Работа трансформатора под нагрузкой

При подключении к трансформатору нагрузки в цепи вторичной обмотки проходит ток, создающий в сердечнике свой магнитный поток, который по принципу Ленца направлен против магнитного потока первичной обмотки. При этом замыкающийся по сердечнику магнитный поток Ф," равен геометрической сумме магнитных потоков:

где Ф|," и Ф2т создаются токами первичной и вторичной обмоток.

Приняв во внимание, что U, ~ —Е_х и учтя формулу трансформаторной ЭДС, получим.

Напряжение сети U_x к которой подключен трансформатор, практически не зависит от нагрузки, следовательно, (это ясно из последней формулы) и магнитный поток в сердечнике не зависит от тока нагрузки: Ф," = const. Физически эго можно представить следующим образом. С увеличением тока нагрузки пропорционально увеличивается ток, потребляемый трансформатором из сети. Магнитные потоки первичной и вторичной обмоток одновременно увеличиваются, а так как они направлены встречно, результирующий магнитный поток Ф," остается неизменным.

Поскольку Ф," = const, намагничивающая сила, создающая магнитный поток, неизменна:

Здесь /, 10, и I₂w₂ — намагничивающая сила соответственно первичной и вторичной обмоток.

При холостом ходе /₂ = О" А = Л>, следовательно,.

Поскольку величина F не изменяется при всех режимах работы трансформатора, можно написать.

Это уравнение называют уравнением намагничивающих (магнитодвижущих) сил трансформатора.

Векторная диаграмма нагруженного трансформатора без учета сопротивления обмоток изображена на рис. 10.9.

Построение диаграммы начинаем с вектора магнитного потока Ф_я,. Векторы ЭДС ?, и Е₂ отстают по фазе от вектора потока Ф," на 90°. Поскольку сопротивление обмоток не учитывается, принимаем U₂~E₂, U_l = .

Угол (р₂ сдвига фаз между вектором тока /₂ и вектором напряжения на нагрузке U₂ определяем по его тангенсу:

где х_н и R_n — соответственно реактивное и активное сопротивления потребителя электрической энергии.

Так как реактивное сопротивление нагрузки может иметь_как индуктивный, так и емкостный характер, вектор тока /₂ может отставать или опережать по фазе вектор напряжения U₂ .

Положение вектора тока /₀ определяют на основании опыта холостого хода трансформатора. После того как построены векторы I₂w₂ и I₀w_i (параллельные векторам /₂ и.

/₀), положение вектора /,"", определяют из уравнения намагничивающих сил трансформатора.

Рис. 10.9.

Рис. 10.10.

Из векторной диаграммы очевидно, что угол ₀, который составляет около 5% от тока /, и построим векторную диаграмму (рис. 10.10). При этом получаем /, ге>, ~-1₂тю₂, а (р! «(р₂. Таким образом, включение нагрузки в сеть через трансформатор практически не изменяет коэффициента мощности cos <�р. Равенство углов <�р, и <�р, приближенное. Оно нарушается тем больше, чем больше падение напряжения в обмотках трансформатора и ток холостого хода.

Карточка № 10.7 (304).

Работа трансформатора под нагрузкой.

Продолжение карт. № 10.7