1. Obwody proste i rozgałęzione prądu stałego

Obwód elektryczny - układ źródeł prądu i napięcia, przewodów elektrycznych, przez które prąd może bez przerwy płynąć, oraz rozmaitych elementów obwodów elektrycznych elementów aktywnych lub pasywnych. Źródło napięcia - element dwukońcówkowy, na którego zaciskach napiecie źródłowe (siła elektromotoryczna) nie zależy od prądu przepływającego przez źródło. Obwód nierozgałęziony zawiera ylko jedną zamkniętą drogę dla przepływu prądu. Węzeł - punk połączenia 3 lub więcej gałęzi. Oczko - zbiór gałęzi wzdłuż zamkniętej drogi. - obwody są jednooczkowe lub wielooczkowe. Prąd oznacza się strzałą i literą i.

Prawa opisujące obwody:

Prawo Ohma - natężenie prądu jest proporcjonalne do napięcia. opór elektryczny metalowego przewodnika jest proporcjonalny do długości l i odwrotnie proporcjonalny do przeroju S, a ponadto zależy od materialu.

I Prawo Kirchoffa-algebraiczna suma prądów w każdym węźle obwodu elektrycznego jest równa zeru.

II prawo Kirchoffa - suma napięćźródłowych w oczku obwodu równa się sumie spadków napięć na rezystancjach oczka

2. Pole elektryczne i podstawowe prawa opisujące to pole

Pole elektryczne to przestrzeń w otoczeniu ładunków, w której występują siły oddziaływań elektrycznych. Linie pola elektrycznego: krzywe, o których styczne w każdym punkcie pokrywają się z kierunkiem pola elektrycznego. Pole jednorodne - linie pola są równoległe, a wartość natężenia jest stała. Pole centralne - siły działają wzdłuż promienia.

* nigdzie się nie przecinają;

* wychodzą z ładunku + a schodzą się w ładunku - ;

* dla ładunków punktowych są to krzywe otwarte;

* są zawsze prostopadle do powierzchni;

* można je wystawić w każdym punkcie pola;

* im więcej linii, tym natężenie większe

Strumień pola elektromagnetycznego: miarą strumienia pola elektromagnetycznego jest liczba linii pola elektromagnetycznego przechodzącego przez daną powierzchnię: E*s*cos(E,s)

Prawo Coulomba: na ładunek umieszczony w polu wytworzonym przez inny ładunek punktowy Q znajdujący się w odległości r działa siła

Natężenie pola elektrycznego:

Prawo Gaussa: Strumień pola elektrycznego przez dowolną powierzchnię zamkniętą jest równy całkowitego ładunkowi zawartemu wewnątrz tej powierzchni podzielonemu przez stałą _0.

3. obwód z pojemnością zasilany prądem stałym - energia pola elektrycznego

Kondensator - celowo wykonany układ dwóch elektrod przedzielonych dielektrykiem, jeśli jedna okładzina połączona jest z z biegunem + a druga z - źródłą napięcia, to na jednej pojawi się ładunek +Q a na drugiej -Q, proporcjonalny do napięcia. C=Q/U [F] Farad - jeśli przy ładunki 1C U=1V. Pojemność kondensatora jest to stosunek ładunku na elektrodzie do napięcia między elektrodami. Podczas ładowania kondensatora energia W zostaje w nim zmagazynowana w postaci energii pola elektrostatycznego. Jeśli między okładkami kondensatora jest napięcia u, to doprowadzenie ładunku dQ wymaga pracy dW=u dQ, całkując to wyrażenie (od u=0 do u=U) i podstawiając dQ=Cdu otrzymuje się wzór na energię kondensatora W=Q²/2C=U²C/2

4. Zjawisko indukcji elektromagnetycznej i indukcji własnej

Indukcja elektromagnetyczna - polega na indukowaniu się siły elektromotorycznej w przewodzie w zmiennym polu magnetycznym, lub poruszającym się w polu magnetycznym. E=lvB (l-długość v-prędkość prędkość B-indukcja).

