Режим холостого хода.
Первичная обмотка трансформатора подключена к напряжению и U1 по обмотке проходит переменный ток i1. Вторичная обмотка разомкнута. То есть i 2=0, Z н = ∞. Трансформатор потребляет из сети энергию, которая расходуется только на потери.
Коэффициент трансформации можно определить экспериментально при режиме холостого хода, измерив напряжения на входе и выходе ненагруженного трансформатора.
К12 = Е1 / Е2 ≈ U 1 / U 2
Магнитный поток образуется только от тока в первичной обмотке Ф=Фm
Величина магнитного потока пропорциональна приложенному напряжению U1.
E1=4,44 f ω1Ф m
При этом ток в первичной обмотке I 1= I 0=(1%-10%) I 2ном.
В этом режиме экспериментальным путем определяется коэффициент трансформации К12 и мощность потерь в магнитопроводе ΔPст(потери в стали) .
Рабочий режим.
Первичная обмотка трансформатора подключена к напряжению U1= U1ном и по обмотке проходит переменный ток i1=I1ном. К вторичной обмотке присоединена нагрузка 0 <Zн <∞ . При этом U2=U2ном и i2=I2ном .Трансформатор потребляет из сети энергию, которая расходуется на нагрузку и на потери.
Ток в первичной и ток во вторичной обмотке каждый создаёт свой магнитный поток Ф1 и Ф2.
Результирующий магнитный поток Ф=Ф1+Ф2
При этом ток в первичной обмотке I 1= I 0 + I 2, то есть зависит от тока нагрузки.
Номинальный режим – это работа трансформатора в нормальных условиях при номинальном напряжении на первичной обмотке и обеспечении номинальной мощности на нагрузке S ном.
Номинальная мощность S ном – это полная мощность, которую трансформатор, установленный на открытом воздухе, может непрерывно отдавать в процессе службы (20-25 лет) при номинальном напряжении и средней температуре окружающей среды 40град С.
На каждом трансформаторе указаны номинальные значения работы трансформатора в номинальном режиме.
Полная мощность трансформатора S ном= I 2ном U 2ном ;
При увеличении тока во вторичной обмотке (увеличение нагрузки) ток в первичной обмотке увеличивается от Iхх до Iном.
Введено понятие коэффициента нагрузки Кн = S / S ном . Он показывает насколько нагрузка отличается от номинальной. Трансформатор чаще работает с нагрузкой меньше номинальной.
Режим короткого замыкания.
Первичная обмотка трансформатора подключена к напряжению U1. Во вторичной обмотке при нагрузка Z н = 0. При этом U 2=0 и I 2кз » I 2ном ;
Для большинства трансформаторов этот режим является аварийным. Очень большой ток во вторичной обмотке приводит к нагреву и разрешению.
Мощные трансформаторы помещаются в металлический бак, заполненный специальным трансформаторным маслом, которое служит для изоляции и улучшения температурного режима при коротком замыкании.
В этом режиме экспериментальным путем определяется мощность потерь в обмотках трансформатора ΔPм (потери в меди) .
Контрольные вопросы
1. Дайте определение что называется трансформатором.
2. Назовите область применения трансформатора.
3. Какие режимы работы трансформатора вы знаете?