L1. DETERMINAREA RANDAMENTULUI SI CADERII
DE TENSIUNE, LA TRANSFORMATORUL MONOFAZAT
1. CONSIDERATII TEORETICE
1.1. Principiu si caracteristici de functionare
Transformatorul electric se foloseste pentru alimentarea receptorilor a caror
tensiune nominala difera de tensiunea retelei de alimentare.
In cazul cel mai simplu, un transformator electric monofazat prezinta doua
infasurari cuplate magnetic prin intermediul unui miez feromagnetic (Fig. 1). Una din
infasurari - numita primara - se alimenteaza cu tensiune sinusoidala de la reteaua de c.a. iar
la bornele celeilalte - numita secundara - se conecteaza unul sau mai multi consumatori.
Transferul puterii electromagnetice, din primar in
secundar, se face pe baza fenomenului de inductie
electromagnetica, prin intermediul fluxului util ? care
induce in cele doua infasurari tensiunile electromotoare
utile E1 = 4.44 f N1?m , respectiv E2 = 4.44 f N2?m .
Raportul :
k = E1 / E2 = N1 / N2 ? U1 / U20 , (1)
se numeste raport de transformare .
Studiul functionarii transformatorului electric monofazat poate fi facut cu usurinta,
folosind schema sa electrica echivalenta (Fig. 2), in care infasurarile apar cuplate galvanic
iar marimile secundare raportate la primar prin intermediul raportului de transformare.
Daca receptorul, legat la bornele secundarului, absoarbe din transformator puterea
activa P2 = U2I2cos?2 , acesta din urma va absorbi din retea o putere activa
P1 = U1I1cos?1>P2.
Diferenta dintre aceste puteri:
?P = P1-P2 = Pj+PFe (2)
se pierde in transformator, prin efect Joule in infasurari (Pj) si in fier (PFe) . Pierderile de
putere in infasurari sunt proportionale cu patratul curentilor de sarcina:
Pj = Pj1+Pj2 = R1I1
2 + R2I2
2 = (R1+R2)I1
2 = RkI1
2 = ?2Pjn
2 (3)
unde Rk este rezistenta de scurtcircuit, iar
? = I2 / I2N ? I1 / I1N , (4)
gradul de incarcare al transformatorului.
Pierderile in fier nu variaza cu sarcina, depinzand doar de valoarea efectiva a tensiunii de
alimentare (cu care este proportionala inductia) si frecventa acesteia si se compune din
pierderi prin histerezis magnetic si prin curenti Foucault:
PFe = PH + PF = ?H .f.B2.V+?F.f2.B2.V (5)
A
U1
X
I1
??1
I2
U2 ??2
?
Fig. 1
Randamentul transformatorului,
?= P2 / P1 = P2 / (P2+?P) , (6)
variaza cu sarcina si factorul de putere,
? = ?SN.cos?2 / (?SN.cos?2+?2PjN+PFe) (7)
si prezinta un maxim la un grad de incarcare optim ?m la care pierderile in infasurari sunt
egale cu cele in fier (Fig. 3).
La functionarea in sarcina, tensiunea U2 la bornele secundarului se modifica fata de
valoarea U20 de la mersul in gol, datorita caderilor de tensiune pe infasurarile
transformatorului (Fig. 4; 5).
Diferenta relativa :
?u = (U20-U2) / U20 ? 100.(U1-U2
') / U1 (%) (8)
se numeste cadere relativa de tensiune si se poate calcula cu relatia:
?u ? 100.?.(Rk.cos?2+Xk.sin?2).I2n / U20 (%) (9)
1.2. Determinarea randamentului si caderii de tensiune, se poate face direct sau
indirect.
a) Metoda directa se poate utiliza in cazul transformatoarelor de mica putere, unde
nu apar dificultati de punere sub sarcina si de mentinere la valoare constanta a factorului de
putere cos?2 .
Folosind un montaj ca cel din Fig. 6 se pot afla direct puterile P1 si P2 ca si
tensiunea U2 la bornele secundarului, pentru diferite valori ale sarcinii, la factor de putere
cos?2 constant.
Fig. 3 Fig. 4 Fig. 5
Fig. 6
b) Metoda indirecta consta in separarea pierderilor prin incercarea
transformatorului la functionare in gol si apoi in scurtcircuit.
Documentul este oferit gratuit,
trebuie doar să te autentifici in contul tău.
