Мощность потерь и КПД трансформатора.

Уравнение баланса мощности в цепи с трансформатором

где Р₁-активная мощность, поступающая от сети питания, Р₂=U₂I₂cos j₂ – активная мощность потребителей, – суммарная мощность потерь в трансформаторе, – мощность потерь в стали, –мощность потерь в проводах обмоток.

Мощность потерь в стали магнитопровода из-за гистерезиса и вихревых токов зависит от амплитуды магнитного потока Ф_m, а так как Ф_m=const, то мощность потерь в стали не изменяется, то есть не зависит от нагрузки при постоянном значении напряжения питания U₁. Эти потери составляют 1-2% номинальной мощности. Мощность потерь в проводах обмоток зависит от нагрузки, так как .

КПД трансформатора можно рассчитать по формуле:

Так как коэффициент нагрузки и в опытах холостого хода и короткого замыкания было получено, =Р_Х, а , то КПД

.

Отсюда можно найти значение коэффициента нагрузки b, при котором КПД максимален. Приравняв нулю производную db/dt, получим:

Это значит, КПД максимален при равенстве мощностей потерь в проводах обмоток и в стали. Следовательно, оптимальный коэффициент нагрузки

.

Обычно для трансформатора =0,5¸0,25 и, значит, . Таким образом, наибольшее значение КПД трансформатора будет при нагрузке 70-50% номинальной.

Общая номинальная мощность установленных силовых трансформаторов в 4-6 раз превышает мощность генераторов, поэтому КПД трансформаторов имеет важное значение для рационального использования энергетических ресурсов. Максимальный КПД силовых трансформаторов доходит до 99,5%.