2015-05-26
4852
При подключении нагрузки с сопротивлением Z н к зажимам вторичной обмотки трансформатора появляется ток I 2 (рис. 1.10). Одновременно ток в первичной обмотке достигает значения I 1, а магнитный поток в магнитопроводе, созданный м.д.с. первичной обмотки, будет равен Ф1.
Рис. 1.10. Схема однофазного трансформатора в режиме нагрузки
Ток I 2, протекая по вторичной обмотке, создает магнитное поле вторичной обмотки. Большая – основная – часть потока вторичной обмотки замыкается по магнитопроводу, сцепляясь как со вторичной, так и с первичной обмотками. Это основной поток вторичной обмотки Ф2. Меньшая часть потока вторичной обмотки сцепляется только со вторичной обмоткой. Это поток рассеяния вторичной обмотки Фσ2. Он так же, как и поток рассеяния первичной обмотки, проходит большие участки пути по воздуху, поэтому пропорционален току I 2. Пропорциональна току I 2 и наводимая потоком Фσ2 э.д.с. рассеяния вторичной обмотки:
, (1.20)
здесь х 2 – индуктивное сопротивление рассеяния вторичной обмотки.
|
|
|
Магнитный поток 
вторичной обмотки в соответствии с законом Ленца направлен навстречу потоку первичной обмотки 
, который вызвал э.д.с. Е 2 и ток I 2. То есть суммарный поток в магнитопроводе будет равен
. (1.21)
Появление магнитного потока Ф2 в первый момент времени вызовет существенное уменьшение суммарного потока Ф, которое в свою очередь приведет к уменьшению э.д.с. Е 1. В соответствии с выражением (1.14) это приведет к увеличению тока I 1:
. (1.22)
Из-за увеличения тока I 1 магнитный поток Ф1 увеличится и практически полностью компенсирует увеличение потока Ф за счет возникновения потока Ф2. Время этого переходного процесса определяется электромагнитной постоянной трансформатора, которая в свою очередь определяется индуктивностями и активным сопротивлением первичной и вторичной обмоток.
Таким образом, магнитный поток трансформатора при нагрузке Ф примерно равен потоку холостого хода Ф0. При изменении тока I 2 поток Ф практически не изменяется:
. (1.23)
Представим ток первичной обмотки в виде суммы тока холостого хода и приращения 
идущего на поддержание магнитного потока сердечника неизменным:
. (1.24)
Умножая обе части этого равенства на w 1, получим уравнение м.д.с:
. (1.25)
Исходя из закона сохранения энергии, увеличение м.д.с. первичной обмотке 
. равно по величине и противоположно по направлению м.д.с. вторичной обмотки:
. (1.26)
С учетом (1.26) уравнение (1.25) примет вид:
. (1.27)
Поделив обе части (1.27) на w 1, получим уравнение трансформатора:
. (1.28)
Второй член правой части уравнения (1.28) называют током вторичной обмотки, приведенным к числу витков первичной обмотки, обозначают как:
|
|
|
. (1.29)
С учетом (1.29) уравнение токов примет вид:
, (1.30)
или
. (1.31)
