Výpočet rozptylovej reaktancie transformátora Vo väčších transformátoroch je X σk oveľa väčšia ako R k a preto si vyžaduje veľkú pozornosť. Ak magnetické napätia oboch vinutí sú presne rovnaké, t.j. N 1 I 1 = -N 2 I 2, výsledný tok možno oproti rozptylovým zanedbať. Existujú teda len rozptylové toky, každý spriahnutý so svojím vinutím. Existencia rozptylu vplýva na viac základných vlastností transformátora. V ustálenom chode vplýva na výšku sekundárneho napätia, ovplyvňuje podmienky paralelného chodu, vplýva na dodatočné skraty, atď. Aj v prechodných stavoch náhly skrat obmedzuje resp. určuje hodnotu prúdov nakrátko a tým mechanické a tepelné prechody. Preto určenie X σk a tým aj u k je jednou zo základných úloh teórie transformátora a u k jednou zo zaručených hodnôt transformátora, ktorá sa kontroluje podľa STN. Na výpočet X σk treba poznať rozloženie rozptylového magnetického toku v priestore a rešpektovať ho, čo je veľmi komplikované i pre jednoduché vinutia. Rozptylový priestor je spoločný pre obidva rozptylové toky, takže ich nemožno oddeliť a výpočet sa robí pre celú X σk naraz, pričom sa sekundárne hodnoty prepočítavajú na primárne, t.j. uvažuje sa počet závitov N 1. Rez transformátorom s označením smerov prúdov a rozptylových magnetických tokov
Rozptylové indukčné čiary oboch rozptylových tokov majú medzi vinutiami súhlasný smer. Uzatvárajú sa nielen priestorom medzi cievkami, ale aj obidvoma cievkami. Preto sa pracuje s tzv. redukovanou šírkou medzery medzi vinutiami: a s touto hodnotou sa počíta plocha, cez ktorú sa rozptylový tok uzatvára. Rozptylovú reaktanciu vypočítame podľa vzťahu: 2 kde Λ σ je magnetická vodivosť rozptylových ciest. Všeobecne platí: 1 1 kde l je dĺžka siločiary rozptylového toku, v tomto prípade je to L c a S je plocha daná medzikružím na strednom priemere D s a šírke b. 2 Odvodenie L σ a šírky plochy, cez ktorú prestupuje rozptylový tok vinutiami: D s Φ L c N 2 N 1 x a 2 b dx a 1 Obrázok pre odvodenie L σ Ak počet závitov, s ktorými je príslušná indukčná čiara spriahnutá v mieste x je:! " %&, potom do vzťahu pre indukčnosť dosadíme druhú mocninu! " %& a dostaneme: ' # ( % )% *
podobne pre primárne vinutie so šírkou cievky a 1 : # Potom redukovaná šírka plochy, cez ktorú prestupuje rozptylový magnetický tok je b (s touto šírkou sa počíta L σk a X σk pozri vyššie). Zo vzťahu pre výpočet X σk vidno, že sa môže meniť podľa potreby zmenou veľkosti medzery medzi vinutiami b, ale aj šírkami a 1 a a 1 resp. L c. X σk je tým menšia, čím sú obe cievky bližšie k sebe ale b min závisí od dovolenej izolačnej vzdialenosti medzi vysoko a nízkonapäťovou cievkou. X σk ovplyvňuje veľkosť i nárast I k, preto transformátory pre usmerňovače, resp. meniče, ktoré sú vystavené častým skratom musia mať X σk a tým aj u k podstatne vyššie ako bežné transformátory rovnakého výkonu. Polarita vinutia Je daná zmyslom vinutia a označením začiatkov a koncov vinutia. Ide o vzájomnú polaritu dvoch alebo viacerých vinutí. Ak v určitý časový okamih majú dve vinutia indukované napätie toho istého smeru, hovoríme, že majú rovnakú polaritu. a) b) Polarita vinutí: a) rovnaká b) opačná Pravotočivá cievka má smer svorkového a indukovaného napätia U súhlasný so smerom magnetického toku Φ. Ľavotočivá má smer napätia opačný ako smer magnetického toku. Kombináciu pravo a ľavotočivých cievok používame vtedy, keď chceme medzi U 1 a U 2 dosiahnúť fázový posun 180.
a) c) Zapojenie transformátora Yy0: a) svorkovnica b) fázorový diagram Pre ilustráciu je napísané, že ide o pravotočivé cievky, ale normálne to nebýva napísané a predpokladá sa, že ide o pravotočivé cievky. a) b) c) Zapojenie transformátora Yy6: a) zapojenie s pravotočivými cievkami b) zapojenie s ľavotočivými cievkami c) fázorový diagram V reálnom prípade by na obr. b bolo pre sekundár napísané Ľ, aby sa tak odlíšila ľavotočivá cievka a označenie pravotočivej by bolo vynechané. Pomerné veličiny transformátora,!. % +! - 12!!! % %
% +,, 4,!, %! Pomerný alebo percentuálny činný odpor a reaktancia sa označuje ako r a x alebo ako zložky napätia nakrátko u r a u x.. + 5678 4 5678 % + 79:8 4 79:8. % 4 4 %,,! + + - - ; - 4 % Pri u k = 4-5 % je I k = (20-25)I 1N. u r, u x, resp. r, x závisia od výkonu transformátora. S rastúcim výkonom u r klesá, u x rastie a teda rastie aj φ k = u x /u r.