Transformatörünüzün Gerilimi Yük Altında Neden Düşüyor? Düzenleme ve Yüzde Empedans (%Z)

giriiş

Bir su musluğu hayal edin: Tamamen açın ve musluktaki basınç biraz düşer çünkü borunun kendisi akışa direnir. Bir transformatör aynı numarayı elektrikle yapar. Görevi AC voltajını değiştirmektir; ancak bir yükü bağladığınız ve akım akmaya başladığı anda, çıkış voltajı artık tam olarak isim plakasında yazılı sayı değildir. Ne kadar "sarktığına" voltaj regülasyonu denir ve bunun altında yatan neden, genellikle yüzde empedans (%Z) olarak belirtilen transformatörün dahili empedansıdır .

İlke ve tanım

Gerçek bir transformatör ideal değildir. Sargıları dirençlidir ve bobinler arasındaki manyetik sızıntı reaktans oluşturur. Birlikte bir seri empedans Z oluştururlar. Yük akımı I aktığında, ünite içinde bir voltaj düşüşü I·Z ortaya çıkar, dolayısıyla ikincil terminal voltajı düşer.

Gerilim regülasyonu şu şekilde tanımlanır:

Düzenleme % = (V_yüksüz - V_tam yük) / V_tam yük × %100

burada V_yüksüz, açık devre ikincil voltajıdır ve V_tam yük, nominal akımdaki voltajdır. Mükemmel bir transformatör %0 olacaktır; pratik birimler yaklaşık %2 – %5 oranında çalışır. IEC 61558-1:2017 uyarınca, nominal yük altındaki çıkış voltajı, nominal değerden %5'e kadar (veya doğası gereği kısa devre korumalı tipler için %10) sapabilir - bkz. Madde 11 (Yük altında çıkış voltajı ve çıkış akımı) ve Madde 12 (Yüksüz çıkış voltajı).

Yüzde empedans kısa devre testinden elde edilir:

%Z = (V_sc / V_rate) × %100

burada V_sc, ikincil kısa devre olduğunda tam yük akımını itmek için gereken birincil voltajdır (IEC 61558-1:2017, Madde 13 — Kısa devre voltajı). Geleneksel olarak iki rakam sayısal olarak eşittir, dolayısıyla "düzenleme" ve "%Z" sıklıkla birbirinin yerine kullanılır. Tipik değerler: dağıtım transformatörleri %4–%6 , güç transformatörleri %6–%15 , fırın üniteleri %10–%20 .

Uygulama örneği

24 V'luk bir kontrol transformatörünün hiçbir şey bağlı değilken 25,5 V ve tam nominal yükte 24,1 V okuduğunu varsayalım. Düzenleme = (25,5 − 24,1) / 24,1 × 100 ≈ %5,8 — biraz yüksek, nispeten yüksek dahili empedans sinyali veriyor. Birçok yükün tek bir transformatörü paylaştığı bir panelde, yüksek %Z'li bir ünite, motor çalıştırıldığında ışıkları karartır ve rölelerin ses çıkarmasını sağlar. Bunun tersine, şebeke ve fırın hizmetlerinde %Z kasıtlı olarak yükseltilir çünkü daha yüksek bir empedans arıza akımını sınırlar ve kesici koordinasyonunu kolaylaştırır.

Yaygın yanlış kanı/eğlenceli gerçek

Yanlış kanı: "Transformatörün ikincil voltajı sabittir; bu sadece bir dönüş oranıdır." Doğru değil: oran , yüksüz voltajı belirler; Yüklenen voltaj akıma ve yük güç faktörüne bağlıdır. Endüktif (motor) yükler düşüşü daha da kötüleştirir, bu nedenle düzenleme normalde 0,8 güç faktörü gecikmesinde belirtilir.

Eğlenceli gerçek: Kapasitif (öncü) bir yükte, reaktif düşüş dirençli olana o kadar güçlü bir şekilde karşı çıkabilir ki, tam yük voltajı aslında yüksüz voltajın üzerine çıkar - negatif düzenleme , Ferranti etkisi. Günlük dağıtımda nadirdir, ancak gerçektir.