Рабочий режим трансформатора

В рабочем режиме первичная обмотка трансформатора присоединена к сети, а к вторичной обмотке присоединены электроприемники с результирующим сопротивлением Z,_t.

Зависимость напряжения на вторичной обмотке трансформатора от тока нагрузки U₂ = f (l₂) или U₂= f (у3) при U_] — const и cos

2= const называется внешней характеристикой, соответствующей рабочему режиму трансформатора.

Значение напряжения на вторичной обмотке определяется не падением напряжения, а потерей напряжения в обмотках. Потеря напряжения есть арифметическая разность между первичным и приведённым вторичным напряжением:

При отсутствии нагрузки (/₂ = 0) приведённое напряжение на вторичной обмотке ?/₂=(У^ = (/, а поскольку напряжение С/, не зависит от нагрузки, то Ди'₂ есть изменение напряжения II2 по сравнению с его значением при холостом ходе и'^, или

откуда.

Для вывода этой зависимости проведём ряд математических преобразований. Запишем второй закон Кирхгофа для вторичной обмотки обычного трансформатора с параметрами.

откуда.

Проведём замену ?₂ и ДС/_г с учётом упрощенной схемы замещения (рис. 5.2,в).

Из уравнения (5.1) следует, что или.

откуда

Приведённая величина А1/₂ для вторичной обмотки трансформатора из схемы замещения, (рис. 5.2,в):

где

Подставим в уравнение (5.8) значения Е₂ и АИ₂, получим:

В данном уравнении холостому ходу трансформатора соответствует первое слагаемое, т. е.

На рис. 5.6,а изображены внешние характеристики трансформатора при различных значениях коэффициента мощности потребителей. Изменение напряжения 11₂ во многом зависит, как это видно из выражения (5.9), не только от значения сов^, но и от соотношения значений Я_к и х_к.

Изображенные внешние характеристики (рис. 5.6,а) справедливы для трансформаторов средней и большой мощности, у которых г_к мало и У трансформаторов малой мощности г* относительно велико и Л*>дПоэтому изменение напряжения у них более значительное и взаимное расположение внешних характеристик при различных значениях коэффициента мощности потребителей существенно отличается от трансформаторов большой мощности. Примерные внешние характеристики трансформаторов малой мощности при различных значениях соз<�р₂ изображены на рис. 5.6,6.

Внешние характеристики трансформатора при различных нагрузках приведены на рис. 5.6,в:

• 1 — при активной нагрузке Я_н * 0, х" = 0 (0);
• 2 — при активно-индуктивной нагрузке Я_н Ф 0, х_ь * 0;
• (О);
• 3 — при активно-ёмкостной нагрузке Я_и * 0, х_с * 0 (^<0);. В большинстве случаев потребителей нагрузка трансформатора является активной или активно-индуктивной, поэтому из рис. 5.6 следует, что с увеличением нагрузки напряжение на нагрузке и на зажимах потребителей уменьшается.

Рис. 5.6. Внешние характеристики трансформаторов средней и большой мощности (а); внешние характеристики трансформатора малой мощности (б); внешние характеристики

и₂=ЯЮ (в)