тивный и эксплуатационный коэффициенты трансформации равны kK-k3). Если же схемы соединения обмоток ВН и НН различны (звезда - треугольник или треугольник -звезда), то конструктивный и эксплуатационный коэффициенты трансформации отличаются в ]/3 раз.

При опыте х. х. помимо напряжений первичной и вторичной обмоток измеряются ток х. х. /о и мощность Ро, потребляемая трансформатором. Ток х.х. в фазе обмотки трехфазного трансформатора /о при соединении первичной обмотки в звезду равен измеренному току / (1о=1), а при соединении первичной обмотки в треугольник- в ]/3 раза меньше измеренного (/0= уЗ). Мощность, потребляемая трансформатором при х.х., Р0 практически расходуется на покрытие потерь в стали за счет гистерезиса и вихревых токов (РС=Р0), так как потери в проводах первичной обмотки ничтожно малы. При испытании трехфазного трансформатора в этих выражениях следует иметь в виду фазные значения напряжения п тока, а также мощность, отнесенную к одной фазе, Ро/3 (Р0 - показания ваттметра). Так как токи в фазах при х.х. трехфазного трансформатора различны, то за значение тока х.х. условно принимают его среднее значение для трех фаз; /о= (/оа4-+/ов+/ос)/3.

§ 11.2. Ток холостого хода

При х.х. трансформатора под действием приложенного напряжения Ui в первичной обмотке протекает ток х.х. /0. Намагничивающая сила первичной обмотки Fo-I0Wi возбуждает переменное магнитное поле, большая часть магнитных линий которого замкнется через магнитопровод, образуя магнитный поток. Основной магнитный поток с амплитудой Фт пронизывает витки первичной и вторичной обмоток и индуктирует в этих обмотках э. д. с. Если бы между основным потоком и током х.х. существовала пропорциональность, то для создания синусоидального изменяющегося во времени магнитного потока потребовался бы Tai же синусоидально-изменяющийся ток. Однако при сердечнике из магнитного материала вследствие насыщения магнитный поток не будет пропорционален току.

В магнитопроводе трансформатора при его работе выделяются потери на гистерезис и вихревые токи, называемые потерями в стали. В трансформаторах при частоте тока 50 Гц потери на гистерезис в несколько раз больше потерь на вихревые токи, так что потери в стали в основном определяются гистерезисными потерями. Положим, что для материала магнитопровода трансформатора магнитная характеристика, т. е. зависимость магнитного потока от тока х. х., представлена шлейфом петли гистерезиса (кривая 1 на рис. 11.2). Если приложенное к первичной обмотке напряжение синусоидально, то основной магнитный поток будет также изменяться синусоидально во времени (кривая 2). Каждому значению

магнитного потока соответствуют различные значения тока х.х. согласно восходящей и нисходящей ветвям магнитной характеристики материала магнитопровода. На рисунке показано определение одной точки кривой тока х.х. (кривая 3). Для произвольно выбранного момента времени t± определим на временной диаграмме магнитный поток, значение которого отложим на восходящей ветви магнитной характеристики, а затем по магнитной характеристике определим ток х.х., необходимый для создания магнитного потока. Это значение тока отложим на временной диаграмме для момента ti. Так же могут быть определены значения тока х. х. для любых моментов времени. По найденным таким образом точкам

Рис. 11.2. Кривые магнитного потока и тока Рис. 11.3. Векторная диаграмма

напряжения, магнитного потока и тока х. х.

на временной диаграмме можно построить кривую тока х.х. (кривая 3). Эта кривая несинусоидальна и опережает кривую магнитного потока (проходит через нулевые значения раньше) на некоторое время t0. Произведение этого отрезка времени на угловую скорость со равно углу гистерезисного опережения a-wto- При построении векторных диаграмм несинусоидальный ток х. х. считается таким синусоидальным током, действующее значение которого равно действующему значению реального тока.

Таким образом, за счет потерь в стали ток х. х. опережает по фазе создаваемый им магнитный поток и на векторной диаграмме (рис. 11.3) изображается вектором /о, повернутым относительно вектора Фтах на угол а в сторону опережения. Поэтому ток /о может быть представлен в виде двух составляющих: реактивной составляющей /й, совпадающей с основным магнитным потоком, и активной составляющей 1а, параллельной вектору приложенного напряжения. Реактивная составляющая тока х. х. /й является намагничивающим током, создающим основной магнитный поток, и зависит от магнитного сопротивления магнитопровода. Чем большим будет магнитное сопротивление магнитопровода, тем большим окажется и намагничивающий ток. Активная составляющая тока х. х. 1а потребляется на покрытие потерь в стали и зависит от свойств материала магнитопровода, магнитной индукции и толщины стальных листов, из которых собран магнитопровод. Чем больше потери в стали магнитопровода, тем большей будет и активная составляющая тока х. х.

§ 11.3. Векторная диаграмма и эквивалентная схема трансформатора при холостом ходе

Основной магнитный поток в магнитопроводе трансформатора индуктирует в первичной и во вторичной обмотках э.д.с. Е\ и £2. Помимо основного магнитного потока существует поток рассеяния первичной обмотки фв\. Так как при х.х. во вторичной обмотке тока нет, то эта обмотка не возбуждает потока рассеяния. Магнитные линии, образующие поток рассеяния, пронизывают витки только первичной обмотки, в которой индуктирует э. д. с. рассеяния £sl.

Поток рассеяния, замыкающийся через магнитную среду и встречающий на своем пути большое немагнитное сопротивление, очень мал по сравнению с основным магнитным потоком в магнитопроводе трансформатора (Ф81 Ф max ). Поэтому э. д. с. рассеяния также очень мала по сравнению с э. д. е., индуктированной основным магнитным потоком (ES\<E\). Таким образом, в первичной обмотке трансформатора помимо приложенного напряжения Ui возникают э. д. с. от основного магнитного потока Е\ и от потока рассеяния Es\- Первичная обмотка обладает активным сопротивлением г\, падение напряжения на котором при х. х. равно 10г\. Согласно второму закону Кирхгофа, геометрическая сумма э. д. с. равна сумме падений напряжений в сопротивлении цепи: Oy+Ei+Esi - Iari.

Записав JSsi=-jhXi (Х±- индуктивное сопротивление первичной обмотки), уравнению напряжений первичной обмотки трансформатора можно придать следующий вид: Ui=-Ё\-Esi-hhri или l71=-Ei-T-I0ri-4rjI0Xi.

На рис. 11.4, а изображена векторная диаграмма трансформатора при х.х. По горизонтальной оси направлен вектор амплитуды основного магнитного потока фт, который индуктирует в первичной и вторичной обмотках э.д.с. Ei и Е2, отстающие от магнитного потока по фазе на четверть периода. Поэтому действующие значения э.д.с. обмоток трансформатора изображены векторами, повернутыми в сторону отставания (по часовой стрелке) относительно вектора магнитного потока на четверть периода. При построении векторной диаграммы предполагалось, что трансформатор, повышающий и э. д. с. вторичной обмотки больше, чем э. д. с. первичной (Ez>Ei). Для понижающего трансформатора наоборот:

Рис. 11.4. Векторная диаграмма (а) и эквивалентная схема (б) трансформатора при х. х.