Векторная диаграмма трансформатора при нагрузке

После приведения вторичной обмотки трансформатора квиткам первичной мы можем перейти к построению векторной диаграммы. На рисунке показана векторная диаграмма для активно-индуктивной (рис. 1.10, а) и для активно-емкостной (рис. 1.10, б) нагрузок.

Для построения векторных диаграмм запишем основные уравнения ЭДС и токов.

Уравнение для первичной обмотки:

(1.29)

Из уравнения МДС трансформатора (1.28), разделив его обе части на , получаем уравнение токов:

(1.30)

В сторону опережения, относительно вектора основного потока трансформатора Ф _max, на угол α построен вектор тока I ₀, а в сторону отставания на угол π/2 – векторы ЭДС первичной и приведенной вторичной обмоток . В сторону отставания при индуктивном характере нагрузки (рис. 1.10, а) и в сторону опережения при емкостном характере нагрузки (рис. 1.10, б) на угол ψ₂ строим вектор приведенного вторичного тока .

Рис. 1.10. Векторная диаграмма трансформатора при активно индуктивной (а) и активно-емкостной (б) нагрузках

Напряжение на зажимах вторичной обмотки трансформатора при нагрузке равно сумме ЭДС вторичной обмотки минус падение напряжения в активном сопротивлении этой обмотки, т. е. уравнение напряжений для вторичной обмотки трансформатора имеет следующий вид:

(1.31)

где – ЭДС, индуктированная во вторичной обмотке основным магнитным потоком трансформатора; – ЭДС от потока рассеяния вторичной обмотки; – индуктивное сопротивление этой обмотки.

При нагрузке трансформатора током вторичной обмотки будет создан поток рассеяния, магнитные линии которого замыкаются через воздух и пронизывают витки только вторичной обмотки. После приведения вторичной обмотки к виткам первичной мы запишем это уравнение в следующем виде:

(1.32)

Следовательно, для определения вектора напряжения на зажимах вторичной обмотки трансформатора при нагрузке из конца вектора ЭДС строим вектор , отстающий от вектора тока на π/2, и затем вектор , параллельный и противоположно направленный вектору тока. Геометрическая сумма этих трех построенных векторов дает приведенное вторичное напряжение трансформатора.

Для определения тока первичной обмотки нам нужно, согласно уравнению токов (1.30), построить геометрическую сумму векторов тока и приведенного тока вторичной обмотки с обратным знаком .

Для определения первичного напряжения воспользуемся уравнением равновесия напряжений первичной обмотки (1.29). Строим вектор равный противоположно направленный вектору. Из конца вектора строим вектор, повернутый относительно вектора тока на π/2 в сторону опережения, и затем вектор параллельный вектору тока . Геометрическая сумма трех построенных нами векторов – вектор приложенного напряжения .

Из векторных диаграмм видно, что вторичное напряжение зависит от величины тока нагрузки трансформатора и от характера нагрузки, т. е. от угла φ₂. При индуктивном характере нагрузки вторичное напряжение по абсолютной величине меньше, чем ЭДС (); при емкостном характере нагрузки вторичное напряжение по абсолютной величине больше, чем ЭДС ().

Дата добавления: 2014-01-20