Рассмотрим режим нагрузки трансформатора (рис. 1.83), когда вторичная обмотка замкнута на нагрузочное сопротивление Zн и по ней протекает ток I2.
Рис. 1.83. Нагрузка трансформатора.
В этом случае можно указать следующие составляющие магнитного потока:
1. Основной поток Ф, сцепленный с первичной и вторичной обмотками.
2. Потоки рассеяния первичной и вторичной обмоток Ф1р и Ф2р, которые учитываются посредством введения понятий индуктивных сопротивлений рассеяния Х1, Х2.
Падения напряжения на активных сопротивлениях самих обмоток невелики, поэтому U1≈E1, U2≈E2.
Согласно закону полного тока магнитодвижущая сила (МДС) (это свойство тока возбуждать магнитное поле) в замкнутом магнитном контуре равна сумме падений магнитных напряжений на нем:
Hl=∑WkIk
где Н –напряженность магнитного поля, А/м.
l –длина средней магнитной линии сердечника.
Wk- число витков к-й катушки.
Ik – ток в к-й катушке.
Для режима х.х. трансформатора:
При работе трансформатора с нагрузкой:
Т.к. первичное напряжение при х.х. и в режиме нагружения U1=const, то Н0=Нн.
Следовательно,
Разделив все члены этого уравнения на W1, получим:
И режиме х.х. I2=0, I1=I0.
В режиме нагружения во вторичной обмотке возникает ток I2, который согласно закону Ленца препятствует причине, его вызвавшей.
Поэтому ток I2 направлен так, чтобы размагнитить магнитопровод, т.е. навстречу I1.
Введем понятие приведенного вторичного тока (ток вторичной обмотки, приведенных к первичной):
С учетом того, что направление I2 противоположно направлению I1 :
Тогда (1.15) можно записать так:
Следовательно, увеличение тока I2 во вторичной цепи вызывает возрастание тока I1 , потребляемого из сети первичной обмоткой.
Таким образом, трансформатор обладает свойством саморегулирования