Режим холостого хода трансформатора

Холостым ходом трансформатора называют такой режим его работы, при котором цепь вторичной обмотки разомкнута, а к первичной обмотке подведено номинальное напряжение (рис. 10.6).

В режиме холостого хода ток во вторичной цепи и мощность, отдаваемая в нагрузку, равны нулю. Трансформатор потребляет из сети ток холостого хода /₀, который создает магнитный поток в сердечнике и покрывает потери на гистерезис и вихревые токи.

Рис. 10.6.

Ток /₀ составляет несколько процентов от номинального тока.

Помимо магнитного потока Ф, замыкающего по магнитопроводу и индуктирующего в обмотках ЭДС ?] и Е₂, в трансформаторе возникают магнитные потоки рассеяния, каждый из которых связан только со своей обмоткой и замыкается по воздуху. В режиме холостого хода магнитный поток рассеяния связан с первичной обмоткой, так как вторичная обмотка обесточена. Магнитный поток рассеяния определяет индуктивное сопротивление обмоток трансформатора х_а так же, как поток самоиндукции определяет индуктивное сопротивление любой обмотки х, включенной в цепь переменного тока:

где L" — индуктивность рассеяния обмотки.

Кроме того, напомним, что обмотка трансформатора обладает активным сопротивлением R.

С учетом сказанного уравнение второго закона Кирхгофа в векторной форме для первичной цепи в режиме холостого хода можно записать в виде.

Соотношения между синусоидально изменяющимися физическими величинами, характеризующими работу трансформатора, могут быть наглядно представлены векторной диаграммой (рис. 10.7).

Построение диаграммы проводим следующим образом. Откладываем вектор магнитного потока Ф", замыкающегося по магнитопроводу трансформатора, и совпадающий с ним по фазе вектор намагничивающего тока /.

Если магнитный поток изменяется по синусоидальному закону Ф = Ф", sinew, то ЭДС определяются выражениями производных от синусоидальной функции времени:

Рис. 10.7.

Очевидно, что ЭДС е, и е₂ отстают по фазе от магнитного потока на 90°.

Откладываем векторы ?, и Е₂, повернув их на 90° по часовой стрелке относительно вектора Ф",. Откладываем вектор (У, = и совпадающий с ним по фазе вектор тока потерь в стали на гистерезис и вихревые токи /_с. Откладываем вектор тока холостого хода Т" = yjT* + /_ц². Прибавляем к вектору вектор 1₀R_{, совпадающий по фазе с вектором тока /₀, и вектор /₀д-,_о ,.

опережающий на 90° вектор тока холостого хода. В соответствии с уравнением второго закона Кирхгофа сумма указанных векторов равна вектору приложенного к первичной обмотке напряжения С/,.

На рис. 10.7 для большей наглядности реальные соотношения между векторами искажены. В действительности вектор тока потерь в стали /_с значительно меньше вектора намагничивающего тока /_ц, а угол а, на который вектор /₀ повернут относительно вектора Ф,", составляет всего 5−6°. Кроме того, векторы /₀дг_|о и /"Л, значительно меньше по величине вектора ?, и составляют 2−3 % от него. Особенно мало падение напряжения на активном сопротивлении обмотки. Практически в большинстве случаев им пренебрегают.

Отметим также, что реально в первичной об_мотке трансформатора протекает один ток /₀. Токи /_с и /_м, физический смысл которых был рассмотрен выше, являются его составляющими.

Карточка № 10.5 (230).

Режим холостого хода трансформатора.