Transformatorspanningsval: wat, waarom, hoe te vinden en gedetailleerde feiten

Dit artikel belicht de spanningsval van de transformator en de gerelateerde veelgestelde vragen. Transformatorspanningsval is een belangrijke factor die de efficiëntie en prestaties van een transformator beïnvloedt.

Veel redenen kunnen de spanningsval van de transformator veroorzaken. De twee belangrijkste factoren zijn belasting en interne weerstand van de voeding. De spanningsvalmeting verschilt matig in enkelfasige transformatoren tot driefasige transformatoren. Beide spanningsdalingen van de transformator zijn functies van stroom, reactantie en weerstand.

Lees meer over….Hoe verhogen transformatoren de spanning om de stroom te verlagen: uitgebreide veelgestelde vragen

Wat is de spanningsval van de transformator?

Laden weerstand en cumulatieve reeksen weerstand in de primaire wikkeling en secundaire wikkeling van de transformator resulteren in een spanningsval van de transformator. Deze worden veroorzaakt door onjuiste wederzijdse inductie.

De spanningsval van de transformator wordt ook wel 'spanningsregeling' genoemd, omdat de spanning daalt als gevolg van een toename van de belastingsweerstand. Spanningsregeling toont de hoeveelheid spanningsval die optreedt in de secundaire wikkeling/belasting van de transformator. De spanningsval van de transformator wordt ook beïnvloed door de I2R verliezen.

Equivalent circuit van een echte transformator
Equivalent circuit van een echte transformator; Afbeelding tegoed: Wikipedia

Oorzaken van spanningsval in transformator?

De interne weerstand van de bron is de belangrijkste reden voor: spanningsval in een circuit. Hoe meer we stroom uit de voeding halen, hoe meer de spanning daalt over de interne weerstand en hoe minder de algehele bronspanning.

Als er een kleine belasting is aangesloten over de secundaire wikkeling van de transformator, induceert de belastingsimpedantie stroom door de interne wikkeling. Door de impedantie van de interne spoelen van de transformator daalt de spanning. Ook is de lekreactantie verantwoordelijk voor de verandering in de uitgangsklemspanning.

Lees meer over…Wederzijdse inductantietransformator: gelijkwaardig circuit met wederzijdse inductie en 10+ kritische veelgestelde vragen

Spanningsval in transformatorformule?

Transformator spanningsval is een belangrijke factor die de efficiëntie van een elektrisch systeem beïnvloedt. Overmatige spanningsval in de transformator kan leiden tot lage spanning in het deel van het systeem waar de belasting aanwezig is.

De formule voor het berekenen van de spanningsval van de transformator-

Eenfasige transformator: spanningsval

CodeCogsEqn 8

Driefasige transformator: spanningsval

CodeCogsEqn 9

waar: 

Vd = spanningsval

R = weerstand 

X = reactantie

Θ = arbeidsfactorhoek

Hoe de spanningsval in de transformator te berekenen?

We kunnen bereken de spanningsval in een transformator in een geschatte of exacte vorm. We moeten de weerstand en reactantie kennen om elke vorm van spanningsval in de transformator te achterhalen.

De geschatte transformatorspanningsval verwijst naar de primaire zijde

CodeCogsEqn 10

en naar de secundaire kant

CodeCogsEqn 11

De exacte spanningsval van de transformator

CodeCogsEqn 12

Geschatte spanningsval in een transformator?

Bij nullast is de geïnduceerde spanning aan de primaire zijde hetzelfde als de aangelegde spanning, en de geïnduceerde spanning aan de secundaire zijde is hetzelfde als de secundaire klemspanning. Stel, bij onbelast, 0V2 is de secundaire klemspanning. Dus we kunnen zeggen E2 = 0V2. Laten we zeggen V2 is de secundaire spanning bij belasting. Figuur 1 toont het fasordiagram van een transformator die secundair wordt genoemd.

