Холостой ход реального трансформатора

В реальном трансформаторе существуют рассеяние, и потери в стали и в меди. Эти потери покрываются за счёт мощности Р₀, поступающей в трансформатор из сети.

, (2.23)

где I_0а – действующее значение активной составляющей тока холостого хода.

Следовательно, ток холостого хода реального трансформатора имеет две оставляющие: намагничивающую – , создающую основной поток Ф и совпадающую с ним по фазе, и активную:

(2.24)

Векторная диаграмма реального трансформатора представлена на рис. 2.9.

Обычно , поэтому на величину тока холостого хода эта составляющая влияет мало, а больше влияет на форму кривой тока и его фазу. Кривая тока холостого хода явно несинусоидальна, и сдвинута во времени относительно кривой потока на угол, называемый углом магнитного запаздывания /1/.

При замене действительной кривой тока холостого хода эквивалентной синусоидой, можно написать уравнение напряжений в комплексной форме, где все величины изменяются синусоидально:

, (2.25)

Учитывая, что ЭДС рассеяния

, (2.26)

Рис. 2.9. Векторная диаграмма реального трансформатора

или, переходя к комплексной форме и заменяя , получаем:

, (2.27)

где х₁ – индуктивное сопротивление рассеяния первичной обмотки. Тогда уравнение напряжений:

(2.28)

Здесь z₁ – полное сопротивление первичной обмотки.

Построим векторную диаграмму холостого хода трансформатора (рис. 2.11).

Согласно уравнениям (2.28), трансформатор можно представить в виде двух катушек. Одна – без стального сердечника, учитывающая потери в меди и рассеяние первичной обмотки , вторая – со стальным сердечником, учитывает основной поток, и потери в стали. Параметры намагничивающего контура . Схема замещения трансформатора в режиме холостого хода представлена на рис. 2.10.

Рис. 2.10. Схема замещения трансформатора,

Режим холостого хода

Рис. 2.11. Векторная диаграмма напряжений

Трансформатора, режим холостого хода

Лекция 2

1.5 Работа 1-фазного трансформатора при нагрузке

При нагрузке по вторичной обмотке протекает ток i₂ (рис. 2.12).

Рис. 2.12. Работа трансформатора при нагрузке

Основной поток создаётся совместным действием МДС первичной и вторичной обмоток:

, (2.29)

или в комплексной форме:

. (2.30)

При холостом ходе эта МДС создаёт поток с амплитудой Ф_m, который наводит ЭДС Е₁, а так как

, (2.31)

то, следовательно, если U₁ = const, то при изменении нагрузки от нуля до номинальной, результирующая МДС должна оставаться постоянной. При нагрузке по вторичной обмотке протекает ток , создающий МДС . Воздействие МДС на основной магнитный поток можно объяснить с помощью правила Ленца. В соответствии с этим правилом, наведённая в обмотке ЭДС е₂ создаёт в обмотке такой ток i₂, который своим магнитным действием направлен против причины, вызвавшей появлении этой ЭДС. Причиной наведения ЭДС е₂ во вторичной обмотке является основной магнитный поток Ф, следовательно, ток создаёт МДС , направленную встречно потоку Ф, т.е. находящуюся с ним в противофазе и стремящуюся ослабить этот поток.

Таким образом, МДС вторичной обмотки оказывает на магнитопровод размагничивающее действие. Так как =const , то первичная МДС возрастает, и в ней появляется составляющая для компенсации МДС вторичной обмотки. Векторная диаграмма МДС представлена на рис. 2.13.

Рис. 2.13. Векторная диаграмма МДС