Работа трансформатора под нагрузкой

При подключении нагрузки Z_H к вторичной обмотке трансформатора ЭДС Е₂ создает ток I₂ во вторичной цепи. Так как трансформатор начинает отдавать нагрузке некоторую мощность, то возрастает и мощность, потребляемая из сети, т.е. к току I₁₀ добавляется некоторый дополнительный ток I_k, называемый компенсационным. При этом ток в первичной обмотке становится равным

I₁ = I₁₀ + I_k (2.9)

Величину компенсационного тока можно найти из следующих соображений. Электромагнитная мощность полностью передается идеальным трансформатором из первичной во вторичную цепь, поэтому

. (2.10)

Из уравнения (2.10) находится значение компенсационного тока

. (2.11)

Схема замещения трансформатора для режима нагрузки (рис. 2.3, б)будет отличаться от схемы замещения, соответствующей холостому ходу, лишь добавлением параметров вторичной обмотки и сопротивления нагрузки трансформатора. В этом случае для математического описания трансформатора к уравнениям (2.4, 2.9) нужно добавить уравнение, составленное по второму закону Кирхгоффа для вторичной цепи, тогда полная система уравнений, описывающая трансформатор, примет вид:

(2.12)

Исследование трансформатора (аналитическое и экспериментальное) значительно облегчается, если реальный трансформатор с магнитно-связанными обмотками заменить эквивалентной схемой, элементы которой электрически связаны между собой. Для этого необходимо реальный трансформатор заменить эквивалентным (т.н. приведенным) трансформатором, у которого число витков первичной и вторичной обмоток равны. При таком приведении должны оставаться неизменными все энергетические соотношения в трансформаторе.

Нетрудно преобразовать два последних уравнения системы (2.12) с учетом (2.7) к виду:

(2.13)

Параметры приведенного и неприведенного трансформаторов связаны соотношениями:

. (2.14)

Схема замещения приведенного трансформатора изображена на рис. 2.4. Число витков обеих его обмоток одинаково, что позволяет совместить их в одну. По этой обмотке протекает намагничивающий ток, обеспечивающий образование магнитного потока, который замыкается по сердечнику трансформатора. Активная мощность, выделяемая в контуре намагничивания, определяется потерями в сердечнике трансформатора.

Параметры приведенной схемы замещения сравнительно легко определяются из режимов холостого хода и короткого замыкания, и по ним можно определить основные характеристики трансформатора. Однако режим холостого хода трансформатора не позволяет определить все параметры приведенной схемы замещения трансформатора. Поэтому завод-изготовитель на готовом трансформаторе проводит опыт «нормального» короткого замыкания.