In figuur 1 zijn R02 en X02 respectievelijk het net gelijkwaardige weerstand en reactantie van de transformator, verwezen naar de secundaire zijde. Door het midden op O te houden, tekenen we een boog die de verlengde OA snijdt bij H. Vanaf C tekenen we een loodlijn op OH die deze snijdt bij G. Nu stelt AC de exacte daling voor en AG stelt de geschatte daling voor.

De geschatte spanningsval van de transformator:

= AG = AF+ FG = AF+ BE

CodeCogsEqn 13

Dit is bij benadering spanningsval voor een achterblijvend vermogen factor.

Voor een leidende arbeidsfactor is de geschatte spanningsval I2R02cosθ – ik2 X02zonde

('+' teken staat voor achterblijvende arbeidsfactor en '-' teken staat voor leidende arbeidsfactor)

Evenzo kunnen we de spanningsval vinden die naar de primaire wordt verwezen als I1R01cosθ – ik1 X01zonde

Exacte en geschatte spanningsval van de transformator - fasediagram
Phasordiagram van de transformator waarnaar wordt verwezen naar de secundaire zijde

Exacte spanningsval in transformator?

Volgens figuur 1 is de exacte spanningsval AH. We kunnen AH vinden door GH toe te voegen aan AG die al is verkregen.

Door de rechthoekige driehoek OCG. We hebben

OC2 = OG2 + GC2

dwz OC2 – OG2 = GC2

dwz (OC – OG)(OC + OG) = GC2

dwz (OH –OG)(OC + OG) = GC2

dwz GH.2.OC = GC2 [Overwegen. OC = OG]  

CodeCogsEqn 15 1

Voor een achterblijvende vermogensfactor is de exacte spanningsval = AG+ GH

CodeCogsEqn 16

Voor de leidende arbeidsfactor is de exacte spanningsval 

CodeCogsEqn 16 1

Over het algemeen is de exacte spanningsval

CodeCogsEqn 18

Veelgestelde vragen

Spanningsval transformator onder belasting?

Over het algemeen berekenen we de primaire spanning van een step-up transformator bij de primaire wikkeling. De belasting is verbonden met de secundaire. We verbinden ons met een lange draad die de primaire en de AC-spanningsbron verbindt.

Hiervoor verlaagt de weerstand van de draad de primaire spanning. De wisselspanningsbron kan soms niet omgaan met de belasting die wordt toegepast op de secundaire aansluiting van de transformator. Overbelasting van de transformator veroorzaakt een zeer hoge primaire stroom. Om al deze redenen, transformatorspanning zakt onder de last.

Lees meer over…Transformatorvoorbeeld: uitputtende lijst met voorbeelden

Spanningsval transformator tijdens het starten van de motor?

Wanneer een inductiemotor op volle spanning start, kan deze zelfs vijf tot tien keer of meer van de totale belastingsstroom van de motor trekken en een negatief effect hebben. Dit fenomeen wordt ook wel het starten van een lijn genoemd.

Deze lijnstartstroom van de motor duurt totdat de motor het synchrone of nominale toerental bijna nadert. Bij deze startomstandigheden hebben de motoren zeer lage vermogensfactoren (ongeveer 10-30 %). Het gecombineerde effect van een hoge startstroom en een lage arbeidsfactor resulteert in de spanningsval over de motoren.

Inductiemotor - Wikipedia
Equivalent circuit voor inductiemotor; Afbeelding tegoed: Wikipedia

Transformator spanningsval stroom?

De spanningsval van de transformator is de maat voor de spanning die verloren gaat door de hele of een deel van de transformator als gevolg van weerstand/impedantie. De spanning in een transformator daalt wanneer de stroom toeneemt vanwege de bronimpedantie. 

Stroom is de drijvende kracht voor de spanningsval in een transformator. Wanneer de stroom door de transformatorwikkelingen gaat, daalt de spanning. Wanneer er stroom door de primaire wikkeling vloeit, ontstaat er magnetische flux. Deze flux, die door de secundaire wikkeling wordt geleid, laat stroom door de belasting stromen.

Lees ook: