Коэффициент полезного действия трансформатора

Коэффициент полезного действия (КПД) трансформатора определяется отношением активной мощности Р ₂ на выходе трансформатора к активной мощности Р ₁ на его входе

.

Мощные современные трансформаторы могут иметь КПД больше 99%. В таких случаях мощности Р ₂ и Р ₁ настолько близки, что не существует измерительных приборов, способных их отличить. Поэтому КПД определяют косвенным методом, основанном на прямом измерении мощности Р ₂ и мощности потерь D Р.

Так как:

,

то:

(11.10)

Мощность потерь в трансформаторе равна сумме мощностей потерь в магнитопроводе - Р_С и в проводах Р_пр. Потери в магнитопроводе пропорциональны напряжению первичной обмотки U ₁. Обычно трансформаторы работают при номинальном напряжении первичной обмотки. Поэтому считают Р_С = const. Их определяют в опыте холостого хода.

Потери в проводах обмоток определяются токами обмоток, которые в свою очередь зависят от характера нагрузки. Так как нагрузка силовых трансформаторов часто изменяется, то и потери в проводах переменные. Найдем выражение, удобное для их учета.

Для этого вспомним, что ток холостого хода трансформатора пренебрежимо мал, в сравнении с номинальным. Поэтому будем полагать, что в рабочем режиме:

.

Воспользовавшись понятием коэффициентом загрузки трансформатора, можем записать:

.

Теперь выражение (11.4) можно записать в виде:

(11.11)

где - мощность потерь в проводах обмоток при номинальных токах, определяется в опыте короткого замыкания.

Мощность на выходе трансформатора определяется известным выражением

(11.12)

Так как , то и . Тогда, применяя коэффициент загрузки трансформатора, перепишем (3.36) в виде:

, (11.13)

где S_H - номинальная полная мощность трансформатора.

Подставляя (11.11) и (11.13) в (11.10) получаем окончательное выражение для КПД:

Выражение показывает, что КПД трансформатора зависит от значений коэффициента мощности нагрузки - cos j ₂ и от коэффициента загрузки - К_З.

На практике максимум КПД достигается при средней нагрузке, когда К_З = 0,7¸ 0,5, а