Come calcolare il fattore di trasformazione

Il coefficiente di trasformazione «k» è il rapporto tra la tensione U1 ai capi del primario del trasformatore e la tensione U2 ai capi del suo secondario, determinata a regime minimo (quando sono presenti più secondari, ci sono anche diversi coefficienti k, sono determinati in questo caso a loro volta). Questo rapporto è considerato uguale al rapporto del numero di spire nei rispettivi avvolgimenti.

Il valore del coefficiente di trasformazione è facilmente calcolato dividendo gli indicatori EMF degli avvolgimenti del trasformatore in esame: l'EMF dell'avvolgimento primario - per l'EMF del secondario.

Il rapporto di trasformazione è molto importante in quanto valore con il quale l'avvolgimento secondario viene portato al primario. In condizioni operative è di grande importanza il rapporto di trasformazione della tensione, inteso come il rapporto della tensione nominale del trasformatore.

Nei trasformatori monofase non c'è differenza tra i rapporti di EMF e trasformazione di tensione, ma nei trasformatori trifase devono essere rigorosamente diversi l'uno dall'altro.

Idealmente, la perdita di potenza (sulle correnti di Foucault e per il riscaldamento degli avvolgimenti) nel trasformatore sono del tutto assenti, pertanto il rapporto di trasformazione per condizioni ideali si calcola semplicemente dividendo le tensioni ai capi degli avvolgimenti. Ma non c'è niente di perfetto al mondo, quindi a volte è necessario ricorrere alle misurazioni.

In realtà, abbiamo sempre a che fare con un trasformatore elevatore o riduttore. I trasformatori di tensione che aumentano il fattore di trasformazione sono sempre minori di uno (e maggiori di zero), per quelli step-down più di uno. Cioè, il rapporto di trasformazione indica quante volte la corrente di carico dell'avvolgimento secondario differisce dalla corrente dell'avvolgimento primario, o quante volte la tensione dell'avvolgimento secondario è inferiore a quella fornita all'avvolgimento primario.

Ad esempio, il trasformatore step-down TP-112-1 ha un fattore di trasformazione di 7,9 / 220 = 0,036 secondo il passaporto, il che significa che la corrente nominale (secondo il passaporto) dell'avvolgimento secondario di 1,2 ampere corrisponde alla corrente dell'avvolgimento primario di 43 mA.

Conoscendo il rapporto di trasformazione, misurandolo, ad esempio, con due voltmetri al minimo, puoi assicurarti che il rapporto tra il numero di spire negli avvolgimenti sia corretto. Se sono presenti più parentesi, le misurazioni vengono effettuate su ciascun ramo. Misure di questo tipo aiutano a rilevare gli avvolgimenti danneggiati, a determinarne la polarità.

Esistono diversi modi per determinare il fattore di trasformazione:

• metodo di misura diretta delle tensioni con voltmetri;

• con il metodo del ponte AC (ad esempio uno strumento portatile del tipo "coefficiente" per l'analisi dei parametri dei trasformatori trifase e monofase);

• secondo il passaporto di questo trasformatore.

Per trovare il vero rapporto di trasformazione, usano tradizionalmente due voltmetri... Il rapporto di trasformazione nominale viene calcolato dividendo i valori di tensione misurati al minimo (sono indicati nel passaporto del trasformatore).

Se selezionato trasformatore trifase, quindi le misurazioni dovrebbero essere effettuate per due coppie di avvolgimenti con la più piccola corrente di cortocircuito. Quando il trasformatore ha conduttori, alcuni dei quali nascosti sotto l'involucro, il valore del coefficiente di trasformazione viene determinato solo per quelle estremità accessibili dall'esterno per il collegamento dei dispositivi.

Se il trasformatore è monofase, allora il rapporto di trasformazione di funzionamento può essere facilmente calcolato dividendo la tensione applicata al primario per la tensione al secondario, misurata contemporaneamente da un voltmetro (con il carico collegato al secondario circuito).

Per quanto riguarda i trasformatori trifase, questa operazione può essere effettuata in diversi modi. Il primo modo è fornire tensione trifase all'avvolgimento di alta tensione di una rete trifase, oppure il secondo modo è fornire tensione monofase a un solo avvolgimento su tre, senza o con punto neutro. In ogni variante, le tensioni di linea sono misurate ai terminali omonimi degli avvolgimenti primario e secondario.

In ogni caso è impossibile applicare una tensione agli avvolgimenti che superi significativamente il valore nominale indicato sul passaporto, perché in tal caso l'errore di misura sarà elevato a causa delle perdite anche senza carico.

Il metodo migliore consiste nel misurare i rapporti di tensione tra l'avvolgimento secondario e quello primario utilizzando voltmetri ad alta precisione (classe di precisione 0,5 massimo). È ancora meglio, se possibile, utilizzare un dispositivo speciale del tipo "coefficiente -3" - un misuratore universale del coefficiente di trasformazione, che non richiede il collegamento di ulteriori fonti di tensione di rete al trasformatore.

Per analisi trasformatori di corrente, per calcolare il suo rapporto di trasformazione, viene assemblato un circuito in cui una corrente dal 20 al 100% del valore nominale passa attraverso l'avvolgimento primario del trasformatore e viene misurata anche la corrente secondaria.

Pertanto, il rapporto di trasformazione del trasformatore di corrente si trova empiricamente: il valore numerico di una data corrente primaria I1 viene diviso per il valore della corrente misurata nell'avvolgimento secondario I2. Questo sarà il rapporto di trasformazione del trasformatore di corrente. Il valore trovato viene confrontato con il valore del passaporto, se presente.

Un trasformatore di corrente con più avvolgimenti secondari può essere pericoloso. Prima di iniziare le misurazioni, tutti gli avvolgimenti secondari del trasformatore di corrente vengono cortocircuitati, altrimenti potrebbe essere introdotto un EMF misurato in kilovolt, pericoloso per la vita umana e le apparecchiature. La maggior parte dei trasformatori di corrente richiede la messa a terra del circuito magnetico, per questo sulle loro scatole è presente un terminale speciale, contrassegnato dalla lettera «Ж» — messa a terra.