Indukcja elektromagnetyczna jest obecnie podstawową metodą wytwarzania prądu elektrycznego oraz podstawą działania wielu urządzeń elektrycznych np: prądnic, alternatorów, generatorów w elektrowniach, transformatorów, pieców indukcyjnych, Silnik elektryczny asynchroniczny i mierników indukcyjnych, cewka, głowica elektromagnetyczna.

Samoindukcja polega na indukowaniu się SEM w obwodzie lub w cewce pod wpływem zmian natężenia prądu.
. L- indukcyjność - zależy od liczby zwojów, kształtu i wymiarów. Cewka ma indukcyjność 1H jeśli zmiana natężenia o 1A/s spowoduje napięcie 1V.

5. pole magnetyczne - podstawowe prawa opisujące pole magnetyczne

Pole magnetyczne - w przestrzeni istnieje PM o indukcji B, jeżeli na ładunek punktowy q poruszający się w tej przestrzeni z prędkością v działa siła F. F=q(V^xB)=I(l^xB). 1[B] = 1Vs/m²=1T

Pole magnetyczne jest polem wektorowym, wielkości fizyczne używane do opisu pola magnetycznego to indukcja magnetyczna B oraz natężenie pola magnetycznego H, [H] = 1A/m. Kierunek pola określa ustawienie igły magnetycznej lub obwodu, w którym płynie prąd elektryczny.

Niektóre materiały magnetyczne, jak np. ferromagnetyki, wykazują istnienie stałego pola magnetycznego. Jego istnienie spowodowane jest przez ruch ładunków elektrycznych głównie elektronów w atomach takiego materiału.Pole magnetyczne kołowe jest to przestrzeń, której linie pola magnetycznego układają się we współśrodkowe okręgi. Pole takie jest wytwarzane przez prostoliniowy przewodnik. Indukcja magnetyczna takiego pola jest większa bliżej źródła.

Dwa równoległe, prostoliniowe, i bardzo długie przewody oddziaływają ze sobą siłą:

Prawo Gaussa: Całkowity strumień magnetyczny przechodzący przez powierzchnię zamkniętą równa się zeru (nie isnieją ładunki magnetyczne)

Prawo Ampera -

Prawo przepływu Całka liniowa natężenia pola magnetycznego po dowolnej zamkniętej drodze jest równa sumie natężeń prądów objętych drogą całkowania.

Gdy droga całkowania nie obejmuje przewodu z prądem, wartość całki równa jest zeru

6. obwód z indukcyjnością - energia pola magnetycznego

W cewce indukowana jest SEM E=-L dI/dt, skierowana przeciwnie do I (przeciwdziałająca przyrostowi natężenia prądu). Żeby zwiększyć natężenie prądu o dI, trzeba wykonać pracę o kierunku przeciwnym do kierunku siły elektromotorycznej Ε. Praca ta jest równa iloczynowi ładunku przepływającego przez przekrój przewodnika w czasie dt i napięcia -Ε:

- jest to prawa wykonana przy zwiększeniu natężenia prądu o wartość dI - po zcałkowaniu od 0 do I : W=LI²/2, energia pola magnetycznego cewki wynosi E_L=LI²/2=VB²/2 (V- objętość objętość której wyst. Indukcja)

Samondukcja przeciwdziałajac zmianie natężnia prądu powoduje:

• opóźnia wzrost i spadek natężnia prądu,

• wywołuje przepięcia niszczące obwody po wyłączeniu cewek,

• zmniejszenie natężenia prądu zmiennego.

Opór, który prąd napotyka na skutek działania samoindukcji określany jest potocznie mianem induktancji. Induktancja ta powoduje również przesunięcie fazowe płynącego prądu.

7. elementy RLC w obwodach rozgałęzionych i nierozgałęzionych zasilanych prądem

obwód nierozgałęziony.

Zgodnie z 2 prawem kirchoffa u_R+u_C=u+_L. Wektor prądu I jest w fazie z wektorem napięcia na rezystancji, wektory U_L i U_C są przesunięte o +90 i -90 (i_c=I_csin(t+90°), I_c=CU). Natężenie chwilowe prądu wynosi i=I₀sin(t+), amplituda prądu zmiennego jest związana z amplitudą zależnością: I₀=U₀/Z (Z=sqrt(R²+(X_L-X_C)²). Dla >0 obwód ma charakter indukcyjny. Współczynnik mocy tego układu wynosi cos=U_R/U. S=sqrt(P²+Q²). Moc bierna: Q=IU_x=UIsin. W obwodzie LC występują drgania (oscylacyjna wymiana energii między polem elektrycznym kondensatora, a magnetycznym cewki). Jeśli reaktancje są sobie równe, Z=R, występuje rezonans - odbywa się nieustanna okresowa wymiana energii między kondensatorem a cewką. Częstotliwość wystąpienia rezonansu to f=1/2sqrt(LC).

Obwód rozgałęziony

I=I₁+I₂+I₃; I₁=U/Z₁ cos₁=R₁/Z₁ itd. I_cz=Icos - w fazie z napięciem, I_b=Isin przesunięta w fazie o +/- 90. prąd wypadkowy I=sqrt(I_cz²+I_b²). Współczynnik mocy: cos=I_cz/I. S=sqrt(P²+Q²). W obwodzie rozgałęzionym występuje rezonans prądów. Jego warunkiem jest równość przewodności biernych (wypadkowa =0) - wektor prądu wypadkowego zawiera wtedy tylko składową czynną.

8. prąd trójfazowy - wytwarzanie i podstawowe zależności

W układzie trójfazowym połączone są 3 obwody elektryczne, w których każdy stanowi odrębne źródło siły elektromotorycznej. SEM są równe co do wielkości i mają tę samą częstotliwość, ale są przesunięte o 1/3 okresu. Wszystkie siły elektromotoryczne wytwarza się w tej samej prądnicy. W żłobkach prądnicysą 3 jednakowe uzwojania przesunięte względem siebie o 120°. Podczas obrotu wirnika (magneśnicy)w każdym uzwojeniu indukuje się SEM. e_L1=E_mL1sint (dlaL2 -120, L3-240). Wybór układu połączenia odbiorników zależy od napięcia międzyfazowego sieci i znamionowego napięcia odbiorników

układ nieskojarzony - jesli każda z faz jest wykorzystana oddzielnie.

Układ gwiazdowy czteroprzewodowy - końce uzwojeń prądnicy połączne w punkcie 0, końce odbiornika połączone w punkcie N (przwód wspólny - przewód neutralny). I=I_f. U=sort(3)U_f, wektory napięć linowych są obrócone o 30 do naięc fazowych. Im bardziej równomierne obciążenie faz, tym mniejszy prąd płynie w przewodzie neutralnym

Układ gwiazdowy 3przwodowy - kiedy obciążenie faz jest symetryczne. Wartości skuteczne napięć, prądów, i kąty przesunięć są identyczne, więc P=sqrt(3)UIcos_; Q=sqrt(3)UIsin

Układ trójkątny - do każdej pary przewodów fazowych przyłącza się impedancje.. U=U_f, I=sqrt(3)I_f.

