книги / Электротехнические устройства радиосистем

Активная составляющая тока холостого хода рас­ ходуется на покрытие потерь в стали магнитопровода Рс = Ро и определяется следующим выражением:

Ih — Р\U,

где Р0— мощность, потребляемая трансформатором при холостом ходе и определяемая с помощью ваттметра при опыте холостого хода.

На рис. 1-2 изображена векторная диаграмма транс­ форматора при холостом ходе. В положительном на­ правлении горизонтальной оси отложен вектор ампли­ туды основного магнитного потока ФмаКс.

Вследствие потерь в стали магнитопровода (потерь на гистерезис и вихревые токи) ток холостого хода / 0 опережает по фазе возбуждаемый им магнитный поток

всердечнике на некоторый

угол я/2. Геометрическая сумма этих трех векторов представляет собой вектор приложенного напряже­ ния Ut.

где / ' 3= = /a- i- = / a-^2----- ток вторичной обмотки транс­

форматора, приведенный к первичной.

При построении векторых диаграмм и эквивалент­ ных схем необходимо сравнивать величины, относя­ щиеся к 'первичной и вторичной, обмоткам, которые при коэффициенте трансформации, не равным единице, будут различными.

Для удобства построения векторных диаграмм и возможности построения эквивалентных схем вторич­ ную обмотку трансформатора приводят к виткам пер­ вичной, т. е. условно полагают, что вместо вторичной обмотки с числом витков ш2 имеется обмотка с числом витков w 1, равным числу витков первичной обмотки, но

при этом мощности, потери энергии и фазовые углы между векторами электрических величии в приведенной и реальной вторичных обмотках должны быть соответ­ ственно равными. Электродвижущая сила вторичной обмотки трансформатора пропорциональна числу витков, следовательно, э. д. с. приведенной обмотки будет:

Напряжение приведенной обмотки равно:

V '2= n U 2.

Приведенное значение вторичного тока определяет­ ся из условия постоянства полной мощности, т. е. полная мощность приведенной вторичной обмотки должна оставаться равной полной мощности действительной вторичной обмотки:

Е'21’2= Е 212,

откуда

Активное сопротивление приведенной вторичной об­ мотки трансформатора находится из условия неизмен­ ности потерь в этой обмотке, т. е.

откуда

Индуктивное сопротивление (так же как и величина индуктивностей катушки) пропорционально квадрату

Рис. 1-6. Векторные диаграммы трансформатора при нагрузке индук­ тивного (а) и емкостного (б) характера.

числа витков. Следовательно, индуктивное сопротивле­ ние приведенной вторичной обмотки составит:

Х'2= п*Х2.

После приведения вторичной обмотки трансформа­ тора к виткам первичной можно перейти к построению векторной диаграммы.

На рис. 1-6 показаны векторные диаграммы для на­ грузки индуктивного (рис. 1-6,а) и емкостного (рис. 1-6,6) характера. В положительном направлении горизонталь­ ной оси изображен вектор амплитуды основного потока трансформатора Ф Макс- В сторону опережения относи­ тельно вектора Ф'макс повернут на угол а вектор тока холостого хода 1о и в сторону отставания относительно вектора Ф Макс на угол л/2 — векторы э. д. с. первичной и приведенной вторичной обмоток E t= E '?.

Вектор приведенного вторичного тока Г2 повернут на угол ф2 относительно вектора Е'2 в сторону отстава­ ния при индуктивном (рис. 1-6,а) и в сторону опереже­ ния при емкостном (рис. 1-6,6) характере нагрузки.

Напряжение на зажимах вторичной обмотки транс­ форматора при нагрузке найдется как э. д. е. вторич­ ной обмотки с вычетом падения напряжения в активном и индуктивном сопротивлениях этой обмотки. Уравне­ ние равновесия э. д. с. для вторичной обмотки транс­ форматора имеет следующий вид:

После приведения вторичной обмотки к виткам пер­ вичной это уравнение перепишется в следующем виде:

Для определения вектора напряжения на зажимах вторичной обмотки трансформатора при нагрузке не­ обходимо из конца вектора э. д. с. Е'2 построить век­

положно направленный вектору тока Г2. Геометрическая сумма этих трех построенных векторов согласно урав­ нению (1-8) определит собой приведенное вторичное напряжение трансформатора.

Для определения тока первичной обмотки нужно согласно уравнению равновесия НС (1-7) построить геометрическую сумму векторов тока холостого хода 1о, и приведенного тока вторичной обмотки с обратным знаком — Г2.

Для определения первичного напряжения восполь­ зуемся уравнением (1-6).

Строим вектор — Еь равный и противоположный вектору Ei (рис. 1-6,6). Далее, из конца вектора — Е! проводим вектор Iiri, параллельный вектору тока пер­ вичной обмотки 1ь и затем вектор + /I A , опережающий вектор Г на я/2. Геометрическая сумма трех построен­ ных нами векторов является вектором приложенного напряжения Ui.

Из векторных диаграмм (рис. 1-6) следует, что ве­ личина вторичного напряжения зависит как от силы

Это выражение показывает, что последовательно с полным сопротивлением первичной обмотки включены две параллельные ветви, одна из которых содержит сопротивление г0, а другая — два последовательно вклю­ ченных сопротивления z'2 и z'n.

Эквивалентная схема трансформатора при нагрузке изображена на рис. 1-7.

1-4. РЕЖИМ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ ТРАНСФОРМАТОРА

При подключении к выводам вторичной об­ мотки трансформатора очень малого сопротивления (короткое замыкание выводов вторичной обмотки) трансформатор работает в своеобразном режиме, назы­ ваемым режимом короткого замыкания.

Короткое замыкание трансформатора в эксплуата­ ционных условиях является аварийным режимом, сопро­ вождающимся очень большими бросками тока, что ве­ дет к чрезмерному нагреву обмоток трансформатора и созданию больших механических усилий, действующих на проводники обмоток.

Опыт короткого замыкания производится при малом напряжении питания первичной обмотки и является вторым предельным режимом работы трансформатора, который, наряду-с опытом холостого хода, позволяет определить параметры трансформаторов при любой на­ грузке.

При опыте короткого замыкания вторичная обмотка трансформатора замкнута накоротко, а к первичной обмотке подводится такое пониженное напряжение t/I{, при котором в обмотках трансформатора протекают номинальные токи.

И.7о= 4 т- • 100,

и составляет небольшую величину порядка

ик= 5,5-s-10,5%'.

При столь малом напряжении магнитный поток будет незначителен, следовательно, мал и намагничивающий ток, т. е. /0^0.