Процессы работы трансформатора

[Delm]

Помогите разобраться инженеру не электротехнику. Вот что у меня скомпилировалось после прочтения нескольких книг и поисков в интернете.

Рассмотрим обобщённую конструкцию однофазного двухобмоточного трансформатора.

Режим холостого хода.
При питании первичной обмотки трансформатора от источника с переменным напряжением U1 (синус) по закону Ома по первичной обмотке трансформатора проходит ток I1, который создает в магнитопроводе синусоидально изменяющийся магнитный поток Ф0. Ток в первичной обмотке I1 и магнитный поток Ф0 отстают от приложенного напряжения на пи/2 (производная от синуса), отставание из-за магнитных потерь на угол потерь δ пока в расчет не берем.
Переменный магнитный поток Ф0 пересекая обе обмотки трансформатора в каждой из них наводит эдс: в первичной обмотке — эдс самоиндукции Е1, во вторичной обмотке — эдс взаимоиндукции Е2. Причем ЭДС самоиндукции Е1 сдвинута еще на пи/2 (закону Максвела –Фарадея) и тем самым компенсирует напряжение питания. Ток холостого хода это как раз та недокомпенсация, которая показывает, сколько ушло на потери в результате гистерезиса и рассеивания и т.д.

Режим короткого замыкания.
При подключении нагрузки во вторичной обмотке начинает протекать ток I2, при этом в магнитопроводе возникает размагничивающий магнитный поток Фр, противоположный по направлению основному потоку Ф0. Это приводит к уменьшению ЭДС самоиндукции Е1 в первичной обмотке, что приводит к возрастанию дельты U1-E1 и возрастанию потребляемого тока из сети, т.е. к самобалансированию магнитных потоков. Т.о. токи в первичной и вторичной обмотках и магнитные потоки отстают от напряжений на обмотках на пи/2.

Вопросы:
1. Правильно ли я понял процессы в проходящие в трансформаторе?
2. Сдвиг на пи/2 это для рассмотренного варианта идеального трансформатора, а в реальности сдвиг будет зависеть от индуктивности намоток и частоты колебаний плюс угол потерь, да?
3. Сдвиг тока по фазе в первичной обмотке трансформатора также распространяется и на источник питания, т.е. в источнике питания тоже будет сдвинутый по фазе ток?

Прошу комментировать и давать ссылки на источники (книги, статьи и т.д.)

[AVSel]

Ток холостого хода это как раз та недокомпенсация, которая показывает, сколько ушло на потери в результате гистерезиса и рассеивания и т.д.

Нет. В режиме холостого хода, трансформатор представляет из себя обычную индуктивность. Ток холостого хода считается по закону ома исходя из реактивного сопротивления индуктивности. http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0% ... 0%B8%D0%B5

Потери при этом достаточно малы.
Физически, часть периода энергия накапливается в индуктивности, забирая энергию от источника, часть периода отдает накопленную энергию обратно в источник.
Сдвиг фаз между током и напряжением, возникает из-за стремления индуктивности препятствовать изменения тока(явление самоиндукции), поэтому ток через индуктивность отстает от напряжения.

[Gudd-Head]

Ток холостого хода считается по закону ома исходя из реактивного сопротивления индуктивности.

Более точно — ещё и с активным сопротивлением (корень из суммы квадратов сопротивлений).

[Delm]

Более точно — ещё и с активным сопротивлением (корень из суммы квадратов сопротивлений).

так с этим разобрались...

Еще пара моментов.
1) В цепи "источник питания - первичная обмотка трансформатора" происходит сдвиг фазы тока как на индуктивности http://www.youtube.com/watch?v=52N9s6gsuD0 или сразу на пи/2?
2) У источника питания так же сдвинута фаза тока?

[Gudd-Head]

Угол сдвига фазы определяется соотношением между активным и реактивным сопротивлением первички транса.
На ХХ у транса угол близок к 90° (ПИ/2).
Под нагрузкой угол уменьшается.
При КЗ близок к нулю.
У источника фаза такая же, но сдвинута на 180° (т.к. он отдаёт энергию).

[Delm]

Под нагрузкой угол уменьшается.

А на сколько? от чего зависит? где почитать или как правильно запрос в гугл сформулировать?

У источника фаза такая же, но сдвинута на 180° (т.к. он отдаёт энергию).

Не понял (
Первичная обмотка как приличная (хорошая) катушка сдвигает фазу тока относительно приложенного напряжения, предположим на 75 гр., тогда и в источнике будет смещение тока на 75 гр., правильно?

[Gudd-Head]

А на сколько? от чего зависит?

