Jednofázový transformátor - chod při zatížení

Tato lekce se zabývá chodem jednofázového transformátoru při zatížení.

Princip činnosti chodu transformátoru při zatížení

Transformátor pracuje při zatížení tehdy, jestliže se jeho vstupní vinutí  připojí ke zdroji střídavého napětí a k výstupnímu vinutí se připojí zátěž. Zátěž může být činná, indukční, kapacitní. V praxi se nejčastěji vyskytuje zátěž induktivního charakteru. U skutečného transformátoru je třeba respektovat nejen magnetizační proud, ale i činné odpory obou vinutí a rozptylový magnetizační tok.

Náhradní schéma transformátoru při zatížení

Obr. 1: Náhradní schéma [1]

Obr. 2: Fázorový diagram [2]

Poznámky:

• Při zatížení prochází výstupním vinutím zatěžovací proud I₂, který vyvolá vznik magnetického toku Φ₂, který má opačný směr než magnetický tok Φ₁, který je vybuzen proudem I₁.
• Kolem výstupního vinutí se uzavírá rozptylový magnetický tok Φ_2σ.
• Magnetickým obvodem prochází magnetický tok Φ_2v. Pak: Φ₂ = Φ_2v + Φ_2σ.
• Výsledný magnetický tok Φ určuje velikost indukovaného napětí: Φ = Φ_1v - Φ_2v.
• Proud naprázdno nezávisí na zatížení: I₁ = -I₂₁ + I₀ = -I₂₁ + I_Fe + I_μ.
• Z náhradního schématu zjistíme napěťové poměry na výstupní straně: U₂₁ = U_i21 +R₂₁  I₂₁ + jX_21σ  I_21.
• Výstupní napětí U₂₁ je menší než napětí U_i21 o úbytky napětí na rezistoru R₂₁ a rozptylové reaktanci X_21σ..
• Při kreslení fázorového diagramu vycházíme z požadovaných hodnot veličin na výstupní straně transformátoru, což jsou U₂, I₂, cosφ₂, P₂, l, apod.

Zatěžovací charakteristika

Je grafická závislost U₂ = f (I₂) při cos φ = konst. a je velmi důležitá.

Obr. 3: Srovnání zatěžovacích charakteristik rozptylových a síťových transformátorů [1]

Tvrdost charakteristiky závisí na napětí nakrátko u_k% a cos φ_k.