Работа трансформатора под нагрузкой. КПД трансформатора

         Потери в стали определяются величиной и частотой изменения магнитного потока в сердечнике трансформатора, а так как поток почти не зависит от нагрузки, то потери в стали остаются почти постоянными и равными потерям в режиме ХХ.

Поскольку потери в меди обмотки пропорциональны квадрату действующего значения тока, через нее протекающего, последние могут быть определены из упрощенной схемы замещения трансформатора (рис 2-) в режиме КЗ.

- потери в меди при номинальном  токе первичной обмотки,

- потери в меди при токе, отличном  от номинального,

Активную мощность в нагрузке трансформатора можно вычислить по формуле:

 

где - полная мощность в нагрузке трансформатора в номинальном режиме. Теперь выражение, определяющее КПД трансформатора можно записать в виде:

Эта формула рекомендована ГОСТом для определения КПД трансформатора.

анализ полученного выражения показывает, что КПД неоднозначно зависит от коэффициента нагрузки b и является функцией характера нагрузки, что иллюстрируется кривыми, приведенными на рис. 6

Рис. 6

 При b =0, h =0. С ростом отдаваемой мощности h увеличивается, т.к. в энергетическом балансе уменьшается удельное значение потерь в стали, имеющих приблизительно постоянное значение.

При некотором значении КПД достигает максимума, после чего начинает уменьшаться с ростом тока нагрузки. Причиной этого является увеличение потерь в меди, возрастающих пропорционально квадрату тока (или), в то время как полезная мощность растет пропорционально b. Значение можно получить из условия.

 

при этом

 

, следовательно КПД имеет максимум при такой нагрузке, при которой потери в меди трансформатора равны потерям в стали. Для трансформаторов большей мощности

=0,5 - 0,7, при этом =0,995. Трансформаторы  малой мощности рассчитывается  как, чтобы =1, тогда =0,7 – 0,9. При уменьшении  величины КПД уменьшается, т.к. возрастают  токи, при которых трансформатор имеет заданную мощность.