Эквивалентные схемы трансформатора

Простейшие приближенные эквивалентные схемы трансформатора со стальным магнитопроводом

Стальной магнитопровод у трансформатора значительно уменьшает ток трансформатора при отсутствии нагрузки (ток холостого хода) и увеличивает коэффициент магнитной связи между обмотками. Это приближает свойства трансформатора к свойствам идеального трансформатора, но в магнитопроводе трансформатора наблюдаются потери энергии, обусловленные вихревыми токами и гистерезисом. Вследствие нелинейной зависимости между магнитной индукцией и напряженностью магнитного поля ток в трансформаторе при синусоидальном приложенном напряжении может быть и несинусоидальным. Сейчас важно отметить, что заметное отклонение формы кривых тока в трансформаторе от синусоидальной наблюдается только в режимах, близких к холостому ходу. В нагрузочных режимах эти отклонения настолько незначительны, что ими можно пренебречь и считать трансформатор со стальным магнитопроводом линейным элементом цепи.

Эквивалентную схему трансформатора можно получить, подробно проанализировав все происходящие в нем явления. Именно такой способ ее получения приводится в курсах электрических машин и трансформаторов или в специальных монографиях, посвященных трансформаторам.

Опыты показывают, что при холостом ходе трансформатора со стальным магнитопроводом отношение комплексных первичного и вторичного напряжений практически одинаково независимо от того, осуществляется питание трансформатора со стороны первичных или со стороны вторичных выводов. Опыты показывают также, что отношение этих комплексных напряжений практически можно считать равным отношению их действующих значений. Отношение действующих значений первичного и вторичного напряжений трансформатора при холостом ходе называется его коэффициентом трансформации п.

На рис. 7.6 и 7.7 показаны простейшие приближенные эквивалентные схемы трансформатора со стальным магнитопроводом.

В эквивалентных схемах при холостом ходе (к одной паре выводов присоединен источник питания, а другая пара выводов разомкнута) нет токов. Применение этих схем допустимо в расчетах режимов трансформаторов, при которых токи в его обмотках значительно превышают токи в них при холостом ходе трансформатора.

В схеме рис. 7.6 сопротивление равно входному сопротивлению трансформатора при питании его со стороны первичной обмотки и короткозамкнутой вторичной обмотке. В схеме рис. 7.7 сопротивление равно входному сопротивлению трансформатора при его питании со стороны вторичной обмотки и короткозамкнутой первичной обмотке. Сопротивления и принято обозначать соответственно и и называть сопротивлением короткого замыкания трансформатора, приведенным к первичной обмотке (), и сопротивлением, приведенным к вторичной обмотке (), причем . Коэффициенты трансформации идеальных трансформаторов в этих схемах должны быть равны коэффициенту трансформации реального трансформатора.