2. Потери и кпд трансформатора
При передаче электрической энергии из первичной обмотке во вторичную в трансформаторе возникают потери мощности - потери в обмотках (рм) и потери в стали сердечника (рст), т.е. p = рм + рст.
Высокие значения КПД мощных трансформаторов не позволяют определить его с достаточной точность путем непосредственного измерения потребляемой Р1 и полезной Р2 мощностей. В таких трансформаторах КПД определяют косвенным путем: по данным опытов холостого хода и короткого замыкания.
Мы уже отмечали, что в режиме холостого хода потребляемая мощность практически равна потерям в стали, поэтому рст = Р0. При изменении нагрузки от нуля до номинального значения потери в стали остаются практически постоянными, т.к. частота тока постоянна по условиям работы, а магнитный поток и индукция в сердечнике изменяются весьма не существенно (рст ≡ f1,5B2).
В режиме короткого замыкания потребляемая мощность идет на покрытие потерь в обмотках. Учитывая, что в этом случае I’2 = I1, можно записать.
где Рк – потери короткого замыкания (потери в обмотках) при номинальном токе.
Коэффициентом полезного действия трансформатора называют отношение полезной мощности к потребляемой
(2.20)
На паспорте трансформатора указывается полная мощность Sном. С учетом понятия коэффициента нагрузки
П
одставляя
значение Р2,
потерь холостого хода и короткого
замыкания в (2.20), получим
(2.21)
Ф
ормула
(2.21) показывают, что зависимость КПД от
величины нагрузки носит нелинейный
характер. Приравняв нулю первую
производную и решив полученное уравнение,
найдем условие, при котором КПД приобретает
максимальное значение
Последнее означает, что максимум КПД наступает при такой нагрузке, при которой постоянные потери становятся равными переменным, зависящим от квадрата тока.
Обычно Рк = (3 ÷ 4)Р0 , поэтому
Зависимости потерь и КПД трансформатора от величины нагрузки показаны на рис. 2.17. На рис. 2.18 построены графики КПД при разных характерах нагрузки. Видно, что с уменьшением cos КПД уменьшается, т.к. увеличиваются токи необходимые для передачи той же полезной мощности (P = UIcos ).
КПД мощных трансформаторов достигает величины 0,96 ÷ 0,99, маломощных - 0,6 ÷ 0,92.
