Характеристики Трансформаторов
Трансформатор потребляет из сети мощность:
где m1 – число фаз.
Часть этой мощности, как отмечалось, теряется в виде потерь в обмотках:
другая часть — в виде потерь в сердечнике на гистерезисе и вихревые токи.
Электромагнитная мощность:
передается во вторичную обмотку посредством магнитного поля.
Полезная мощность равна:
Потери в стали:
мало изменяются при изменении нагрузки и относятся к категории постоянных потерь. Потери в обмотках:
являются переменными т.к. изменяются при изменении тока. Коэффициент полезного действия трансформатора показывает соотношение между мощностью, которая передается из первичной обмотки во вторичную и обратно, и мощностью, которая преобразуется в тепло. КПД определяется по формуле:
КПД силовых трансформаторов обычно достигает 94…98%. Рассчитывают трансформаторы таким образом, чтобы КПД имел наибольшее значение при нагрузке β = 0, 5 – 0, 7 от номинальной. Обычно трансформаторы работают с некоторой недогрузкой — в области максимального значения КПД рис. 1.
Рис. 1 - Коэффициент полезного действия трансформатора
При передаче значительной реактивной мощности (при уменьшении cosφ2) КПД уменьшается, что показано на рис. 1, кривая 2.
Внешней характеристикой трансформатора называют зависимость:
при и cosφ1 = const (рис. 1).
Рис. 1 — Внешняя характеристика трансформатора
Из рис. 1 следует, что внешняя характеристика трансформатора при увеличении тока нагрузки до номинального является достаточно жесткой. Изменение напряжения составляет всего несколько процентов и зависит от характера нагрузки, что находится в соответствии с векторной диаграммой (рис. 1 другой статьи).
При активной и активно-индуктивной нагрузке напряжение уменьшается, при активно-емкостной нагрузке оно может несколько возрастать. На практике величина изменения напряжения обычно рассчитывается по приближенной формуле:
где β = I2/I2н нагрузка трансформатора в относительных единицах;
Изменением напряжения двухобмоточного трансформатора при заданной нагрузке называется выраженная в процентах от номинального вторичного напряжения разность:
где U2o и U2н — вторичные напряжения при холостом ходе и при нагрузке.
Существуют определенные ГОСТом допустимые нормы изменения напряжения трансформатора при номинальной нагрузке. Часто в конструкции трансформатора предусматривается возможность в небольших пределах регулировать вторичное напряжение путем изменения числа витков первичной или вторичной обмоток, имеющих дополнительные выводы.
Физически влияние величины нагрузки на вторичное напряжение объясняется изменением (увеличением) падения напряжения на сопротивлениях обмоток трансформатора при увеличении тока нагрузки I2 (или I2’).
