3. Тр при нагрузке. Векторная диаграмма, внешние характеристики и схема.

Работа при нагрузке. ВД.

В Д и МДС обмоток

Вторичная обмотка замкнута на сопротивление нагрузки. ЭДС взаимной индукции в цепи вторичной обмотки вызывает ток возбуждения вторичной цепи. ВД МДС обмоток трансформатора:

МДС ХХ первичной обмотки. Она создает в сердечнике первичной обметки трансформатора магнитный поток амплитудой Φ_m

Фаза тока относительно ЭДС будет определяться как характером нагрузки, так и собственным сопротивлением вторичной обмотки (вторичная обмотка имеет активно индуктивное сопротивление, следовательно ток будет отставать от ЭДС

вектор МДС вторичной обмотки трансформатора работающего под нагрузкой. Этот вектор находиться в фазе с вектором .

Из ВД видно, что вектор имеет размагничивающую составляющую относительно , то есть результирующая МДС будет меньше, а значит, поток в сердечнике трансформатора должен бы уменьшиться. Или в соответствии с принципом Ленца ЭДС самоиндукции вторичной обмотки имеет такое направление, что ток, вызванный ею, препятствует внешнему магнитному потоку, создавая свой собственный магнитный поток φ₂. Результирующий магнитный поток в сердечнике должен бы уменьшиться.

На основании второго закона Кирхгофа запишем уравнения напряжения для ТР

или

(*)

В соответствии с вышесказанным ЭДС самоиндукции первичной обмотки должна бы уменьшиться и тогда в соответствии с (*) ток начнет увеличиваться ровно на столько, чтобы скомпенсировать МДС вторичной обмотки, то есть МДС первичной обмотки возрастет на величину

На основании ВД МДС первичной обмотки ТР

(**)

– МДС холостого хода первичной обмотки

- нагрузочная составляющая МДС первичной обмотки (компенсирующая размагничивающее действие МДС вторичной обмотки)

(***)

Следовательно при холостом ходе ТР магнитный поток взаимной индукции Φ_mв сердечнике ТР создается МДС холостого хода первичной обмотки и тогда в соответствии с (***) при нагрузке ТР этот же магнитный поток создается совместным действием МДС первичной и вторичной обмоток ТР.

Это значит, что при переходе к нагрузке амплитуда магнитного потока в сердечнике ТР не изменится и это утверждение находится в полном соответствии с выражением

;

то есть для данного ТР амплитуда магнитного потока взаимной индукции определяется только действующим значением первичного напряжения.

В действительности с увеличением нагрузки, из-за падения напряжения на первичной обмотке магнитный поток взаимной индукции незначительно снижается (в пределах 2,5 – 3 %)

Построение векторных диаграмм основывается на использовании 3 формул:

(1)

(2)

(3)

Эквивалентная схема замещения ТР с электрической связью:

ВД трансформатора при нагрузке:

активная нагрузка

активно-индуктивная нагрузка

Построение:

1) строим ; 2) Строим под углом α относительно ; 3)Вектора отстают от на угол ; 4) дальнейшие построения выполняются на базе уравнении (1), (2), (3); 5) Определим фазу тока относительно ; 6) По уравнению (2) строим вектор вторичного напряжения . Треугольник 2 – треугольник падения напряжения на сопротивлении вторичной обмотки. 7) По выражению (3) строим вектор первичного тока. 8)По уравнению (1) строим вектор первичного напряжения

Выводы: при уменьшении , то есть при переходе от активной к активно индуктивной нагрузке уменьшается напряжение на зажимах вторичной обмотки и при этом увеличивается потребление тока первичной обмоткой.

При переходе от холостого хода к нагрузке напряжение падает и это падение зависит как от величины тока вторичной обмотки, так и от его фазы.

Из сравнения ВД видно, что переход от активной к активно-индуктивной нагрузке сопровождается увеличением первичного тока из-за увеличения размагничивающего действия тока при индуктивной нагрузке.

Так как при переходе отк индуктивной нагрузке ток возрастает, то треугольник 1 падения напряжения на сопротивлении первичной обмотки возрастает, то есть на индуктивной нагрузке будет иметь большие размеры, а значит и напряжение при индуктивной нагрузке будет больше.

Из векторной диаграммы и выражения (2) следует, что зависит от тока вторичной обмотки , то есть при активной нагрузке и индуктивной нагрузке вторичное напряжение уменьшается при увеличении вторичного тока.

Внешние характеристики ТР

при

На холостом ходуТР напряжение на зажимах вторичной обмотки ; ; ; ; при

С учетом этого и (1), (2), (3) вторичное напряжение при переходе от холостого хода к нагрузке трансформатора уменьшается из-за падения напряжения на сопротивлении первичной и вторичной обмоток.

Из ВД видно, что при переходе от активной нагрузки к индуктивной вторичное напряжение снижается больше, это обусловлено увеличением размагничивающего действия МДС вторичной обмотки при переходе от активной нагрузки к индуктивной той же величины.