совпадающим по фазе с магнитным потоком. Следовательно, намагничивающий ток отстает от приложенного напряжения на я/2 по фазе н является чисто реактивным, потребляемым из сети источника энергии. Таким образом трансформатор потребляет реактивную намагничивающую мощность Рц=/ц(Л, которая не участвует в процессе трансформирования энергии и снижает коэффициент мощности cos ф, увеличивая габариты трансформатора.

Величина намагничивающего тока зависит от магнитных свойств материала магнитопровода. На рис. 10.9 показаны магнитные характеристики стали. Чем больше магнитная проницаемость стали,

Втах 1

Рис. 10.9. Магнитные ха- Рис. 10.10. Намагничиваю-

рактеристики различных щие токи при различных зна-

марок стали чениях магнитной индукции

тем выше пройдет магнитная характеристика. Если магнитопровод выполнить из стали с большей магнитной проницаемостью (кривая /), то для создания в магнитопроводе магнитной индукции Bmax потребуется меньший намагничивающий ток, чем при магнитопроводе из стали с меньшей магнитной проницаемостью (кривая 2), т. е. /ц/</ц . Из сопоставления этих кривых видно, что при одном и том же намагничивающем токе /ц в магнитопроводе из стали с большей магнитной проницаемостью магнитная индукция будет больше, чем в магнитопроводе с меньшей магнитной проницаемостью (B max>B/max)-

Следовательно, применение для магнитопроводов трансформаторов сталей с более высокой магнитной проницаемостью дает возможность увеличить магнитную индукцию и уменьшить поперечное сечение магнитопровода, что в свою очередь уменьшает массу магнитопровода и обмоток трансформатора.

Из-за насыщения стали магнитную индукцию в магнитопроводе нельзя беспредельно увеличивать, так как сравнительно небольшое увеличение магнитной индукции (рис. 10 10) выше определенного предела приводит к резкому увеличению намагничивающего тока и увеличивает потребление реактивной мощности из сети. Величина намагничивающего тока в сильной степени зависит от качества сборки магнитопровода. Если при сборке отдельные части

магнитопровода неплотно прилегают друг к другу, так что между стержнем и ярмом имеется некоторый немагнитный промежуток, то это вызовет резкое увеличение магнитного сопротивления и значительное увеличение намагничивающего тока, необходимого для возбуждения магнитного потока в магнитопроводе. При любом изменении магнитного потока, сцепленного с каким-либо витком, в этом витке индуктируется э. д. с, равная по величине и обратна по знаку изменению магнитного потока во времени.

Обмотки трансформатора имеют обычно большое число витков. В каждом витке первичной и вторичной обмоток индуктируется одинаковая э. д. с, так как все витки этих обмоток сцеплены с одним и тем же магнитным потоком. Таким образом, э. д. с. каждой обмотки равна сумме э. д. с. всех ее витков, т. е. произведению числа витков на э. д. с, индуктированную в одном витке. Если Wi - число витков первичной, a w2- число витков вторичной обмотки трансформатора, то индуктированные основным магнитным потоком трансформатора Фо э. д. с. обмоток

£?i= -W\ (йФсП) и е2= - w2(dO0idt).

Кроме того, как в первичной, так и во вторичной обмотках индуктируются э. д. с. от потоков рассеяния Фв1 и Q)s2:

esl=-wl(d<&slldt) и es2= -w2{d<Ss2ldt).

Положим, что основной магнитный поток синусоидален, т. е. Ф0 = = ©maxSincof. Тогда э. д. с. первичной обмотки

ех=- щшФтахcosu>t = wmsyL sin {Ы - л/2),

т. е. кривая в\ - синусоида, отстает от основного потока на зх/2. Действующее значение э. д. с. первичной обмотки

Е,=Е^У2=2л/>А2=4,44и;1/Фшах1 вторичной обмотки £2=4,44аУ2/Фт-

Глава 11

ХОЛОСТОЙ ХОД ТРАНСФОРМАТОРА

§ 111.1. Опыт холостого хода трансформатора

Холостым ходом трансформатора является такой предельный режим его работы, когда вторичная обмотка трансформатора разомкнута и ток вторичной обмотки /г = 0. Опыт х. х. позволяет определить коэффициент трансформации, ток, потери и сопротивления х. х. трансформатора. При опыте х. х. первичную обмотку трансформатора включают в сеть переменного тока с напряжением U\ (рис. 11.1). Под действием приложенного напряжения по первичной обмотке протекает ток /[ = /0, равный току х. х., который составляет 5-10% номинального, а в трансформаторах малой мощности (десятки вольт-ампер) - >30%.

Для измерения тока х. х., приложенного к первичной обмотке напряжения и потребляемой мощности в цепь первичной обмотки

трансформатора, включены измерительные приборы (амперметр Л, вольтметр V и ваттметр W). Вторичная обмотка трансформатора замкнута на вольтметр, сопротивление которого очень велико-так что ток вторичной обмотки /2=0.

Ток х. х. возбуждает в магнитопроводе трансформатора магнитный поток, который индуктирует э. д. с. как в первичной, так и во вторичной обмотках. Действующие значения э. д. с. обмоток £1=4,44а)1/Фтах и Е2 = 4,44ву2/Фтах, где w\ и w2 - числа витков первичной и вторичной обмоток трансформатора; Фтах - амплитуда магнитного потока; / -частота тока.

Рис. 11.1. Схема опыта х. х. однофазного трансформатора

Так как во вторичной обмотке трансформатора тока нет и, следовательно, нет падения напряжения в сопротивлении этой обмотки, то э. д. с. Е2= U2 и определяется показанием вольтметра, включенного в эту обмотку.

В первичной обмотке протекает ток х. х., очень малый по сравнению с номинальным, так что падение напряжения в сопротивлении первичной обмотки будет очень мало по сравнению с приложенным напряжением. Поэтому приложенное напряжение практически уравновешивается э. д. с. первичной обмотки: -Е\. Следовательно, э. д. с. первичной обмотки определяется показанием вольтметра, включенного в цепь первичной обмотки при опыте х. х.

Коэффициентом трансформации называют отношение напряжения обмотки ВН к напряжению обмотки НН при х.х.: k= = U2/Ui=E2/El-w2/wi.

Для большей точности измерения при опыте х.х. первичной обмоткой является обмотка НН, а вторичной - обмотка ВН, так как номинальный ток обмотки НН будет больше, чем номинальный ток обмотки ВН. Так как ток х. х. небольшой и составляет несколько процентов номинального тока, то, используя в качестве первичной обмотку НН, ток х. х. окажется больше и может быть измере более точно, чем в случае использования обмотки ВН в качестве первичной.

Для трехфазного трансформатора различаются конструктивный и эксплуатационный коэффициенты трансформации. Конструктивный коэффициент трансформации определяет соотношение чисел витков обмоток ВН и НН и равен отношению фазных напряжений. Эксплуатационный коэффициент трансформации равен отношению линейных напряжений на стороне ВН и НН.

Если схемы соединения обмоток ВН и НН одинаковы (напри--мер, звезда - звезда или треугольник - треугольник), то отношение фазных и линейных напряжений также одинаковы, т. е. конструкт