Приведенные при рассмотрении принципа действии трансформатора соотношения справедливы лишь для идеального трансформатора, в котором пренебрегают сопротивлениями обмоток и потерями в сердечнике и считают, что магнитный поток замыкается только по сердечнику. В реальных условиях необходимо учитывать падения напряжения в обмотках и фактическую картину распределения магнитных полей. В частности, при холостом ходе МДС F0 кроме основного магнитного потока взаимоиндукции Ф0, замыкающегося по сердечнику, создает магнитный поток рассеяния Фрс1, который замыкается, в основном, по воздуху и сцепляется только с первичной обмоткой (рис. 1).
Рис. 1 — Холостой ход однофазного трансформатора
Под действием этого магнитного потока в первичной обмотке индуктируется ЭДС самоиндукции ерс1, действующее значение которой обычно рассчитывают по соотношению
где хрс1 — индуктивное сопротивление рассеяния первичной обмотки.
Для упрощения записи это сопротивление часто обозначают просто х1 Оно равно
где L1 — индуктивность рассеяния, определяемая по специальным формулам.
Таким образом, реально существующий магнитный поток рассеяния Фрс1 первичной обмотки и соответствующая ему ЭДС Ерс1 учитываются путем введения некоторого индуктивного сопротивления рассеяния х1, падение напряжения на котором уравновешивает ЭДС, т.е. в векторной форме равенство
записывают в виде
Такой подход значительно упрощает анализ и расчет режимов работы трансформатора. Сопротивление х1 практически постоянно, а величина Ерс1 пропорциональна току первичной обмотки.
Полное сопротивление первичной обмотки, кроме сопротивления х1 учитывает также активное сопротивление r1, т.е.
Электрическая схема замещения фазы первичной обмотки трансформатора на холостом ходу полностью аналогична схеме замещения катушки со стальным сердечником (рис. 2).
Рис. 2 — Электрическая схема замещения фазы трансформатора на холостом ходу
Уравнение электрического равновесия трансформатора для режима холостого хода может быть записано в виде
или
Таким образом, подводимое к первичной обмотке напряжение уравновешивается ЭДС самоиндукции Е10 и падением напряжения на сопротивлениях r1 и х1 обмотки. Поскольку падение напряжения достаточно мало, последнее уравнение для режима холостого хода часто записывают в виде
Векторная диаграмма трансформатора в режиме холостого хода является графической иллюстрацией и решением уравнений
Векторы 
как это следует из уравнений
отстают от вектора Фом на 90° (рис.3). Величина напряжения U20 =Е20 отличается от Е10 в отношении коэффициента трансформации. Ток холостого хода I0 не синусоидален и его представляют в виде двух составляющих: I0а — активной, определяющей потери энергии в стали сердечника и в обмотке; I0р — реактивной, необходимой для создания МДС F0 и потоков Ф0 и Фрс1.
Рис. 3 — Векторная диаграмма холостого хода трансформатора
Таким образом, можно записать
Обычно I0а<< I0р и приближенно считают, что в режиме холостого хода ток I0, в основном, намагничивающий, т.е.
I0 ≈ I0р.
В целом вектор тока опережает вектор Фо на некоторый угол δ, называемый углом потерь
где rm и xm – активное и индуктивное сопротивления ветви намагничивания.
Следует отметить, что на рис. 3 векторы
показаны для наглядности в сильно увеличенном масштабе.
