Режим холостого ходу

Режим роботи трансформатора, при якому до первинної його обмотки підводиться напруга мережі, а вторинну обмотку розімкнено, називається холостим ходом трансформатора 7.3а

В цьому режимі у вторинній обмотці зовсім немає струму, а в первинній проходить струм, який становить 5 – 8% номінального. Цей струм називається струмом холостого ходу трансформатора.

Як і кожний струм у колі з індуктивністю, він відстає від напруги на кут 90 . Струм холостого ходу створює в магнітному колі магнітний потік Ф , який оскільки відсутні струм І та потік Ф , є результуючим потоком. Цей потік пронизує обидві обмотки трансформатора, індукуючи в першій проти – е. р. с. Е , а в другій – е. р. с. Е .

Через те що е. р. с. Е і Е створюються одним і тим же магнітним потоком, то вони збігаються за фазою. Е. р. с. Е , яка протидіє прикладеній напрузі U , буде спрямована проти неї, тобто зсунута щодо неї на кут 180 .

Оскільки струм холостого ходу І є змінним синусоїдним,створений ним магнітний потік Ф також буде змінним синусоїдним. Практично він збігається за фазою зі струмом І . Всі величини, що характеризують трансформатор зображені на спрощеній векторній діаграмі 7. 3б.

Як випливає з діаграми, зсув фаз між струмом у первинній обмотці (І ) та напругою мережі (U ) дорівнює 90 ( звичайно він трохи менший від 90 ). Внаслідок цього трансформатора в режимі холостого ходу дуже низький (0,2 – 0,3). Отже, наявність в електроустановках трансформаторів, які працюють вхолосту ( або недовантажені ), погано відбивається на коефіцієнті потужності цих установок.

При холостому ході потужність, яка підводиться в мережі до первинної обмотки трансформатора, витрачається на її нагрівання від перемагнічування магнітопровода і на втрати в ньому від вихрових струмів.

Оскільки струм І дуже малий,потужністю, яка витрачається на нагрівання ним обмотки, звичайно нехтують і вважають, що при холостому ході відбувається лише втрати в залізі трансформатора, тобто втрати на гістерезис і вихрові струми.

Нормальний режим роботи трансформатора

Якщо вторинну обмотку трансформатора замкнено на якийсь опір (7.4 це активний опір R), то такий режим роботи трансформатора називається нормальним, або режим роботи під навантаженням.

При вмиканні у вторинну обмотку трансформатора опору в ній утворюється струм навантаження І , який створює магнітний потік Ф , що протидіє магнітному потоку Ф , створюваному струмом у первинній обмотці. Внаслідок цього у магнітопроводі трансформатора створюється сумарний магнітний потік Ф, який дорівнює різниці магнітних потоків Ф і Ф .

Сумарний магнітний потік Ф при будь-якому навантаженні трансформатора, в тому числі й при навантаженні, що дорівнює нулю (холостий хід), залишається майже незмінним.

Пояснюється це ось чим. При збільшенні навантаження у вторинній обмотці трансформатора зростає магнітний потік Ф і спочатку сумарний магнітний потік Ф зменшується. Внаслідок цього спадає також проти-е. р. с. первинної обмотки Е , створювана сумарним магнітним потоком Ф, так що рівновага між Е і напругою мережі U порушується. Струм у первинній обмотці І збільшується до такого значення, при якому створений ним магнітний потік Ф досягає попереднього значення. Отже проти –е. р. с. Е , яка зрівноважує напругу мережі U , теж приймає попереднє значення. При зменшенні навантаження трансформатора струм І зменшується.

Таким чином, можна сказати, що в навантаженому трансформаторі струм у первинній обмотці має таке значення, яке потрібне для компенсації розмагнічуючої дії вторинної обмотки.

Наведені міркування дійсні й для потужності первинної та вторинної обмоток трансформатора: зі збільшенням потужності навантаження R відповідно зростає потужність, яку відбирає з мережі первинна обмотка трансформатора. Це явище називається саморегулюванням трансформатора. Воно властиве також всім електричним машинам.

Введемо поняття м. р. с. трансформатора. Це - добуток сили струму на кількість витків. Для первинної обмотки м. р. с.

F = I ;

для вторинної обмотки

F =I .

Оскільки струм – величина векторна, м. р. с. – теж векторна величина.

Всі три зазначені вище магнітних потоки створюються своїми м. р. с., причому м. р. с. сумарного магнітного потоку можна розглядати як геометричну суму м. р. с. первинної та вторинної обмоток трансформатора. Необхідність геометричного підсумування цих м. р. с. зумовлено тим, що між її векторами є певний кут. Отже,

F = F + F ,

або

I = I + I