1)Конструкция и принцип действия трансформатора.

Трансформатор – это статический электромагнитный аппарат, преобразующий посредством электромагнитной индукции переменный ток одного напряжения в переменный ток другого напряжения при неизменной частоте.

 На схеме изображены основные части: ферромагнитный сердечник, две обмотки на сердечнике.   Первичную обмотку включают в сеть с переменным напряжением, её намагничивающая сила i1n1 создает в магнитопроводе переменный магнитный поток Ф, который сцеплен с обеими обмотками и в них индуцирует ЭДС e₁= -n₁dФ/dt, e₂= -n₂dФ/dt. При синусоидальном изменении магнитного потока Ф = Фm sinωt , ЭДС равно e = Em sin (ωt-π/2).

E=4.44 f w Фm, .   Из приведенных выше формул можно сделать вывод о том, что ЭДС отстает от магнитного потока на четверть периода и отношение ЭДС в обмотках трансформатора равно отношению чисел витков E1/E2=n1/n2.

  

2)Холостой ход однофазного трансформатора.

Холостым ходом называется такой режим, при котором к первичной обмотке трансформатора при номинальной частоте подведено номинальное напряжение U_1Н, а вторичная обмотка разомкнута (I₂ = 0).

модуль напряжения U₁ можно выразить, как

U₁ ≈ E₁ = 4,44 w₁ ,

откуда амплитуда основного магнитного потока

= ≈ .

Ф_m ,

.

Векторная диаграмма холостого хода трансформатора Представлена она для понижающего трансформатора, у которого E₁ > E₂.С огласно векторной диаграмме, угол сдвига по фазе ЭДС E₁ и E₂ по отношению к Ф_m составляет 90°.

Полная мощность однофазного трансформатора в режиме холостого хода S = U₁ I_о. Ее реактивная составляющая

φ_0. . cos φ₀

P

_о = ΔP_эл1+ ΔP_М = r₁+ Δ P_М,

3)Работа под нагрузкой.

Основной поток Ф индуктирует в обмотках ЭДС E₁ и E₂. Если теперь к зажимам вторичной обмотки присоединить нагрузку с сопротивлением z_н, то по этой обмотке потечет ток I₂ .Величина тока I₂ определяется значением полного сопротивления z_н, а фаза – характером этого сопротивления (активное, индуктивное, емкостное).

П ри появлении тока I₂ соответственно увеличивается ток в первичной обмотке, где вместо тока I_о теперь будет протекать ток I₁, создающий МДС I₁ w₁.

4)Приведенный трансформатор, векторная диаграмма.

при исследовании трансформатора принято приводить все параметры вторичной обмотки к числу витков первичной. Иными словами заменять реальный трансформатор приведенным, у которого число витков вторичной обмотки равно числу витков первичной, т.е. w₂= w₁. При этом все величины вторичной обмотки приводятся к числу витков первичной таким образом, чтобы физические процессы в приведенном трансформаторе оставались такими же, как и в реальном. Приведенные параметры обозначаются индексом штрих.

I^'₂ =

_{Основные уравнения приведенного трансформатора имеют вид:}

;

;

.

5)Схема замещения трансформатора (опыты холостого хода и короткого замыкания).

Опыт Х.Х.

К зажимам первичной обмотки подводится номинальное напряжение U_1н, вторичная обмотка – разомкнута. Измерив ток холостого хода I_о и мощность P_о, потребляемую трансформатором, находим

z₁ + z_о = ;

r₁ + r_о = ; (1.37)

x₁ + x_о = .

Так как ток холостого хода I_о мал по сравнению с I_1Н, то пренебрегают электрическими потерями в первичной обмотке ΔP_ЭЛ1 (ΔP_ЭЛ1 = r₁), и считают, что вся мощность, потребляемая трансформатором, расходуется на компенсацию магнитных потерь в стали