Векторные диаграммы трансформатора при нагрузке

Для их построения используется электрическая схема замещения приведенного трансформатора и основные уравнения напряжений и токов. Векторные диаграммы наглядно показывают соотношения и фазовые сдвиги между токами, ЭДС, напряжениями трансформатора.

Для определения угла сдвига фаз между и необходимо знать характер нагрузки. При активно-индуктивной нагрузке (рис. 1.10) вектор отстает по фазе от на угол.

.

При активно-емкостной нагрузке (рис. 1.11) вектор опережает по фазе на угол.

.

Рис 1.10.

При значительной емкостной составляющей нагрузки напряжение может оказаться больше, чем ЭДС при холостом ходе. Кроме того, реактивная составляющая тока вторичной обмотки.

совпадает по фазе с реактивной составляющей тока холостого хода, оказывая подмагничивающее действие на магнитопровод. Это вызывает уменьшение тока первичной обмотки по сравнению с его значением при активно-индуктивной нагрузке, когда составляющая оказывает размагничивающее действие.

Рассмотренные векторные диаграммы нагруженного трансформатора из-за их сложности не могут быть использованы для практических расчетов. По аналогии с опытом короткого замыкания в трансформаторах, работающих с нагрузкой близкой к номинальной, пренебрегают током холостого хода и считают, что .

Рис 1.11.

В результате схема замещения трансформатора приобретает упрощенный вид, в ней отсутствует ветвь намагничивания. Схема состоит из последовательно включенных элементов.

, (рис. 1.12,а).

Упрощенную векторную диаграмму строят по значениям номинального напряжения первичной обмотки, номинального тока первичной обмотки, коэффициента мощности и параметрам треугольника короткого замыкания, , .

Поясним построение упрощенной векторной диаграммы трансформатора при активно-индуктивной нагрузке (рис. 1.12,б). Произвольно, например, на оси ординат из ее начала строят вектор тока. Под углом проводят линию, на которой будет расположен вектор напряжения в соответствии с характером нагрузки. Строят — треугольник короткого замыкания. Катет ВС, равный активной составляющей напряжения короткого замыкания, совпадает по фазе с вектором тока. Катет АВ, равный реактивной составляющей напряжения короткого замыкания, опережает по фазе вектор тока на 90.

Рис. 1.12.

Сдвигают треугольник АВС, не изменяя ориентации его сторон, так, чтобы вершина С находилась на линии, направленной под углом к вектору тока, до тех пор пока расстояние от начала координат до вершины, А не станет равным .

После этого определяют угол фазового сдвига между током первичной обмотки и ее напряжением 1 а также величину вектора. Все построения векторов выполняются в масштабе.