9. budowa, zasada działania maszyn prądu stałego

Prądnice prądu stałego - do ładowania akumulatorów, w urządzeniach przemieniających prąd zmienny na stały, i tam, gdzie potrzebna jest płynna regulacja prędkości obrotowej. Twornikiem jest wirnik, magneśnicą stojan. Obudowa z żeliwa lub staliwa, na wewn powierzchni rdzenie ferromagnetyczne z uzwojeniami zasilanymi prądem stałym wytwarzającymi pole magnetyczne. Rdzenie ferromagnetyczne kończą się nadbiegunnikami dopasowanymi do kształtu wirnika. Wirnik ma kształt cylindra, i żłobki, na których są izolowane uzwojenia połączone w jedno zamknięte uzwojenie. Na wale jest też komutator - z miedzianych płytek, oddzielonych od wału i od siebie - każda z nich przyłączona jest do uzwojenia twornika w określonym punkcie. Im większa liczba zwojów połączonych szeregowo i wiecej dzialek komutatora, tym bardziej wyrównany przebieg napięcia.

Wirnik obracając się w polu magnetycznym wytworzonym przez bieguny wytwarza zmienną siłę elektromotoryczną, która prostowana jest za pomocą komutatora i odprowadzana za pomocą szczotek. Zależnie od sposobu zasilania uzwojenia wzbudzającego (uzwojenia elektromagnesów) rozróżnia się prądnice prądu stałego: obcowzbudne (zasilanie uzwojenia wzbudzającego następuje z obcego źródła napięcia) oraz samowzbudne - bocznikowe, szeregowe lub szeregowo-bocznikowe (uzwojenie wzbudzające jest zasilane napięciem indukowanym w uzwojeniach własnego wirnika).

Silniki prądu stałego -magneśnicę i twornik trzeba zasilić napięciem stałym. Sila elektromotoryczna indukowana w wirniku w każdym pręcie jest przeciwna do pradu, oraz napięcia zasilającego wirnik. Prędkość obrotowa silnika jest odwrotnie proporcjonalna do strumienia magnetycznego. Na każdy pręt twornika działą siła F=BlI (l-długość przewodów uzwojenia wirnika), moment elektromagnetyczny M=kI_tw (k=pN/2a - stała dla danej konstrukcji, N-liczba prętów). Zmiana kierunku obrotów silnika może nastąpić przez zmianę zwrotu prądu w tworniku albo uzwojeniu magneśnicy.

10. charakterystyka wewnętrzna i zewnętrzna prądnic samo- i obcowzbudnych

prądnice obcowzbudne: prąd do zasilania magneśnicy jest pobierany z innego źródłą napięcia niezależnego od prądnicy (np. akumulatorów)

prądnice samowzbudne:prąd pobierany jest z tej samej prądnicy. Regulacjęprądu wzbudzenia umożliwia rezystor w obwodzie wzbudzenia.

• Charakterystyka biegu jałowego prądnicy - zależność napięcia na zaciskach prądnicy nieobciążonej od od prądu wzbudzenia przy stałej prędkości obrotowej prądnicy. Wskutek pozostałości magnetycznej w magneśnicy, nie zaczyna sięod 0. jest taka sama dla prądnicy samowbudnej i obcowzbudnej

Prądnice samowzbudne mogą mieć uzwojenie wzbudzenia połączone równolegle z twornikiem, lub 2 uzwojenia wzbudzenia, z których jedno jest połączone równolegle, a drugie szeregowo z twornikiem - bocznikowe i szeregowo-bocznikowe.

Samowzbudzenie polega na wykorzystaniu indukcji szczątkowej magneśnicy. Podczas obracania się twornika strumień szczątkowy powoduje indukowanie się w tworniku niewielkiej siły elektromotorycznej, która wymusze w obwodzie wzbudzenia niewielki prąd, który wzmacnia pole magnetyczne wywołując większą siłę E, a przez to większy prąd wzbudzenia, w rezultacie strumień magnetyczny szybko osiąga wartość znamionową.

• Charakterystyka zewnętrzna - zależność napięcia na zaciskach prądnicy od prądu obciążenia przy stałym prądzie wzbudzenia i stałej prędkości obrotowej

Napięcie na zaciskachprądnic maleje w miarę wzrostu prądu obciążenia z uwagi na spadek napięcia na rezystancji wewnętrznej R_tw, szczególnie w prądnicach bocznikowych, bo zmniejszenie napięcia powoduje też zmniejszanie prądu wzbudzenia. Przy zmniejszeniu rezystancji obciążenia prądnicy bocznikowej prąd wzrasta do ok. 1,5x prądu znamionowego, ale jej zmniejszanie powoduje zmniejszenie się prądu, a prąd zwarcia jest mniejszy od prądu znamionowego.

