Trafo peamised omadused

Trafo välised omadused

On teada, et sekundaarmähise klemmide pinge trafo oleneb selle mähisega ühendatud koormusvoolust. Seda sõltuvust nimetatakse trafo väliseks karakteristikuks.

Trafo väliskarakteristikud eemaldatakse konstantsel toitepingel, kui koormuse muutumisel, tegelikult koormuse voolu muutumisel, tekib pinge sekundaarmähise klemmidel, s.o. muutub ka trafo sekundaarpinge.

Seda nähtust seletatakse asjaoluga, et sekundaarmähise takistusel muutub koormustakistuse muutumisel ka pingelang ja primaarmähise takistuse pingelanguse muutumise tõttu tekib EMF sekundaarmähis muutub vastavalt.

Kuna primaarmähises olev EMF-i tasakaaluvõrrand sisaldab vektorkoguseid, sõltub sekundaarmähise pinge nii koormusvoolust kui ka selle koormuse iseloomust: kas see on aktiivne, induktiivne või mahtuvuslik.

Koormuse olemust tõendab koormust läbiva voolu ja koormuse pinge vahelise faasinurga väärtus. Põhimõtteliselt saate sisestada koormusteguri, mis näitab, mitu korda erineb koormusvool antud trafo nimivoolust:

Trafo väliste omaduste täpseks arvutamiseks võib kasutada samaväärset vooluringi, milles saab koormustakistuse muutmisega fikseerida sekundaarmähise pinge ja voolu.

Sellest hoolimata osutub praktikas kasulikuks järgmine valem, kus avatud vooluahela pinge ja "sekundaarne pingemuutus", mida mõõdetakse protsentides, asendatakse ja arvutatakse avatud ahela pinge ja pinge aritmeetilise erinevusena antud koormusel. protsendina avatud ahela pingest:

"Sekundaarse pingemuutuse" leidmise avaldis saadakse teatud eeldustega trafo ekvivalentahelast:

Siin sisestatakse lühispinge reaktiivsete ja aktiivsete komponentide väärtused. Need pingekomponendid (aktiivsed ja reaktiivsed) leitakse samaväärsete vooluahela parameetritega või leitakse eksperimentaalselt lühise kogemus.

Lühise kogemus näitab trafo kohta palju.Lühispinge leitakse katselise lühispinge ja nimiprimaarpinge suhtena. Parameeter "lühise pinge" on määratud protsentides.

Katse käigus lühistatakse sekundaarmähis trafoga, primaarmähisele aga rakendatakse nimiväärtusest tunduvalt madalamat pinget, nii et lühisvool on võrdne nimiväärtusega. Siin tasakaalustatakse toitepinge mähiste pingelangusega ja rakendatud alandatud pinge väärtust loetakse samaväärseks mähiste pingelanguks nimiväärtusega võrdse koormusvoolu korral.

Väikese võimsusega toitetrafode ja jõutrafode puhul on lühispinge väärtus vahemikus 5% kuni 15% ja mida võimsam on trafo, seda väiksem on see väärtus. Lühispinge täpne väärtus on toodud konkreetse trafo tehnilises dokumentatsioonis.

Joonisel on näidatud ülaltoodud valemite järgi ehitatud väliskarakteristikud Näeme, et graafikud on lineaarsed, sest sekundaarpinge ei sõltu mähise suhteliselt madala takistuse ja töömagneti tõttu tugevalt koormustegurist voog sõltub koormusest vähe.

Joonisel on näha, et faasinurk, olenevalt koormuse iseloomust, mõjutab seda, kas karakteristik langeb või suureneb. Aktiivse või aktiivne-induktiivse koormuse korral karakteristikud langevad, aktiivmahtuvusliku koormuse korral võib see suureneda ja siis muutub "pingemuutuse" valemis teine ​​liige negatiivseks.

Väikese võimsusega trafode puhul langeb aktiivne komponent tavaliselt rohkem kui induktiivne, seega on aktiivkoormusega väliskarakteristikud vähem lineaarsed kui aktiiv-induktiivse koormuse korral. Võimsamate trafode puhul on see vastupidine, seetõttu on aktiivse koormuse karakteristik rangem.

Trafo efektiivsus

Trafo kasutegur on koormusele tarnitud kasuliku elektrienergia ja trafo tarbitava aktiivse elektrienergia suhe:

Trafo tarbitav võimsus on koormuse poolt tarbitud võimsuse ja otse trafos tekkivate võimsuskadude summa. Lisaks on aktiivvõimsus seotud koguvõimsusega järgmiselt:

Kuna trafo väljundpinge sõltub tavaliselt nõrgalt koormusest, saab koormustegurit niminäivvõimsusega seostada järgmiselt:

Ja sekundaarahela koormuse poolt tarbitud võimsus:

Suvalise suurusega koormuse elektrikadusid saab väljendada, võttes arvesse kadusid nimikoormusel, koormusteguriga:

Nimikoormuskaod määratakse väga täpselt trafo poolt lühisekatses tarbitud võimsusega ning magnetilise iseloomuga kaod on võrdsed trafo poolt tarbitava tühivõimsusega. Need kadude komponendid on toodud trafo dokumentatsioonis. Seega, kui arvestada ülaltoodud fakte, on tõhususe valem järgmine:

Joonisel on näidatud trafo kasuteguri sõltuvus koormusest.Kui koormus on null, on kasutegur null.

Koormusteguri kasvades suureneb ka koormusele antav võimsus ning magnetkaod on muutumatud ning hästi märgatav kasutegur kasvab lineaarselt. Siis tuleb koormusteguri optimaalne väärtus, kus efektiivsus jõuab piirini, siinkohal saadakse maksimaalne kasutegur.

Pärast optimaalse koormusteguri ületamist hakkab efektiivsus järk-järgult langema. Selle põhjuseks on asjaolu, et elektrikaod suurenevad, on need võrdelised voolu ruuduga ja vastavalt koormusteguri ruuduga. Suure võimsusega trafode maksimaalne kasutegur (võimsust mõõdetakse kVA või rohkem ühikutes) on vahemikus 98% kuni 99%, väikese võimsusega trafode (alla 10 VA) kasutegur võib olla umbes 60%.

Reeglina püütakse projekteerimisetapis teha trafosid nii, et kasutegur saavutaks maksimaalse väärtuse optimaalse koormusteguriga 0,5–0,7, siis tegeliku koormusteguriga 0,5–1 on efektiivsus maksimumi lähedal. Vähendamisega võimsustegur (koosinus phi) sekundaarmähisega ühendatud koormusest väheneb ka väljundvõimsus, samas kui elektri- ja magnetkaod jäävad muutumatuks, mistõttu kasutegur sel juhul väheneb.

Trafo optimaalne töörežiim, s.o. nominaalne režiim, on tavaliselt seadistatud vastavalt tõrgeteta töötingimustele ja vastavalt lubatud küttetasemele teatud tööperioodi jooksul.See on äärmiselt oluline tingimus, et trafo ei kuumeneks üle, kui see töötab nimirežiimis nimivõimsusega.