamblul pierderilor prin hiesterezis si curenti Foucault poarta numele de pierderi in fier si se reprezinta printr-o rezistenta R_fe. Similar, pierderile magnetice vor fi reprezentate printr-o reactanta de magnetizare X_μ.

Atat R_fe cat si X_μ depind de aceeasi parametri ca si tensiunea electromotoare indusa E₁ si-n consecinta le putem plasa intr-o schema echivalenta in paralel cu E₁.

b.     Transformatorul in sarcina

Principiul lui Kapp : Pentru ca un transformator sa functioneze normal, este strict necesar ca fluxul sau magnetic in gol sa difere foarte putin de fluxul in sarcina. Aceasta se poate realiza numai prin minimizarea la maximum a caderilor de tensiune, din fazele de proiectare si constructie.

Intr-adevar, in sarcina ( circuitul secundar conectat la o sarcina ) apare un curent electric i₂(t), care conform teoremei leui Lenz, se opune cauzei care l-a generat, adica E₂, deci fluxul comun Φ se va modifica si-n consecinta si E₁.

Schema echivalenta a transformatorului in sarcina este data in figura 2.6.

Fig. 2.6.

A limita la maximum caderile de tensiune revine la :  si

in situatia in care I₁₀ este mult mai mic decat I₁.

c.Transformatorul raportat la infasurarea primara ( transformatorul reflectat in primar )

Parametrii primarului si secundarului transformatoarelor sunt dependenti de numarul de spire din primar, respectiv secundar, motiv pentru care, pentru a usura compararea parametrilor celor doua infasurari, se apeleaza la raportarea unui circuit la celalalt. De obicei, se face raportarea secundarului la primar, cu alte cuvinte primarul ramane neschimbat, iar secundarul se inlocuieste cu unul echivalent, care ar avea acelasi numar de spire ca si primarul si pastreaza acelasi regim de functionare al transformatorului. Marimile raportate se noteaza cu indicele ( ` )

Pentru ca secundarul real sa fie echivalent cu secundarul raportat trebuie respectate urmatoarele conditii :

a)     puterea aparenta a circuitului real sa fie egala cu puterea aparenta a circuitului raportat

U₂ I₂ = U_2`I₂

b)     pirderile de putere activa la cele doua circuite trebuie sa fie egale

c) pirederile de putere reactiva in cele doua circuite trebuie sa fie egale

d) solenatiile celor doua infasurari (reala si raportata ) trebuie sa fie egale

de unde rezulta curentul din infasurarea raportata

Tensiunea secundara raportata, va fi data de expresia

Rezistenta si reactanta infasurarii secundare raportate, se pot deduce din relatiile de mai sus :

si  

Schema echivalenta  a transformatorului raportata la primar este reprezentata in figura 2.7.

Fig. 2.7.

Similar se poate raporta transformatorul si la infasurarea secundara.