9.2. Нерабочий (холостой) ход

9.2.1. Нерабочим ходом (режимом холостого хода) называется ре­жим, при котором вторичная цепь трансформатора разомкнута (нагруз­ка отключена), т. е.

Работа трансформатора в этом режиме напоминает включение ка­тушки со стальным сердечником на синусоидальное напряжение.

9.2.2. Ток первичной цепи обозначается I₀ и называется током не­рабочего (холостого) хода. Уравнение первичной цепи имеет вид

где — активное сопротивление первичной обмотки,

— ЭДС рассеяния первичной обмотки нерабочего (холостого) хода.

Поток рассеяния очень мало связан с магнитным сердечником, он пропорционален току и совпадает с ним по направлению.

Поскольку

отстает от тока на 90°, т. е.

где — сопротивление рассеяния первичной обмотки,

где — индуктивность рассеяния первичной обмотки.

Уравнение трансформатора в режиме нерабочего (холостого) хода можно привести к виду

Величина называется полным внутренним сопротивлением первичной обмотки. В окончательном виде уравнение первич­ной цепи будет

Векторная диаграмма (рис. 9.2) аналогична диаграмме катушки со стальным сердечником. Ток нерабочего хода трансформатора представ­ляют в виде активной и реактив­ной составляющих.

Если — реактивная состав­ляющая (намагничивающий ток),

— активная составляющая (ток потерь), то

Ток нерабочего (холостого) хода обычно очень мал и не превышает нескольких процентов номиналь­ного первичного тока.

9.3. Режим нагрузки

9.3.1. Режим нагрузки осуществляется, когда на вторичную обмот­ку включена нагрузка . Во вторичной цепи протекает ток . В это­му случае имеем три потока:

— основной магнитный поток,

— поток рассеяния первичной обмотки,

— поток рассеяния вторичной обмотки.

По уравнению трансформаторной ЭДС

Поскольку ,

то

В связи с тем, что не зависит от режимов работы трансформатора,

т. е. магнитный поток трансформатора не зависит от режима работы и есть величина постоянная.

9.3.2. Амплитуда магнитного потока в режимах нерабочем и нагруз­ки одинакова. Поэтому сумма магнитодвижущих сил также не зависит от режима работы, т. е.

Это уравнение намагничивающих сил.

Если все члены уравнения разделить на W₁, то можно получить соот­ношение

Величина называется приведенным вторичным током.

Соотношение токов трансформатора имеет вид

9.3.3. Из соотношения токов вы­текает, что в нерабочем режиме т. е. .В режиме нагрузки ток по закону Ленца при­водит к возникновению магнитного потока, который ослабляет основной поток. Для того чтобы оставался неизменным, в режиме нагрузки воз­растает первичный ток . На рис. 9.3 приведена зависимость первич­ного тока от нагрузки трансформа­тора.

9.3.4. Уравнение первичной цепи имеет вид

Использовав приведенные обозначения

можно получить уравнение первичной цепи в виде

Уравнение вторичной цепи имеет вид

Удобно ввести обозначения, аналогичные величинам первичной цепи:

где — сопротивление рассеяния вторичной обмотки;

—индуктивность рассеяния вторичной обмотки.

Уравнение вторичной цепи в таких обозначениях

Полное внутреннее сопротивление вторичной обмотки

а вторичное напряжение (напряжение на нагрузке)

В окончательном виде уравнение вторичной цепи будет иметь вид

9.3.5. Итак, нагруженный трансформатор описывается такими урав­нениями (токов, первичной и вторичной цепей):

момент возрастает. Если значительно увеличить дополнительное сопротивле­ние, то можно получить линейную механическую характеристику. При вве­дении реостата соответственно изменя­ется и зависимость М = f(s), приведен­ная на рис. 10.22. Эти характеристики весьма неэкономичны, так как большое количество энергии в реостате превра­щается в тепло.