Работа трансформатора в режиме холостого хода

Под холостым ходом трансформатора понимается режим его работы при разомкнутой вторичной обмотке. Первичная обмотка трансформатора подключена к источнику переменного напряжения. Ток i_1х первичной обмотки создает переменное магнитное поле, намагничивающее сердечник трансформатора.

Магнитный поток в трансформаторе разделим на две части: основной магнитный поток Ф, замыкающийся в сердечнике, и поток рассеяния Ф _1S, замыкающийся частично по воздуху.

На рис. 5.3 изображен трансформатор, работающий в режиме холостого хода.

Рис. 5.3

W₁ - число витков первичной обмотки;

W₂ - число витков вторичной обмотки;

R₁ - активное сопротивление первичной обмотки.

Определим ЭДС, индуктированную в первичной обмотке трансформатора основным магнитным потоком.

Основной магнитный поток изменяется по синусоидальному закону

где Ф _m - максимальное или амплитудное значение основного магнит-ного потока;

ω - угловая частота

f - частота переменного напряжения.

Мгновенное значение ЭДС

Максимальное значение

Действующее значение ЭДС в первичной обмотке

Для вторичной обмотки можно получить аналогичную формулу

Электродвижущие силы E₁ и E₂, индуктированные в обмотках трансформатора основным магнитным потоком, называются трансформаторными ЭДС. Трансформаторные ЭДС отстают по фазе от основного магнитного потока на 90º. Магнитный поток рассеяния индуктирует в первичной обмотке ЭДС рассеяния

где L_1S - индуктивность рассеяния в первичной обмотке.

Запишем уравнение по второму закону Кирхгофа для первичной обмотки

откуда

Напряжение на первичной катушке имеет три слагаемых: падение напряжения, напряжение, уравновешивающее трансформаторную ЭДС, напряжение, уравновешивающее ЭДС рассеяния.

Запишем уравнение в комплексной форме

где

индуктивное сопротивление рассеяния первичной обмотки.

На рис. 5.4 изображена векторная диаграмма трансформатора, работающего в режиме холостого хода.

Рис. 5.4

На рис. 5.5 изображена схема замещения трансформатора, соответствующая уравнению

X_Э - индуктивное сопротивление, пропорциональное реактивной мощности, затрачиваемой на создание основного магнитного потока.

Рис. 5.5

В режиме холостого хода

Коэффициент трансформации

Коэффициент трансформации экспериментально определяется из опыта холостого хода.