5.3.1 Realni transformator v praznem teku

Iz e-ELEKTROTEHNIKA plus

O neobremenjenem transformatorju ali tudi transformatorju v praznem teku govorimo takrat, ko je primarno navitje transformatorja priključeno na izvor izmenične napetosti, sekundarni krog pa ni sklenjen (slika 5.3.2).

Slika 5.3.2: Transformator v praznem teku

Slika 5.3.2: Transformator v praznem teku

Poskus 5.3.1:

Transformator z nazivnimi podatki npr. 230 V / 12 V, 40 W priključimo prek merilnikov (sl. 5.3.3) na omrežno napetost.

Slika 5.3.3 Merjenje električnih količin transformatorja v praznem teku

Slika 5.3.3 Merjenje električnih količin transformatorja v praznem teku

• V primarnem navitju transformatorja je tok I₀.
• W-meter kaže določeno delovno moč P₀.

Kljub temu da ni odjema moči na sekundarni strani transformatorja, le-ta obremenjuje izvor napetosti z navidezno močjo:

Vzrok delovne moči P₀ so pri tem izgube v obliki toplotne energije v navitju in jedru, ki smo jih pri obravnavi realnih navitij že spoznali.

Primer:

Primer:

Pri transformatorju s primarno nazivno napetostjo U₁ = 230 V smo z vezavo merilnikov po sliki 5.3.3 izmerili v praznem teku transformatorja I₀ = 0,22 A in P₀ = 18 W ter z Ω-metrom upornost primarnega navitja R_Cu = 2,43 Ω. Izračunaj in primerjaj med seboj izgube v navitju in Fe jedru!

Rešitev

Izgube moči v bakrenem navitju so v praznem teku v primerjavi z izgubami v železnem jedru energetskih transformatorjev praviloma zanemarljive. Ker se navedeno razmerje ne spremeni tudi po obremenitvi transformatorja, velja:

Ob zanemarjanju izgub v navitju in delnega stresanja magnetnega pretoka zunaj jedra ter ob upoštevanju izgub v jedru lahko narišemo poenostavljeno nadomestno vezavo realnega transformatorja (slika 5.3.4 a) in pripadajoči kazalčni diagram (slika 5.3.4 b).

Slika 5.3.4: Nadomestna vezava a) in kazalčni diagram b) realnega transformatorja v praznem teku

Slika 5.3.4: Nadomestna vezava a) in kazalčni diagram b) realnega transformatorja v praznem teku

Tok I₀ je pri nazivni primarni napetosti U₁ energetskih transformatorjev 2 do 5 %, pri transformatorjih v elektroniki pa do 15 % nazivnega primarnega toka; njegovo odvisnost od primarne napetosti kaže slika 5.3.5.

Slika 5.3.5: Odvisnost primarnega toka transformatorja v praznem teku od primarne napetosti

Slika 5.3.5: Odvisnost primarnega toka transformatorja v praznem teku od primarne napetosti

Dokler Fe jedro transformatorja ni magnetno nasičeno, naraščajo s primarno napetostjo U₁ magnetilni tok I₀, magnetni pretok Ф in napetost lastne indukcije primarnega navitja U_i1. V področju magnetnega nasičenja Fe jedra magnetni pretok Ф in napetost lastne indukcije U_i1 naraščata s primarno napetostjo U₁ bistveno počasneje kot v področju ojačevanja magnetnega pretoka, zato I₀ po prekoračitvi "meje" nasičenja (slika 5.3.5) narašča z U₁ bistveno hitreje. Večja prekoračitev meje nasičenja je zaradi močnega segrevanja navitja za transformator lahko usodna.

5.3 Realni transformator

5.3.2 Realni transformator z obremenitvijo