Нагруженном трансформаторе

8.6. Векторная диаграмма нагруженного трансформатора

На 9.8 приведена векторная диаграмма идеализированного однофазного нагруженного трансформатора. Начальная фаза, равная нулю, выбрана у вектора магнитного потока Ф в магнитопроводе. Вектор тока намагничивания / опережает вектор магнитного потока Ф на угол потерь 6 так же, как и вектор^ тока / на векторной диаграмме катушки ( 8.8). Векторы ЭДС Е\ и Ё2, индуктируемых в первичной и вторичной обмотках идеализированного трансформатора, как следует из (9.1), отстают по фазе от вектора магнитного потока на угол и/2. Длины векторов напряжений между выводами первичной

топроводе, которые соответствуют почти предельно допустимой температуре нагревания при работе трансформатора. По этой причине для определения мощности потерь в обмотках нагруженного трансформатора значение г , найденное из опыта короткого замыкания, должно быть соответственно пересчитано (приведено к температуре 75 °С) (см. табл. 1.1).

Напряжение короткого замыкания и является важным параметром трансформатора, на основании которого определяются изменения вторичного напряжения нагруженного трансформатора (см. § 9.8). Напряжение короткого замыкания указывается на щитке трансформатора.

В магнитопроводе нагруженного трансформатора магнитный поток создается действием обеих обмоток (в отличие от холостого хода). Однако намагничивающая сила вторичной обмотки /2 N2 направлена навстречу намагничивающей силе I\ N\ первичной обмотки, что соответствует известному правилу Ленца (см. § 3.6). Результирующую величину намагничивающей силы можно принять такой же, как при холостом ходе, так как магнитный поток сердечника практически не зависит от нагрузки. Отсюда следует уравнение намагничивающих сил нагруженного трансформатора в векторной форме FI + P2 = FX, а в численном выражении

Приступая ксложным цепям, 'Дается рекомендация при переходе от системы уравнений с несколькими неизвестными к одному уравнению получить его или для тока какой-либо индуктивности, или для напряжения на емкости по указанной выше причине. Затем целесообразно решить в общем виде задачу по расчету сложной цепи, например при последовательно-параллельном соединении ветвей, с включенной емкостью в последовательной ветви и индуктивностью в одной из параллельных. Необходимо также рассмотреть переходные процессы в цепях с взаимоиндукцией, хотя бы на простом примере включения нагруженного трансформатора на постоянное напряжение.

На 9.8 приведена векторная диаграмма идеализированного однофазного нагруженного трансформатора. Начальная фаза, равная нулю, выбрана у вектора магнитного потока Ф в магнитопроводе. Вектор тока намагничивания /и опережает вектор магнитного потока Ф на угол потерь б так же, как и вектор^ тока / на векторной диаграмме катушки ( 8.8). Векторы ЭДС Е\ и Ёг, индуктируемых в первичной и вторичной обмотках идеализированного трансформатора, как следует из (9.1), отстают по фазе от вектора магнитного потока на угол я/2. Длины векторов напряжений между выводами первичной

то проводе, которые соответствуют почти предельно допустимой температуре нагревания при работе трансформатора. По этой причине для определения мощности потерь в обмотках нагруженного трансформатора значение гк, найденное из опыта короткого замыкания, должно быть соответственно пересчитано (приведено к температуре 75 °С) (см. табл. 1.1).

Напряжение короткого замыкания и является важным параметром трансформатора, на основании которого определяются изменения вторичного напряжения нагруженного трансформатора (см. § 9.8). Напряжение короткого замыкания указывается на щитке трансформатора.

На рис, 9.8 приведена векторная диаграмма идеализированного однофазного нагруженного трансформатора. Начальная фаза, равная нулю, выбрана у вектора магнитного потока Ф в магнитопроводе. Вектор тока намагничивания / опережает вектор магнитного потока Ф на угол потерь 6 так же, как и вектор^ тока / на векторной диаграмме катушки ( 8.8). Векторы ЭДС Е\ и Ё2, индуктируемых в первичной и вторичной обмотках идеализированного трансформатора, как следует из (9.1), отстают по фазе от вектора магнитного потока на угол тг/2. Длины векторов напряжений между выводами первичной

то проводе, которые соответствуют почти предельно допустимой температуре нагревания при работе трансформатора. Но этой причине для определения мощности потерь в обмотках нагруженного трансформатора значение гк, найденное из опыта короткого замыкания, должно быть соответственно пересчитано (приведено к температуре 75 °С) (см. табл. 1.1).

