30. Опыты холостого хода. 1-е уравнение электрического равновесия трансформатора, составленное на основании электрической схемы.

31. Электрическая схема трансформатора при нагрузке. 2-е уравнение электрического равновесия трансформатора.

32. Схема замещения трансформатора. Ток холостого хода трансформатора. Упрощенная схема.

Расчеты токов и напряжений в трансформаторе могут быть сведены к обычным расчетам цепей переменного тока. Для этой цели составляется так называемая эквивалентная схема, или схема замещения, трансформатора, процессы в которой описываются теми же уравнениями, как и процессы в трансформаторе.

При составлении схемы замещения удобно применять прием, который заключается в том, что фазы ЭДС в первичной и вторичной обмотках изменяются на , т. е. вводится вектор . Фазы вторичного тока и напряжения тоже меняются на и вводятся векторы и . Тогда уравнения трансформатора могут быть записаны в следующем виде:

По этим уравнениям составлена схема замещения, изображенная на рис. 11-8. На схеме, кроме сопротивлений первичной обмотки и и приведенных вторичных и , изображены нагрузочное сопротивление , приведенное к первичной обмотке.

Ток холостого хода имеет две составляющие - реактивную (намагничивающую) и активную . Составляющая является намагничивающим током, который совпадает по фазе с потоком. Значение намагничивающего тока по закону магнитной цепи связано с амплитудой потока соотношением

, - магнитное сопротивление стального магнитопровода.

Полный ток холостого хода .

Составляющая тока холостого хода определяется потерями в стальном магнитопроводе: Сдвиг фаз близок к 90°.

Во вторичной цепи при холостом ходе ток не протекает. Поэтому напряжение на зажимах вторичной обмотки равно ее ЭДС. Следовательно, при холостом ходе отношение первичного и вторичного напряжений равно с достаточной точностью коэффициенту трансформации:

.

33. Измерение напряжений на вторичной обмотке трансформатора при нагрузке. Коэффициент загрузки и внешняя характеристика трансформатора.

Рассмотрим режим нагрузки трансформатора, когда вторичная цепь замкнута на нагрузочное сопротивление и по ней проходит ток . В этом случае можно выделить три потока: основной поток , сцепленный как с первичной, так и с вторичной обмотками, поток рассеяния первичной обмотки и поток рассеяния вторичной обмотки . Дополнительные ЭДС, индуктируемые в обмотках потоками рассеяния и , учитываются обычно при помощи индуктивных сопротивлений рассеяния

первичной и вторичной обмоток и .

Потоки рассеяния обмоток и пропорциональны первичному и вторичному токам и находятся с ними в фазе. Эти потоки рассеяния индуктируют в обмотках ЭДС и , отстающие по фазе от потоков, а, следовательно, и токов и на .

ЭДС от потоков рассеяния уравновешиваются составляющими напряжения:

и

где и — реактивные сопротивления рассеяния обмоток; и — индуктивности рассеяния первичной и вторичной обмоток; , — потокосцепления рассеяния первичной и вторичной обмоток; — угловая частота переменного тока.

Составляющие напряжения и опережают токи и на .

Запишем уравнения по второму закону Кирхгофа в комплексном виде для первичной и вторичной цепей:

где — напряжение на нагрузочном сопротивлении; вторичное напряжение— комплексное полное сопротивление первичной обмотки; — то же вторичной обмотки.

В режиме нагрузки результирующая МДС равна сумме МДС первичной и вторичной обмоток:

Разделив все члены последнего равенства на , получим . Введем понятие приведенного вторичного тока: . Окончательно .

На холостом ходу и, следовательно, . Если нагрузить трансформатор, то во вторичной обмотке появится ток . Этот ток по закону Ленца препятствует причине, его вызвавшей. Поэтому ток так направлен, чтобы размагнитить магнитопровод, т. е. действие его противоположно действию тока . Это вызывает увеличение тока .