8.10. Режим навантажений трансформатора

Цьому режимові відповідає схема заміщення на рис. 8.5в, а фізичні процеси в ньому описані рівнянням (8.23), за допомогою яких можна побудувати точну векторну діаграму і отримати наочне уявлення про співвідношення між всіма параметрами трансформатора. Однак для використання в практичних цілях ця векторна діаграма є досить складною, тому її потрібно спростити.

Оскільки струм холостого коду, в силових трансформаторах надзвичайно малий, в багатьох випадках для практики цим струмом можна знехтувати, тобто прийняти , а значитьна рис.8.5в. В такому випадку рівняння струмів (8.23в) набуде вигляду

(8.30)

а схема заміщення - як це зображено на рис. 8.7а. Я параметри визначені рівняння (8.28); знак "мінус" біля вторинної напруги пояснюється тим, що на схемі рис. 8.5в показано напрямок вторинного струму , а на схемі рис. 8.7а - напрям струму.

Для схеми на рис. 8.7а замість двох рівнянь (8.23а) і (8.236), згідно закону Ома, можна записати одне:

де визначається по (8.28а)

З рівняння (8.31) випливає, що при нехтуванні струмом трансформатор може бути заміщений параметром короткого замикання.

Навантаження трансформатора визначається як своєю величиною., так і характером, тобто воно може бути чисто активним (струм і напруга співпадають по фазі і кут між ними), активно-індуктивним (струм відстає від напруги і кут) і активно-ємнісним (струм випереджує напругу і кут).

Рис. 8.7. Опрощена схема заміщення (а) і векторна діаграма (б) трансформатора, що працює в режимі навантаження

Побудуємо векторну діаграму для схеми на рис. 8.7а, вважаючи, що до трансформатора підведена номінальна напруга, він навантажений номінальним струмом, а характер навантаження - активно-індуктивним визначається коефіцієнтом потужностітобто дано кут.

Відмітимо, що вторинна напруга при цих умовах, з урахуванням (8.30) відповідає номінальному струмові:

Для побудови і визначення практичних можливостей векторної діаграми (рис. 8.76) припускаємо, що значення відоме.

Сумістимо з віссю ординат вектор струму , на кут його випереджує вектор напруги. Для побудови вектора напруги звернемося до рівняння (8.31); обидва рівняння відрізняються одне від одного на величину, яка, як слідує з (8.28а), при номінальному струмі представляє собою напругу в режимі короткого замикання, тобто гіпотенузу трикутника короткого замикання. Виходячи з цього для побудови вектора необхідно до кінця вектора побудувати трикутник короткого замикання (рис. 8.6б) так, щоб катетАВ (активна складова) співпадав за напрямком з вектором струму, а катетВС (реактивна складова) був йому перпендикулярний. Проводячи після того прямуОС, отримаємо вектор напруги який випереджує струм на кут.

При струмі, який відрізняється від номінального,

(8.32)

де - коефіцієнт навантаження, в разів змінюються неї сторони трикутника короткого замикання (див. рис. 5.6б). При незмінному значенні первинної напруги це призведе до зміни вторинної напруги (див. рис. 8.7б), яка, отже, залежить від навантаження. Це перший важливий практичний висновок, отриманий за допомогою векторної діаграми.

При зміні характеру навантаження (кута , а значить, і) також відбувається зміна вторинної напруги. Дійсно, модуль вектора незмінний, але в залежності від значення кута він може змінювати своє положення. ТрикутникАВС при цьому не змінюється і зберігає своє положення в площині креслення. Провівши коло радіусомОС і переносячи вектор по ходу годинникової стрілки (штрихова частина діаграми на рис. 8.7б), впевнимося, що при активному навантаженні вторинна напруга піднялася, а при активно-ємнісному - стала ще більшою.

Таким чином можна зробити другий висновок: вторинна напруга залежить від характеру навантаження при незмінній її величині.