1.2. Режим и опыт холостого хода трансформатора

Режим холостого хода (х. х.) трансформатора (рис. 1.3) имеет место, когда разомкнута вторичная обмотка трансформатора (I₂ = 0), а первичная обмотка находится под номинальным напряжением (U₁₀ = = U_1ном). Тогда, согласно рис. 1.2, уравнения электрического состояния первичной и вторичной цепей трансформатора при х. х. будут

; (1.6)

. (1.7)

Для определения величины тока х. х. трансформатора I₁₀ и других паспортных данных проводят опыт х. х. (рис. 1.3).

Рис. 1.3

Амперметр показывает ток х. х.:

I₁₀=(310)%I_1ном, (1.8)

где I_1ном – ток первичной обмотки трансформатора при номинальной нагрузке.

Тогда относительный ток х. х. трансформатора

. (1.9)

Так как мощность во вторичную обмотку трансформатора не передается (нагрузка отсутствует), то мощность, регистрируемая ваттметром, – мощность потерь в стали на перемагничивание, пропорциональна .

С учетом того, что U_1ном = E₁ и U₂₀ = Е₂, из режима х. х. определяют коэффициент трансформации n:

, (1.10)

где U₂₀ – напряжение вторичной обмотки трансформатора в режиме х. х.

По показаниям ваттметра, амперметра и вольтметра определяют коэффициент мощности х. х:

(1.11)

Угол φ₁₀ близок к 90°, поэтому ток х. х. I₁₀ практически реактивный, т. е. идущий на образование магнитного потока.

Угол магнитных потерь

(1.12)

составляет несколько градусов.

Из формул (1.6), (1.8 ) следует

(1.13)

При неизменном напряжении U_1ном магнитный поток Ф остается также неизменным. Это одно из свойств электрических машин  рабо-

тать при неизменном магнитном потоке.

Из опыта х. х. определяют параметры цепи намагничивания схемы замещения трансформатора (Ом):

Z₀ = U_1ном /I₁₀; (1.14)

R₀ = ΔP_ст /I²₁₀; (1.15)

. (1.16)

1.3. Нагрузочный режим трансформатора

В нагрузочном режиме к вторичной обмотке трансформатора подключены приемники электрической энергии (рис. 1.4). Ток I₂ зависит от нагрузки трансформатора.

a

б

Рис. 1.4

Для анализа работы трансформатора с нагрузкой пользуются уравнениями электрического состояния первичной и вторичной цепей:

; (1.17)

. (1.18)

Так как в нагрузочном режиме на первичной обмотке трансформатора напряжение номинальное, то, очевидно, что в нагрузочном режиме и в режиме х. х. сумма МДС обмоток одинакова:

. (1.19)

Разделив правую и левую части уравнения на W₁, получим уравнение токов:

. (1.20)

Из уравнения следует, что ток в первичной обмотке трансформатора имеет две составляющие – ток х. х. I₁₀ и ток I₂, обусловленный нагрузкой.

Для анализа и расчета трансформатора используется эквивалентная схема, в которой магнитная связь между первичной и вторичной обмотками заменяется электрической (см. рис. 1.4).

Приведенные значения параметров вторичной цепи определяются из закона сохранения энергии. В приведенном трансформаторе

; ; ;

; ; . (1.21)

Значения R₁, , X₁, определяют из опыта короткого замыкания трансформатора.