Потери и КПД трансформатора

В трансформаторе теряется энергия в обмотках и в магнитопроводе. Потери мощности в обмотках равны

Δ Р _м = I ₁² r ₁ + I ₂² r ₂ = I ₁² r _к .

Потери мощности в магнитопроводе составляют

(8,18)

Δ Р ст = GBmn Δ Р 10(	f	)1,3;
n = 5,69lg	Δ Р 15	;
Δ Р 10

где G — масса магнитопровода, кг; В_m — амплитуда магнитной индукции, Тл; Δ Р ₁₀ — удельные потери в стали, Вт/кг, при В_m = 1 Тл и f = 50 Гц; Δ Р ₁₅ — удельные потери в стали, Вт/кг, при В_m = 1,5 Тл и f = 50 Гц; f — частота тока в обмотках, Гц.

Потери в обмотках зависят от нагрузки, потери в магнитопроводе практически не зависят от нагрузки. Коэффициент полезного действия трансформатора равен

η =	P 2	=	P 2	.
P 1	P 2 + Δ Р м + Δ Р ст

где Р ₂ — мощность, отдаваемая трансформатором; P ₁ - потребляемая мощность.

Выразив активную мощность, отдаваемую трансформатором, через полную мощность Р ₂ = S ₂cos φ₂, получим

η =	S 2 cos φ2	.
S 2 cos φ2 + I 12 r к + Δ Р ст

Рис. 8.23. Зависимость КПД трансформатора от коэффи­циента загрузки

Выразив S ₂ и I ₂ через коэффициент загрузки трансформатора β, имеем М ₂ = β I _2ном, что соответствует S ₂ ≈ β S _ном, и так как U ₂≈ U _2ном, получим

(4.65a)

η =	β S 2ном cos φ2	.
β S ном cos φ2 + Δ P кβ2 + Δ P ст

где Δ P _к = Δ P _ном = I ²_1ном r _к — потери мощности в обмотках при номинальной нагрузке; Δ P _ст — потери мощности в магнитопроводе при номинальном напряжении.

На рис. 8.23 изображены графики зависимости КПД от коэффициента загрузки трансформатора при различных значе­ниях cos φ₂.

Трансформаторы большой мощности при номинальной нагрузке и cos φ₂ = 1 обладают высоким КПД, доходящим до 0,98 — 0,99. Трансформаторы малой мощности имеют КПД примерно 0,82 — 0,9.