8. Режим холостого хода трансформатора. Основные соотношения и векторная диаграмма трансформатора в режиме холостого хода. Особенности работы трансформатора источника несинусоидального напряжения.

Построение векторной диаграммы трансформатора в режиме холостого хода.

9. Режим короткого замыкания и опыт короткого замыкания трансформатора. Векторная диаграмма трансформатора в этом режиме.

По данным опыта короткого замыкания определяются потери короткого замыкания Р_к, которые могут быть приняты равными электрическим потерям в обмотках, и параметры трансформатора, к которым приходится обращаться при решении многих практических задач.

Под коротким замыканием трансформатора здесь понимается такой режим его работы, при котором вторичная обмотка замкнута накоротко, а к первичной обмотке подведено напряжение. Этому режиму работы соответствует схема замещения (рис. 1) при  =0.

Рис. 1. Схема замещения трансформатора.

 В схеме замещения переменным параметром является сопротивление  ; остальные ее параметры можно считать постоянными. Они могут быть определены путем расчета, а также опытным путем.

Так как сопротивления z₁ и   в сотни раз меньше сопротивления z₁₂, то при коротком замыкании трансформатора можно пренебречь током в этом сопротивлении, т. е. принять  .  В этом случае получаем схему замещения, представленную на рис. 2.

 

Рис. 2. Схема замещения короткозамкнутого трансформатора.

 Векторная диаграмма короткозамкнутого трансформатора приведена на рис. 3.

 

Рис. 3. Векторная диаграмма короткозамкнутого трансформатора.

10. Рабочий режим трансформатора. Уравнение равновесия намагничивающего сил и эдс. Векторная диаграмма и схема замещения трансформатора в рабочем режиме.

Для упрощения анализа электромагнитных процессов в трансформаторе вводится схема замещения, в которой магнитная связь заменяется электрической и коэффициент трансформации n

Коэффициент трансформации является и коэффициентом приведения вторичной цепи к первичной. На рисунке показана схема замещения трансформатора:

где введены такие обозначения:

R₀ - учитывает потери в магнитопроводе (на вихревые токи и на гистерезис);

X₀ - учитывает намагниченность материала сердечника и зависит от марки материала (в идеальном трансформаторе Z₀);

R₁, R₂ - учитывают потери на нагрев обмоток первичной и вторичной цепей;

X_S1, X_S2 - индуктивности рассеяния основного потока в обмотках первичной и вторичной цепей;

Для получения соотношения между реальными и приведенными параметрами, воспользуемся равенством полных мощностей, активных мощностей и углов потерь:  ,  ,  .

1

2

3

Запишем систему уравнений для схемы замещения:

Вид векторной диаграммы зависит от характера нагрузки (рис. 2.14).

Векторная диаграмма а рис. 14 соответствует активно-индуктивной нагрузке, а векторная диаграмма  б - активно-емкостной нагрузке.

11. Опыт холостого хода и короткого замыкания. Векторные диаграммы. Значение опытов короткого замыкания и холостого хода в определении параметров трансформатора (примеры применения).

Режим холостого хода

В режиме холостого хода первичная обмотка трансформатора включена в сеть на напряжение  , а вторичная разомкнута  . Для этого режима справедливы уравнения

                            (17) Ток первичной обмотки представляет собой намагничивающий ток трансформатора. Построение векторной диаграммы (рис.10) начинают с вектора потока  . ЭДС   и   отстают от потока на угол 90°. Реактивная составляющая тока намагничивания   совпадает по фазе с потоком, а его активная составляющая опережает поток на 90°. Намагничивающий ток   несколько опережает поток  . Для получения вектора первичного напряжения необходимо построить вектор   и прибавить к нему падения напряжений на активном   и индуктивном   сопротивлениях. Из векторной диаграммы видно, что   очень мал. Обычно  . Трансформатор потребляет из сети реактивную мощность на создание магнитного поля в трансформаторе.