Отношение активной мощности отдаваемой трансформатором приемнику к активной мощности подведенной к трансформатору из сети называется его коэффициентом полезного действия.
h = Р2 / Р1,
где Р2 - активная мощность отдаваемая трансформатором приемнику, Р1 - активная мощность подведенная к трансформатору из сети.
К.П.Д. у мощных трансформаторов достигает 95 - 99 %, а у трансформаторов малой и средней мощности 70 - 90 %.
Р2 = Р1 - Рст - Рэл,
где Рст - потери мощности в стали, Рэл - электрические потери в обмотках. Эти величины определяют из опытов холостого хода и короткого замыкания.
КПД трансформатора также зависит от загруженности трансформатора и от характера нагрузки, то есть коэффициента мощности приемника.
Загрузка трансформатора в рабочем режиме оценивается коэффициентом нагрузки:
b = Р2 /Sн×cos j = I2 / I2н
где Р2 - полезная мощность трансформатора; Sн - номинальная полная мощность; cos j - коэффициент мощности нагрузки (приемника); I2 - ток во вторичной обмотке; I2н - номинальный ток вторичной обмотки.
Активная мощность отдаваемая трансформатором приемнику при любом характере нагрузки и произвольной загруженности определяется выражением:
Р2 = I2 U2 ×cos j = b× I2н ×U2×cos j = b×Sн×cos j.
Потери в стали не зависят от нагрузки и загруженности трансформатора и равны потерям холостого хода, которые определяются в опыте короткого замыкания.
Потери в обмотках пропорциональны квадрату тока. Определяются они из опыта короткого замыкания. При произвольной нагрузке трансформатора потери в обмотках рассчитываются с учетом загруженности трансформатора:
Рэл = b2×Рк,
где Рк - мощность потребляемая в опыте короткого замыкания.
В общем случае, для произвольной нагрузки КПД трансформатора определяется выражением:
.
В линиях электропередачи используются в основном трехфазные силовые трансформаторы.
Трехфазный трансформатор состоит из магнитопровода, имеющего три стержня и обмоток.
На каждом стержне размещаются две обмотки одной фазы.
Обмотки высшего и низшего напряжения каждой из фаз трансформатора размещают на стержне концентрически одна поверх другой.
Обычно ближе к стержню располагают обмотку низшего напряжения.
Обмотки изолированы друг от друга и от стержня.
Обмотки наматываются в одну сторону, каждая из которых имеет условно начало и конец.
Принято начала фаз обмоток высшего напряжения обозначать А, В, С, а их концы X, Y, Z.
Начала фаз обмоток низшего напряжения обозначают а, b, c, а их концы x, y, z.
Принцип работы трехфазного трансформатора аналогичен принципу работы однофазного трансформатора.
Применяют главным образом три способа соединения обмоток
трехфазного трансформатора: звезда-звезда, звезда-треугольник, треугольник-звезда.
Соединение звездой обозначают: Y. Соединение треугольником обозначают: D.
Символ способа соединения обмоток высшего напряжения принято писать первым, между символами ставят наклонную черту.
Иногда применяют соединение обмоток звездой с выведенной нулевой точкой.
Трехфазные трансформаторы характеризуют двумя коэффициентами трансформации: фазным и линейным.
Фазный коэффициент трансформации равен отношению числа витков фазы обмотки низшего напряжения к числу витков фазы обмотки высшего напряжения или отношению фазных напряжений этих обмоток при холостом ходе:
kф = N2/N1 = Uф2/Uф1.
Линейный коэффициент трансформации равен отношению линейных напряжений обмотки низшего напряжения к линейному напряжению обмотки высшего напряжения при холостом ходе:
kл = Uл2/Uл1.
Специальные типы трансформаторов применяемые в строительстве:
1. Понижающие трансформаторы для переносных электроламп и работы электроинструментов.
2. Трансформаторы для электропрогрева бетона.
3. Сварочные трансформаторы.