53. Кпд трансформатора. Потери в трансформаторе.
Коэффициент полезного действия трансформатора определяется отношением мощности P2, отдаваемой трансформатором в нагрузку, к мощности Р1, потребляемой из сети:
η = P2 / P1
Коэффициент полезного действия характеризует эффективность преобразования напряжения в трансформаторе.
При практических расчетах коэффициент полезного действия трансформатора вычисляют по формуле
η = 1 - (∑P - (P2 + ∑P),
где ∑P = Pэл + Pмг - полные потери в трансформаторе.
Эта формула менее чувствительна к погрешностям в определении P1 и P2 и поэтому позволяет получить более точное значение коэффициента полезного действия.
Полезная мощность, отдаваемая трансформатором в сеть вычисляется по формуле
P2 = m х U2н х I2н х kнг х Cosφ2 = kнг х Sн х Cosφ2,
где kнг=I2/I2н - коэффициент нагрузки трансформатора.
Электрические потери в обмотках определяются из опыта короткого замыкания трансформатора
Pэл = kнг2 х Pк,
где Рк = rk х I21н - потери короткого замыкания при номинальном токе.
Потери в стали Рмг определяются из опыта холостого хода рмг = Ро
Они принимаются постоянными для всех рабочих режимов работы трансформатора, так как при u1 = const ЭДС Е1 в рабочих режимах меняется незначительно.
Исходя из всего выше сказанного, коэффициент полезного действия трансформатора можно определить по следующей формуле:
η = (Po + kнг2 х Pк) / (kнг х Sн х Cosφ2 + Po + kнг2 х Pк),
Анализ этого выражения показывает, что коэффициент полезного действия трансформатора имеет максимальное значение при нагрузке, когда потери в обмотках равны потерям в стали.
Рис. 1. Определение оптимального значения коэффициента нагрузки трансформатора
Отсюда получаем оптимальное значение коэффициента нагрузки трансформатора:
kнгопт = √Po/Pк
В современных силовых трансформаторах отношение потерь Рo/Р1 = (0,25 - 0,4), поэтому максимум η имеет место при kнг = 0,5 - 0,6 (рис.1).
Из кривой η(кнг) видно, что трансформатор имеет практически постоянный коэффициент полезного действия в широком диапазоне изменения нагрузки от 0,5 до 1,0. При малых нагрузках η трансформатора резкого снижается.
54. Применение трансформатора в технике.
Применение трансформаторов
• В электросетях
• В источниках питания
• Разделительные трансформаторы
• Импульсные трансформаторы
• Измерительные трансформаторы
• Измерительно-силовые трансформаторы
• Согласующие трансформаторы
• Фазоинвертирующие трансформаторы
В промышленности, на транспорте, в строительстве применяется многоспециальных силовых трансформаторов различных типов для электропечей, питания ртутных выпрямителей, электросварочных агрегатов, запуска мощных электродвигателей и др.
Наряду с трансформаторами применяются автотрансформаторы — силовые, регулировочные и др., а также силовые трансформаторы для последовательного включения — так называемыевольтодобавочные.
Для измерения тока и напряжения служат измерительные трансформаторы. Высокие напряжения для испытания и исследования оборудования высокого напряжения получают при помощи.испытательных трансформаторов:
К трансформаторостроению относятсяреакторы различных типов — токоограничивающие, для компенсирования емкости линий электропередач высокого напряжения, заземляющие и т. п.,дугогасящие катушки и другие подобные аппараты.