11. silniki elektryczne prądu stałego - moment elektromagnetyczny

Na każdy pręt twornika działą siła F=BlI. Po podstawieniu wzoru na indukcję i wartość prądu w każdym pręcie twornika otrzymuje się : F=pI_tw/2a, więc moment elektromagnetyczny działający na twornik o N prętów wynosi: M=kI_tw (k=pN/2a - stała dla danej konstrukcji). Moment elektromagnetyczny jest proporcjonalny do iloczynu strumienia magnetycznego i natężenia prądu płynącego płynącego przez twornik

Prędkość obrotowa silnika prądu stałego jest przy danym napięciu zasilającym odwrotnie proporcjonalna do strumienia magnetycznego

Silnik bocznikowy: uzwojenie wzbudzenia jest podłączone równolegle do obwodu wirnika, prąd wzbudzenia reguluje rezystor regulacyjny, pracuje zazwyczaj przy stałej wartości prądu wzbudzenia (a więc stałym strumieniu).Podczas rozruchu silnik wytwarza moment rozruchowy, którego wartość zależy od wartości prądu w chwili włączenia silnika, SEM=0, więc prąd płynący przez uzwojenie jest zależny tylko od napięcia sieci i rezystancji twornika. Z powodu małej rezystancji wirnika prąd płynący w chwili rozruchu jest bardzo duży (ok. 20x wart znamionowej) - w celu ograniczenia go włącza siew obwór rezystory rozruchowe tak, aby prąd rozruchowy nie przekroczył 2x warto prądu znamionowego. W miarę narastania prędkości obrotowej z mniejszającego sieprądu należy stopniowo zmniejszać rezystancję.

Charakterystyka zewnętrzna silnika bocznikowego

1 - przy pominięciu wpływu oddziaływania twornika; 2 - z uwzględnieniem oddziaływania twornika

Charakterystyka zewnętrzna jest to zależność prędkości obrotowej silnika od prądu twornika przy stałym napięciu zasilającym i stałym prądzie wzbudzenia. Przy dużych obciążeniach prędkość obrotowa nieznacznie wzrasta z powodu zmniejszania się strumienia magnetycznego. Jest to wynikiem nakładania się na pole magnetyczne biegunów głównych pola powstającego od prądu twornika - tzw. oddziaływanie twornika. Zmienność prędkości obrotowej waha się od 2 do 5%.

Charakterystyka mechaniczna pozwala ocenić zachowanie się silnika w układzie napędowym.

Z warunków statecznej pracy układu napędowego wynika, że przy stałym momencie charakterystyka mechaniczna powinna być funkcją malejącą.

W przeciwnym przypadku mogłoby wystąpić rozbieganie lub utknięcie silnika. Sytuacja taka jest możliwa przy znacznej reakcji twornika o charakterze rozmagnesowującym.

Regulację prędkości obrotowej silnika bocznikowego możemy przeprowadzić przez: zmianę strumienia magnetycznego, zmianę rezystancji w obwodzie twornika, zmianę napięcia zasilającego. Zmianę wartości strumienia magnetycznego można uzyskać włączając rezystancję dodatkową do obwodu wzbudzenia. Tym sposobem możemy regulować prędkość w górę

.

Włączenie rezystancji dodatkowej w obwód twornika pozwala uzyskać regulację prędkości w dół. ,.Wadą tego sposobu regulacji prędkości obrotowej są znaczne straty energii wydzielanej w postaci ciepła w oporniku dodatkowym.

