Работа трансформатора в режиме холостого хода

Под холостым ходом трансформатора понимается режим его работы при разомкнутой вторичной обмотке.
Первичная обмотка трансформатора подключена к источнику переменного напряжения. Ток i_1х первичной обмотки создает переменное магнитное поле, намагничивающее сердечник трансформатора.
Магнитный поток в трансформаторе разделим на две части: основной магнитный поток Ф, замыкающийся в сердечнике, и поток рассеяния Ф_1S, замыкающийся частично по воздуху.
На рис. 10.3 изображен трансформатор, работающий в режиме холостого хода.

Рис. 10.3

W₁ - число витков первичной обмотки;
W₂- число витков вторичной обмотки;
R₁ - активное сопротивление первичной обмотки.

Основной магнитный поток изменяется по синусоидальному закону

,

где Ф_m - максимальное или амплитудное значение основного магнит-ного потока;
ω = 2πf - угловая частота;
f - частота переменного напряжения.

Максимальное значение ЭДС

.

Действующее значение ЭДС в первичной обмотке

.

Для вторичной обмотки можно получить аналогичную формулу

.

Электродвижущие силы E₁ и E₂, индуктированные в обмотках трансформатора основным магнитным потоком, называются трансформаторными ЭДС. Трансформаторные ЭДС отстают по фазе от основного магнитного потока на 90°.
Магнитный поток рассеяния индуктирует в первичной обмотке ЭДС рассеяния

,

где L_1s - индуктивность рассеяния в первичной обмотке.

Напряжение на первичной катушке имеет три слагаемых: падение напряжения, напряжение, уравновешивающее трансформаторную ЭДС, напряжение, уравновешивающее ЭДС рассеяния.
Запишем уравнение по второму закону Кирхгофа для первичной обмотки в комплексной форме

. (10.1)

где индуктивное сопротивление рассеяния первичной обмотки.

На рис. 10.4 изображена схема замещения трансформатора, соответствующая уравнению (10.1).

.
В режиме холостого хода .
Коэффициент трансформации и определяется из опыта холостого хода.

Рис. 10.4

.