Principiul de functionare al transformatoarelor electrice

Principiul de functionare al transformatoarelor electrice

In fig.2.4 se prezinta constructia de principiu a transformatorului monofazat cu doua infasurari, infasurarea primara avand w₁ spire, iar infasurarea secundara w₂ spire.

Fig.2.4 Constructia de principiu a transformatorului monofazat cu 2 infasurari,

infasurarea primara avand w₁ spire, iar infasurarea secundara w₂ spire.

Marimile referitoare la infasurarea primara primesc indicele 1, iar cele refe-ritoare la infasurarea secundara - indicele 2. Deoarece functionarea transformatoa-relor electrice se bazeaza pe fenomenul inductiei mutuale, ele functioneaza numai in curent alternativ.

Daca infasurarea primara se conecteaza la sursa de tensiune sinusoidala u₁, prin aceasta trece curentul i₁₀ si in ipoteza ca infasurarea secundara este deschisa, curentul i₂=0.

Sub actiunea t.m.m. w₁i₁₀ a infasurarii primare se creaza fluxul magnetic, a carui parte de baza se inchide prin circuitul magnetic si inlantuie spirele ambelor infasurari. Acest flux reprezinta fluxul de inductie mutuala notat prin si este numit flux magnetic de baza. Cealalta parte a fluxului magnetic se inchide partial prin aer si inconjoara numai spirele infasurarii primare. Acest flux este de autoin-ductie, se noteaza cu si este numit fluxul de dispersie al infasurarii primare.

Pentru explicarea principiului de functionare al transformatoarelor, pentru inceput se ia in atentie numai fluxul magnetic de baza . Deoarece, tensiunea u₁ este variabila sinusoidal, fluxul magnetic variaza dupa o lege sinusoidala, adica . Potrivit legii inductiei electromagnetice in fiecare spira a infasu-rarii primare dar, si in cele ale infasurarii secundare a transformatorului, care sunt inlantuite cu fluxul , se induc t.e.m., a caror expresie generala este:

(2.1)

unde: - valoarea maxima a t.e.m. induse intr-o spira.

Din relatia (2.1) se observa ca t.e.m. indusa este defazata in urma fluxului cu 90° sau cu un sfert de perioada. Valoarea efectiva a t.e.m. indusa intr-o spira este:

Valoarea efectiva a t.e.m. indusa in infasurarea primara cu w₁ spire este:

(2.2)

iar in infasurarea secundara cu w₂ spire este:

(2.3)

Daca la bornele infasurarii secundare se conecteaza un consumator, sub actiunea t.e.m. E₂ prin el va trece curentul I₂. Prin acest procedeu, pe cale electro-magnetica se transfera energia electrica de c.a. de la infasurarea primara la infasurarea secundara a transformatorului. In plus, se transforma tensiunea si dupa cum se observa din relatiile (2.2) si (2.3), frecventa nu se schimba.

Raportul celor doua t.e.m. este o marime constanta si se numeste raportul de transformare:

(2.4)

Din expresia (2.4) se observa ca in functie de raportul dintre numerele de spire ale infasurarilor primara si secundara ale transformatorului se obtine raport diferit de transformare. Astfel, daca w₁>w₂, transformatorul este coborator de tensiune , iar daca w₁<w₂, transformatorul este ridicator de tensiune . Se face precizarea ca in ambele cazuri, indiferent ca transformatorul este ridicator sau coborator de tensiune, raportul de transformare este supraunitar (k>1). Transformatorul cu w₁=w₂ respectiv cu k=1 este cunoscut sub denumirea de transformator de adaptare si in practica se utilizeaza rar (in cazuri speciale).