Зависит от сопротивления нагрузки, она пересчитывается в первичную обмотку.

где почитать или как правильно запрос в гугл сформулировать?

В принципе в книгах про трансформаторы

тогда и в источнике будет смещение тока на 75 гр., правильно?

В замкнутом контуре сумма падений напряжений д.б. равна нулю. Поэтому если у транса будет 75°, то у источника соответственно -75°

[Delm]

В принципе в книгах про трансформаторы

Видел около десятка книг, те которые в первых 15 страницах запроса гугла, много недосказанности, общие слова переписанные из книги в книгу... в институте этого предмета не было, знакомых электронщиков тоже нет, вот занимаюсь самообразованием...
Я понимаю так - любая нагрузка на вторичке трансформатора тоже имеет реактивную составляющую и тем самым сдвигает обратный магнитный поток (от вторички) в трансформаторе, поэтому и происходит изменение угла сдвига на первичке от характера нагрузки.

[AVSel]

Я понимаю так - любая нагрузка на вторичке трансформатора тоже имеет реактивную составляющую и тем самым сдвигает обратный магнитный поток (от вторички) в трансформаторе, поэтому и происходит изменение угла сдвига на первичке от характера нагрузки.

Если по простому - трансформатор, это две индуктивности с частично пересекающимся магнитным полем. Ток во вторичке создает магнитное поле, которое направлено против поля создаваемого первичкой. В результате чего входная индуктивность уменьшается и ток через нее растет.

А если начинать лезть в дебри, на трансформаторе можно мозги свихнуть.

[Gudd-Head]

А если начинать лезть в дебри, на трансформаторе можно мозги свихнуть.

Во-во. Так что лучше всего представлять себе как работает трансформатор вот так:
У-у-у-у-у...

[Ariadna-on-Line]

.... В результате чего входная индуктивность уменьшается и ток через нее растет...

Это не правильная фраза, в случае тр-ра. Если бы уменьшалась индуктивность, действительно рос бы ток. Только ток - реактивный, всегда отстающий от напряжения на трансформаторе на четверть периода. Он будет греть провода и первичную обмотку и не более. При включении нагрузки на вторичной обмотке, в первичной обмотке появится ток синфазный с напряжением, т.е. активный ток- который к индуктиености отношения не имеет. Короче,- считайте так: Реактивный ток холостого хода (jIhh) остаётся практически неизменным и под нагрузкой, плюс активный ток, зависящий от нагрузки (F(W). I = F(W) + jIhh . Обмотки тр-ра расчитываются таким образом, чтобы потери энергии на холостом ходу (которые и во время нагрузки транса продолжают успешно теряться) не превышали 1-5% максимальной мощности. Поэтому, как видите, при нагрузке на трансе всего в 1-5% вектор тока поворачивается от --90' до --45'

Я так многословно, т.к. знаю, что действительно очень и очень многие тяжко по-началу понимают теорию транса.
Я долго тоже не мог просечь смысл термина поток рассеяния.
Но я не трансформаторщик. Я предупредил....

[AVSel]

Если бы уменьшалась индуктивность, действительно рос бы ток. Только ток - реактивный, всегда отстающий от напряжения на трансформаторе на четверть периода. Он будет греть провода и первичную обмотку и не более. При включении нагрузки на вторичной обмотке, в первичной обмотке появится ток синфазный с напряжением, т.е. активный ток- который к индуктиености отношения не имеет.

Согласен. Но только в случае активной нагрузки на вторичной обмотке. Если нагрузкой на вторичной обмотке будет индуктивность, или конденсатор, активный ток в первичной добавится только за счет увеличения потерь. Или я ошибаюсь?

Может проще активную нагрузку считать резистором, параллельно первичной обмотке, аналогичной мощности, а сам трансформатор считать просто индуктивностью? Учитывать только, что напряжения(и токи) на первичной и вторичной обмотке могут быть разные, а мощность одинаковая( за разностью потерь в трансформаторе конечно)...

[Барсик]

Эквивалентная схема идеального трансформатора изображена на рисунке. Нагрузка, подключаемая к вторичной обмотке, фактически подключается к первичной с учётом коэффициента трансформации. При этом характер нагрузки никак не меняется. Если в нагрузке есть реактивная составляющая, то она такой и останется для первичной обмотки. Индуктивность на эквивалентной схеме, это индуктивность первичной обмотки на холостом ходу. Именно она создаёт ток холостого хода, а ток холостого хода создаёт тот самый магнитный поток. Который (магнитный поток), кстати сказать, никак не зависит от тока нагрузки.