8. Основные уравнения трансформатора, электрические модели первичной и вторичной обмотки.

О сновные уравнения трансформатора:

Уравнения электрического равновесия: ;

.

Уравнение токов: , где  — ток вторичной обмотки, пересчитанный (приведенный) к первичной, .

U₁/U₂ = K — коэффициент трансформации

Первичная обмотка

у р. эл. равновесия ,

; ;

.

Из этого ур можно обосновать постоянство магнитного потока, т.е. его независимость от нагрузки (приёмника).

Вторичная обмотка

у р равновесия

9. Режимы работы трансформатора: электрические схемы, особенности, назначение.

1 . Режим холостого хода (хх)

Условия режима: U₁ = U_ном, R_н = ∞, I₂ = 0.

Опыт хх позволяет: Определить коэффициент трансформации: . Определить мощность потерь в сердечнике ∆Р_{магн. (их наз. магнитными)} (он греется от вихревых токов и циклического перемагничивания). Величина этих потерь определяется по ваттметру. ∆Р_магн. зависит только от величины U₁, следовательно, если U₁ = const, то ∆Р_магн. также не изменяется.

Сопутствующие формулы в хх: , (полное сопротивление, Ом); U₁I₁₀ = S₁₀, (полная мощность, ВА); , (активное сопротивление, Ом); .

2 . Режим короткого замыкания

Условие: R_н = 0.

Различают кз лабораторное и аварийное.

Лабораторное кз:

С помощью регулируемого источника постепенно увеличивают напряжение U₁ с 0 до такого значения, чтобы ток при этом стал равным I_1ном. (предельно допустимый). Полученное при этом напряжение называют напряжением короткого замыкания U_к. Обычно U_к мало и составляет (5 ÷ 10%) U_ном.

Опыт позволяет определить потери мощности в катушках (обмотках) при номинальном токе (т. е. максимально допустимые). Величину этих потерь определяют по ваттметру.

Если по трансформатору будут протекать токи I < I_ном., то потери в обмотках: ∆Р_обм. = β²P_к, где β = I/I_ном. — коэффициент загрузки. Потери мощности в обмотках зависят от величины нагрузки и изменяются по параболической зависимости:

З агрузка трансформатора, при которой ∆Р_обм. = ∆Р_ст., является оптимальной, т. к. η при этой нагрузки максимальный (наиболее выгодный режим работы).

Сопутствующие формулы в режиме кз: ; ; .

Аварийное кз возникает при закороченной вторичной обмотке и номинальном напряжении U₁. Аварийный ток кз можно найти из соотношения: .

3 . Рабочий режим (нагрузочный) трансформатора

Рассмотрим влияние нагрузки на работу трансформатора.

В этом режиме определяется внешняя характеристика трансформатора, показывающая, как меняется напряжение U₂ = f(I₂), где I₂ — загрузка трансформатора.

Напряжение снижается, что является, как правило, недостатком трансформатора.

Зависимость η = f(I₂) и cosφ = f(I₂):

10. Режим хх трансформатора: лабораторный опыт, электрическая схема, схема замещения, назначение опыта.

Условия режима: U₁ = U_ном, R_н = ∞, I₂ = 0.

Опыт хх позволяет: Определить коэффициент трансформации: . Определить мощность потерь в сердечнике ∆Р_{магн. (их наз. магнитными)} (он греется от вихревых токов и циклического перемагничивания). Величина этих потерь определяется по ваттметру. Отметим, что ∆Р_магн. зависит только от величины U₁, следовательно, если U₁ = const, то ∆Р_магн. также не изменяется.

Сопутствующие формулы в хх: , (полное сопротивление, Ом); U₁I₁₀ = S₁₀, (полная мощность, ВА); , (активное сопротивление, Ом); .