Эквивалентная схема трансформатора
Эквивалентная схема любого устройства может быть чрезвычайно полезна для прогнозирования поведения устройства в различных условиях эксплуатации. Это, по сути, схемное представление уравнений, описывающих работу устройства.
Упрощенная эквивалентная схема трансформатора строится путем представления всех параметров трансформатора либо на вторичной, либо на первичной стороне. Эквивалентная схема трансформатора представлена ниже:
Рассмотрим эквивалентную схему трансформатора с коэффициентом трансформации K = E2/E1. Индуктированное электродвижущее напряжение E1 эквивалентно приложенному напряжению на первичной обмотке V1 минус падение напряжения на первичной обмотке. Это напряжение вызывает холостой ток I0 в первичной обмотке трансформатора. Поскольку значение холостого тока крайне мало, его часто пренебрегают во многих анализах.Следовательно, I1≈I1′. Холостой ток I0 можно разложить на два компонента: магнитизирующий ток Im и рабочий ток Iw.Эти два компонента холостого тока являются результатом тока, потребляемого неиндуктивным сопротивлением R0 и чистым реактивным сопротивлением X0, на котором напряжение составляет E1 (или эквивалентно, V1−падение напряжения на первичной обмотке).
Напряжение на выходе V2 на нагрузке равно индуктированному электродвижущему напряжению E2 во вторичной обмотке минус падение напряжения во вторичной обмотке.
Эквивалентная схема со всеми величинами, отнесенными к первичной стороне
В этом случае, чтобы построить эквивалентную схему трансформатора, все параметры должны быть отнесены к первичной стороне, как показано на рисунке ниже:
Приведены значения сопротивления и реактивного сопротивления ниже
Сопротивление вторичной обмотки, отнесенное к первичной стороне, задается как:
Эквивалентное сопротивление, отнесенное к первичной стороне, задается как:
Реактивное сопротивление вторичной обмотки, отнесенное к первичной стороне, задается как:
Эквивалентное реактивное сопротивление, отнесенное к первичной стороне, задается как:
Эквивалентная схема со всеми величинами, отнесенными ко вторичной стороне
Приведена эквивалентная схема трансформатора, когда все параметры отнесены ко вторичной стороне.
Приведены значения сопротивления и реактивного сопротивления ниже
Сопротивление первичной обмотки, отнесенное ко вторичной стороне, задается как
Эквивалентное сопротивление, отнесенное ко вторичной стороне, задается как
Реактивное сопротивление первичной обмотки, отнесенное ко вторичной стороне, задается как
Эквивалентное реактивное сопротивление, отнесенное ко вторичной стороне, задается как
Упрощенная эквивалентная схема трансформатора
Поскольку холостой ток I0 обычно составляет только 3-5% от номинального тока полной нагрузки, параллельная ветвь, состоящая из сопротивления R0 и реактивного сопротивления X0 может быть опущена без значительных ошибок в анализе поведения трансформатора при нагрузке.
Дальнейшее упрощение эквивалентной схемы трансформатора достигается путем исключения этой параллельной R0-X0 ветви. Упрощенная схема трансформатора представлена следующим образом:
