Работа трансформатора под нагрузкой и векторные диаграммы

Работа трансформатора зависит от типа нагрузки на вторичной обмотке трансформатора. Нагрузка может быть двух видов: активно-индуктивная и активно-емкостная. Теоретически может быть чисто активная. В зависимости от нагрузки вектор тока I₂’ может отставать от ЭДС E₂’ на угол ф₂, который называется вторичным углом нагрузки.

Если нагрузка активно-емкостная, то I₂’ опережает ЭДС E₂’ на угол нагрузки ф₂.

Из схемы замещения известно, что I₀=I₁+I₂’; I₁=I₀-I₂’.

Для того чтобы определить ток, проводим вектор, параллельный вектору I₂’ и равный ему по величине. Соединяем конец вектора I₂’ с началом координат. Так как в режиме нагрузки ток протекает по первичным и вторичным обмоткам трансформатора, напряжение будет отличаться от ЭДС.

U₁ = E₁ + r₁I₁ + jx₁I₁
U₂ = E₂’ – r₂’I₂’ – jx₂’I₂’

Строим векторы напряжения. Сначала U₁. Для этого из конца вектора E1проводим вектор, параллельный вектору тока I₁ и равный r₁I₁. Из конца этого вектора r₁I₁ перпендикулярно проводим jx₁I₁.

Векторная диаграмма трансформатора при смешанной активно-индуктивной нагрузке.

Векторная диаграмма трансформатора при смешанной активно-ёмкостной нагрузке.

Из векторной диаграммы видно, что напряжение U₁ не зависит от типа нагрузки и всегда опережает ЭДС E₁.

Напряжение U₂ всегда отстает от ЭДС E₂’ и не зависит от типа нагрузки, зато от типа нагрузки зависят угол опережения напряжения U₁ и угол отставания напряжения U₂.

Угол между током I₁ и ЭДС E₁ обозначается ф₁ и называется первичным углом нагрузки.

Ток I₂’ – ток нагрузки – зависит от величины активной и реактивной составляющих.

Если изменить активную составляющую тока нагрузки I₂’, изменяется и по длине и по амплитуде ф₁. При изменении реактивной составляющей тока I₂’ изменяется угол ф₂, а длина вектора остается прежней.

Упрощенная векторная диаграмма трансформатора при смешанной активно-индуктивной нагрузке.