Холостой ход трансформатора

ХОЛОСТОЙ ХОД ТРАНСФОРМАТОРА

Холостой ход трансформатораХолостым ходом трансформатора называется такой режим, когда первичная обмотка его подключена к питающей сети, а вторичная разомкнута и тока в ней нет. На рис. 9-1 и 9-6 это будет, если рубильник рвключен, а p2 выключен.

Подведенное к обмотке АХ первичное напряжение Uизменяется синусоидально 1 — U1M sin ωt) и под его действием проходит переменный ток холостого хода I. Если бы не было стального сердечника, то ток холостого хода был бы реактивным Iр х и, совпадая по фазе с потоком Ф, отставал бы на 90° от напряжения U1что показано на векторной диаграмме на рис. 9-7. Практически при холостом ходе ваттметр в цепи первичной обмотки показывает некоторую мощность РХ, являющуюся мощностью потерь в стали сердечника. Потери мощности на нагревание обмотки при холостом ходе ничтожно малы по сравнению с потерями в стали и ими пренебрегают. 

Таким образом, ток холостого хода I1x = √(I2a.x + I2p.x), где Ia.x ≡ Px — активная составляющая тока в первичной обмотке.

Рис. 9-6. Схема включения трансформатора.

Благодаря высокому качеству стал Ia.x много меньше Ip.x и ток I1x отстает от напряжения U1 на угол, близкий к 90° , а cos φx составляет около 0,1. Ток холостого хода составляет 4 — 10% номинального тока первичной обмотки.

Произведение тока I1x и числа витков первичной обмотки ɯ1 называется намагничивающей силой трансформатора — F1x = I1xɯ1. Ею создается магнитный поток трансформатора, большая часть которого Фм замыкается по стали (рис, 9-1). Этот поток сцеплен с обеими обмотками и называется полезным или рабочим. Он наводит в обмотках э. д. с действующие значения которых:

E1 = 4,44fɯ1Фм,

Е2 = 4,44fɯ2Фм

здесь Фм — максимальное значение потока, a ɯ1 и ɯ2 числа витков обмоток. Обе э. д. с. E1и E2 отстают от потока на угол 90° и совпадают на фазе (рис. 9-7).

Векторная диаграмма трансформатора при холостом ходе

Рис. 9-7. Векторная диаграмма трансформатора при холостом ходе.

Незначительное число магнитных линий замыкается по

воздуху, как показано на рис. 9-1. Эти линии образуют поток рассеяния Фкоторый пронизывает только витки первичной обмотки и создает в ней э. д. с. рассеяния:

Е = 4,441Ф

На основании:

Е = I1xωL = I1xx1 

где x1 называется индуктивным сопротивлением рассеяния первичной обмотки и обусловлено потоком рассеяния. Чем больше насыщение стали и чем хуже собран магнитопровод, тем больше рассеяние и x1, а значит и падение напряжения в первичной обмотке. Обычно индукция в стали трансформаторов берется 1,0—1,45 и до 1,65 тл. Меньшие значения ее принимаются для трансформаторов меньшей мощности.

Падение напряжения в первичной обмотке при холостом ходе I1x √(r21 + x21) ничтожно мало и тогда, по второму правилу Кирхгофа, мгновенные значения т. е. эти величины равны и сдвинуты по фазе на 180°. Так как

u1= Usinωt

то

е1 = — Usinωt = U (sin ωt + 180°).

Следовательно, действующие значения

U= E1 = 4,441Фм

равны и сдвинуты по фазе на 180° (см. рис. 9-7).

При холостом ходе ток во вторичной обмотке I2, а значит и падение напряжения равны нулю. Поэтому мгновенные значения э. д. с, и напряжения равны

ue2

и

U2 = E2 = 4,442ФмОтношение большей э.д.с. к меньшей

Ʀ = E1/E2 = (4,441Фм)/(4,442Фм) = ɯ1/ɯ2

называется коэффициентом трансформац и и.

При холостом ходе

Ʀ = U1/U2

При ɯ1/ɯ2> 1 трансформатор работает как понижающий.

а при ɯ1/ɯ21

На векторной диаграмме холостого хода (рис. 9-7) обе э. д. с. Е1 и Е2 отстают от потока Фм на угол 90°. Так как падение напряжения в первичной обмотке принято равным нулю, то U2 = E2, U1 = — Е1.

 

Статья на тему Холостой ход трансформатора