Режим холостого хода

Холостым ходом называют такой режим, при котором к первичной обмотке трансформатора подведено номинальное напряжение при номинальной частоте, а вторичная обмотка разомкнута и ток в ней равен нулю.

При подключении к первичной обмотке трансформатора синусоидально изменяющегося напряжения в ней потечет переменный ток холостого хода I ₀. Этот ток создает м. д. с. I ₀ w ₁ , где w ₁ — число витков первичной обмотки трансформатора, последовательно соединенных между собой.

М. д. с. I ₀ w ₁ создает магнитный поток, большая часть которого замыкается по стальному сердечнику и сцепляется с обеими обмотками трансформатора. Эту часть магнитного потока называют основным и обозначают буквой Ф. Небольшая часть магнитного потока замыкается по воздуху и сцепляется только с первичной обмоткой, не принимая участия в индуктировании э. д. с. во вторичной обмотке. Эту часть потока называют потоком рассеяния и обозначают Ф _рc (рис. 88).

Основной магнитный поток Ф индуктирует в первичной обмотке э. д. с. Е ₁ и во вторичной э. д. с. Е ₂.

Поток рассеяния Ф _рс1 индуктирует в первичной обмотке э. д. с. рассеяния E _рс1. При протекании тока по активному сопротивлению обмотки возникает э. д. с. активного сопротивления Е _а, направленная против тока.

Согласно уравнению равновесия э. д. с, напряжение U ₁, подведенное к первичной обмотке трансформатора, уравновешивается в любой момент времени совокупностью обратных э. д. с, возникающих в этой обмотке, т. е.

Ток холостого хода состоит из двух составляющих:

а) активной, соответствующей мощности холостого хода Р₀ — I_0а, и совпадающей с вектором напряжения U₁ ;

б) реактивной, намагничивающей составляющей I_0р, которая совпадает с вектором основного магнитного потока Ф. Действующее значение тока холостого хода:

(79)

Активная составляющая тока может быть определена из формулы:

(80)

Обычно соотношение между активной составляющей тока и током холостого хода следующее:

Потери мощности при холостом ходе трансформатора незначительны. Так как ток холостого хода трансформатора мал, то потерями в меди первичной обмотки пренебрегают и считают, что мощность холостого хода идет только на покрытие потерь в стали, т. е.

Потери в стали трансформатора не зависят от его нагрузки. Они пропорциональны квадрату магнитной индукции В², так как частота в сети постоянна, т. е.

Намагничивающий ток Iµ является главной составляющей тока холостого хода трансформатора I₁₀. Этот ток является реактивным, т.е. Iµ=I10p. Однако реальный трансформатор в режиме холостого хода потребляет от источника переменного тока некоторую активную мощность, так как при переменном магнитном потоке в стальном магнитопроводе возникают потери энергии от гистерезиса и вихревых токов (магнитные потери ΔPc). Поэтому ток холостого хода I10 должен иметь еще и активную составляющую , которая обеспечивает поступление в первичную обмотку мощности, компенсирующей магнитные потери (электрическими потерями в первичной обмотке в этом режиме можно пренебречь из-за малости тока холостого ход).