Режим холостого хода трансформатора

Принцип работы в режиме холостого хода. Режимом холостого хода называется режим работы трансформатора при разомкнутой вторичной обмотке (рис. 2.5). При питании первичной обмотки от источника синусоидального напряжения U₁ ток первичной обмотки i_1x (МДС ) вызывает в магнитопроводе синусоидальный магнитный поток Ф, который, пронизывая обмотки с числами витков и , наводит в них согласно закону электромагнитной индукции ЭДС е₁ и e₂.

Действующие значения этих ЭДС т. е. ЭДС в обмотках пропорциональны числам витков.

Коэффициенттрансформации. Коэффициентом трансформации называется отношение номинального высшего напряжения трансформатора к номинальному низшему напряжению:

(2.2) причем под номинальными напряжениями понимаются номинальные напряжения в режиме холостого хода. Так как в этом режиме (падение напряжения в обмотке мало, так как ток холостого хода I_1x много меньше номинального), a E₂=U₂, то для понижающего трансформатора (U₁>U₂)

, а для повышающего (), т. е. всегда и (2.3)

По формулам (2.1),(2.2),(2.3) можно рассчитать основные параметры трансформатора: коэффициент трансформации, действующие ЭДС, витки и магнитный поток.

ЭДС рассеяния и напряжения рассеяния. Некоторая часть потока, называемая потоком рассеяния, не замыкается по магнитопроводу, хотя и охватывает первичную обмотку – эта часть потока наводит в первичной обмотке ЭДС рассеяния, которую можно представить падением напряжения на индуктивном сопротивлении рассеяния , где , α — потокосцепление рассеяния первичной обмотки. Действительно, или в комплексной форме .

Уравнение электрического состояния первичной обмотки. Будем рассматривать первичную обмотку трансформатора как приемник электрической энергии. При такой трактовке функции обмотки выберем положительное направление ЭДС против положительного направления тока i _1Х, показанного на рис. 2.5. Изменение направления ЭДС на схеме равнозначно изменению фазы ЭДС на 180° или изменению знака в законе электромагнитной индукции, который в этом случае принимает вид: или для ЭДС самоиндукции , и ЭДС опережает по фазе магнитный поток на 90°.

Уравнение, записанное для контура первичной обмотки по второму закону Кирхгофа (рис. 2.5):

или

где — падение напряжения на активном сопротивлении первичной обмотки; — падение напряжения на сопротивлении рассеяния первичной обмотки. То же уравнение в комплексной форме:

. (2.4)

Векторная диаграмма трансформатора.

Векторная диаграмма работающего в режиме холостого хода трансформатора (рис. 2.6) построена на основании уравнения (1.4). С нулевой начальной фазой выбран магнитный поток, т.е. . Ток опережает по фазе магнитный поток на угол потерь.

Относительно вектора с опережением на угол 90° построены векторы ЭДС и , так как в комплексной форме ЭДС и поток при выбранном направлении ЭДС связаны соотношением .