Потоки рассеяния при нагрузке трансформатора
При нагрузке трансформатора в его обмотках возникают нагрузочные токи, создающие соответствующие намагничивающие силы I1ω1 и I2ω2.
Рис. 5.1. Магнитные потоки рассеяния при нагрузке трансформатора:
1 — общалось стержня и обмоток трансформатора; 2 — вторичная обмотка; 3 — магнитопровод; 4 — первичная обмотка; 5 - канал между обмотками.
Вследствие этого вокруг каждой из обмоток образуются потоки рассеяния, как это показано на рис. 5.1. Так как токи в первичной и вторичной обмотках согласно правилу Ленца направлены в противоположные стороны, то оба потока рассеяния, создаваемые намагничивающими силами обеих обмоток, складываются в общий поток рассеяния Фр, проходящий через промежуток между обмотками, называемый главным каналом рассеяния. Ввиду наличия потоков должно существовать некоторое реактивное падение напряжения, обозначаемое Up1 и Up2. На векторной диаграмме треугольника короткого замыкания векторы Up1 и Up2 падений напряжения повернуты на угол 90º в сторону опережения по отношению к векторам Ua1 и Ua2 активного падения напряжения, совпадающим с направлением векторов нагрузочных токов.
Для расчета реактивного падения напряжения, или иначе напряжения рассеяния, необходимо знать магнитное сопротивление потоку рассеяния данного трансформатора.
Так как расчет действительного потока рассеяния ввиду сложности его формы крайне затруднителен, то вместо него производится расчет более простого, фиктивного, потока рассеяния Фф, эквивалентного действительному. Направление магнитных линий фиктивного потока принято прямолинейным.
Форма фиктивного потока принята как наиболее простая цилиндрическая, с направлением магнитных линий, параллельным оси обмоток. Длина фиктивного потока согласно теоретическим исследованиям проф. Роговского при этом получается лишь на немного большей длины обмоток, так как основное магнитное сопротивление потоку рассеяния заключается в наиболее насыщенной его части, т. е. в главном канале. Вне обмоток поток рассеяния имеет относительно малую плотность и частично проходит по стальным частям трансформатора и поэтому встречает малое сопротивление.
Рис. 5.2. Фиктивный поток рассеяния, эквивалентный действительному, но имеющий более простую форму.
На рис. 5.2 изображен фиктивный поток рассеяния для концентрического расположения обмоток, когда последние имеют цилиндрическую форму и одинаковую длину.
Разность между длиной Но обмотки и длиной 1р фиктивного потока учитывается особым коэффициентом Кр Роговского,
Но = Кр Iр,
Кр=(а+а1+а2)/π Но (5.7)
а — радиальный размер главного канала, см;
а1 и а2— радиальные размеры обмоток, см;
Н0— осевой размер обмотки, см.