В нагруженном трансформаторе токи вторичных обмоток создают вторичные магнитные потоки, которые изменяют магнитное поле ВТ, в связи с чем искажается зависимость э.д.с. от угла поворота. Для устранения такого искажения используют вторую

712. Мощность потерь в меди трансформатора при номинальном токе первичной обмотки 10 А составила 100 Вт. Чему равна мощность потерь в меди при нагруженном трансформаторе, если ток в первичной обмотке 5; 7; 9 А?

Преобразование энергии в нагруженном трансформаторе (однофазном) : активная мощность, потребляемая первичной обмоткой из сети,

Падения напряжения в обмотках 1ггг и /2г2 составляют обычно не более нескольких процентов от напряжений 1/г и ?/2. Поэтому с некоторым приближением можно считать, что и в нагруженном трансформаторе сохраняются приближенные равенства Ul TV ?\ и С/а ~ ?2- Следовательно, при нагрузке трансформатора амплитуда основного магнитного потока приблизительно постоянна и равна амплитуде потока в режиме холостого хода (при иг = const). Постоянной должна быть и м. д. с. как при нагрузке, так и на холостом ходу. В режиме нагрузки результирующая м. д. с. равна сумме м. д. с. первичной и вторичной обмоток:

Падения напряжения в обмотках I1z1 и /2z2 составляют обычно не более нескольких процентов от напряжений U^ и U2. Поэтому с некоторым приближением можно считать, что и в нагруженном трансформаторе сохраняются приближенные равенства U^ x. Et и U2 ~' E2. Следовательно, при нагрузке трансформатора амплитуда основного магнитного потока при-

Появление тока t'8 вызовет соответствующее изменение тока tV Для определения соотношения между токами t\ и ta нужно еще раз воспользоваться законом полного тока, записывая его по аналогии с (В-2) и имея в виду, что в нагруженном трансформаторе обе обмотки принимают участие в образовании магнитного потока

В достаточно нагруженном трансформаторе с замкнутым магни-топроводом МДС toU»! весьма мала I i0Wi \ -^ \ i1w1 \ w I izw% \ и, не делая заметной ошибки, можно положить 1^ = 0. При этом допущении токи в обмотках направлены таким образом, что их МДС взаимно уравновешиваются:

С помощью векторной диаграммы, построенной в определенном масштабе, могут быть определены напряжения, ЭДС и токи в нагруженном трансформаторе. Последовательность построения диаграммы зависит от того, какими величинами задан режим работы трансформатора и значения каких неличин требуется найти путем графических построений.

Задачу определения этих величин удается решить методом симметричных составляющих, представляя токи, напряжения, магнитные потоки отдельных фаз в виде сумм соответствующих симметричных составляющих прямой, обратной и нулевой последовательностей. При этом следует иметь в виду, что явления в симметрично нагруженном трансформаторе не зависят от порядка чередования фаз питающей симметричной сети. Это означает, что сопротивления его обмоток для токов обратной последовательности не отличаются от соответствующих сопротивлений для токов прямой последовательности Zx, Zz, Z0 (см. гл. 8) и лишь сопротивления для токов нулевой последовательности требуют специального определения.

Рабочий режим трансформатора. Рассмотрим процессы, протекающие в трансформаторе в рабочем режиме, когда учитываются магнитное поле рассеяния и активное сопротивление первичной и вторичной обмоток трансформатора. В нагруженном трансформаторе (см. 11.4) наряду с основным магнитным потоком Ф, индуцирующим э. д. с. EI в первичной и Е2 во вторичной обмотках, потоки рассеяния Фа1 и Ф0? индуцируют в первичной и вторичной обмотках э. д. с. рассеяния Ео1 = —jl^Xi, Еа2 ~ — 7^2-^2! гДе •X'l и %2 — индуктивные сопротивления, обусловленные потоками Фо1 и Фо2- С учетом падений напря-

Появление тока ia вызовет соответствующее изменение тока i\. Для определения соотношения между токами ^ и i2 нужно еще раз воспользоваться законом полного тока, записывая его по аналогии с (В-2) и имея в виду, что в нагруженном трансформаторе обе обмотки принимают участие в образовании магнитного потока