Коэффициент полезного действия трансформатора

К.п.д. трансформатора определяется по формуле:

η = Р₂ / (Р₂ + Рэ + Рм)

Где – Р₂ = U₂I₂cosφ₂, мощность выделяемая в нагрузке, Рэ – электрические потери в трансформаторе, Рм – магнитные потери в трансформаторе. Т.о. для определения к.п.д. предварительно нужно определить электрические и магнитные потери. Для определения электрических и магнитных потерь проводятся опыты короткого замыкания и холостого хода.

Электрические потери - это тепловые потери возникающие в обмотках трансформатора и они вызываются токами протекающими в обмотках. Электрические потери изменяются при изменениинагрузки.

Магнитные потери – это потери возникающие в ферромагнитном сердечнике в результате его перемагничивания и тепловые потери вызываемые в сердечнике вихревыми токами. Магнитные потери пропорциональны напряжению сети и при неизменном напряжении сети являются величиной постоянной не зависящей от нагрузки трансформатора.

Электрические потери, при проведении опыта короткого замыкания будут такими же, как и в номинальном режиме, т.к. при проведении этого опыта в обмотках трансформатора устанавливаются номинальные токи, а электрические потери пропорциональны токам в обмотках трансформатора. Магнитные потери пропорциональны напряжению на первичной обмотке, а т.к. в опыте короткого замыкания к первичной обмотке подводится незначительное напряжение Uк ≈ 0,1U₁ном, то и магнитные потери незначительны. Т.о., пренебрегая незначительными магнитными потерями, можно считать, что вся мощность измеренная при проведении опыта короткого замыкания является мощностью электрических потерь.

Магнитные потери в режиме холостого хода будут такими же как и в номинальном режиме т.к. они пропорциональны напряжению сети а в режиме холостого хода к первичной обмотке подводится номинальное напряжение. Электрические потери, вызываются токами протекающими в обмотках. Т.к. в режиме холостого хода ток во вторичной обмотке отсутствует, а в первичной обмотке протекает лишь небольшой ток не превышающий 10 % от номинального, то и электрические потери в этом режиме незначительны. Т.о., пренебрегая незначительными электрическими потерями, можно считать, что вся мощность измеренная при проведении опыта холостого хода является мощностью электрических потерь.

Величина к.п.д. трансформатора зависит от его нагрузки, т.к. при увеличении нагрузки увеличиваются электрические потери в обмотках трансформатора. Кроме того, она тем больше, чем выше коэффициент мощности потребителя cosφ₂. Наибольший к.п.д. трансформатор имеет при нагрузке, которая составляет 50—70 % от номинальной, что соответствует средней эксплуатационной нагрузке транс­форматора.

Потери энергии в трансформаторе в целом относительно невелики. В зави­симости от мощности трансформатора к. п.д. имеет величину от η = 0,96 (при Sном = 5 кВ-А) до 0,995 (Sном—десятки тысяч кВ-А).