$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Eenfasige transformatoren worden gebruikt in voedingen en andere apparatuur om wisselspanningen en stromen om te zetten van de ene waarde naar de andere. Transformatoren zijn essentieel voor het bieden van elektrische isolatie, wat noodzakelijk is voor de veilige werking van veel laboratoriuminstrumenten en medische apparaten. Als de ingang en de uitgang geen gemeenschappelijke aansluiting delen, kan de transformator stroom overbrengen met volledige fysieke scheiding. Dit voorkomt dat elektriciteit op de gevaarlijke hoogspanningskant van een systeem circuits en mensen op de veilige laagspanningskant bereikt. Het begrijpen van de componenten binnen een transformator is belangrijk voor transformatoranalyse en -ontwerp. Deze video zal demonstreren hoe u elektrische parameters van transformatorcomponenten kunt meten door verschillende tests uit te voeren.
Een transformator heeft een paar ingangsaansluitingen die verbonden zijn met een primaire wikkelingen of spoel en een paar uitgangsaansluitingen die verbonden zijn met een secundaire wikkelingen. Een kern bestaande uit staal, ferriet of zelfs gewoon lucht koppelt de twee wikkelingen magnetisch. Een spanning over één wikkelingen veroorzaakt dat stroom erdoorheen stroomt, waardoor een magnetisch veld ontstaat. Magnetische flux, dat is de hoeveelheid magnetisch veld die door een gebied gaat, wordt vervolgens gekoppeld via de kern naar de secundaire wikkelingen waar het een spanning induceert. Dit principe wordt wederzijdse inductie genoemd. De wet van Faraday stelt dat de veranderingssnelheid van de flux vermenigvuldigd met het aantal wikkelingen gelijk is aan de geïnduceerde spanning. Ook wel de elektromotorische kracht of EMF genoemd. Een DC-spanning over de primaire wikkelingen is constant, daarom is de resulterende magnetische flux ook constant en is de veranderingssnelheid nul. Echter produceert een AC-spanning een magnetische flux met een niet-nul veranderingssnelheid en induceert bijgevolg een spanning. Met andere woorden, een AC-spanning is vereist voor de werking van de transformator. De transformator verhouding is het aantal windingen op de primaire wikkelingen gedeeld door het aantal windingen op de secundaire wikkelingen. De verhouding van spanning over de primaire naar spanning over de secundaire is gelijk aan de verhouding van de windingen. Afhankelijk van de verhouding van de windingen kan een transformator de spanning verhogen, verlagen of hetzelfde houden. De verhouding van stroom door de primaire naar stroom door de secundaire is gelijk aan de inverse van de verhouding van de windingen. Bijvoorbeeld als de primaire spoel drie windingen heeft en de secundaire 30 windingen heeft, is de verhouding van de windingen 0,1. Dus 120 volt op de primaire van deze transformator wordt 1200 volt op de secundaire. 10 ampère door de primaire wordt 1 ampère door de secundaire. Ten slotte, als de secundaire spoel een belasting van impedantie Z2 heeft, heeft de primaire spoel een schijnbare of reflectieve belasting, Z2 prime. De waarde van deze reflectieve belasting is de impedantie aan de secundaire zijde vermenigvuldigd met het kwadraat van de verhouding van de windingen. Een transformator kan worden beschouwd als een paar gekoppelde inductoren die idealiter energie zonder verlies van de ene spoel naar de andere overbrengen. Echter, een echte transformator heeft gelekte magnetische flux of lekkage-inductantie die niet bijdraagt aan de overdracht van energie tussen de wikkelingen. Verder ervaart een echte transformator vermogensverlies en opwarming door weerstand van de wikkelingen. Magnetische flux geïnduceerd in de kern is een extra bron van warmte vanwege kernverliesweerstand. Om schade te voorkomen, wordt een gespecificeerde maximale ingangsvermogen gebruikt, genoemd de VA-beoordeling of het product van ingangsspanning en de stroom die vermogen is. Nu de basisprincipes van een transformator zijn geïntroduceerd, laten we eens kijken hoe we de elektrische parameters van een transformator kunnen meten.
De transformator die in dit experiment wordt gebruikt, is beoordeeld om een maximum van 115 volt op de primaire wikkelingen en een maximum van 24 volt op de secundaire wikkelingen te verdragen. Verder heeft deze transformator een vermogensbeoordeling van 100VA, wat betekent dat deze maximaal 100 watt aan vermogen kan accepteren. Deze DC-test meet de weerstand van elke wikkelingen voor gebruik in het equivalente circuitmodel van de transformator. Stel eerst de uitgangsspanning van de laagspannings-DC-voeding in op nul volt en de stroomlimiet op 0,8 ampère. Schakel vervolgens de voeding uit. Verbind de uitgang van de voeding over de primaire wikkelingen. Verbind niets met de secundaire wikkelingen. Schakel de DC-voeding in en verhoog de spanning geleidelijk totdat de stroomlimiet is bereikt. Noteer de spanning en stroommetingen van het display van de voeding. Bereken de weerstand van de primaire wikkelingen door de spanning te delen door de stroom. Stel de spanning van de voeding terug op nul volt en schakel deze uit. Verbind de voeding over de secundaire wikkelingen met een open circuit op de primaire wikkelingen. Stel de stroomlimiet op de voeding in op vier ampère. Verhoog vervolgens de spanning geleidelijk totdat de stroomlimiet is bereikt. Noteer de spanning en stroommetingen van het display van de voeding. Bereken de weerstand van de secundaire wikkelingen. Stel de spanning van de voeding terug op nul volt, schakel deze uit en koppel deze los van de transformator. Gebruik ten slotte een multimeter om de berekende weerstanden over de primaire en secundaire wikkelingen te bevestigen.
De open-circuittest meet de wederzijdse reactanties of de tegenstand van een verandering in stroom vanwege de kernverliesweerstand. Kernverliesweerstand is de equivalente circuitparameter voor vermogensverlies en benadert het vermogensverlies in de kern van de transformator. Met de driefasige stroombron uit en de Variac ingesteld op nul procent, stelt u de circuit samen zoals getoond. Gebruik vervolgens een digitaal vermogensmeter om de open-circuitstroom en spanning op de primaire zijde te meten. Schakel de driefasige stroombron in en pas langzaam de regelknop van de Variac aan om de spanning te verhogen totdat de digitale vermogensmeter 24 volt leest. Noteer de open-circuitspanning, open-circuitstroom, open-circuitwerkelijk vermogen en vermogensfactor. Gebruik deze waarden om de equivalente circuitparameters voor de transformator te berekenen. De kernverliesweerstand, RC, wordt berekend uit de open-circuitspanning en open-circuitvermogen. De wederzijdse reactantie XM wordt op vergelijkbare wijze berekend met behulp van open-circuitspanning, vermogen en stroom.
De kortsluitingstest meet de lekkagereactanties en kan ook de draadweerstand van beide wikkelingen bepalen. Bereken eerst de
