Векторная диаграмма трансформатора при холостом ходе

Основной магнитный поток в магнитопроводе трансформатора индуктирует в первичной и во вторичной обмотках ЭДС Е ₁ и Е ₂. Помимо основного магнитного потока существует поток рассеяния первичной обмотки Ф _s1. Так как при холостом ходе во вторичной обмотке тока нет, то эта обмотка не возбуждает потока рассеянии. Магнитные линии, образующие поток рассеяния, пронизывают витки только первичной обмотки, в которой индуктирует ЭДС рассеяния Е _s1.

Поток рассеяния, замыкающийся через магнитную среду и встречающий на своем пути большое немагнитное сопротивление, очень мал но сравнению с основным магнитным потоком в магнитопроводе трансформатора (Ф_{s 1}<< Ф _maх). Поэтому ЭДС рассеяния также очень мала по сравнению с ЭДС, индуктированной основным магнитным потоком (E_{s 1}<< E ₁). Таким образом, в первичной обмотке трансформатора помимо приложенного напряжении U ₁возникают ЭДС от основного магнитного потока E ₁и от потока рассеяния E_{s 1}. Первичная обмотка обладает активным сопротивлением r ₁, падение напряжения на котором при холостом ходе равно I ₀ r ₁. Согласно второму закону Кирхгофа, геометрическая сумма ЭДС равна сумме падений напряжений в сопротивлении цепи:

(1.12)

Записав, что (x ₁ – индуктивное сопротивление первичной обмотки), уравнению напряжений первичной обмотки трансформатора можно придать следующий вид:

или (1.13)

На рис. 1.7 изображена векторная диаграмма трансформатора при холостом ходе. По горизонтальной оси направлен вектор амплитуды основного магнитного потока Ф_maх, который индуктирует в первичной и вторичной обмотках ЭДС Е ₁ и Е ₂,отстающие от магнитного потока по фазе на четверть периода. Поэтому действующие значения ЭДС обмоток трансформатора изображены векторами, повернутыми в сторону отставания (по часовой стрелке) относительно вектора магнитного потока на четверть периода (на диаграмме угол π/2). При построении векторной диаграммы предполагалось, что трансформатор, повышающий и ЭДС вторичной обмотки больше, чем ЭДС первичной Е ₂ >Е ₁. Для понижающего трансформатора наоборот: Е ₁ >Е ₂. Ток холостого хода возбуждающий магнитный поток, изображен вектором I ₀, повернутым в сторону опережения относительно вектора магнитного потока на угол α, называемый углом гистерезисного опережения или углом магнитного запаздывания. Обычно этот угол мал и составляет несколько градусов. Основной магнитный поток, магнитные линии которого замыкаются через сталь магнитопровода, отстает на угол αот тока за счет потерь в стали на гистерезис и на вихревые токи. Поток рассеяния Ф _s1, магнитные линии которого замыкаются через немагнитную среду, совпадает по фазе с вектором тока I ₀, его создающим. ЭДС рассеяния отстает от потока рассеяния на четверть периода и показана вектором , повернутым относительно вектора Ф _s1, на угол π/2 в сторону отставания. Вектор приложенного напряжения определится как геометрическая сумма трех векторов, стоящих в правой части уравнения равновесия ЭДС (1.13). Для этого из начальной точки диаграммы 0 строим вектор – E ₁,равный и противоположно направленный вектору ЭДС первичной обмотки E ₁. Из конца вектора – E ₁ строим вектор равный и противоположный вектору E_{s 1}. Из конца вектора – E_{s 1} строим вектор I ₀ r ₁, параллельный вектору тока холостого хода. Начало вектора
– E ₁ и конец вектора I ₀ r ₁ соединим вектором U ₁, представляющим собой геометрическую сумму векторов – E ₁, – E_{s 1} и I ₀ r ₁.

Первичная обмотка трансформатора помимо активного сопротивления r ₁ имеет индуктивное x ₁. Полное сопротивление этой обмотки:

(1.14)

Дата добавления: 2014-01-20