2.2 Основы теории однофазного трансформатора. Режим холостого хода.

Электромагнитная схема однофазного трансформатора следующая. (Рис.2.1)

Рисунок 2.1 Электромагнитная схема однофазного трансформатора. Режим холостого хода.

Режим холостого хода называется режим работы трансформатора

при разомкнутой вторичной обмотке.

Присоединенной одной из обмоток трансформатора, например обмотки высшего напряжения АХ с числом витков к действующему синусоидальному напряжению возбуждает в ней действующий переменный ток, обусловливающий м.д.с. в результате чего возникает основной переменный магнитный поток и небольшой переменный поток рассеяния . Незначительные потери энергии в ферромагнитном магнитопроводе на перемагничивание и вихревые токи приводит к сдвигу основного магнитного потока относительно тока первичной обмотки трансформатора на угол α, который обычно не превышает 5…6˚

Основной магнитный поток, замыкающийся в ферримагнитном магнитопроводе, наводят в первичной обмотке мгновенную э.д.с. самоиндукции

Которая уравновешивает синусоидальное напряжение на зажимах первичной обмотки и изменяется по аналогичному закону

Закон изменения основного магнитного потока во времени определяется так:

Φ=е.

он изменяется так же по синусоидальному закону той же частоты, что и э.д.с. самоиндукции, которая отстает от него на .

Амплитуда магнитного потока

Действующее э.д.с. самоиндукции первичной обмотки

А действующее э.д.с. взаимоиндукции, наводимой тем же основным магнитным потоком, во вторичной обмотке.

Если действующая э.д.с. вторичной обмотки трансформатора больше действующие напряжения подведенного к его первичной обмотке, которое мало отличается от действующей э.д.с. самоиндукции этой же обмотки, то трансформатор называют повышающим, а когда соблюдается неравенство его называют понижающим. По сути дела каждый трансформатор, в зависимости от способа включения, может работать как повышающий, так и понижающий.

Отношение напряжения обмотки высшего напряжения к напряжению обмотки низшего напряжения при холостом ходе трансформатора:

т.е. когда его вторичная обмотка разомкнута, что соответствует сопротивлению , принято называть коэффициентом трансформации. Это отношение практически равно отношению соответствующих чисел витков обмоток трансформатора, поскольку при номинальным первичном напряжении ток холостого хода в трансформаторах энергетических установок невелик и составляет 1…10% номинального первичного тока , вследствие чего можно пренебречь падением напряжение в первичной обмотке и считать, что , а напряжение = . Всегда n ≥ 1.

Магнитный поток рассеяния первичной обмотки замыкающийся полностью или частично в воздушной среде, наводит в этой обмотке э.д.с. рассеяния , которая отстает по фазе от тока на Она уравновешена индуктивным падением напряжения первичной обмотки на индуктивном сопротивление расстояния () опережающем ток на первичное напряжение при холостом ходе, по второму закону Кирхгофа

,

где - соответственно активное сопротивление и индуктивное сопротивление первичной обмотки трансформатора. Получили уравнение аналогичное уравнению электрического состояния индуктивной катушки с ферромагнитным сердечником.