Электропитание устройств связи

Глава 1

Трансформаторы

1.2. Режим холостого хода

Рассмотрим рис. 1.2, в положительном направлении горизон­тальной оси отложен вектор амплитуды основного магнитного по­тока

Вследствие потерь в стали магнитопровода (потерь на гистере­зис и вихревые токи) ток холостого хода опережает по фазе возбуждаемый им магнитный по­ток в сердечнике на некоторый угол а, называемый углом маг­нитного запаздывания. Таким об­разом, вектор тока холостого хо­да может быть представлен гео­метрической суммой двух состав­ляющих:

Вектора ЭДС первичной и вторичной обмоток и поверну­ты в сторону отставания на угол относительно вектора маг­нитного потока

Для определения вектора приложенного напряжения нужно построить геометрическую сумму векторов правой части уравне­ния равновесия ЭДС (1.3). Строим вектор — равный и проти­воположно направленный вектору ; из конца вектора — строим вектор , параллельный вектору тока , и затем вектор , опережающий вектор тока на . Геометрическая сумма этих трех векторов представляет собой вектор приложенного на­пряжения .

На схеме (рис. 1.3) — полное сопротивление, вносимое стальным сердечником

где — активное сопротивление, обусловленное потерями в ста­ли; — индуктивное сопротивление первичной обмотки, обусловленное основным магнитным пото­ком .

Выше показано, что при синусоидаль­ном напряжении первичной обмотки трансформатора магнитный поток в сер­дечнике будет также синусоидален. Если же первичное напряжение несинусои­дально, то магнитный поток в сердечнике будет также несинусоидальным.

Предположим, что к первичной об­мотке трансформатора приложено напря­жение, форма которого представлена на рис. 1.4а. С таким напряжением работают, например, трансформаторы в ста­тических полупроводниковых преобразователях.

Пренебрегая падением напряжения в полном сопротивлении первичной обмот­ки трансформатора, можно считать, что в любой момент первичное на­пряжение уравновешивается ЭДС , индуцируемой основным магнитным потоком в сердечнике транс­форматора, т. е. . Таким образом, кривая ЭДС прямо­угольна, являясь зеркальным отражением кривой относительно оси времени. Во вторичной обмотке трансформатора будет инду­цироваться ЭДС прямоугольной формы. При этом величина (амплитуда) ЭДС может быть больше или меньше величины напряжения первичной обмотки в зависимости от соотношения чисел витков первичной () и вторичной () обмоток. ЭДС равна и . откуда .

Так как в течение половины периода от 0 до напряжение постоянно, то и — постоянная, т. е. в этом интервале маг­нитный поток линейно изменяется во времени. В момент напря­жение изменит знак и в интервале вновь остается посто­янным. Следовательно, также изменит знак и магнитный по­ток начнет уменьшаться с равномерной скоростью. В интервале магнитный поток вновь возрастает и т. д. Изменение магнит­ного потока во времени показано на рис. 1.4б сплошной ли­нией.

Если материал магнитопровода ненасыщен, то магнитный по­ток пропорционален намагничивающему току , возбуждающему магнитное поле, так что кривая совпадает с зависимостью .

При насыщении материала магнитопровода изменения магнит­ного потока вызываются большими изменениями намагничиваю­щего тока и кривая будет иметь вид, показанный на рис. 1.4б пунктиром.

1.2. Режим холостого хода, часть 1

© 2007-2009 В. Е. Китаев.