Потери мощности и КПД трансформатора

Коэффициентом полезного действия (КПД) трансформатора называется отношение

(33)

где

– мощность, потребляемая трансформатором из сети;

– мощность, отдаваемая нагрузке.

Очевидно, что Р ₁ > Р ₂ на величину потерь в трансформаторе, то есть,

где: – потери в трансформаторе.

Эти потери складываются из магнитных и электрических потерь:

(34)

Так как в трансформаторе пропорциональны основному магнитному потоку в магнитопроводе, то при неизменном номинальном первичном напряжении эти потери остаются практически постоянными, равными потерям в режиме ХХ:

(35)

Электрические потери – это потери в обмотках трансформатора (потери в меди).

Пренебрегая током намагничивания трансформатора, электрические потри потери можно выразить:

где , а

(36)

Таким образом, электрические потери, то есть потери в меди, определяются мощностью потерь при КЗ и зависят от нагрузки трансформатора.

Выразим КПД через коэффициент нагрузки β:

тогда

(37)

Проведя несложные преобразования и учитывая, что и так как получим (37,а):

(37,а)

Из этого выражения следует, что КПД зависит от нагрузки, номинальной мощности трансформатора и от потерь в трансформаторе.

Зависимость КПД от нагрузки имеет вид (рис.11).

Рис. 11. Зависимость КПД трансформатора от нагрузки

Максимальный КПД, соответствующий значению коэффициента нагрузки достигается при нагрузке, составляющей (50 – 70)% от номинальной. Его значение можно определить, как максимум функции (37), и он соответствует коэффициенту нагрузки

(38)

Из этого выражения следует, что трансформатор проектируется так, чтобы максимальное значение КПД достигалось при наиболее вероятной нагрузке, равной примерно (0,5 – 0,7) от номинальной.

Силовые трансформаторы имеют обычно высокий КПД. Так, у мощных трансформаторов он достигает 98 – 99%, а у трансформаторов малой мощности – 82 – 90%.

Дата добавления: 2015-07-15