X1 заменяет собой действие от потоков рассеяния.
, (3);
U2=I2·Zn ,
E1=4,44·W1·f·Фmax ,
E2=4,44·W2·f·Фmax ,
E1/E2=W1/W2~U1/U2=k12 – коэффициент трансформации;
Если k12<1, то трансформатор повышающий;
Если k12>1 , то трансформатор понижающий.
Изобразим схему трансформатора.
Как видно из рисунка, мы имеем два вида связи: электрическую и электромагнитную. Наша задача – освободиться от электромагнитного вида связи, то есть соединить электрически первичную и вторичную сторону.
E2”=E1=E2·k12 ,
E2”·I2”=E2·I2 ,
I2’=E2·I2/E2’=E2·I1/E2·k12=I2/k12 .
В приведенной схеме должны быть одинаковые потери активной и реактивной мощностей:
I2’2·R2’=I22·R2 ,
R2’=I22·R2/I2’2 ,
R2’=R2·k122 .
Схема электрического соединения:
Вместо двух обмоток можно зарисовать одну обмотку:
W2’=W1 ,
I1·W1+I2·W2=I10·W1 ,
I1·W1+I2”·W2”=I10·W1 ,
I1+I2=I10 – 1-ый закон Кирхгофа ;
Ток I10 при разомкнутой вторичной стороне, то есть в режиме холостого хода трансформатора, является током холостого хода.
В реальных трансформаторах I10 не превышает 7%, поэтому схема трансформатора принимает следующий вид:
Принимаем:
R1+R2’=Rk ,
X1+x2’=xk ,
Величины Rk, xk, zk называются параметрами трансформатора или параметрами упрощенной схемы замещения трансформатора. Индекс «k» означает, что эти величины определяются из опыта короткого замыкания.
Упрощенная схема замещения трансформатора:
Опыт короткого замыкания.
Опыт короткого замыкания служит для определения параметров Rk; Xk; Zk и проводится при такой величине напряжения первичной стороны при замкнутой накоротко нагрузке вторичной стороны, чтобы по первичной и вторичной обмоткам протекали номинальные токи.
U1k~(5-7)% U1н
Упрощенная схема замещения трансформатора при опыте короткого замыкания
Rk; Xk; Zk – это не трансформатор, а его расчетная схема замещения при пренебрежении потерями в стали ∆Рс; пренебрегли током холостого хода.
Rk=W/A12 Zk=U1k/A1 
Прежде чем рассчитывать схему, в состав которой входит реальный трансформатор, проводим опыт короткого замыкания и определяем величины тока, мощности и напряжения короткого замыкания. Действие реального трансформатора заменяем катушкой индуктивности без сердечника, а затем рассчитываем схему, где трансформатор заменяется действием этой катушкой индуктивности.
Внешняя характеристика трансформатора.
Для снятия внешних характеристик проводятся опыты. Так как нагрузка вторичной стороны трансформатора может быть активной, активно-емкостной или активно-индуктивной, то опыты проводятся для этих трех нагрузок.
Изменяя величину нагрузки, строим внешнюю характеристику по показанию приборов А2 и V2.
При активно-емкостной нагрузке емкостные потоки рассеивания не размагничивают сердечник, а наоборот подмагничивают его, увеличивая его трансформаторное ЭДС. В точке a напряжение становится равным ЭДС и за счет насыщения сердечника будет уменьшаться.
Нормальный или номинальный режим работы трансформатора осуществляется при температуре охлаждающей среды (воздух, масло) равной 750С.
Автотрансформаторы.
Автотрансформатор имеет одну обмотку, которая работает как первичная, так вторичная сторона.
ЛАТР – лабораторный автотрансформатор.
При незначительном (не более 30%) изменении вторичного напряжения по отношению к первичному доказано, что целесообразно применение автотрансформатора.
Если точка А перемещается по обмотке в широких пределах, то это ЛАТР.
Уравнение электрического равновесия такое же, как и в однофазном стержневом двухобмоточном трансформаторе:
E1=4.44·f·W1· Фmax
E2=4.44·f·W2·Фmax
f – частота;
Фmax – максимальное значение магнитного потока;
E1/E2=W1/W2=K12
Уравнение намагничивающих сил:
İ1·(W1-W2)+İ12·W12=İ10·W1
İ10 – как было доказано, это ток холостого хода
W1/W2=1.3
W1~ W2
По общей обмотке протекает ток, близкий к току холостого хода, то есть I12~I10.
Автотрансформаторы часто используются при тяжелых пусках асинхронных двигателей.
Асинхронные двигатели.
По данным литературы свыше 90% существующих двигателей переменного тока используют трехфазные асинхронные двигатели, изобретенные более 100 лет назад русским электриком М. О. Доливо-Добровольским в 1889г.. В трехфазном асинхронном двигателе возникает вращающееся круговое магнитное поле.