Глава четырнадцатая схема замещения трансформатора и ее параметры

§ 14-1. Индуктивности обмоток трансформатора и электромагнитное рассеяние

Индуктивности обмоток. В трансформаторах со стальным сердечником магнитная проницаемость стали ц. во время цикла пере-магничивания непостоянна. Поэтому в течение этого цикла непостоянны также собственные L и взаимные М индуктивности обмоток трансформатора. В результате такого непостоянства ц, при подключении трансформатора к сети с синусоидальным напряжением в его намагничивающем токе f'_o возникают высшие гармоники (см. § 13-1).

При работе трансформатора на ток i₀ накладывается ток нагрузки, по отношению к которому ток j₀ и, в особенности, его высшие гармоники малы. Поэтому при исследовании режимов работы трансформатора указанными гармониками можно пренебречь и учитывать только основную гармонику тока /₀- Это равносильно

допущению, что во время цикла перемагничивания ц, L и М постоянны. Влияние насыщения сердечника при этом можно учесть, принимая в расчет при разных режимах работы трансформатора, при разных амплитудах потока сердечника, значения (д,, L и М для данного режима работы. В соответствии с изложенным будем полагать, что ц, L и М постоянны.

Рассмотрим индуктивности и индуктивные сопротивления обмоток, обусловленные магнитным потоком сердечника Ф_с, все силовые линии которого полностью замыкаются по замкнутому сердечнику и поэтому сцепляются со всеми витками первичной и вторичной обмоток (рис. 14-1).

Картина магнитного поля, замыкающегося целиком по сердечнику, одинакова независимо от того, какой из обмоток это поле создается. Поэтому и магнитное сопротивление -потоку Ф_с одинаково для поля обеих обмоток и в равенства (14-4), (14-5) и (14-6) входит одинаковая величина /?ц_С. Вследствие этого также

Первые слагаемые равенств (14-9) и (14-10) значительно больше вторых, так как потоки через воздух относительно малы.

Понятие об электромагнитном рассеянии. Полнота электромагнитной связи двух индуктивно связанных цепей характеризуется коэффициентом связи этих цепей

Как известно из курса теоретических основ электротехники, в реальных условиях всегда с < 1.

Если бы в трансформаторе отсутствовали потоки Ф_в1 и Ф_в2, замыкающиеся по воздуху, то L_u — L_cl, L₂₂ = L_c2, M — M_e, и в этом случае в соответствии с равенствами (14-4), (14-5), ^14-6) и (14-11)

Таким образом, неполнота электромагнитной связи в трансформаторе, выражаемая неравенством с < 1, обусловлена наличием потоков Ф_в1 и Ф_н2 или, точнее, неодинаковым их сцеплением с обеими обмотками. Условие с — 1 было бы достигнуто только в том случае, если бы удалось полностью совместить первичную и вторичную обмотки» что фактически невозможно.

Явление неполной электромагнитной связи называется электромагнитным рассеянием.

Наряду с соотношением (14-11) целесообразно ввести в рассмотрение коэффициент электромагнитного рассеяния

Чем меньше с и чем больше а, тем больше рассеяние.

Ввиду того что явление рассеяния обусловлено неодинаковостью или неполнотой сцепления потоков Ф_в1 и Ф_в2, проходящих по воздуху, с обеими обмотками, эти потоки называют часто также потоками рассеяния, однако это название до некоторой степени условно, так как потоки Ф_в1 и Ф_в2 обусловливают также явление взаимной индукции, поскольку М_в Ф 0. Как, будет выяснено ниже, степень неполноты электромагнитной связи, или величина электромагнитного рассеяния, оказывает большое влияние на многие

технические показатели и характеристики трансформаторов и вращающихся электрических машин.

В трансформаторах с ферромагнитным сердечником потоки Ф_В1 и Ф_в2 относительно малы.