Belaste enkelfasige transformator

[Cerium]

Hallo,

Ik heb weer eens een vraag over de transformator. Ik heb het altijd al een moeilijk iets gevonden maar nu wil ik het echt begrijpen, vandaar deze vraag.

Stel je hebt de volgende situatie:

ScannedImage 1063 keer bekeken

ScannedImage_2 1023 keer bekeken

Je legt een sinusvormige spanning U1 aan aan de primaire spoel. Deze zorgt voor een stroom Io. Deze zal voor een flux phi1 zorgen. Deze wekt in de primaire spoel een inductiespanning E1 op. Deze is gericht zoals je ziet in het schema, ten alle tijde tegengesteld aan U1.

Deze phi1 bereikt ook de secundaire spoel. Daar zal deze een spanning E2 opwekken. Deze spannign zorgt voor een stroom I2. Deze stroom I2 wekt op zijn beurt een flux phi2 op die tegengesteld gericht is aan phi1. Het resulterend magnetisch veld neemt dus af. Dit zorgt voor een kleinere E1. Daarom wordt er een extra stroom I1' uit het net getrokken om het magnetisch veld in zijn oorspronkelijke grootte te herstellen.

Wat ik niet begrijp is het volgende:

In het vectordiagram ligt I2 in fase met U2 (en dus ook E2 want deze zijn in fase). Dit kan toch niet. I2 wekt toch een flux phi2 op en deze flux is dan volgens de wet van Hopkinson in fase met I2. En phi twee is tegengesteld aan phi 1 en ligt dus op het negatieve deel van de horizontale as. Het feit dat de vector I2 dan op U2 ligt kan dan toch niet kloppen.

Ik hoop dat mijn vraag duidelijk is. Anders zal ik hem wel anders proberen te formuleren.

Alvast bedankt

[klazon]

Het verband tussen U2 en I2 wordt bepaald door de belasting. In dit geval is dat een ohmse weerstand, dus is het logisch dat U2 en I2 in fase zijn.

[Cerium]

Maar dan zou er toch ook geen flux phi2 mogen zijn die haaks op U2 staat. Toch niet als je in de veronderstelling gaat dat deze voortgebracht wordt door I2.

De beste verklaring die ik ervoor heb is dat de belasting ohms is, en dat I2 zo goed als in fase loopt met U2, maar niet helemaal. De secundaire spoel zorgt namelijk voor een inductieve invloed. Maar deze is dan zo klein dat de projectie van de stroom I2 op de horizontale as zodanig klein is dat men ze verwaarloost. Hoewel men ze verwaarloost (niet tekent in het vectordiagram) erkent men wel dat deze kleine stroom verantwoordelijk is voor de flux phi2.

Klopt deze redenering zo een beetje?

[klazon]

Je verkijkt je toch een beetje op de invloed van de zelfinductie van de secundaire spoel.

Als ik er vanuit ga dat I2 de stroom is door de belasting, en U2 is de spanning over de belasting, en de belasting is ohms, dan kan het niet anders dan dat U2 en I2 met elkaar in fase zijn.

Al het andere volgt daaruit.

Nou moet ik eerlijk zeggen dat ik de fluxen niet in het vectordiagram zie staan. Of kijk ik er overheen?

[*_gast_Stephaan_*]

Voor de uitleg betreffende de theorie van een transformator moet je zeker niet bij mij zijn.

Ik heb wel een opmerking die voor de veiligheid van belang kan zijn.

Het voorbeeldschema in de tekening gaat over een trafo met gescheiden wikkelingen en ik neem ten volle aan dat dit voor de verklaring vd theorie door de specialisten duidelijker is. Ik vermoed ook dat de meeste industriële trafo's trouwens van dat type zijn.

Maar toch zijn de meeste huis-, tuin- en keuken trafo's, zoals bvb voor een huisbel, van het type met één enkel groot aantal wikkelingen , waar dan voor de lage spanning(en) enkele wikkelingen worden afgetapt. (Een beetje vergelijkbaar met een potentiometer ?)

