Коэффициент полезного действия трансформатора

Под КПД трансформатора понимается отношение активной мощности отдаваемой в нагрузку к активной мощности, потребляемой от сети [1]:

, (2.30)

где P_c – потери в сердечнике (динамические и статические);

– потери в обмотках ( – сопротивление обмоток, приведённое к вторичной цепи).

Трансформатор может работать не только в номинальном режиме. Для оценки степени загрузки трансформатора по току вводят понятие коэффициента загрузки , где I_2Н – номинальный ток трансформатора. Тогда и (2.30) принимает вид

(2.31)

Потери в сердечнике P_c – не зависят от коэффициента загрузки β ( то есть от тока I ₂ , это потери холостого хода ).

Если исследовать (2.31) на экстремум по β, то КПД будет иметь максимум ( ) при , что соответствует β_ОПТ = 0,5…0,6. На рис. 2.28 показана зависимость этих потерь и КПД от .

Рисунок 2.28 – Зависимость КПД от коэффициента загрузки

Потери в обмотках пропорциональны квадрату коэффициента загрузки. При постоянной нагрузке устанавливают β = 1, что выполняется в маломощных трансформаторах. В мощных трансформаторах при изменяющейся нагрузке выбирают β ≈ β_ОПТ, что соответствует наименьшим потерям. Крутизна этой зависимости невысокая, максимум выражен слабо и, поэтому, условие не является строгим. Для примера приведём практические значения КПД и коэффициента мощности ( ) для маломощных трансформаторов при частоте 50 Гц. Они представлены на рис. 2.29 [31].

Рисунок 2.29 – Зависимость КПД и коэффициента мощности от

выходной мощности трансформатора

На рисунке 2.29 буквой Р обозначена активная мощность нагрузки трансформатора. Видно, что с ростом выходной мощности растут и энергетические показатели трансформатора.