§65. Режимы работы трансформатора и его характеристики

Режим холостого хода. При разомкнутой вторичной обмотке трансформатор работает в режиме холостого хода. Ток холостого хода i0, проходящий по первичной обмотке, имеет две составляющие: активную i0a и реактивную i0р. При этом

Í = Í0a + Í0р

Реактивная составляющая называется намагничивающим током, этот ток создает магнитный поток в магнитопроводе трансформатора. Активная составляющая обеспечивает поступление в трансформатор электрической энергии, необходимой для компенсации потерь энергии в стали магнитопровода. Она невелика, поэтому ток холостого хода практически можно считать равным намагничивающему току: I0≈ I0р. При проектировании трансформаторов магнитное сопротивление магнитопровода стремятся сделать малым, чтобы ток холостого хода для мощных трансформаторов составлял 3—4%, а трансформаторов средней мощности — 8—10% номинального тока.

Э. д. с, индуцированные в первичной и вторичной обмотках, согласно закону электромагнитной индукции пропорциональны скорости изменения магнитного потока. Следовательно, они пропорциональны максимальному значению магнитного потока Фm и частоте его изменения. В каждом витке первичной и вторичной обмоток индуцируется э. д. с, действующее значение которой EВ = 4, 44 fФт , где 4, 44 = 2√2 — постоянная.

Соответственно:

E1 = 4, 44 fω1Фт; E2 = 4, 44 fω

При холостом ходе э. д. с. Е1 практически равна питающему напряжению U1, так как падение напряжения в первичной обмотке, создаваемое небольшим током холостого хода, мало. Если изменяется напряжение U1, то будут меняться э. д. с. Е1, магнитный поток Фт и ток холостого хода I0. Зависимость э. д. с. Е1 от тока холостого хода называется характеристикой холостого хода (рис. 221, а). При малых напряжениях U1 и э. д. с. Е1 магнитный поток трансформатора мал, и для его создания требуется небольшой ток холостого хода. В этом случае магнитная система трансформатора не насыщена и ток I0 возрастает пропорционально U1 (так же как и ток возбуждения в генераторе постоянного тока). При дальнейшем увеличении напряжения U1 магнитная цепь трансформатора насыщается и ток I0 начинает расти быстрее, чем э. д. с. Е1. Значительное увеличение напряжения U1 свыше номинального недопустимо, так как при этом резко увеличивается ток холостого хода.