Работа трансформатора под нагрузкой

РАБОТА ТРАНСФОРМАТОРА ПОД НАГРУЗКОЙ

Работа трансформатора под нагрузкойЕсли замкнуть рубильник р2 (рис. 9-1 и 9-6), то под влиянием э. д. с. Е2 по вторичной обмотке и сопротивлению потребителя пойдет ток I2, величина которого определится формулой Ома:

I2 = E2/√((r2 + rп)2 + (x2 + xп)2)

где r2 и rп — активные сопротивления вторичной обмотки

и потребителя; х2 и хп — реактивные сопротивления обмотки и потребителя.

Реактивное (индуктивное) сопротивление вторичной обмотки обусловлено ее потоком рассеяния Ф.

По закону Ленца наведенная э. д. с. Е2 всегда имеет такое направление, при котором вызванный ею ток I2препятствует изменению магнитного потока в магнитопроводе трансформатора.

Отсюда следует, что токи I1 и I2 обмоток проходят практически встречно друг другу, что и показано на рис. 9-1. В этом случае поток Фм будет создаваться совместным действием н. с. обмоток F1 = Iɯ1 и F2I2ɯ2 т.e.

F+ F= Fx

что показано на рис. 9-8.

Величина Fx при всех нагрузках трансформатора практически остается постоянной по следующим причинам.

Рис. 9-8. Векторная диаграмма намагничивающих сил.

В трансформаторах, даже при I1 I, падение напряжений

в первичной обмотке I1√(r21+x21) составляет (2 — 2,5)% U1HТак как U1 = U постоянно, то Е = 4,441Фм  U1H = const; следовательно, поток Фм и н. с. Fx тоже пракчески постоянны.

При увеличении I2 размагничивающее действие F2 возрастает, а значит, и ток первичной обмотки должен автоматически возрастать так, что величина н. с. F1 нарастает ровно настолько, насколько увеличивается н. с. F2, т. е.

F1= F1x + ( — F2)

Как видно из диаграммы на рис. 9-8, с увеличением тока Iрастет ток I1 угол φ1 уменьшается, а коэффициент мощности трансформатора увеличивается от значения cos φх до cos φ1.

Рис. 9-9. Векторная диаграмма вторичной цепи трансформатора.Векторная диаграмма вторичной цепи трансформатора

Если пренебречь величиной н. с. Fx , что можно сделать, то

F1= Fили I1ɯ1 = I2ɯ2

Потребителя энергии обычно интересует процентное изменение напряжения трансформатора

U% = ((U2x — U2)/U2x)100%

т. е. изменение напряжения на вторичных зажимах при переходе от холостого хода к номинальной нагрузке. Здесь U2x = U — номинальное вторичное напряжение.

Эта величина зависит не только от I2, но и от cos φ2.

В современных трансформаторах, по экономическим и техническим причинам, U%рассчитывают порядка 2—3% при I2 — I и cos φ2 = 1.

U2x — U2 зависит от сопротивления обмоток.

Векторная диаграмма первичной цепи трансформатора

Рис. 9-10. Векторная диаграмма первичной цепи трансформатора.

Изменение напряжения U2 трансформатора под влиянием нагрузки можно проследить, рассматривая векторную диаграмму (рис. 9-9). При холостом ходе э. д. с. E2 точно равна U2При нагрузке получается падение напряжения во вторичной обмотке

I2√(r22+x22) и напряжение U2 становится меньше Е2. Само напряжение численно равно падению напряжения у потребителя U2 = I2√(r2п+x2п)

Однако э. д. с. Е2 не остается постоянной! а уменьшается, так как несколько уменьшается магнитный поток Фм. На рис. 9-10 представлена векторная диаграмма первичной обмотки трансформатора. Со стороны первичной обмотки трансформатор является приемником энергии, в котором так же как в электродвигателе, создается противо э. д. с. Е1. Следовательно, неизменное напряжение U состоит из части I1√(r21+x21), равной падению — напряжения в первичной обмотке, и части Е1, уравновешивающей э. д. с. Е1, т. е.

U = — Е+ I1Z1

С увеличением тока I1 растет I1z1уменьшаются — Е1, и поток Фм, а следовательно, и Е2.

Таким образом, в формуле учтено падение напряжения в обеих обмотках трансформатора.

 

Статья на тему Работа трансформатора под нагрузкой