Т

Рисунок 4.5 – Векторная

Диаграмма холостого хода трансформатора

аким образом, можно записать

. (4.14)

Обычно I_0а<< I_0р и приближенно считают, что в режиме холостого хода ток I₀, в основном, намагничивающий, т.е. I₀ ≈ I_0р.

В целом вектор тока опережает вектор Ф_о на некоторый угол δ, называемый углом потерь

(4.15)

где r_m и x_m – активное и индуктивное сопротивления ветви намагничивания.

Следует отметить, что на рисунке 4.5 векторы показаны для наглядности в сильно увеличенном масштабе.

4.2.2. Работа трансформатора под нагрузкой

Нагрузочным или рабочим называется режим работы трансформатора, при котором к первичной обмотке подведено напряжение U₁, а к вторичной подключены потребители Z_Н (рисунок 4.6), так что I₂ > 0.

Рисунок 4.6 – Нагрузочный режим

Однофазного трансформатора

Это основной режим, при котором вторичный ток изменяется в пределах 0 < I₂ ≤ I_2Н , а коэффициент мощности cosφ₂ определяется характером нагрузки и может изменяться от нуля до 1,0. Особенности взаимодействий в рабочем режиме трансформатора определяются тем, что ток I₂ создает МДС F₂ = I₂W₂ и соответствующий магнитный поток Ф₂, действующие встречно по отношению к МДС F₁ и потоку Ф₀, т.е. в соответствии с принципом Ленца реакция вторичной обмотки направлена на уменьшение основного магнитного потока взаимоиндукции Ф₀, созданного при холостом ходе. Однако, поскольку подводимое к первичной обмотке напряжение не изменяется, а оно, в основном, уравновешивается ЭДС Е₁₀, то поток Ф₀ не должен изменяться, что соответствует уравнению равновесия

(4.16)

Для поддержания неизменным магнитного потока при переходе от холостого хода трансформатора к нагрузке МДС I₀W₁ первичной обмотки увеличивается до такой величины I₁W₁, при которой компенсируется размагничивающее действие МДС вторичной обмотки I₂W₂. При этом закон Ома для магнитной цепи трансформатора в рабочем режиме записывается в виде

Левые части соотношений (4.17) и (4.2) одинаковы, поэтому справедливо равенство

которое называют уравнением равновесия МДС трансформатора.

Из последнего равенства получают уравнения равновесия токов, которые записывают в виде

, (4.19,a)

или

. (4.19,б)

При нагрузках, близких к номинальной, током холостого хода иногда пренебрегают и уравнение (4.19, б) упрощается

≈ (4.20)

откуда следует соотношение

.

Таким образом, соотношение токов при нагрузках, близких к номинальной, определяется соотношением числа витков, причем оно

обратно пропорционально коэффициенту трансформации. Поэтому для номинального режима можно записать приближенное равенство

U₁I₁ ≈ U₂I₂ , (4.22)

из которого следует, что полная мощность, потребляемая трансформатором из сети, примерно равна полной мощности, отдаваемой потребителю.

Схема замещения первичной обмотки при переходе от режима холостого хода к нагрузке не изменяется, однако первичный ток увеличивается до значения I₁ (рисунок 4.7,а), что должно найти отражение в уравнении равновесия ЭДС первичной обмотки при нагрузке

. (4.23)

Т

Рисунок 2.6

ок вторичной обмотки подобно току первичной обмотки создает магнитный поток рассеяния Ф_рс2, действие которого учитывается или величиной ЭДС самоиндукции Е_рс2, или уравновешивающим ее па­дением напряжения I₂x₂, на индуктивном сопротивлении рассеяния

x ₂ = ωL₂ , (4.24)

где L₂ - индуктивность рассеяния вторичной обмотки.