Исследование однофазного силового трансформатора в режимах холостого хода, опытного короткого замыкания и при работе на нагрузку, страница 2

Рис. 5.1

Действующие значения ЭДС обмоток равны:

                                                                                                                            (5.4)

                                                                  ;                                                          (5.5)

                                                                      ,                                                               (5.6)

где Ф_0m и В_m – максимальные значения основного магнитного потока и магнитной индукции; F_c – поперечное сечение стали сердечника.

Номинальная мощность, измеряемая в вольт-амперах (В·А), однофазного силового трансформатора

                                                                       .                                                                (5.7)

Режимы работы трансформатора

Холостым ходом называется такой режим, при котором трансформатор работает с разомкнутой вторичной обмоткой, т.е. при отключенных приемниках электроэнергии.

В режиме холостого хода первичная обмотка трансформатора потребляет от источника небольшой, чисто реактивный ток, создающий основной магнитный поток трансформатора. Величина тока холостого хода составляет

,

Мощность, потребляемая трансформатором в этом режиме, практически равна магнитным потерям, т.е. потерям в стали сердечника на перемагничивание (гистерезис) р_г, и вихревые токи p_н:

                                                                .                                                         (5.8)

Электрическими потерями на нагревание обмоток при этом можно пренебречь, так как во вторичной обмотке они отсутствуют, а в первичной – пренебрежимо малы.

У современных силовых трансформаторов потери в стали составляют

.

Так как при холостом ходе

,

а частота тока постоянна, то U₁=kB_m и р_ст=k₁B_m² или р_ст=k₂U₁², т.е. потери в стали пропорциональны квадрату напряжения первичной обмотки.

При U₁=const P₀=p_ст=const.

Коэффициент мощности трансформатора в режиме холостого хода cosj₁₀=P₀/(U₁I₁₀)= 0,15…0,08.

Поскольку при холостом ходе трансформатора U₁≈E₁ и U₂₀=E₂, то из этого режима можно определить коэффициент трансформации k, а при известном числе витков обмотки и магнитный поток:

                                                                ;                                                        (5.9)

                                                            .                                                   (5.10)

Для выявления свойств магнитной цепи трансформатора определяются характеристики холостого хода, которыми называется зависимость величин I₁₀, P₀, cosj₁₀ от напряжения U₁ при z_н=∞. Параметры z₀, R₀, x₀  обычно вычисляются при номинальном напряжении U₁.