Общие сведения. При расчете электрических цепей с трансформаторами их чаще всего заменяют Т- или Г-образной схемой замещения

При расчете электрических цепей с трансформаторами их чаще всего заменяют Т- или Г-образной схемой замещения, приведенной к первичной или вторичной стороне. Наиболее точной является Т-образная схема замещения. Она изображена на рис. 7.4.1. Все сопротивления схемы приведены к первичной стороне.

Рис. 7.4.1.

В этой схеме:

G₀ – активная проводимость, учитывающая потери на вихревые токи и перемагничивание сердечника;

В₀ – реактивная проводимость, обусловленная основным магнитным потоком;

R₁ – активное сопротивление первичной обмотки и R’₂ – вторичной обмотки, приведенное к первичной стороне (R’₂ = К²_ТРR₂);

X_S1 и X’_S2 – реактивные сопротивления рассеяния обмоток (Х’_S2 = К²_ТРX_S2);

Z’_H – сопротивление нагрузки (Z’_H = К²_ТРZ_H).

Параметры схемы замещения трансформатора определяют по данным опытов холостого хода и короткого замыкания.

При опыте холостого хода к первичной обмотке подводят напряжение U_1X= U_1HОМ, измеряют P_1X, I_1X и U_1X. (Вместо P_1X можно измерить j_1X – угол сдвига фаз между входными напряжением и током).

Опыт короткого замыкания проводят при пониженном напряжении U_1K, при котором токи обмоток достигают номинальных значений I_1K = I_1НОМ, I_2K »I_2НОМ. Измеряют P_1К (либо j_1К), I_1К,U_1К, I_2К.

Векторная диаграмма для схемы замещения строится исходя из уравнений, составленных по первому и второму законам Кирхгофа. В комплексной форме:

Можно предложить следующую последовательность при построении (рис. 7.4.2).

В произвольно выбранном направлении строим вектор напряжения на нагрузке U’₂ = К_ТРU_Н и под углом j_Н к нему вектор тока нагрузки I’₂ = I_Н / К_ТР (см. рис. 7.4.2). На рисунке принято j_H>0. Из конца вектора U’₂ строим векторы R’₂I’₂(параллельно I’₂) и X’_S2I’₂ (перпендикулярно I’₂). Полученная сумма равна напряжению U₀. Вектор магнитного потока Ф₀ отстает от него на 90^о.

Далее под углом j_1Х к вектору U₀ строим вектор I₀ »I_1Х и находим вектор тока I₁ как сумму I’₂ и I₀.

Затем от конца вектора U₀ откладываем падения напряжений R₁I₁(параллельно I₁) и X_S1I₁ (перпендикулярно I₁) и находим U₁ как сумму этих трех векторов.

Рис. 7.4.2.

В лабораторной работе используются трансформаторы с разъемным сердечником и сменными катушками. Номинальные параметры этих трансформаторов при частоте 50 Гц приведены в табл. 7.4.1.

Таблица 7.4.1