2.3 Векторная диаграмма трансформатора в режиме холостого хода.

Векторная диаграмма трансформатора, находящегося в режиме холостого хода будет тоже аналогична векторной диаграмме индуктивной катушки с ферромагнитным сердечником (Рис. 2.2).

Рисунок 2.2 Векторная диаграмма трансформатора в режиме холостого хода

Из векторной диаграммы трансформатора находящегося в режиме холостого хода (Х.Х.) видно, что сдвиг фаз между близок к вследствие чего коэффициент мощности - угол потерь.

Мощность потребления электрической энергии трансформатора в режиме Х.Х. при номинальным первичном напряжении соответствует номинальным потерям энергии в магнитопроводе трансформатора, которые связаны с его перемагничиванием и вихревыми токами в нем. Эта мощность невелика и составляет до 1,5% номинальной мощности трансформатора.

2.4 Уравнения, схема замещения нагруженного однофазного трансформатора. (Рабочий режим).

Включение нагрузки сопровождается появлением тока во вторичной обмотке трансформатора (Рис. 2.3).

Рисунок 2.3 Картина магнитного поля нагруженного однофазного трансформатора.

Ток создает м.д.с. которая в соответствии с законом Ленца противодействует м.д.с. первичной обмотки . При этом возникает переменный магнитный поток рассеяния вторичной обмотки уменьшается входное сопротивление трансформатора, в результате чего ток первичной обмотки увеличивается до значения , при котором оправдывается уравнение:

вытекающее из условия сохранения постоянство магнитного потока трансформатора при переходе от режима холостого хода к нагрузке. Трансформатор обладает свойством саморегулирования.

Справедливость последнего уравнения и вытекающего из него вывода подтверждается экспериментальным изучением работы трансформатора.

Так как составляет от тока , то можно при номинальной нагрузке пренебречь током . Тогда можно записать

или

Отсюда следует, что точки в обмотках нагруженного трансформатора обратно пропорциональны числу витков обмоток.

Возвращаясь к ранее приведенному уравнению, можно записать:

называется приведенным вторичным током, а q= коэффициентом приведения.

Для нагруженного трансформатора справедливы так же основные уравнения электрического состояния.

Первое уравнение мы рассмотрели и приводили при анализе холостого хода трансформатора.

Второе уравнение поясняет то, что напряжение на вторичной обмотки при нагрузке не равно, как у ненагруженного трансформатора, э.д.с. от рабочего потока вследствие влияние э.д.с. рассеяния вызванного потоком и падения напряжения на сопротивлении обмотки. Таким образом второе уравнение, это уравнение по второму закону Кирхгофа для вторичной цепи.

Параметры: соответственно активные и индуктивные сопротивления рассеяния первичной и вторичной обмоток трансформатора. На рисунке 2.4 приведена схема замещения отдельных обмоток трансформатора.

Рисунок 2.4 Схема замещения отдельных обмоток трансформатора

При расчете электрических цепей с трансформаторами задача расчета усложняется из за магнитной связи между вторичной и первичной обмотками трансформатора. Эту задачу можно упростить, если между обмотками составить эквивалентную электрическую схему без магнитной связи. Последние возможно если объединить обе обмотки трансформатора в одну, сделав равными Э.Д.С. этих обмоток ( (Рис. 2.5).

Рисунок 2.5 Схема замещения обмоток трансформатора при

Равенство Э.Д.С. будет достигнуто, если новое число витков вторичной обмотки станет равным .

Очевидно, что при таком преобразовании изменятся все величины, характеризующие вторичную цепь ) и их необходимо пересчитать на новое число витков. Пересчет величин вторичной цепи на новое число называется приведением вторичной цепи к числу витков первичной цепи, а трансформатор в этом случае называется приведенным.

Упрощенная Т-образная схема замещения приведенного трансформатора (Рис.2.6).

Рисунок 2.6 Т - образная схема замещения приведенного трансформатора

Математически, возможность замены индуктивной связи между первичной и вторичной обмотками трансформатора гальванической связью достигается умножением левой и правой частей уравнения электрического состояния вторичной обмотки на .

или

где

Приведенный нагруженный трансформатор описывается уравнениями электрического состояния и уравнением токов.

,

где

Схема замещения приведенного трансформатора (Рис. 2.7).

Рисунок 2.7 Схема замещения приведенного трансформатора

Справедливость изображенной схемы вытекает из основных уравнений нагруженного трансформатора.

Действительно, из уравнения электрического состояния

следовательно

=

Эквивалентное сопротивление

Соответствует комбинации гальванически соединенных на схеме (Рис. 2.7) элементов, которая является схемой замещения приведенного трансформатора.