3. Режим хх и кз трансформатора

Режим холостого хода. Сопротивление нагрузки равно бесконечности и трансформатор в этом режиме эквивалентен обычной катушке индуктивности с ферромагнитным сердечником. При этом, его можно представить эквивалентной схемой рис. 2.18.

Эквивалентная схема трансформатора на холостом ходу

r₁ – активное сопротивление первичной обмотки

L_S1 – индуктивность, характеризующая поток рассеяния первичной обмотки

r₀ – сопротивление активных потерь в магнитопроводе

L₀ – основная индуктивность первичной обмотки

I_μ – ток, создающий основной магнитный поток (ток намагничивания)

I_a – ток активных потерь в сердечнике

– ток холостого хода трансформатора.

Потери на омическом сопротивлении обмотки малы, поскольку ток холостого хода много меньше номинального и угол сдвига между током и напряжением (I₁₀ и U₁) определяется потерями в магнитопроводе. Из опыта холостого хода и находят угол потерь и рассчитывают потери

Режим короткого замыкания (КЗ). Этот режим в эксплуатационных условиях является аварийным. Он нужен только для экспериментального определения параметров трансформатора. Величина U₁ = U_КЗ называется напряжением короткого замыкания, является паспортной величиной трансформатора и составляет 5…10% от номинального U_1ном. При этом, ток холостого хода I₁₀ весьма мал по сравнению с номинальным и им можно пренебречь (считать равным нулю).

Ток I₁₀= 0, поэтому на рисунке ветвь с индуктивностью L₀ отсутствует

Зная можно найти и, следовательно, потери мощности в обмотках трансформатора.

3. Нагруженный режим работы трансформатора

Рабочий режим (нагруженный или номинальный). Если к обмотке W₂ подключить нагрузку R_н, то под действием индуцированной ЭДС во вторичной обмотке e₂ потечёт ток I₂ ( рис.2.17б). Токи I₁ и I₂ ориентированы различно относительно магнитного потока Ф₀. Ток I₁ создает поток Ф₁, а ток I₂ создаёт поток Ф₂ и стремиться уменьшить поток Ф₁. То есть в магнитопроводе появляются магнитные потоки Ф₁ и Ф_2, которые на основании закона Ленца направлены встречно и их алгебраическая сумма даёт: – поток ХХ трансформатора.

Отсюда можно записать уравнение намагничивающих сил (закон полного тока):

(2.22)

Видно, что изменение тока I₂ обязательно приведёт к изменению тока I₁. Нагрузка образует второй контур, в котором ЭДС е₂ является источником энергии. При этом, справедливы уравнения:

_, (2.23)

где r₂ – омическое сопротивление вторичной обмотки

х₂ – сопротивление индуктивности рассеяния вторичной обмотки.

В этом режиме трансформатор удобно представить эквивалентной схемой рис. 2.20

Рисунок 2.20 – Эквивалентная схема нагруженного трансформатора

Схема рис.2.20 называется Т– образной схемой замещения или приведённым трансформатором.

Такое представление трансформатора позволяет методами теории цепей рассчитать любую, сколь угодно сложную схему с трансформаторами.