Режим холостого хода трансформатора

Принцип работы в режиме холостого хода. Режимом холостого хода называется режим работы трансформатора при разомкнутой вторичной обмотке          (рис. 2.5). При питании первичной обмотки от источника синусоидального напряжения U1 ток первичной обмотки i1x (МДС ) вызывает в магнитопроводе синусоидальный магнитный поток Ф, который, пронизывая обмотки с числами витков и , наводит в них согласно закону электромагнитной индукции ЭДС е1 и e2.

Действующие значения этих ЭДС т. е. ЭДС в обмотках пропорциональны числам витков.

Коэффициент трансформации. Коэффициентом трансформации называется отношение номинального высшего напряжения трансформатора к номинальному низшему  напряжению:

(2.2) причем под номинальными на­пряжениями  понимаются  номинальные напряжения в режиме холостого хода. Так как в этом режиме (падение напряжения в обмотке мало, так как ток холостого хода I1x много меньше номинального), a E2=U2, то для понижающего трансформатора (U1>U2)

, а для повышающего (), т. е. всегда и (2.3)

По формулам (2.1),(2.2),(2.3) можно рассчитать основные параметры трансформатора: коэффициент трансформации,  действующие ЭДС,  витки и магнитный поток.

ЭДС рассеяния и напряжения рассеяния. Некоторая часть потока, называемая потоком рассеяния, не замыкается по магнитопроводу, хотя и охватывает первичную обмотку – эта часть потока наводит в первичной обмотке ЭДС рассеяния, которую можно представить падением напряжения на индуктивном сопротивлении рассеяния , где , α — потокосцепление рассеяния  первичной обмотки. Действительно, или в комплексной форме                                   .

Уравнение электрического состояния первичной обмотки. Будем рассматривать первичную обмотку трансформатора как приемник электрической энергии. При такой трактовке функции обмотки выберем положительное направление ЭДС против положительного направления тока i, показанного на рис. 2.5. Изменение направления ЭДС на схеме равнозначно изменению фазы ЭДС на 180° или изменению знака в законе электромагнитной индукции, который в этом случае принимает вид: или для ЭДС самоиндукции , и ЭДС опережает по фазе магнитный поток на 90°.

Уравнение, записанное для контура первичной обмотки по второму закону Кирхгофа (рис. 2.5):

или

,

где — падение напряжения на активном сопротивлении первичной обмотки;падение напряжения на сопротивлении рассеяния первичной обмотки. То же уравнение в комплексной форме:

. (2.4)

Векторная диаграмма трансформатора.

Векторная диаграмма работающего в режиме холостого хода трансформатора (рис. 2.6) построена на основании уравнения (1.4). С нулевой начальной фазой выбран магнитный  поток, т.е. . Ток опережает по фазе магнитный поток  на угол потерь.

Относительно вектора с опережением на угол 90° построены векторы ЭДС и , так как в комплексной форме ЭДС и поток при выбранном направлении ЭДС связаны соотношением .

Вектор на основании уравнения (2.4) равен сумме векторов (последний совпадает по фазе с вектором ) и (опережает вектор тока на угол 90°).

Adblock
detector