Режимы работы трансформатора.

1 Режим холостого хода:  I₂=0 нет нагрузки

I₀ - ток х. х. (в первой обмотке)

Ф~I₀*w₁ (w₁ - количество витков первой обмотки)

Ф®Е₂»U₂₀

I₀ - мал» 3-5 % от I_1н

k=U₁/U₂₀ - коэффициент трансформации.

к=Е₁/Е₂= v ₁ / v ₂,

 

где Е₁=4.44fv₁Ф_m, Е₂=4.44fw₂Ф_m, f» 50 Гц, w₁,w₂ - количество витков 1 и 2 обмотки.

Векторная диаграмма при холостом ходе (а - точная, б – приближенная):

 

d= (5-8)° - угол магнитных потерь.

2 Режим нагрузки:

           

I₂¹0  U₁®I₁®Ф₁®Е₂®U₂®I₂

 

Ф=Ф₁ +Ф₂         

 Е₁= 4,44fv₁Ф

Ф_d1®Е_d1~jI₁x_1,

Ф_d2~jI₂x_2, где x₁, x₂- реактивные индуктивные сопротивления 1и 2 обмотки.

r_1, r₂ – активные сопротивления 1 и 2-ой обмоток.

(1) _,

_{(2) ,}

- уравнение намагничивающих сил.

(3)

 

Векторная диаграмма нагруженного трансформатора.

Построе­ние векторной диаграммы нагруженного трансформатора удобно начать, взяв в качестве исходного вектора напряжение U₂ на за­жимах вторичной обмотки (рисунок).

Параметры обмоток (w₁, w ₂, r ₁, r_2, x₁, x₂ ), данные холостого хода (I_{0, Ðd}), величина и характер нагрузочного сопротивления (z_н, cosj_нагр) принимаются при этом известными. Вектор тока I₂=  отложен под углом j₂=j_нагр                                             к вектору напряжения U₂.

Во вторичной обмотке индуктируются э. д. с. E₂ (главным по­током) и э. д. с. E_2d (потоком рассеяния). Напряжение U₂ равно сумме этих э. д. с. за вычетом падения напряжения в активном сопротивлении r₂:

Подставляя в это уравнение , получим

.

Пользуясь уравнением, строим вектор э. д. с. E₂.Затем определяем значение  и откладываем вектор E_1,совпадающий по фазе с вектором E₂.

М ожно определить амплитуду главного магнитного потока Ф_m.Откладываем вектор Ф_m, учитывая, что он опережает по фазе э. д. с. E₁и E₂ на четверть периода.

Под углом d к вектору Ф_m откладываем вектор тока холо­стого хода I₀.Ток первичной обмотки I₁ находим, используя урав­нение намагничивающих сил:

Напряжение U₁, приложенное к первичной обмотке, опреде­ляется из уравнения

.

 Из выражения видно, что потребляемый трансформатором ток I₁ можно рассматривать как геометрическую сумму двух со­ставляющих: тока холостого хода I₀, поддерживающего главный магнитный поток Ф, и нагрузочного тока

 - , компенсирующего размагничивающее действие тока вторичной обмотки.

 

 

Схема замещения трансформатора и определение параметров замещения.

 

Расчет трансформатора по векторной диаграмме производится неточный, поэтому трансформаторы рассчитывают по рассматриваемой электрической схеме, то есть трансформатор заменяют электрической схемой.

    r_1, x₁, r₂,x₂  -активные и индуктивные

сопротивления первой и второй обмоток.

 r_0, x₀ – активное и индуктивное сопротивление сердечника.