Режими роботи трансформатора.

Трансформатор так само, як і синхронний генератор, може працювати в трьох основних режимах: у режимі холостого ходу, під навантаженням і в режимі раптового короткого замикання. Останній режим роботи трансформатора, коли вторинна обмотка замикається накоротко, як правило, супроводжується великими кидками струму, які можуть викликати аварію трансформатора.

Холостий хід трансформатора

Холостим ходом трансформатора називається такий режим його роботи, коли на первинну обмотку подана напруга і по ній проходить струм /0 (мал. 14,3), а вторинна обмотка розімкнена і, отже, вторинний струм рівний нулю. Струм же, що протікає в цьому випадку по первинній обмотці, називається струмом холостого ходу.

Рис. 16 Схема холостого ходу трансформатора

Струм холостого ходу, проходячи по первинній обмотці, створює основний магнітний потік трансформатора ф. який замикається в сердечнику і охоплює обидві обмотки трансформатора, а також потік розсіяння Фс1, який замикається через повітря і охоплює тільки первинну обмотку. Основний магнітний потік індукує в первинній обмотці е р с Е₁, а у вторинній — е р с Е₂.

Потік розсіяння, що становить звичайні декілька відсотків від основного потоку, індукує в первинній обмотці е р с розсіяння і тим самим обумовлює індуктивний опір первинної обмотки. Крім того, первинна обмотка володіє активним опором г₁, на подолання якого витрачається частина прикладеної напруги.

Таким чином, на підставі закону рівноваги е р с можна сказати, що напруга, прикладена до первинної обмотки трансформатора, у будь-який момент часу врівноважує е р с E₁, активне І₀r₁ і індуктивне І₀x₁ падіння напруги.

Оскільки всі ці величини є геометричною сумою прикладеної напруги, то математично цю суму можна записати так:

Форм. 41

де E₁ — е р с самоіндукції, протидіюча прикладеній напрузі U₁ і звана тому зворотною або протиелектрорушійною силою.

На підставі цього рівняння, що є рівнянням рівноваги е р с, побудуємо векторну діаграму холостого ходу трансформатора.

Для цього відкладемо по горизонталі вектор магнітного потоку Ф (рис. 17), а від нього у бік випередження на кут а — вектор струму I₀ - Це відставання викликається наявністю втрат в сердечнику трансформатора Вектори е р с Е₁ і Е₂ слід побудувати під кутом 90° у бік відставання від вектора Ф, оскільки всяка е р с, індукована змінним потоком, відстає в своїх змінах від потоку на чверть періоду.

Вектор І₀r₁ буде у фазі із струмом І<sub0< sub=""></sub0<>, а вектор І₀х₁ випереджатиме на 90° вектор струму. Вектор напруги U₁ буде геометричною сумою Е₁ і векторів падіння напруги. Напруга на затисках вторинної обмотки рівно її е р с, тобто U₂ = Е₂ оскільки при холостому ході у вторинній обмотці немає струму.

Рис. 17 Схема холостого ходу трансформатора

З діаграми видно, що струм холостого ходу І₀ відстає від напруги, прикладеної до первинної обмотки трансформатора, на кут, близький до 90°, тобто він є практично реактивним струмом.

Таким чином, трансформатор при холостому ході для мережі є реактивним навантаженням. Струм І₀, що йде тільки на створення магнітного потоку Ф, і називається струмом, що намагнічує трансформатор