Векторная диаграмма трансформатора

Векторную диаграмму можно строить по уравнениям тока, ЭДС или для приведенной схемы трансформатора. Удобнее диаграмма для приведенного трансформатора, поскольку благодаря U₁ ≈ U_2;( не возникает проблемы выбора масштаба.

В реальном трансформаторе ток холостого хода наряду с реактивной составляющей I; (_р0, создающей в магнитопроводе основной магнитный поток Ф, имеет активную I; (_а0, обусловленную тепловыми потерями в магнитопроводе на вихревые токи и гистерезис. Ток I_a0 не превышает 10% от I₀. Угол δ = arctg(I_ax/I_px) = arctg(R₀/X₀) называют углом потерь. Реактивная составляющая совпадает по фазе с потоком. Пусть нагрузка Z_н трансформатора имеет активно-индуктивный характер, т. е. Z_н = R_н + jX_н.

Диаграмма строится следующим образом.

. Векторная диаг­рамма трансформатора

Из точки О в произвольном направлении строим вектор I; (_2;( и для заданной нагрузки (φ_н > 0) в направлении опережения U; (_2;(. Добавляем к U; (_2;( вектор R_2;(I; (_2;(, параллельный I; (_2;(, и вектор jX_2;(I; (_2;(, опережающий I; (_2;( на 90°. Сумма этих трех векторов образует –E; (_2;(. ЭДС E; (_2;( = E; (₁ направляем в противоположную –E; (_2;( сторону. Затем строим вектор потока (;(, опережающий –E; (_2;( = = E; (₁ на 90°. Вектор тока холостого хода I; (₀ опережает (;( на угол δ. У реальных трансформаторов δ = 5 10°. Суммируя I; (₀ и I; (₂, получаем вектор первичного тока I; (₁. Далее построения идут по первому уравнению ЭДС . К –E; (₁ добавляем вектор R₁I; (₁, сонаправленный с I; (₁, и вектор jX₁I; (₁, опережающий I; (₁ на 90°. Сумма этих трех векторов определяет U; (₁; U; (₁ » U; (_2;(. На диаграмме это условие нарушено потому, что векторы R_2;(I; (_2;(, jX_2;(I; (_2;(, R₁I; (₁, –jX₁I; (₁, I; (₀ значительно меньше векторов U; (_2;(, I; (_2;(, E; (_2;( , E; (₁, I; (_1. Поэтому вектора R_2;(I; (_2;(, jX_2;(I; (_2;(, R₁I; (₁, –jX₁I; (₁, I; (₀ для наглядности построены в увеличенном масштабе.

ОПЫТ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Опыт короткого замыкания проводится по приведенной схеме замещения для режима короткого замыкания приведена ниже.

Опыт проводится при пониженном напряжении U_1к, которое устанавливается экспериментально: при отключенном напряжении на входе замыкают накоротко зажимы вторичной обмотки. Затем медленно увеличивают U₁ до значения U_1к, при котором показание амперметра равно I_1ном. Ваттметр измеряет мощность потерь в режиме короткого замыкания P_к.

Поскольку X₀, R₀ существенно больше сопротивлений обмоток, то ток I_1к = I_1ном практически замыкается по внешнему контуру. Мощность потерь

P_к = (R₁ + R_2;()I_{1; 2ном} = 2R_2;(I_1;2ном, откуда R_2;( = R₁ = P_к/(2I_{1; 2ном}); R₂ = R_2;(/n².

Сопротивление R_к = R₁ + R_2;( называют активным сопротивлением короткого замыкания. Полное сопротивление короткого замыкания

где X_к = X₁ + X_2;( – реактивное сопротивление короткого замыкания. Из формулы следует X_к = , X₁ = X_2;( = X_к/2, X₂ = X_2;(/n².

Напряжение U_1к является важным параметром трансформатора и указывается на его щитке (в %). Активная U_1к,а, %, и реактивная U_1к,а, %, составляющие напряжения U_1к, %:

; .