Silnik szeregowy - uzwojenie wzbudzenia jes połączone szeregowo z twornikiem, prąd wzbudzenia równy jest prądowi twornika. Podczas zwiększania momentu obciążenia prędkość obrotowa ailnika znacznie maleje.. Moment rozruchowy jest duży. Jego wadą jest skłonność do osiągania nadmiernej prędkości obrotowej podczas małych obciążeń, włączenie go na bieg jałowy grozi uszkodzenie.

Silniki szeregowe ze względu na swoje właściwości (duży moment rozruchowy i dużą rozpiętość osiąganych prędkości obrotowych) stosowane są głównie w trakcji elektrycznej (koleje, tramwaje, trolejbusy, kolejki, wózki akumulatorowe), gdzie pracują sprzęgnięte na stałe z osią pojazdu w sposób nierozłączny. W silniku szeregowym uzwojenie wzbudzające i uzwojenie twornika połączone są szeregowo, tak więc strumień zmienia się proporcjonalnie do zmian obciążenia.

Charakterystyka zewnętrzna i charakterystyka momentu silnika szeregowego

Cenną właściwością silnika szeregowego jest szybki wzrost momentu przy wzroście prądu, co pozwala na zastosowanie go do pracy w warunkach dużych przeciążeń i ciężkich rozruchów. a zatem poprzez regulację R_r od maksimum do zera osiągamy płynny wzrost prędkości obrotowej silnika od zera do wartości znamionowej.

Rozruchu silnika szeregowego dokonuje się przy obciążeniu, poprzez zmianę rezystancji rozrusznika R_r włączonego szeregowo z twornikiem. Wzrostowi rezystancji R_r odpowiada mniejsza prędkość obrotowa przy tym samym prądzie obciążenia. Regulację prędkości obrotowej w silniku szeregowym można przeprowadzać przez: zmianę strumienia magnetycznego.

Regulacja prędkości obrotowej silnika szeregowego przez bocznikowanie uzwojenia wzbudzającego

Zmianę wartości strumienia magnetycznego osiąga się przez bocznikowanie uzwojenia wzbudzenia lub uzwojenia twornika silnika szeregowego. W pierwszym sposobie, po zbocznikowaniu, przez uzwojenie magnesujące płynie mniejszy prąd i w konsekwencji wzrasta prędkość obrotowa. Regulację prędkości przez zmianę napięcia zasilającego uzyskuje się przez zmianę napięcia w sieci zasilającej lub przez łączenie szeregowe bądź szeregowo-równoległe dwóch lub więcej mechanicznie ze sobą, sprzęgniętych silników. Najbardziej rozpowszechnionym układem jest układ trakcyjny jako zespół dwóch, czterech lub sześciu silników szeregowych, które początkowo łączy się szeregowo, a następnie równolegle.

Silnik szeregowo - bocznikowy - ma 2 uzwojenia wzbudzenia, szeregowe i równoległe. Charakteryzuje się dużym momentem rozruchowym i pracąsilnika podczas niskich obciążeń.

13. transformator - budowa, zasada działania, wykresy wektorowe

TRANSFORMATOR - jest niewirującym urządzeniem elektrycznym służącym do przetwarzania enegri elektrycznej prądu zmiennego z jednej wartości napięcia na inną wartość napięcia.

Transformator składa się z trzech podstawowych elementów: rdzenia ferromagnetycznego oraz z uzwojeń: pierwotnego i wtórnego.

W celu zmniejszenia strat na prądy wirowe i histerezę magnetyczną, rdzeń transformatora jest wykonany z pakietu izolowanych blach stalowych nakrzemionych. Uzwojenia są umieszczone zazwyczaj na pionowych częściach rdzenia zwanych kolumnami. Kolumny rdzenia połączone są ze sobą jarzmami. Uzwojenie pierwotne jest przyłączone do sieci zasilającej do uzwojenia wtórnego przyłącza się odbiorniki. W transformatorze nie ma połączenia elektrycznego między uzwojeniami. Wielkością sprzęgającą jest zmienny w czasie strumień magnetyczny, który płynąc w rdzeniu ferromagnetycznym przenosi energię elektryczną z jednego uzwojenia do drugiego.

