Потери мощности в трансформаторе

Полезная мощность трансформатора

,

где φ₂ – угол сдвига фаз между U₂ и I₂, который зависит от характера нагрузки трансформатора.

Мощность, потребляемая трансформатором из сети (активная мощность)

.

Суммарная мощность потерь трансформатора Потери мощности складываются

. , где - магнитные потери в стальном сердечнике трансформатора затрачиваемые на перемагничивание сердечника (потери на гистерезис) и вихревые токи, мощность этих потерь зависит от частоты и амплитуды магнитной индукции в магнитопроводе и материала, из которого он изготовлен; при постоянном действующем значении напряжения первичной обмотки потери стали постоянны и не зависят от нагрузки, поэтому их называют постоянными потерями; для уменьшения потерь на перемагничивание сердечники трансформаторов изготавливают из электротехнической стали, которая имеет узкую петлю гистерезиса; для уменьшения потерь на вихревые токи сердечники трансформаторов набирают из тонких листов электротехнической стали изолированных друг от друга лаковой пленкой;

- тепловые потери в медных обмотках, которые зависят от токов и поэтому называются переменными потерями; потери в меди пропорциональны квадрату коэффициента нагрузки .

Коэффициент полезного действия трансформатора

.

4.8. Работа трансформатора под нагрузкой.

Для исследования работы трансформатора в этом режиме к выходным зажимам трансформатора подключают нагрузку (рис. 4.8), состоящую из нескольких соединенных параллельно резисторов. К первичной обмотке трансформатора подводят синусоидальное напряжение U₁= U_1н = const при f = f_н =const, изменяют его нагрузку I₂ от I₂=0 до I₂=1,2 I_2н и измеряют U₁, I₁, cosφ₁, I₂, U₂.

Н оминальные токи однофазного трансформатора рассчитывают исходя из формулы

где S_н – номинальная полная мощность трансформатора по паспортным данным.

По данным измерений определяют полезную мощность трансформатора Р₂ , мощность потребляемую из сети Р₁, суммарную мощность потерь ΔР_Σ, мощность потерь в стали ΔР_с и меди ΔР_м и строят характеристики I₁, P₁, U₂, h, cosφ₁ =f (P₂).

Мощности трансформатора определяется

, ,

так как нагрузка трансформатора чисто активная, то cosφ₂=1.

Суммарная мощность потерь трансформатора

ΔР_Σ=Р₁-Р₂.

Мощность потерь в меди обмоток трансформатора

,

где ΔP_сн – номинальная мощность потерь в стали сердечника (при U₁ = U_1н).

К.п.д. трансформатора: .

В номинальном режиме работы постоянные потери в стали сердечника обозначают Р₁₀, переменные потери в меди обмоток обозначают Р_кн, тогда

.

Характеристики трансформатора при его работе под нагрузкой имеют вид, как показано на рис. 4.9.