Электромагнитные устройства и электрические машины. Электрические трансформаторы. Информационные электрические машины. Информационные микромашины и синхронные микродвигатели, страница 3

П1 Приведенный трансформатор

Построение векторных диаграмм для трансформатора с сильно отличающимися числами витков первичной и вторичной обмоток представляет значительные неудобства. По этому для целей анализа процессов происходящих в трансформаторе рассматривают так называемый приведенный трансформатор. У приведенного трансформатора все потери энергии в различных частях трансформатора, также как потребляемая и отдаваемая  энергия  такие же как и у исходного. Число витков вторичной обмотки приведенного трансформатора   равно числу витков первичной обмотки исходного трансформатора.       . Если исходный трансформатор понижающий, то  и основная ЭДС

в приведенной  вторичной обмотке увеличится в k раз до величины основной ЭДС первичной обмотки.

  (1)

При этом приведенный ток вторичной обмотки уменьшится в k раз по сравнению с током вторичной обмотки исходного трансформатора.

 (2) Для того чтобы потери во вторичной  обмотке, и получаемая приемником энергия которые зависят от тока в квадрате, сохранились неизменными, необходимо чтобы в квадрате увеличились сопротивления приведенной вторичной обмотки и сопротивления приемника

 (3)

В результате изменения приведенного тока вторичной обмотки и ее числа витков изменится вид уравнения МДС

Комплексный ток холостого хода I₀  , равен сумме комплексных токов первичной и вторичной обмоток приведенного трансформатора.

П2 Эквивалентная схема приведенного трансформатора

Модернизируем эквивалентную схему трансформатора , рассмотренную в пункте 4 предыдущего параграфа с учетом возможностей, представляемых приведением числа витков вторичной обмотки к первичной.

Так же как и в предыдущем  случае, резисторы r₁ и r₂¹ учитывают  резистивные потери в первичной и вторичной обмотках трансформатора, а идеальные катушки L_s1  и L¹_s2  c реактивными сопротивлениями x₁  и  x₂¹  учитывают потоки рассеяния. Резистивные потери в обмотках трансформатора принято называть потерями в меди.

          (4)

Так как  в приведенном трансформаторе   то имеется возможность объединения  двух магнитносвязанных  контуров в  электрически связанную  цепь.

Рис.3 Схемы замещения трансформатора

В ней вместо двух одинаковых идеальных нелинейных  катушек  с одинаковым  числом витков w₁ и  токами   существует одна такая же катушка   с током . Этому току  соответствует  магнитодвижущая сила   создающая  основной магнитного потока , который индуцирует в катушке  w₁  ЭДС  . (рис. 3а)  Заменим обмотку с ЭДС  катушкой с индуктивным сопротивлением  и током  . Получим схему замещения трансформатора в виде четырехполюсника (рис. 3 б).

Потери за счет перемагничивания материала манитопровода (магнитные потери) называют потерями в стали . Для учета магнитных потерь включим в ветвь резистор . (3)  (Рис. 3в)

Ток I₀ через катушку L₀  соответствует  реактивной составляющей тока холостого хода  и называется намагничивающим током. Обычно,  активная составляющая тока холостого хода не превышает  10 процентов, поэтому намагничивающий ток  весьма мало отличается от тока холостого хода, и на практике их часто не различают, тем более, что сам ток холостого хода не превышает единиц процентов от номинального первичного тока.    Напряжение U₀ на намагничивающем контуре равно основным электродвижущим силам  трансформатора .

П3 Векторная диаграмма  холостого хода приведенного трансформатора

Рассмотренной в пункте 2 настоящего параграфа эквивалентной схеме соответствует векторная диаграмма холостого хода  приведенного трансформатора

Рис 4 Векторная диаграмма холостого хода трансформатора

Принято вектор комплексной плоскости, изображающий эквивалентную синусоиду основного магнитного потока Ф₀  , располагать вдоль оси абсцисс и от него ориентировать остальные векторы векторной диаграммы. Электродвижущая  силы   равные друг  отстает от Ф₀ на угол . Вектор тока  холостого хода  опережает вектор основного магнитного потока на угол магнитного запаздывания. Реактивная составляющая этого тока, то есть намагничивающий ток    совпадает по направлению с вектором основного магнитного потока, а активная составляющая  ему перпендикулярна.(6) Дальнейшие построения векторной диаграммы будем проводить ориентируясь на первое уравнение ЭДС приведенного трансформатора, при токе первичной обмотки равному току холостого хода