3.Векторная диаграмма нагруженного трансформатора.

Построение векторной диаграммы начнем со вторичной цепи. Произвольно на плоскости направим вектор вторичного напряжения U2 » E2.Если пренебречь падением напряжения во вторичной 120 обмотке, то в соответствии со вторым законом Кирхгофа E&2 =U&2 . Ток во

вторичной обмотке I&2 =U&2 ZH будет сдвинут относительно напряжения на угол φ2 , определенный конкретной нагрузкой. Для активной нагрузки φ2 = 0 (на рис. 7.5 показан вектор I2, отстающий от напряжения U2 на угол φ2 для активно-индуктивной нагрузки). Вектор ЭДС Е1 совпадает по наравлению с вектором ЭДС Е2 , магнитный поток Ф опережает векторы ЭДС на π/2 (e = -dy dt ). Ток холостого хода совпадает по фазе с магнитным потоком.

Рис. 7.5. Упрощенная векторная

диаграмма трансформатора

В соответствии с (7.14) напряжение U1 равно Е1 по величине и противоположно по фазе. При этом ток I1хх отстает от напряжения U1 на угол φ1хх = 90o. Действительно, если пренебречь потерями в стали и активном сопротивлении первичной обмотки, характер этой нагрузки для сети является индуктивным.Ток первичной обмотки I1 состоит из геометрической разности двух токов (см. формулу (7.17): тока холостого хода I1хх и тока вторичной обмотки I2, умень-шенному в К раз. Фазный сдвиг между током и напряжением в первичной и вторичной обмотках будут практически равны (j2 » j1 ), т.к. ток холостого хода очень мал. Это означает, что трансформатор не искажает характер нагрузки. Если, например, нагрузка активная (φ2 = 0), то для первичной цепи система «трансформатор нагрузка» также имеет активный характер (φ1 ≈ 0). Если нагрузкой вторичной цепи является конденсатор (емкостная нагрузка), то и в первичной цепи I1 ток будет опережать напряжение U1 на 90o.

4.Схема замещения приведенного трансформатора

Первый вариант

Одним из методических приемов, облегчающих исследование электромагнитных процессов и расчет трансформаторов, является замена реального трансформатора с магнитными связями между обмотками эквивалентной электрической схемой (схемой замещения).

Схема приведенного трансформатора

Рис. 1

На этом рисунке представлена эквивалентная схема приведенного трансформатора, на которой сопротивления r и x условно вынесены из соответствующих обмоток и включены с ними последовательно. Так как k = 1, то E₁ = E₂. Поэтому точки А и а, а также Х и х на приведенном трансформаторе имеют одинаковые потенциалы, что позволит электрически соединить эти точки, получив Т-образную эквивалентную схему замещения.

Т-образная схема замещения трансформатора

Рис. 2

Второй вариант.

Для исследования режимов работы трансформатора, для расчета сетей энергоснабжения с трансформаторами целесообразно магнитную связь между первичной и вторичной цепями заменить электрической.  При этом расчетная схема всей сети может быть значительно упрощена обычными  методами свертывания.

     Если требуется электрически связать два контура перемычками  "ac" и "bd", не изменяя модуля и начальной фазы токов I₁ и I₂, то это можно сделать лишь при условии равенства напряжений U_ab и U_cd.

 

     Применительно к схеме замещения  этому  требованию  соответствует равенство ЭДС Е₁ и Е₂,  которое приводит к равенству чисел витковW₁ и W₂. Обычно изменяют ЭДС Е₂,  причем ее новое значение связано с реальной ЭДС соотношением:

,

однако такое изменение ЭДС во вторичной цепи вызвало бы изменение тока в ней  и,  следовательно,  активных и реактивных мощностей. Поскольку энергия во вторичную цепь поступает из первичной  цепи,  должен  будет

измениться ток  I₁ и т.д.,  и нарушится эквивалентность энергетических соотношений в трансформаторе и его схеме замещения. Поэтому необходимо изменить величины  параметров  вторичной цепи таким образом,  чтобы ее полная, реактивная и активная мощности оставались неизменными.  

     Полученные величины   характеризуют новую вторичную цепь и называются приведенными.  Они как бы "приведены" к числу витков первичной обмотки.  Все в совокупности величины описывают  трансформатор, который также называется приведенным, в нем первичная и вторичная цепи связаны электрически (т.е. непосредственно).