Wat ik wou voor waarschuwen is dat in een trafo met niet gescheiden wikkelingen de spanning ten opzichte vd aarde altijd veel groter is dan de lage aftapspanning. (Kan het niet 130V of zelfs 220V zijn naargelang het lokale net ?)

Het is niet mijn bedoeling wijsneus te zijn en als ik het mis heb wil ik daar graag door de specialisten ter zake op gewezen worden

[klazon]

Maar toch zijn de meeste huis-, tuin- en keuken trafo's, zoals bvb voor een huisbel, van het type met één enkel groot aantal wikkelingen , waar dan voor de lage spanning(en) enkele wikkelingen worden afgetapt. (Een beetje vergelijkbaar met een potentiometer ?)

Dit is absoluut niet waar. In een beltrafo heb je altijd te maken met twee elektrisch gescheiden wikkelingen. Ze moeten zelfs ruimtelijk van elkaar gescheiden zijn, d.w.z. dat ze niet op hetzelfde been over elkaar gewikkeld mogen zijn.

Een beltrafo is een veiligheidstrafo. Het ijzerpakket is zelfs zo gevormd dat een beltrafo permanent secundair kortgesloten mag zijn, zonder dat hij in de brand vliegt.

Ik zou geen voorbeelden weten van trafo's in een huishouden waar de secundaire wikkeling onderdeel is van de primaire.

[Cerium]

Nou moet ik eerlijk zeggen dat ik de fluxen niet in het vectordiagram zie staan

Inderdaad. Ik heb enkel de netto-flux in de kring getekend.

Ik begrijp heel goed dat de stroom door een ohmse weertsand en de spanning over die weerstand in fase zijn.

Maar het klopt toch als ik zeg dat de stroom I2 ook een flux zal opwekken. En ik dacht dat een stroom en de daardoor voortgebrachte flux altijd in fase zijn. Klopt dit niet?

[klazon]

En ik dacht dat een stroom en de daardoor voortgebrachte flux altijd in fase zijn.

Klopt helemaal.

Maar geef even aan waar de fluxen dan in het vectordiagram staan want ik zie ze nog steeds niet.

[Cerium]

Ziezo, ik heb het vectordiagram aangepast.

phi2 is de flux opgewekt door de secundaire spoel. phi1 is de totale flux opgewekt door de primaire en phi1' is de reactie van de primaire op phi2.

ScannedImage_2 976 keer bekeken

[Stephaan]

klazon Bedankt voor je commentaar

zo helpje weer een misverstand uit de wereld!!

"Ik zou geen voorbeelden weten van trafo's in een huishouden waar de secundaire wikkeling onderdeel is van de primaire."

[klazon]

Cerium,

Hoe kom je aan de richtingen van de fluxen?

Je kunt feitelijk 3 fluxen onderscheiden: de phi0, dat is de flux die nodig is om het ijzer te megnetiseren. Die staat op 90 graden t.o.v. U1.

En dan heb je phi1, veroorzaakt door I1 en phi2, veroorzaakt door I2.

Die zijn beide gelijkgericht aan hun respectievelijke stromen, en dientengevolge tegengesteld aan elkaar.

Dus phi0 wijst naar rechts, phi1 naar boven en phi2 naar beneden.

[Cerium]

Ach natuurlijk. Ik heb de richting van phi1' verkeerd gekozen. Die moet idd verticaal naar boven gekozen worden en phi2 verticaal naar beneden. Stom van me.

Nu is me nog één klein dingetje niet duidelijk, ik hoop dat dit ook weer geen stomme vraag gaat zijn; Maar waarom is I1' in fase met U1?

[Cerium]

Ik denk dat ik het antwoord op mijn laatste vraag gevonden heb. I1' moet in tegenfase zijn met I2 omdat hij een flux moet opwekken die tegengesteld is aan de flux voortgebracht door I2. I2 is in fase met U2 omdat de belasting blijkbaar ohms is. En U2 en U1 zijn in tegenfase (wikkelzin). Dus I1' en I2 zijn bijgevolg in tegenfase.