Sprawność transformatora

Sprawność transformatora określa stosunek mocy P2 dostarczonej przez transformator do obciążenia do mocy P1 pobieranej przez sieć:

η = P2 / P1

Sprawność charakteryzuje sprawność przetwarzania napięcia w transformatorze.

W praktycznych obliczeniach sprawność transformatora oblicza się według wzoru

η = 1 — (∑P — (P2 + ∑P),

gdzie ∑P = Pmail + Pmg — straty całkowite w transformatorze.

Formuła ta jest mniej wrażliwa na błędy w wyznaczaniu P1 i P2, a zatem pozwala na uzyskanie dokładniejszej wartości sprawności.

Moc netto dostarczaną przez transformator do sieci oblicza się według wzoru

P2 = m NS U2n NS I2n NS kng NS Cosφ2 = kng NS Сn NS Cosφ2,

gdzie kng = I2 / I2n — współczynnik obciążenia transformatora.

Straty elektryczne w uzwojeniach są określone przez doświadczenie zwarciowe transformatora.

Pmail = kng2 NS PTak,

gdzie Pk = rk x I21n — straty zwarciowe przy prądzie znamionowym.

Straty w stali Rmg określa się na podstawie testu biegu jałowego rmg = Ro

Przyjmuje się, że są one stałe dla wszystkich trybów pracy transformatora, ponieważ gdy u1 = const SEM E1 w trybach pracy zmienia się nieznacznie.

Na podstawie powyższego sprawność transformatora można określić za pomocą następującego wzoru:

η = (Po + kng2 NS PSe) / (kng NS Сn NS Cosφ2 + Po + kng2 NS PSe),

Z analizy tego wyrażenia wynika, że ​​sprawność transformatora ma maksymalną wartość przy obciążeniu, gdy straty w uzwojeniach są równe stratom w stali.

Ryż. 1. Wyznaczanie optymalnej wartości współczynnika obciążenia transformatora

Z tego otrzymujemy optymalną wartość współczynnika obciążenia transformatora:

kngopt = √ Po / PByć

W nowoczesnych transformatorach mocy współczynnik strat Po/ P1 = (0,25 — 0,4); dlatego maksimum η występuje przy kng = 0,5 — 0,6 (rys. 1).

Z krzywej η (kng) widać, że transformator ma prawie stałą sprawność w szerokim zakresie zmian obciążenia od 0,5 do 1,0. Przy małych obciążeniach η transformatora gwałtownie spada.

Podstacja transformatorowa