Робота трансформатора під навантаженням.

При роботі однофазного трансформатора на деяке навантаження (рис. 18, а) у вторинній обмотці проходить струм І₂.

Рис. 18 Робота трансформатора під навантаженням
а – схема роботи; б – зовнішні характеристики

Цей струм створює в сердечнику трансформатора магнітний потік Ф₂, направлений згідно закону Ленца назустріч основному магнітному потоку Ф₁ і, таким чином, розмагнічує сердечник. В результаті цього е р с Е₁ зменшується. Але в трансформаторі завжди повинна зберігатися умова електричної рівноваги, тобто

Форм. 42

Оскільки напруга U₁ мережі, до якої підключена первинна обмотка трансформатора, завжди підтримується постійною, величина е р с Е₁ повинна зберігати постійне значення.

Проте е р с Е₁ через розмагнічуючу дію потоку Фг зменшується і це зменшення порушує рівновага між нею і напругою U₁. Внаслідок цього зростає струм первинної обмотки І₁, а отже, і магнітний потік Ф₁. завдяки чому компенсується дія потоку Ф₂, що розмагнічується.

Таким чином, при збільшенні навантаження трансформатора, тобто при збільшенні струму І₂ у вторинній обмотці, автоматично збільшуватиметься струм І₁ в первинній обмотці, а отже, збільшуватиметься і потужність, споживана з мережі.

Співвідношення між струмами в первинній і вторинній обмотках, як вище вже наголошувалося, виражається формулою

Форм. 43

де k — коефіцієнт трансформації.

При зміні навантаження трансформатора від нуля до номінального, падіння напруги в його обмотках збільшується а напруга на затисках вторинної обмотки зменшується. Це зменшення напруги в сучасних трансформаторах складає 2—3% номінальної напруги.

На рис. 18 б приведені зовнішні характеристики трансформатора, що є графіками залежності напруги U₂ від струму навантаження І₂ при незмінній напрузі на затисках первинної обмотки. Один графік дано для випадку активного навантаження а інший — для сумісного навантаження активно-індуктивного

Потужність та коефіцієнт корисної дії трансформатора (ККД)

Потужність, що підводиться до первинної обмотки трансформатора, називається первинною потужністю і визначається по формулі

Форм. 44

Потужність, що отримується на затисках вторинної обмотки трансформатора, називається вторинною потужністю і визначається по формулі

Форм. 45

Потужність Р₁, завжди дещо більше потужності Р₂ на величину втрат потужності в трансформаторі. Ці втрати складаються з втрат на нагрівання обмоток і втрат в сталі сердечника на гістерезис і вихрові струми. Втрати на нагрівання обмоток залежать від навантаження трансформатора і збільшуються із зростанням навантаження. Втрати в сталі не залежать від навантаження і тому є постійними.

Відношення вторинною, або корисною, потужності трансформатора до первинної, або споживаною, потужності називається коефіцієнтом корисної дії трансформатора, тобто

Форм. 46

Втрати в трансформаторах відносно малі, тому їх к. к. д. достатньо високий. Так, наприклад, к. к. д. трансформаторів малої потужності складає 92—93%, а трансформаторів великої потужності — 98—99%.