Напряжение обмоток трансформатора можно рассчитать по формулам:
(6)
(7)
где – напряжение первичной и вторичной обмоток, В;
– число витков первичной и вторичной обмоток, шт;
– ЭДС первичной и вторичной обмоток, В;
(8)
– магнитный поток, Вб;
– частота тока, Гц.
В формулах (6) и (7) напряжение приблизительно равно ЭДС ( и , если пренебречь потерями напряжения в обмотках).
Мощность трансформатора определяется по формуле:
(9)
где – количество фаз;
– фазные напряжения первичной и вторичной обмоток, В;
- фазные токи первичной и вторичной обмоток, А.
Потери короткого замыкания трансформатора:
(10)
где и – активное сопротивление короткого замыкания трансформатора, приведенное соответственно к первичной и вторичной обмоткам, Ом.
Схема замещения (Т – образная) трансформатора приведена на рисунке 15.
Рисунок 15 - Т–образная схема замещения трансформатора
На рисунке 15 приняты следующие обозначения: - фазное напряжение первичной обмотки трансформатора, В; - сопротивления первичной обмотки, Ом; - приведенные сопротивления вторичной обмотки, Ом; - сопротивления намагничивающей ветви, Ом; - ток первичной обмотки, А; - намагничивающий ток, А; - приведенный ток вторичной обмотки, – приведенное фазное напряжение вторичной обмотки трансформатора, В.
Параметры схемы определятся из опыта короткого замыкания и холостого хода. При коротком замыкании вторичной обмотки:
(11)
где – потери короткого замыкания, Вт;
– номинальный ток первичной обмотки трансформатора, А;
– фазное напряжение короткого замыкания первичной обмотки, В;
– индуктивное сопротивление короткого замыкания трансформатора, приведенное к первичной обмотке, Ом.
При коротком замыкании первичной обмотки:
(12)
где - приведенный номинальный ток вторичной обмотки трансформатора, А;
- приведенное фазное напряжение короткого замыкания вторичной обмотки, В;
– полное сопротивление короткого замыкания приведенное ко вторичной обмотке, Ом;
– индуктивное сопротивление короткого замыкания трансформатора, приведенное ко вторичной обмотке, Ом.
Если нет других данных, можно считать сопротивления первичной и приведенное вторичной обмоток приблизительно одинаковыми, т.е.
(13)
Параметры намагничивающей ветви:
(14)
где - потери холостого хода, Вт;
- холостой ток трансформатора, А;
– полное сопротивление намагничивающей ветви, Ом;
– фазное напряжение холостого хода (номинальное), А.
Следует помнить, что номинальное напряжение трансформатора определено в режиме холостого хода. При нагрузке трансформатора напряжение уменьшается на значение напряжения короткого замыкания. К примеру, напряжение на вторичной стороне при номинальной нагрузке определяется следующим образом:
(15)
Суммарная нагрузка параллельно работающих трансформаторов определяется по формуле:
= , (16)
где – нагрузка первого и второго трансформаторов, А;
– уравнительный ток, появляющийся при несоблюдении условий параллельной работы, А.
где – фазные напряжения первого и второго трансформаторов, определяются по формулам (6), (7), (15);
– сопротивления короткого замыкания первого и второго трансформаторов, Ом.
Уравнительный ток при неодинаковых группах соединения обмоток трансформаторов определяется по формуле:
(18)
где - напряжение между второй парой одноименных вводов трансформатора, при соединенной первой паре, В; (определяется по векторной диаграмме).
Коэффициент полезного действия трансформатора определяется по формуле:
(19)
где: – степень загруженности трансформатора;
(20)
и - соответственно реальный и номинальный токи вторичной стороны трансформатора, А;
– фазное напряжение вторичной стороны трансформатора, В;
– коэффициент мощности на нагрузке трансформатора;
– потери короткого замыкания трансформатора при номинальной нагрузке, Вт;
– потери холостого хода трансформатора, Вт.