BUDOWA TRANSFORMATORA (RDZEŃ, UZWOJENIA)

Są to urządzenia służące do zmiany napięć i natężeń prądów przemiennych na zasadzie indukcji elektromagnetycznej bez udziału ruchu mechanicznego. Składa się z rdzenia i dwóch uzwojeń: pierwotnego- które pobiera energie elektryczną ze źródła (np. sieci) i wtórnego, które oddaje energię elektryczną (np. odbiornikom). W zależności od liczby uzwojeń sprzężonych magnetycznie rozróżniamy transformatory dwuuzwojeniowe i wielouzwojeniowe. Napięcia i prądy związane z uzwojeniem pierwotnym nazywamy pierwotnymi, a związane z uzwojenie wtórnym- wtórnymi.

Rdzenie transformatorów wykonane są z materiałów ferromagnetycznych, obecnie najczęściej z blachy magnetycznej walcowanej na zimno o niskiej stratności. Konstrukcja rdzenia transformatora jednofazowego najczęściej jest ramkowa, natomiast 3- fazowego- trójkolumnowa lub pięciokolumnowa. Uzwojenia wykonane są z miedzi elektrolitycznej (rzadko z aluminium). Uzwojenia głównego napięcia nawijane są drutem profilowanym w izolacji papierowej. Konstrukcja uzwojeń powinna zapewniać dobrą wytrzymałość dialektryczną izolacji oraz bardzo dobrą wytrzymałość zwarciową.

CHRAKTERYSTYCZNE STANY PRZCY TRANSFORMATORA

Stan jałowy: jest to taki stan transformatora w którym jedno z uzwojeń zasilane jest napięciem o wartości znamionowej, a uzwojenie drugie jest rozwarte. Prąd pobierany w stanie jałowym przy znamionowym napięciu w transf. 1- fazowych wynosi najczęściej 5-10% napięcia znamionowego a dla 3- fazowych może wynosić tylko ułamek procenta. Przemienny strumień magnetyczny powoduje powstanie w rdzeniu strat z histerezy oraz od prądów wirowych. Całość tych strat nazywamy stratami w rdzeniu lub stratami jałowymi. Straty mocy w uzwojeniu pierwotnym są bardzo małe i można przyjąć że cała moc jaką pobiera transformator w stanie jałowym to moc strat w rdzeniu. Prąd jałowy transf. równy prawie prądowi magnesującemu jest proporcjonalny do natężenia pola magnetycznego.

Stan zwarcia pomiarowego: napięciem zwarcia transformatora nazywamy napięcie, jakie należy przyłożyć do zacisków uzwojenia pierwotnego, aby przy zwartych zaciskach uzwojenia wtórnego spowodować przepływ prądu znamionowego w obu uzwojeniach. Napięcie zwarcia jest zazwyczaj niewielkie i wynosi kilka lub kilkanaście % napięcia znamionowego. Moc pomierzona przy zwarciu pomiarowym jest praktycznie równa mocy traconej w uzwojeniach transformatora. Moc pobierana przy zwarciu praktycznie w całości pokrywa straty obciążeniowe w uzwojeniach, co pozwala na obliczenie rezystancji zwarcia transformatora.

Stan obciążenia: występuje gdy do zacisków wtórnych jest dołączony odbiornik. W stanie obciążenia transformatora można wyznaczyć jego charakterystykę zewnętrzną oraz charakterystykę sprawności. Charakterystyką zewn. nazywamy zależność napięcia na zaciskach uzwojenia wtórnego U₂ do prądu wtórnego I₂ przy U₁=U_ZN=const., f=const., cosφ₂=const.

Charakterystyki zewnętrzne transformatora jednofazowego

Charakterystyki sprawności transformatora jednofazowego

---