Приведенный трансформатор

Приведение трансформатора к одной из его обмоток нужно для того, чтобы можно было построить схему замещения. Для облегчения расчета заменяем магнитные связи электрическими. Приведение можно осуществить к одной из обмоток. Направление приведения решается определением класса задач, решаемых с помощью схемы замещения. Для того, чтобы заменить магнитные связи гальваническими, нужно, чтобы коэффициент трансформации был равен 1. При всех приведениях должно что-то оставаться неизменным. Должна сохраняться неизменной мощность. Наиболее употребительна Т-образная схема замещения. Рис.104. (штрихи обозначают, что трансформатор приведен к первичной обмотке).

Если , то

Если мощность сохраняется, то

Переход от начального трансформатора к приведенному не меняет начальных фаз. Сохранение фаз во вторичных обмотках объясняется тем, что комплексы и связаны k_T, который является вещественным числом. Если мы приводим вторичную обмотку к первичной и мощность сохраняется, то все то, что подключено ко вторичной обмотке, должно тоже быть приведено к первичной.

Т.к. параметры холостого хода и короткого замыкания являются каталожными данными  схему замещения можно рассчитать. Для трехфазного трансформатора схема замещения рассчитывается для одной фазы.

КПД трансформатора

(, , предположим, что , ).

Рис.105

Максимальный КПД и номинальный отличаются друг от друга незначительно. Оптимальный коэффициент загрузки: _опт=0,50,65, для трансформаторов малой мощности: _опт=0,61.

Работа трансформаторов под нагрузкой.

Характеристики трансформатора существенно зависят от характера нагрузки (активная нагрузка). Для трансформаторов средней и малой мощности преобладает индуктивное сопротивление. Разное соотношение r и x приводит к тому, что для трансформаторов средней и большой мощности наибольшее падение напряжения при индуктивной нагрузке. Если считать трансформатор источником нелинейной ЭДС с переменным током, то при нагрузке на эквивалентном сопротивлении будет падение напряжения. Для трансформаторов наиболее сильное падение напряжение будет при индуктивной нагрузке. Для трансформаторов малой мощности максимальное падение напряжения будет при активной нагрузке.

Активное сопротивление.

Рис. 106

Построение векторной диаграммы начинается с вектора магнитного потока. Вектор ЭДС строим перпендикулярно вектору потока. , т.к. трансформатор приведенный. отклоняется от на 180 из-за удобства построения. совпадает с , т.к. трансформатор приведенный, но не с , т.к. есть падение напряжения.

Векторная диаграмма имеет качественный характер, размеры с реальными не совпадают.

Рис.107

Характеристика начнется из точки холостого хода (), характеристика закончится, где

Если нагрузка активная: ток увеличивается, ток приближается к вектору , падает. За точкой график не выйдет. Увеличение приводит к удлинению векторов, соответственно, к увеличению . Т.к. и растет в отрицательном направлении (по часовой стрелке), то удаляется от  растет  падает. Реально зафиксирован, все вектора «крутятся» вокруг него, включая и вектор потока.

Индуктивная нагрузка.

Рис.108

Если нагрузка индуктивная: будет больше, чем при активной нагрузке, но никогда не будет равным 90 (т.к. есть активная составляющая). Вектор стал намного меньше, вектор стал длиннее, чем при активной нагрузке. стало больше. Чтобы сравнить две диаграммы, нужно зафиксировать вектор U₁, тогда диаграмма поворачивается, а остальные вектора уменьшаются (вектор U₂ уменьшается), вектор E₂ уменьшается  уменьшается магнитный поток, получаем некую аналогию с реакцией якоря. При индуктивной нагрузке реакция якоря сильнее, чем при активной и она размагничивающая.

Емкостная нагрузка

Рис. 109

Вектор короче, чем в предыдущем случае. Для приведения векторной диаграммы в нормальный вид нужно изменить масштаб так, чтобы стал таким же, как был  приведет к увеличению , и вектора магнитного потока. Вектор тока существенно меньше, чем в предыдущих случаях. В случае емкостной нагрузки имеем некоторую аналогию намагничивающей реакции якоря. На вторичной обмотке: больше, чем . Фактическое изменение вектора напряжения в зависимости от нагрузки отражается на внешней характеристике трансформатора. Рис.110.

Справедливо для  до 1,2.

Рис.111

Полная внешняя нагрузка абсолютно нелинейная. При емкостной нагрузке ток может быть больше, чем ток к.з.