Особенности работы трансформатора под нагрузкой. Основные уравнения и векторные диаграммы трансформатора при различных характерах нагрузки

При подключении нагрузки ZH к вторичной обмотке трансформатора (рис. 222) он начинает отдавать нагрузке некоторую мощность. Соответственно увеличивается и мощность, получаемая первичной обмоткой из питающей сети. Следовательно, при увеличении тока i2 во вторичной обмотке возрастает и ток i1 в первичной обмотке.

Магнитный поток трансформатора определяется значением питающего напряжения U1 и практически не зависит от нагрузки.

Рис. 222. Схема магнитных потоков в трансформаторе при нагрузке

Векторные диаграммы трансформатора при активно-индуктивной (а) и активно-емкостной (б) нагрузках:

Изменение напряжения трансформатора. Зависимость изменения напряжения трансформатора от величины составляющих напряжения короткого замыкания, а так же от величины и характера нагрузки.

При коротком замыкании в обмотках трансформатора протекают токи, вызывающие потери активной и реактивной мощности. Одновременно они создают активные и реактивные падения напряжения, в геометрической сумме равные напряжению короткого замыкания uк: uк = uа + uр, где uа — активное, uр — реактивное падение напряжения в обмотках или, как их еще называют, — активная и реактивная составляющие напряжения короткого замыкания. Геометрически указанное равенство — это прямоугольный треугольник, гипотенузой которого является uк, а катетами — uа и uр, т. е. uк = √uа2 + uр2. Величина напряжения короткого замыкания во многом определяет еще один важный параметр — напряжение U2 вторичной обмотки, которое питает потребителей энергии. Действительно, падение напряжения в самом трансформаторе неизбежно уменьшает напряжение U2, причем это уменьшение, оказывается, зависит от составляющих uк и коэффициента мощности, т. е. cosφ2 нагрузки. Вообще, изменением напряжения (ΔU) трансформатора называют арифметическую разность между вторичным напряжением на зажимах при холостом ходе Е2 и напряжением на тех же зажимах U2 при нагрузке номинальным током. Изменение напряжения трансформатора определяется по следующей формуле: ΔU = uа cosφ2 + uр sinφ2 + 1/200 (uа sinφ2 - uр cosφ2)2. Из рассмотрения формулы можно сделать следующие выводы: 1. От величины напряжения короткого замыкания зависит напряжение вторичной обмотки, которое питает потребителей энергии. Чем выше рассеяние, тем при том же cosφ2 меньше питающее вторичное напряжение. 2. У трансформатора с определенной величиной uк падение напряжения тем меньше, чем ближе cosφ2 к 1, т. е. чем активнее нагрузка (при cosφ2 = 1 sinφ2 = 0 и в формуле остается только первый член uа % cosφ2). 3. Численные значения uк и uр близки и поэтому во многих случаях при значениях S>2500 кВА активной составляющей uа можно пренебречь, т. е. считать uа ≈ 0.