Внешняя характеристика трансформатора

Зависимость напряжения на вторичной обмотке трансформатора от тока нагрузки U ₂ = f (I ₂) при U ₁ = const и cos φ ₂ = const называется внешней характеристикой. Из уравнения (8.15) для упрощенной схемы замещения трансформатора следует, что с изменением тока во вторичной обмотке (тока нагрузки I ₂) напряжение на вторичной обмотке изменяется. Значение напряжения на вторичной обмотке определяется не падением напряжения, а потерей напряжения в обмотках. Потеря напряжения есть арифметическая разность между первичным и приведенным вторичным напряжением:

Δ U' ₂ = U ₁ - U' ₂.

При отсутствии нагрузки (I ₂ = 0) напряжение на вторичной обмотке U' ₂ = U' ₂₀ = U ₁, а поскольку напряжение U ₁ не зависит от нагрузки, то Δ U' ₂ есть изменение напряжения U' ₂ по сравнению с его значением при холостом ходе U' ₂₀, или

Δ U' ₂ = U' ₂₀ - U' ₂; Δ U ₂ = U ₂₀ - U ₂,

откуда

U ₂ = U ₂₀ - Δ U ₂.

Потеря напряжения определяется из векторной диаграммы упрощенной схемы замещения трансформатора (рис. 8.14):

Δ U' ₂ - U ₁ - U' ₂ = OB' -ОА ≈ ОВ -ОА = АВ;

Δ U' ₂ =I ₁ r _к cos φ ₂ + I ₁ x _к sin φ ₂ = I ₁(r _к cos φ ₂ + x _к sin φ ₂);

Δ U ₂ = Δ U' ₂/ n. (8.16)

Рис 8.14 Векторная диаграмма ( а ) упрощенной схемы замещения ( б ) трансформатора

Рис 8.15 Внешние характеристики трансформаторов средней и большой мощности

Рис. 8.16 Внешние характеристики трансформатора малой мощности

На рис. 8.15 изображены внешние характеристики трансформатора при различных значениях коэффициента мощности потребителей. Изменение напряжения U ₂ во многом зависит, как это видно из выражения (8.16), не только от значений z _к, cos φ ₂, но и от соотношения значений r _к и х _к. Изображенные внешние характеристики (рис. 8.15) справедливы для трансформаторов средней и большой мощности, у которых z _к мало и х _к > r _к. У трансформаторов малой мощности z _котносительно велико и r _к > х _к. Поэтому изменение напряжения у них более значительное и взаимное расположение внешних характеристик при различных значениях коэффициента мощности потребителей существенно отличается от трансформаторов большой мощности. Примерные внешние характеристики трансформаторов малой мощности при различных значениях cos φ ₂ изображены на рис. 8.16.