1.2. Внешняя характеристика и трансформатора

Зависимость вторичного напряжения трансформатора от тока нагрузкиприиназывается внешней характеристикой трансформатора. Вид внешней характеристики определяется характером нагрузки (рис. 2). Кривая 2 соответствует чисто активному, кривая 1 – активно-индуктивному, 3 – активно-емкостному сопротивлению нагрузки.

Рис. 2. Внешние характеристики трансформатора

Причиной изменения вторичного напряжения является падение напряжения на активном и индуктивном сопротивлении первичной и вторичной обмоток трансформатора. На рис. 3 приведена зависимость от токадля трансформатора, работающего на активную нагрузку. Наименьшее значение cosφ1 соответствует работе трансформатора в режиме холостого хода, в среднем. С ростом токавеличинаувеличивается и при активно-индуктивной нагрузке, где– коэффициент мощности нагрузки.

Рис. 3. Зависимость ,,итрансформатора от нагрузки

1.3. Опыты холостого хода и короткого замыкания трансформатора

Для приближенного определения ряда величин, характеризующих работу трансформатора, используют опыты холостого хода и короткого замыкания. ОПЫТ ХОЛОСТОГО ХОДА проводится при номинальном напряжении на первичной обмотке и разомкнутой вторичной цепи. При этом значение магнитного потокав сердечнике соответствует номинальному режиму. Измерении, проведенные при опыте холостого хода, позволяют определить коэффициент трансформации; потери мощности на нагрев сердечника (потери в стали); ток,.

Коэффициент трансформации определяется как отношение напряжения холостого хода на первичной обмотке к напряжению холостого хода на вторичной обмотке:

поскольку в этом режиме ток холостого хода достаточно мал и, как следует из (1), (2),,. Обычно токсоставляетот номинального значения.

Мощность холостого хода Р10 расходуется на покрытие потерь в первичной обмотке

и потерь в магнитопроводе трансформатора (потерь стали):

Так как ток холостого хода мал, тои можно считать, что.

Потери складываются из потерь на гистерезис и вихревые токи. Для уменьшения этих потерь сердечники трансформаторов собирают из листов или навивают из ленты электротехнической стали толщиной.вычисляется по данным измерений, проведенных во время опыта холостого хода по формуле:

Режим короткого замыкания, когда , является аварийным для трансформатора. В этом случае токиипревышают номинальные значения враз. Резкое повышение температуры обмоток по сравнению с расчетной выводит из строя изоляцию витков, что вызывает межвитковое замыкание обмоток и выводит трансформатор из строя.

Поэтому опыт короткого замыкания проводится при пониженном первичном напряжении , при котором токи в обмотках равны номинальным, не смотря на то, что сопротивление нагрузки.

Измерения, проведенные при опыте короткого замыкания, позволяют определить потери в обмотках (в меди) и напряжение короткого замыкания . Обычносоставляетот.

Понижение первичного напряжения вызывает уменьшение магнитного потока. Так как потери в сердечнике пропорциональны квадрату амплитуды магнитного потока, при опыте короткого замыкания ими можно пренебречь и считать, что мощность, потребляемая в этом случае, равна потерям в обмотках трансформатора в номинальном режиме:

,

где ,– номинальные значения токов в обмотках.