L

Fig.1.15. Caracteristicile externe ale transformatorului pentru sarcini cu caracter divers

a creşterea curentului de sarcină I₂, pentru o sarcină rezistivă tensiunea U₂ se micşorează deoarece produsul I₂Z₂ creşte iar primul termen din ecuaţia (1-31) rămâne constant (fig.1.16,a), deoarece I₂ este perpendicular la .

P entru o sarcină, de exemplu, activ-inductivă la sporirea curentului de sarcină produsul I₂Z₂ creşte şi tensiunea U₂ la borne se micşorează. În acest caz curentul de sarcină are două componente (fig.1.16,b): activă şi reactivă. Componenta reactivă I_2r produce un flux magnetic de reacţie, care compensează parţial fluxul util  şi prin urmare U₂ descreşte mai repede conform expresiei (1-31).

Pentru cazul unei sarcini de caracter activ-capacitiv (fig.1.16, c) produsul I₂Z₂ contribuie de asemenea la micşorarea tensiunii. Însă curentul de sarcină în acest caz avansează în raport cu fazorul E₂. Acest curent fiind descompus în componentele activă şi reactivă, observăm că componenta reactivă produce un flux magnetic care contribuie la sporirea fluxului util  şi prin urmare a tensiunii U₂. După cum s-a constatat din numeroasele încercări, creşterea valorii E₂ este mai considerabilă decât creşterea produsului I₂Z₂ . Prin urmare, pentru sarcina capacitivă tensiunea la bornele transformatorului creşte.

1.6. Randamentul transformatorului

Una din caracteristicile de bază ale transformatorului este randamentul. Această mărime caracterizează din punct de vedere economic performanţa transformatorului, adică ce parte de putere activă consumată de transformator este transformată şi restituită consumatorului.

Prin definiţie randamentul este egal cu raportul dintre puterea activă cedată consumatorului şi puterea activă consumată din reţea

(1-32)

unde P₁ este puterea absorbită, P₂ – puterea cedată

(1-33)

- pierderile în miezul feromagnetic.

Neglijând curentul de funcţionare în gol şi acceptând că , obţinem pentru pierderile electrice

(1-34)

Luând în consideraţie că

,

expresia (1-34) poate fi scrisă astfel:

(1-35)

Puterea utilă a transformatorului poate fi exprimată astfel:

(1-36)

Înlocuind(1-33), (1-35), (1-36) în (1-32), obţinem:

. (1-37)

După cum s-a indicat pierderile în miezul feromagnetic sunt proporţionale cu pătratul tensiunii aplicate la bornele primarului. Tensiunea de reţea aplicată la bornele primarului este practic constantă, de aceea şi pierderile magnetice sunt numite constante.

Pierderile din înfăşurările transformatorului depind de pătratul curentului. Prin urmare, aceste pierderi variază la variaţia curentului de sarcină şi se numesc variabile.

Valoarea maximă a randamentului în funcţie de factorul de încărcare poate fi determinată prin derivarea expresiei (1-37) în raport cu . Egalând cu zero expresia pentru derivată

(1-38)

pentru _max obţinem: (1-39)

Înlocuind _max în (1-38), obţinem că:

(1-40)

Valoarea maximă a randamentului, după cum se observă se obţine pentru (fig.1.17). Însă transformatoarele moderne de putere, produse în ţară şi în străinătate, se proiectează cu raportul dintre pierderi:

ceea ce dovedeşte că valoarea maximă a randamentului se obţine pentru