Фазировка в трансформаторах
Поскольку трансформаторы являются, по существу, устройствами переменного тока, нам необходимо знать фазовые соотношения между первичной и вторичной цепями. Используя SPICE пример из предыдущей статьи, мы можем построить графики напряжений для первичной и вторичной цепей и увидеть их фазовые соотношения:
spice transient analysis file for use with nutmeg: transformer v1 1 0 sin(0 15 60 0 0) rbogus1 1 2 1e-12 v2 5 0 dc 250 l1 2 0 10000 l2 3 5 100 k l1 l2 0.999 vi1 3 4 ac 0 rload 4 5 1k .tran 0.5m 17m .end nutmeg commands: setplot tran1 plot v(2) v(3,5)
Вторичное напряжение U(3,5) синфазно с первичным напряжением U(2) и уменьшено в десять раз.
При переходе от первичного U(2) ко вторичному U(3,5), напряжение уменьшилось в десять раз (рис. выше), а ток,соответственно, увеличился в 10 раз (рис. ниже). И ток (рис. ниже) и напряжение (рис. выше) при переходе от первичной обмотки к вторичной, находятся в одной фазе.
nutmeg commands: setplot tran1 plot I(L1#branch) I(L2#branch)
Первичный и вторичный токи синфазны. Вторичный ток увеличивается в десять раз.
Похоже, что напряжения и токи в двух обмотках трансформатора синфазны друг с другом, по крайней мере, для нашей резистивной нагрузки. Все это достаточно просто, но было бы неплохо узнать, каким образом мы должны подключить трансформатор, чтобы обеспечить правильные фазовые соотношения. В конце концов, трансформатор представляет собой не что иное, как набор магнитно-связанных катушек индуктивности, а катушки, как правило, не имеют каких-либо обозначений полярности. Если мы посмотрим на немаркированный трансформатор, то не сможем визуально определить способ его подключения к цепи, чтобы получить синфазные (или сдвинутые на 180o) напряжения и токи:
На практике полярность трансформатора может быть неоднозначной.
Поскольку это является практической проблемой, производители трансформаторов придумали своего рода стандарт маркировки полярности для обозначения фазовых соотношений. Данный стандарт представляет собой не что иное, как точку, расположенную рядом с каждой обмоткой трансформатора:
Пара точек указывает на полярность.
На трансформатор иногда наносится схема, обозначающая провода первичной и вторичной обмоток. На этой же схеме присутствует пара точек, похожих на те, что показаны на рисунке выше. Иногда точки на схему трансформатора не наносятся. В этих случаях полярность обмотки представляют номера индексов, следующих за символами, обозначающими провода обмоток трансформатора «H» и «X». Провод «1» (H1 и X1) представляет собой место, где обычно размещаются точки маркировки полярности.
Подобное размещение точек рядом с верхними концами первичной и вторичной обмотки говорит нам о том, что любая мгновенная полярность напряжения в первичной обмотке, будет такой же, как и во вторичной обмотке. Другими словами, сдвиг фазы от первичной обмотки к вторичной будет равен нулю.
И наоборот, если точки будут располагаться на противоположных концах обмоток, то фазовый сдвиг между первичной и вторичной обмотками будет составлять 180o:
