Transformer spændingsfald: Hvad, hvorfor, hvordan man finder og detaljerede fakta

Denne artikel fremhæver transformatorspændingsfaldet og de relaterede ofte stillede spørgsmål. Transformerens spændingsfald er en væsentlig faktor, der påvirker effektiviteten og ydeevnen af ​​en transformer.

Mange årsager kan forårsage transformatorspændingsfaldet. De to mest betydningsfulde faktorer er forsyningens belastning og indre modstand. Spændingsfaldsmålet er moderat forskelligt i enfasede transformere til trefasede transformere. Begge transformatorspændingsfald er funktioner af strøm, reaktans og modstand.

Læs mere på….Hvordan øger transformatorer spændingen for at reducere strømmen: Udtømmende ofte stillede spørgsmål

Hvad er transformatorspændingsfald?

Load modstand og kumulative serier modstand i transformerens primærvikling og sekundærvikling resulterer i transformatorspændingsfald. Disse er forårsaget af ukorrekt gensidig induktans.

Transformatorens spændingsfald er også kendt som "spændingsregulering", da spændingen falder på grund af en stigning i belastningsmodstanden. Spændingsregulering viser mængden af ​​spændingsfald, der opstår i transformatorens sekundære vikling/belastning. Transformerens spændingsfald er også påvirket af I2R tab.

Tilsvarende kredsløb for en rigtig transformer
Tilsvarende kredsløb af en rigtig transformer; Billedkredit: Wikipedia

Årsager til spændingsfald i transformeren?

Kildens indre modstand er den primære årsag til spændingsfald i et kredsløb. Jo mere vi trækker strøm fra forsyningen, jo mere falder spændingen over den indre modstand og mindre den samlede kildespænding.

Hvis der er en lille belastning forbundet på tværs af transformatorens sekundære vikling, inducerer belastningsimpedansen strøm til at strømme gennem den indre vikling. På grund af impedansen af ​​transformatorens interne spoler falder spændingen. Også lækagereaktansen tegner sig for ændringen i udgangsterminalspændingen.

Læs mere på…Gensidig induktans-transformer: Gensidig induktans svarende kredsløb og 10+ kritiske ofte stillede spørgsmål

Spændingsfald i transformatorformlen?

Transformer spændingsfald er en væsentlig faktor, der påvirker effektiviteten af ​​et elektrisk system. For stort spændingsfald i transformeren kan føre til lav spænding i den del af systemet, hvor belastningen er til stede.

Formlen til beregning af transformatorspændingsfaldet

Enfaset transformer: Spændingsfald

CodeCogsEqn 8

Trefaset transformer: Spændingsfald

CodeCogsEqn 9

hvor: 

Vd = spændingsfald

R = Modstand 

X = Reaktans

Θ = effektfaktorvinkel

Hvordan beregner man spændingsfald i transformeren?

Vi kan beregn spændingsfaldet i en transformer i enten omtrentlig eller nøjagtig form. Vi skal kende både modstanden og reaktansen for at finde ud af enhver form for transformatorspændingsfald.

Det omtrentlige transformatorspændingsfald henviste til den primære side

CodeCogsEqn 10

og til den sekundære side

CodeCogsEqn 11

Det nøjagtige transformatorspændingsfald

CodeCogsEqn 12

Omtrentligt spændingsfald i en transformer?

Ved tomgang er den inducerede spænding på den primære side den samme som den påførte spænding, og den inducerede spænding på den sekundære side er den samme som den sekundære terminalspænding. Antag, at uden belastning, 0V2 er den sekundære terminalspænding. Så vi kan sige E2 = 0V2. Lad os sige V2 er den sekundære spænding på belastningen. Figur 1 viser fasediagrammet for en transformer, der kaldes sekundær.

I figur 1 er R02 og X02 henholdsvis nettet tilsvarende modstand og transformatorens reaktans, refereret til den sekundære side. Ved at holde midten ved O tegner vi en bue, der skærer den forlængede OA ved H. Fra C tegner vi en vinkelret på OH, der skærer den ved G. Nu repræsenterer AC det nøjagtige fald, og AG repræsenterer det omtrentlige fald.

Det omtrentlige transformatorspændingsfald

= AG = AF+ FG = AF+ BE

CodeCogsEqn 13

Dette er den omtrentlige spændingsfald for en efterslæbende effekt faktor.

For en førende effektfaktor er det omtrentlige spændingsfald I2R02cosθ – I2 X02syndθ

('+'-tegnet repræsenterer efterslæbende effektfaktor, og '-'-tegnet repræsenterer den førende effektfaktor)

På samme måde kan vi finde spændingsfaldet refereret til den primære som I1R01cosθ – I1 X01syndθ

Nøjagtig og omtrentlig transformerspændingsfald - fasediagram
Transformerens fasediagram henvist til den sekundære side

Præcis spændingsfald i transformeren?

Ifølge figur 1 er det nøjagtige spændingsfald AH. Vi kan finde AH ved at tilføje GH til AG, som allerede er opnået.

Ved den retvinklede trekant OCG. Vi har

OC2 = OG2 + GC2

dvs OC2 – OG2 = GC2

dvs. (OC – OG)(OC + OG) = GC2

dvs. (OH –OG)(OC + OG) = GC2

dvs. GH.2.OC= GC2 [Overvejer. OC = OG]  

CodeCogsEqn 15 1

For efterslæbende effektfaktor er det nøjagtige spændingsfald = AG+ GH

CodeCogsEqn 16

For førende effektfaktor er det nøjagtige spændingsfald 

CodeCogsEqn 16 1

Generelt er det nøjagtige spændingsfald

CodeCogsEqn 18

Ofte Stillede Spørgsmål

Transformer spændingsfald under belastning?

Generelt beregner vi den primære spænding af en step-up transformer ved primærviklingen. Lasten forbindes med sekundæren. Vi forbinder en lang ledning, der forbinder den primære og AC-spændingskilden.

Til dette reducerer ledningens modstand den primære spænding. AC-spændingskilden formår nogle gange ikke at håndtere belastningen på transformatorens sekundære terminal. Transformatoroverbelastning vil få en meget høj primærstrøm til at flyde. Af alle disse grunde, transformer spænding falder under belastningen.

Læs mere på…Transformer Eksempel: Udtømmende liste over eksempler

Transformatorspændingsfald under motorstart?

Når en induktionsmotor starter ved fuld spænding, kan den endda trække fem til ti gange eller mere af hele motorens belastningsstrøm og have en negativ effekt. Dette fænomen er også kendt som linjestart.

Denne linjestartstrøm for motoren varer, indtil motoren næsten nærmer sig den synkrone eller nominelle hastighed. Ved disse startforhold har motorerne meget lave effektfaktorer (ca. 10-30 %). Den kombinerede effekt af høj startstrøm og lav effektfaktor resulterer i spændingsfald på tværs af motorerne.

Induktionsmotor - Wikipedia
Induktionsmotorækvivalent kredsløb; Billedkredit: Wikipedia

Transformer spændingsfald strøm?

Transformatorspændingsfald er målet for den spænding, der går tabt gennem hele eller dele af transformeren på grund af modstand/impedans. Spændingen i en transformer falder, når strømmen stiger på grund af kildeimpedansen. 

Strøm er drivkraften for spændingsfaldet i en transformer. Når strømmen passerer gennem transformatorviklingerne, falder spændingen. Når strømmen løber gennem primærviklingen, skaber det magnetisk flux. Denne flux, der føres gennem sekundærviklingen, lader strømmen strømme gennem belastningen.

Læs også: