29. Схема замещения трансформатора, расчет. Режим работы.

1. Схема замещения трансформатора, расчет.

П ринцип 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 : . Магнитодвижущая сила возбуждает в магнитопроводе магнитный поток , причем . 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 . Для указанных 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 . Этот поток пересекает витки обеих обмоток трансформатора и наводит в них результирующие Э.Д.С. е₁ и е_{2 .} Помимо основного магнитного потока Ф 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. Чтобы учесть перечисленные величины при анализе работы трансформатора, переходят к его схеме замещения (рис.10.5). Часть схемы, выделенная на рис. 10.5 пунктиром, не имеет активных сопротивлений и потоков рассеяния, а поэтому называется идеализированным трансформатором. Напряжение на первичной и вторичной обмотках трансформатора: , . Эти напряжения полностью уравновешиваются Э.Д.С. первичной и вторичной обмоток: , . Отношение: называется коэффициентом трансформации. . Направление обмоток на схемах отмечается так: начало отмечается точкой.

2. Режим работы. 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.