VI. Потери мощности и КПД трансформатора.
V. Упрощенная схема замещения трансформатора и внешняя характеристика.
Схема замещения:
Внешняя характеристика трансформатора представляет собой зависимость между вторичным напряжением и током нагрузки при заданном первичном напряжении
при 
.
Изменение вторичного напряжения определяют в процентах
.
Если ввести понятие коэффициента нагрузки трансформатора 
, то с учетом векторной диаграммы (рис. 9.9) и соотношений (9.18) и (9.19) выражение (9.21) можно привести к виду
или 
.
По известному значению 
определяют вторичное напряжение
ПримерИзвестны номинальные данные однофазного трансформатора: мощность 
= 5 кВА, первичное напряжение 
= 400 В, вторичное напряжение 
= 120 В, а также мощность потерь при холостом ходе 
= 50 Вт, при коротком замыкании 
= 150 Вт и напряжение короткого замыкания 
% = 6,5 %.
Определить ток холостого хода, коэффициент трансформации, параметры схемы замещения, активную и реактивную составляющие напряжения короткого замыкания, ток короткого замыкания, напряжение 
и ток 
для нагрузки с параметрами 
= 4 Ом, 
= 0,8.
Указания: 1) принять ток холостого хода равным 8 % от номинального значения; 
и 
; 2) принять потери мощности в обмотках при коротком замыкании одинаковыми.
Решение. Номинальный ток первичной обмотки
ток холостого хода
коэффициент трансформации
Параметры схемы замещения
Ом;
Ом;
Ом.
В режиме короткого замыкания
Сопротивления короткого замыкания
Ом;
Ом;
Ом.
С учетом указания 2
Ом;
Ом.
Ток короткого замыкания
на первичной стороне
или 
на вторичной стороне
Для определения напряжения 
и тока при заданных параметрах нагрузки рассчитаем ток
где 
Ом;
Ом.
Коэффициент нагрузки
Изменение вторичного напряжения по (9.23)
%.
Вторичное напряжение и вторичный ток
Баланс мощности трансформатора выражается равенством
где 
– активная мощность, подведенная к первичной обмотке; 
– мощность магнитных потерь; 
– мощность электрических потерь в обмотках.
Так как 
, то мощность магнитных потерь не изменяется и при номинальном напряжении составляет 1…2 % от номинальной мощности. Мощность потерь в обмотках зависит от нагрузки, так как 
.
КПД трансформатора
Так как 
, при опытах холостого хода и короткого замыкания было получено
; 
. (9.25)
Расчет по (9.25) показывает, что с увеличением нагрузки КПД сначала быстро возрастает, при нагрузке 50…70 % от номинальной достигает максимального значения и затем уменьшается. Максимальный КПД силовых трансформаторов достигает 99,5 %.
ПримерДля трансформатора, параметры которого приведены в примере 9.1, определить КПД при = 0,8 и изменении нагрузки от холостого хода до номинальной.
Решение.Согласно (9.25)
Задаваясь различными коэффициентами нагрузки, получим
 , о.е.
| 0,25 | 0,5 | 0,75 | 1,0 |
 , о.е.
| 0,944 | 0,958 | 0,957 | 0,952 |