|
| |
|
Слаботочка Книги падений напряжения по сравнению с величиной э. д. с. El и на основании (1-7) считать, что векторы Ui и Ej сдвинуты по фазе на 180° и примерно равны по величине. Поэтому коэффициент трансформации можно с достаточной степенью точности определять как отношение напряжений обмоток при холостом ходе, т. е. й,;. (1-8)  Рис. Рассмотрим теперь физические процессы, имеющие место во время работы трансформатора под нагрузкой. Если к первичной обмотке трансформатора подвести напряжение f/i, а вторичную обмотку соединить с нагрузкой, то в первичной и вторичной обмотках появятся токи /, и h (рис. 1-3), а в его магнитопроводе магнитные потоки Ф1 и Фг. Так как причиной появления потока Фг является поток Фь то оба потока на основании закона Ленца направлены встречно. Лри увеличении тока нагрузки h поток Фг увеличивается, а суммарный магнитный ПО ток в магнитопроводе ф;-Ф2 уменьшается. Вследствие этого индуктированные суммарным магнитным потоком э. д. с. Е\ и £2 уменьшаются. Уменьшение £] вызывает увеличение тока первичной обмотки /, и потока Ф;, а также суммарного магнитного потока Ф] - Ф2. Уменьшение £2 уменьшает величину тока Ц и потока Ф2 и поэтому приводит к увеличению суммарного потока. Таким образом, изменения суммарного магнитного потока, вызванные увеличением тока /2, взаимно компенсируются, в результате чего суммарный магнитный поток остается практически неизменным при увеличенном значении тока h. Совершенно очевидно, что и при постепеином уменьшении тока /2 до нуля суммарный поток останется неиз- 1-3. Работа трансформатора под нагрузкой. менным. Отсюда следует, что суммарный поток равен потоку при холостом ходе трансформатора, т. е. ф1 ф2 = фо. (1-9) Величину тока /i можно найти на основе закона сохранения энергии. Если пренебречь потерями мощности в обмотках и в магиитопроводе, то мощность первичной обмотки равна мощности вторичной обмотки, т. е. Eih = Eh. (1-10) Решая совместно (1-3) и (1-10), получим: Выше мы установили, что магнитный поток в сердечнике трансформатора остается неизменным при различных значениях тока нагрузки. Поэтому не изменяется и магнитодвижущая сила (м. д. с.) создающая этот поток. На основании этого (AW)o=(AW)h, (1-12) где (AW)o - ампер-витки холостого хода; (AW)h - ампер-витки нагруженного трансформатора. При холостом ходе м. д. с. равна: (А\У)о = 1оШ1. (1-13) Если трансформатор работает под нагрузкой, то на магнитопровод действует сумма м. д. с. первичной и вторичной обмоток, т. е. (А\У)н = 11Ш1 + 12Ч. (1-14) Подставляя в (1-12) значения (AW)o и (AW)h из (1-13) и (1-14), получим: \oWi = \iWi + hW2. (1-15) Уравнение (1-15) известно под названием уравнения равновесия магнитодвижущих сил. Разделив правую Как известно из курса электротехник-и, магнитодвижущей силой называется произведение тока обмотки -на число ее витков (ампер-витки). и левую часть уравнения (1-15) на Wi и используя (1-3), получим: Уравнение (1-16) связывает величину тока холостого хода с токами первичной и вторичной обмоток. Из (1-16) видно, что при малых /о токи h и h сдвинуты по фазе примерно на 180°. В нагруженном трансформаторе, кроме основного магнитного потока, замыкающегося вдоль магнитопровода, имеются потоки рассеяния Фр1 и Фр2, замыкающиеся в основном по воздуху (см. рис. 1-3). Эти потоки индуктируют в первичной и вторичной обмотках э. д. с. рассеяния: Ep,= -!iXi; (1-17) Ep2=-l2X2. (1-18) Для замкнутого контура, образованного источником напряжения и первичной обмоткой трансформатора, по аналогии с (1-7) имеем: Ui = -Ei-fI,ri-fI,Xi. (1-19) Вторичная обмотка трансформатора (являющаяся источником э. д. с. £2) и нагрузка образуют второй замкнутый контур, для которого на основании закона равновесия э. д. с. имеем: Ег = U2- Еа2- Ер2 = U2 -f 12Г2 + hx2. (1-20) Уравнения (1-19) и (1-20) связывают между собой параметры трансформатора - напряжения на зажимах обмоток (Ui, U2), токи в обмотках (/ь /2), активные и реактивные сопротивления обмоток (fj, Г2, Xi, Х2) и позволяют определить (при заданном напряжении первичной обмотки и заданной мощности трансформатора) влияние этих сопротивлений на величину напряжения вторичной обмотки. Мощность трансформатора является его основным параметром. Электромагнитной мощностью трансформатора называется мощность, передаваемая из первичной обмотки во вторичную электромагнитным путем; она равна: Peu-EJi (1-21) 2 и. и. Белопольский - 17 1 2 [3] 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 |