1 0. Потери и кпд трансформатора

В процессе трансформирования электрической энергии часть энергии теряется в трансформаторе на покрытие потерь. Потери в трансформаторе разделяются на электрические и магнитные. Электрические потери. Обусловлены нагревом обмоток трансформаторов при прохождении по этим обмоткам электрического тока. Мощность электрических потерь Р_э пропорциональна квад­рату тока и определяется суммой электрических потерь в первичной Р_э\ и во вторичной Р-,2 обмотках: (1.73). где т — число фаз в обмотках трансформатора (для однофазного трансформатора т = 1, для трехфазного т = 3). При проектировании трансформатора величину электрических потерь определяют по (1.73), а для изготовленного трансформа­тора эти потери определяют опытным путем, измерив мощность к. з. при номинальных токах в обмотках : (1-74) где р — коэффициент нагрузки .Электрические потери называют переменными, так как их величина зависит от нагрузки трансформатора (рис. 1.40). Магнитные потери. Происходят главным образом в магнито-проводе трансформатора. Причина этих потерь — систематическое перемагничивание магнитопровода переменным магнитным полем. Это перемагничивание вызывает в магнитопроводе два вида магнитных потерь: потери от гистерезиса Р_г, связанные с затратой энергии на уничтожение остаточного магнетизма в ферромагнитном материале магнитопровода, и потери от вихревых токов Я_вт, наводимых переменным магнитным полем в пластинах магнитопровода: . С целью уменьшения магнитных потерь магнитопровод трансформатора выполняют из магнитно-мягкого ферромагнитного материала - тонколистовой электротехнической стали. При этом магнитопровод делают шихтованным в виде пакетов из тонких пластин (полос), изолированных с двух сторон тонкой пленкой лака.

Магнитные потери от гистерезиса прямо пропорциональны частоте перемагничивания магнитопровода, т. е. частоте пере­менного тока (P_Г=f), а магнитные потери от вихревых токов пропорциональны квадрату этой частоты (Р_вт = f²) Суммарные магнитные потери принято считать пропорциональными частоте -у тока в степени 1,3, т. е. P_M=f^U3. Величина магнитных потерь зависит также и от магнитной индукции в стержнях и ярмах маг­нитопровода (Р_м В²). При неизменном первичном напряжении (U₁ = const) магнитные потери постоянны, т. е. не зависят от нагрузки трансформатора (рис. 1.40, а). При проектировании трансформатора магнитные потери определяют по значению удель­ных магнитных потерь Р_уя, происходящих в 1 кг тонколистовой электротехнической ста­ли при значениях магнитной индукции 1,0; 1,5 или 1,7 Тл и частоте перемагничивания 50 Гц: , (1.75) где В — фактическое значение магнитной индукции в стержне или ярме магнитопровода транс­форматора, Тл; В_х— магнитная индукция, соответствующая при­нятому значению удельных магнитных потерь, например В_х = = 1,0 или 1,5 Тл; G — масса стержня или ярма магнитопро­вода, кг. Коэффициент полезного действия трансформатора определяется как отношение активной мощности на выходе вторичной обмотки Рч (полезная мощность) к активной мощности на входе первичной обмотки Р₁ (подводимая мощность): Сумма потерь .Активная мощность на выходе вторичной обмотки трехфазного трансформатора (Вт) . где — номинальная мощность трансформатора, В*А; I₂ и U ₂ — линейные значения тока, А, и напряжения В. Учитывая, что получаем выражение для расче­та КПД трансформатора: