26. Принцип работы однофазных трансформаторов

Принцип работы однофазных трансформаторов рассмотрим по схеме рис.10.4. При подключении источника напряжения в первичной обмотке трансформатора возникает ток . Далее будем пользоваться действующими значениями используемых физических величин.

Ток приводит к появлению магнитодвижущей силы первичной обмотки

. (10.1)

Магнитодвижущая сила возбуждает в магнитопроводе магнитный поток , причем

. (10.2)

Магнитный поток индуцирует в первичной обмотке трансформатора Э.Д.С. самоиндукции , а во вторичной обмотке – Э.Д.С. взаимной индукции .

Замкнем цепь вторичной обмотки. Под воздействием ЭДС взаимной индукции через нагрузку Z₂ потечет ток I₂ , возникает магнитодвижущая

сила F₂, и магнитный поток Ф₂, причем

. (10.3)

Для указанных на рис.10.2 направлений намотки обмоток трансформатора и выбранных положительных направлений токов I₁ и I₂ магнитные потоки Ф₁ и Ф₂ встречные. Поэтому в магнитопроводе создается результирующий магнитный поток

. (10.4)

Этот поток пересекает витки обеих обмоток трансформатора и наводит в них результирующие Э.Д.С. е₁ и е_{2 .}

Помимо основного магнитного потока Ф (по 10.4) в реальном трансформаторе существуют потоки рассеяния первичной и вторичной обмоток. Для количественной оценки потоков и вводят понятие эквивалентной индуктивности рассеяния так, что ; .

Кроме того, обмотки реального трансформатора обладают активными сопротивлениями R₁ и R₂. Учитывая (8.3), (8.15) и (10.7), определяем напряжение на первичной и вторичной обмотках трансформатора:

, .

Эти напряжения полностью уравновешиваются Э.Д.С. первичной и вторичной обмоток:

, .

Отношение (10.10) к (10.9):

называется коэффициентом трансформации.

27. Режимы работы трансформаторов

Различают несколько режимов работы трансформаторов:

1. Номинальный режим, т.е. режим при номинальных значениях напряжения и тока первичной обработки трансформатора:

.

2. Рабочий режим, при котором напряжение первичной обмотки близко к номинальному или равно ему, а ток определяется нагрузкой трансформатора.

3. Режим холостого хода, т.е. режим ненагруженного трансформатора, при котором цепь вторичной обмотки разомкнута ( или подключена к нагрузке с очень большим сопротивлением (например, в цепь включен вольтметр).

4. Режим короткого замыкания трансформатора, при котором его вторичная обмотка замкнута накоротко ( или подключена к нагрузке с очень малым сопротивлением (например, в цепь включен амперметр).

Обычно трансформаторы эксплуатируются в рабочем режиме. Номинальный режим работы возникает, когда нагрузка соответствует номинальной. Режимы холостого хода и короткого замыкания в обычных условиях не допускаются. Они возникают при авариях. Но режимы холостого хода и короткого замыкания могут создаваться специально, для испытания трансформаторов на заводах изготовителях или в специальных лабораториях. Такие испытания проводят для экспериментального определения параметров вновь созданных трансформаторов и называются опытами холостого хода и короткого замыкания. Рассмотрим их более внимательно.

Опытом холостого хода называют испытание трансформатора при разомкнутой цепи вторичной обмотки и номинальном напряжении на первичной обмотке. Схема для проведения опыта холостого хода приведена на рис.10.9. Полагая, что измерительные приборы не вносят в режим работы трансформатора сколько-нибудь ощутимых изменений, можем измерить ряд его параметров(U_1Н, I_1Х, U_2Н, Р_С), а затем дополнить это ряд расчетами(I_1Н, n₂₁).