Strāvas transformatora darbība aktīvām, induktīvām un kapacitatīvām slodzēm

Transformators ir elektriskā iekārta, kas pārveido viena sprieguma maiņstrāvu cita sprieguma maiņstrāvā. Transformatora darbības princips ir balstīts uz elektromagnētiskās indukcijas fenomenu.

Pirmie elektroenerģijas pārvades tīkli izmantoja līdzstrāvu. Spriegums tīklos ir atkarīgs no izmantoto materiālu izolācijas jaudas un parasti ir 110 V.

Palielinoties tīklu pārraides jaudai, radās nepieciešamība palielināt vadu šķērsgriezumu, lai sprieguma zudumi paliktu pieļaujamās robežās.

Un tikai transformatora izgudrojums ļāva ekonomiski ražot elektroenerģiju lielās elektrostacijās, pārraidīt to lielos attālumos ar augstu spriegumu un pēc tam samazināt spriegumu līdz drošai vērtībai pirms elektroenerģijas piegādes patērētājiem.

Bez transformatoriem mūsdienu elektrotīkla struktūras ar to augsto un īpaši augsto, vidējo un zemo sprieguma līmeni vienkārši nebūtu iespējamas. Transformatori tiek izmantoti gan vienfāzes, gan trīsfāžu elektrotīklos.

Trīsfāzu jaudas transformatora darbība ļoti atšķiras atkarībā no tā, kādai slodzei tas darbojas - aktīvajā, induktīvā vai kapacitatīvā. Reālos apstākļos transformatora slodze ir aktīvā-induktīvā slodze.

1. attēls. Trīsfāzu strāvas transformators

1. Aktīvais slodzes režīms

Šajā režīmā primārā tinuma spriegums ir tuvu nominālajam U1 = U1nom, primārā tinuma strāvu I1 nosaka transformatora slodze, un sekundāro strāvu nosaka nominālā strāva I2nom = P2 / U2nom.

Pēc mērījumu datiem transformatora efektivitāti nosaka analītiski:

Efektivitāte = P2 / P1,

kur P1 ir transformatora primārā tinuma aktīvā jauda, ​​P2 ir jauda, ​​ko barošanas ķēdei piegādā transformatora sekundārais tinums.

Transformatora efektivitātes atkarība no primārā tinuma relatīvās strāvas ir parādīta 2. attēlā.

2. attēls. Transformatora efektivitātes atkarība no primārā tinuma relatīvās strāvas

Aktīvās slodzes režīmā sekundārā tinuma strāvas vektors ir vienāds ar sekundārā tinuma sprieguma vektoru, tāpēc slodzes strāvas palielināšanās izraisa sprieguma samazināšanos transformatora sekundārā tinuma spailēs.

Šāda veida transformatora slodzes strāvu un spriegumu vienkāršota vektoru diagramma ir parādīta 3. attēlā.

3. attēls — transformatora aktīvās slodzes strāvu un spriegumu vienkāršota vektoru diagramma

2. Darba režīms induktīvai slodzei

Induktīvās slodzes režīmā sekundārā tinuma strāvas vektors atpaliek no sekundārā tinuma sprieguma vektora par 90 grādiem. Transformatora sekundārajam tinumam pievienotās induktivitātes vērtības samazināšanās izraisa slodzes strāvas palielināšanos, kā rezultātā samazinās sekundārais spriegums.

Šāda veida transformatora slodzes strāvu un spriegumu vienkāršota vektoru diagramma ir parādīta 4. attēlā.

4. attēls. Vienkāršota vektoru diagramma transformatora strāvām un spriegumiem induktīvās slodzes režīmā

3. Darbības režīms ar kapacitatīvo slodzi

Kapacitatīvās slodzes režīmā sekundārā tinuma strāvas vektors ir par 90 grādiem priekšā sekundārā tinuma sprieguma vektoram. Transformatora sekundārajam tinumam pievienotās kapacitātes palielināšanās izraisa slodzes strāvas palielināšanos, kā rezultātā palielinās sekundārais spriegums.

Šāda veida transformatora slodzes strāvu un spriegumu vienkāršota vektoru diagramma ir parādīta 5. attēlā.

5. attēls. Transformatora kapacitatīvās slodzes režīma strāvu un spriegumu vienkāršota vektorshēma