Работа трансформатора над нагрузкой

 

К первичной обмотке подключено напряжение U₁ = const, к вторичной обмотке подключены различные рода потребители. По вторичной обмотке потечет ток I₂, при этом ток в первичной обмот­ке увеличится и станет равным I₁ (режим нагрузки).

Токи I₂ и I₁ создадут свои магнитные потоки, которые накладываясь друг на друга, образуют результирующий магнитный поток. Его разбивают на три потока.

 

 

Рисунок 8.1

 

Один из них Ф - замыкается по магнитопроводу и сцеплен полностью со всеми витками первичной и вторичной обмоток. По­ток Ф называется главным потоком или потоком взаимной индук­ции. По действием этого потока в обмотках трансформатора индук­тируются основные ЭДС Е₁ и E₂

Результирующая ЭДС.

I₁₂ - некий ток на первичной обмотке.

Это уравнение МДС. Получим на ω₁ получим

(8.3)

При XX I₂ = 0 и

I₁₂ - намагничивающийся ток. Имеет две составляющие одна из них обуславливает магнитный поток Ф и совпадает с ним по фазе. Другая обусловлена магнитными потерями и будут опережать поток на угол π/2. Ток I₁₂ в общем случае несинусоидальный.

 

Два других потока сцеплены только с витками одной из обмо­ток и не участвуют в передаче энергии от первичной обмотки во вторичную. Поток Ф_σ1 сцеплен с витками первичной обмотки, наво­дит ЭДС Е _σ1. Поток Ф _σ2 сцеплен с витками вторичной обмотки, на­водит ЭДС Е _σ2.

Потоки Ф _σ1 и Ф _σ2 называются потоками рассеяния первичной и вторичной обмоток - эти потоки значительной своей частью замы­каются вне магнитопровода (по воздуху или маслу), а так как маг­нитные проницаемости воздуха и масла значительно меньше чем стали, то магнитные сопротивления этих участков будут большими, в следствии большого магнитного сопротивления на их пути потоки рассеяния в трансформаторе со стальным магнитопроводом будут небольшими. Для удобства расчетов считают, что главный поток и потоки рассеяния существуют независимо друг от друга. Все три ти­па потока, изменяясь будут наводить ЭДС в обмотка трансформато­ра.

Запишем уравнение Кирхгофа для обмоток

Е₁ и Е₂ - называются главным потоком.

Наводятся: Е _σ1и Е _σ2 - потоками рассеяния

r₁ и r₂ - активные сопротивления обмоток с учетом добавоч­ных потерь;

U₁ - понимается как ЭДС первичной сети, введенная в обмот­ку из вне;

U₂ - падение напряжения на нагрузке Z_нг.

т.к. Е _σ1, ~ I₁,, а Е _σ2 ~ I₂, то Е _σ1 = х₁ ∙ I₁, Е _σ2 = х₂ ∙ I₂

х₁, х₂ - индуктивные сопротивления обмоток.

 

В свою очередь Е _σ1 = х₁ ∙ I₁, Е _σ2 = х₂ ∙ I₂

В векторной форме

Подставим в (8.4) и (8.5):

Уравнения (8.6), (8.7) - называются уравнениями электриче­ского равновесия. Система уравнений (3), (6), (7) - описывают рабо-,,,

 

Потери у трансформаторов должны быть одинаковы (реаль­ный и приведенный).

Для того чтобы отношение между активными и индуктивными сопротивлениями сохранились:

Сопротивление вторичной обмотки приведенного транс­форматора:

Z_нг - сопротивление нагрузки

Для приведенного трансформатора уравнения, описывающие рабочий процесс в нем, имеют вид: