Реактивное сопротивление или импеданс трансформатора

Все магнитные потоки в трансформаторе не смогут быть связаны с обеими катушками, первичной и вторичной. Небольшая часть потока будет связана с одной из катушек, но не с обеими сразу. Эта часть магнитного потока называется потоком рассеяния. Из-за этого потока рассеяния в трансформаторе возникает реактивное сопротивление рассеяния. Также, связанное с сопротивлением трансформатора, оно является импедансом. Из-за этого импеданса возникают перепады напряжения в обеих обмотках трансформатора, как первичной, так и вторичной.

Сопротивление трансформатора

В целом, как первичные, так и вторичные обмотки электрических силовых трансформаторов выполнены из меди. Медь – это очень хороший проводник электрического тока, но не супер-проводник. Фактически, супер-проводник и супер-проводимость лишь абстрактные понятия, но на практике – это не достижимо. Поэтому обе обмотки будут иметь некоторое сопротивление. Это внутреннее сопротивление, как первичных, так и вторичных обмоток, известно как сопротивление трансформатора.

Импеданс трансформатора

Как было сказано, обе катушки, как первичная, так и вторичная, будут иметь сопротивление и реактивное сопротивление рассеяния. Это сопротивление и сопротивление рассеяния в совокупности есть не что иное, как импеданс трансформатора. Если R1 и R2, и X1 и X2 являются сопротивлением и сопротивлением рассеяния первичной и вторичной обмоток соответственно, тогда Z1 и Z2 – это импеданс первичной и вторичных обмоток, соответственно,

Z1 = R1 + jX1
Z2 = R2 + jX2

Импеданс трансформатор играет жизненно важную роль во время параллельной работе трансформаторов.

Магнитный поток рассеяния в трансформаторе

В идеальном трансформаторе все магнитные потоки должны быть связаны как с первичной, так и со вторичной обмоткой. Но в действительности – это недостижимо. Хотя максимальный поток будет связан с обеими обмотками через сердечник трансформатора, по-прежнему останется небольшое количество потока, который будет проходить лишь через одну, а не обе обмотки. Этот поток называется потоком рассеяния, и он проходит через часть межобмоточной изоляции и изоляционного масла вместо сердечника. Из-за этого потока рассеяния в трансформаторе обе обмотки, как первичная, так и вторичная, имеют реактивное сопротивление рассеяния. Это сопротивление трансформатора есть не что иное, как реактивное сопротивление рассеяния трансформатора. Это явление в трансформаторе известно как рассеяние магнитного потока.

Перепады напряжения в обмотках происходят из-за импеданса трансформатора. Импеданс – это сочетание сопротивления и реактивного сопротивления рассеяния трансформатора. Если приложить напряжение V1 по всей первичной обмотке трансформатора, возникнет компонент I1X1 как самоиндукция, благодаря реактивному сопротивлению рассеяния. (Здесь, X1 реактивное сопротивление рассеяния). Теперь, если также учитывать падение напряжения из-за сопротивления на первичной обмотке катушки, то уравнение напряжения трансформатора может легко быть написано как,

V1 = E1 + I1(R1 + jX1) ? V1 = E1 + I1R1 + jI1X1

Аналогично для вторичного реактивного сопротивления рассеяния, уравнение напряжение на вторичной обмотке,

V2 = E2 – I2(R2 + jX2) ? V2 = E2 – I2R2 ? jI2X2

Трансформатор с сердечником и обмотками (катушками)

Здесь, на рисунке выше, первичная и вторичная обмотки (катушки) изображаются как отдельные составляющие и такое расположение может привести в большому потоку рассеяния в трансформаторе, потому что есть доступное пространство для рассеяния. Но расположив вторичную и первичную обмотки концентрически, можно решить эту проблему.