Jõutrafo töö aktiivsete, induktiivsete ja mahtuvuslike koormuste jaoks

Trafo on elektrimasin, mis muundab ühe pingega vahelduvvoolu teise pingega vahelduvvooluks. Trafo tööpõhimõte põhineb elektromagnetilise induktsiooni nähtusel.

Esimesed elektrienergia ülekandevõrgud kasutasid alalisvoolu. Võrkude pinge sõltub kasutatavate materjalide isolatsioonivõimest ja on tavaliselt 110 V.

Võrkude ülekandevõimsuse suurenemisega tekkis vajadus suurendada juhtmete ristlõiget, et pingekaod jääksid lubatud piiridesse.

Ja ainult trafo leiutamine võimaldas suurtes elektrijaamades säästlikult elektrienergiat toota, edastada seda kõrge pingega pikkade vahemaade taha ja seejärel vähendada pinget ohutu väärtuseni enne elektrienergia tarnimist tarbijatele.

Ilma trafodeta poleks tänapäevased elektrivõrgu struktuurid oma kõrge ja ülikõrge, kesk- ja madalpingetasemega lihtsalt võimalikud. Trafosid kasutatakse nii ühefaasilistes kui ka kolmefaasilistes elektrivõrkudes.

Kolmefaasilise jõutrafo töö on väga erinev, olenevalt sellest, millist koormust see töötab - aktiivne, induktiivne või mahtuvuslik. Reaalsetes tingimustes on trafo koormus aktiivne-induktiivne koormus.

Joonis 1 – Kolmefaasiline jõutrafo

1. Aktiivne laadimisrežiim

Selles režiimis on primaarmähise pinge lähedane nimivoolule U1 = U1nom, primaarmähise vool I1 määratakse trafo koormusega ja sekundaarvool määratakse nimivooluga I2nom = P2 / U2nom.

Mõõtmisandmete kohaselt määratakse trafo efektiivsus analüütiliselt:

Tõhusus = P2 / P1,

kus P1 on trafo primaarmähise aktiivvõimsus, P2 on toiteahelasse trafo sekundaarmähise poolt antud võimsus.

Trafo efektiivsuse sõltuvus primaarmähise suhtelisest voolust on näidatud joonisel 2.

Joonis 2 – Trafo efektiivsuse sõltuvus primaarmähise suhtelisest voolust

Aktiivses koormusrežiimis on sekundaarmähise vooluvektor samaulatuslik sekundaarmähise pingevektoriga, mistõttu koormusvoolu suurenemine põhjustab pinge languse trafo sekundaarmähise klemmides.

Seda tüüpi trafo koormuse voolude ja pingete lihtsustatud vektorskeem on näidatud joonisel 3.

Joonis 3 – Trafo aktiivkoormuse voolude ja pingete lihtsustatud vektorskeem

2. Töörežiim induktiivse koormuse jaoks

Induktiivse koormuse režiimis jääb sekundaarmähise vooluvektor sekundaarmähise pingevektorist maha 90 kraadi võrra. Trafo sekundaarmähisega ühendatud induktiivsuse väärtuse vähenemine põhjustab koormusvoolu suurenemise, mille tulemusena väheneb sekundaarpinge.

Seda tüüpi trafo koormuse voolude ja pingete lihtsustatud vektorskeem on näidatud joonisel 4.

Joonis 4 – Trafo voolude ja pingete lihtsustatud vektorskeem induktiivkoormuse režiimis

3. Töörežiim mahtuvusliku koormusega

Mahtuvuslikul koormusrežiimil on sekundaarmähise vooluvektor sekundaarmähise pingevektorist 90 kraadi võrra ees. Trafo sekundaarmähisega ühendatud mahtuvuse suurenemine põhjustab koormusvoolu suurenemist, mille tulemusena suureneb sekundaarpinge.

Seda tüüpi trafo koormuse voolude ja pingete lihtsustatud vektorskeem on näidatud joonisel 5.

Joonis 5. Trafo mahtuvusliku koormusrežiimi voolude ja pingete lihtsustatud vektorskeem