При построении векторной диаграммы за основу берется вектор магнитного потока, который откладывается по вещественной оси, ток холостого хода I10 опережает Ф0 на угол – угол магнитных по-

терь, зависящий от материала сердечника (обычно 7 –10 ), ЭДС

E1	E2	отстает от потока на угол						, активное падение напряжения
					2
0	0
первичной обмотки I				R совпадает по фазе с током, а индуктивное –
		1		1
		0
jx расс1I1		опережает	ток на угол				,		– угол сдвига фаз между
	0				2

напряжением и током первичной обмотки.

Значительное увеличение напряжения холостого хода недопустимо, так как вследствие насыщения сердечника может сильно увеличиться ток холостого хода. Обычно U10 не должно быть больше

1,1 U1ном .

Опыт холостого хода трансформатора при номинальном пер-

вичном напряжении	U1	U1ном является основным при испытании
	0

трансформатора.

10.3.2. Опыт короткого замыкания трансформатора

Опыт короткого замыкания трансформатора проводят при пониженном напряжении на первичной обмотке, номинальном вторичном токе I2к = I2ном и короткозамкнутой вторичной обмотке.

Условие проведения опыта – напряжение (U1к) первичной обмотки должно составлять от 5 до 12 % U1ном, а ток вторичной обмотки не должен превышать I2ном. (рис. 78). Этот опыт служит для определения важнейших параметров трансформатора: мощности потерь в проводах обмоток, внутреннего падения напряжения и т. п.

Уравнение равновесия трансформатора при коротком замыкании следующее:

E	R	jx	расс	I	2к	, так как U2к = 0.
2к	2	2

125

I

PA1

I

1к

2к

P

1к

PA2

U1к

U 2к = 0

Рис. 78

Действующее значение E2к составляет 2–5 % E2 в рабочем режиме. Пропорционально значению ЭДС уменьшается магнитный поток в сердечнике, а вместе с ним намагничивающий ток и мощность потерь в магнитопроводе, пропорциональная Ф2. Следовательно, можно считать, что при опыте короткого замыкания вся мощность P1к трансформатора равна мощности потерь в проводах первичной и вторичной обмоток, а потерями в стали сердечника (из-за их относительной малости) можно пренебречь.

P1к = R1 I1к2 + R2 I2к2 = R1 I1к2 + R2 I 22к .					(10.1)
Так как намагничивающим током I1				ввиду его малости можно
			0
пренебречь, то на основании уравнения (10.1) I1к					I 2к .
Тогда
P	R	R	I 2	R I 2	,
1к	1	2	1к	к 1к

где Rк – активное сопротивление короткого замыкания трансформатора.

По мощности потерь в трансформаторе при коротком замыкании вторичной обмотки и номинальном значении первичного тока определяется активное сопротивление короткого замыкания трансформатора

P

Rк 1к .

I12к

126

Чтобы обеспечить минимальные размеры трансформатора, конструкторы выбирают такие плотность тока в проводах и индукцию в магнитопроводе, которые соответствуют предельно допустимой температуре нагревания при работе трансформатора. По этой причине для определения мощности потерь в обмотках нагруженного трансформатора значение Rк, найденное из опыта короткого замыкания должно быть пересчитано (приведено к температуре 75 С).

Индуктивное сопротивление короткого замыкания можно считать не зависящим от температуры, поэтому оно определяется непосредственно из результатов опыта

						U1к		2
x		Z	2	R	2			R	2	.
	к		к
				к			I1к	к

Зная Rк, xк, Zк, можно определить активную и индуктивную составляющие напряжения короткого замыкания (Uк.а и Uк.р).

Напряжение короткого замыкания U1к является важным па-

раметром трансформатора, на основании которого определяются изменения вторичного напряжения нагруженного трансформатора. Этот параметр должен указываться на щитке трансформатора и в его паспорте.

10.3.3. Режим работы трансформатора под нагрузкой

Режим работы трансформатора под нагрузкой – это режим работы трансформатора, при котором на его вторичную обмотку подключается потребитель с изменяющейся величиной тока (рис. 79).

Уравнения равновесия приведенного трансформатора:

		U1		E1	I1R1	jI1x1 ;
		U	2	E2	I2 R2	jI2 x2 ,
где U2	, E2	, I2 – приведенные значения напряжения, ЭДС и тока вто-

ричной обмотки.

127

I1

I 2

A

W

A

PW

PA1

PA2

V

V

PV1

PV2

Zн

U

U1

2

Рис. 79

Выведем уравнение намагничивающих сил трансформатора. Если при режиме холостого хода поток в сердечнике

	I	w
	10	1	,
Ф0	Rм

где I10 – комплексное значение тока холостого хода в первичной обмотке; w1– число витков первичной обмотки; Rм – магнитное сопротивление, то при нагрузке

			I1w1	I2 w2		,
		Ф		Rм
где I	w	– ампер-витки первичной обмотки;			I		w – ампер-витки вто-
1	1				2		2

ричной обмотки.

Исходя из принципа саморегулирования трансформатора, необходимо, чтобы поток холостого хода всегда равнялся бы потоку в сердечнике при рабочем режиме для любой нагрузки (Ф0 = Ф), тогда можно записать:

I	w	I	w	I	w .
1	1	1	1	2	2
0

Если разделить последнее выражение на число витков первичной обмотки w1, получим

128