4.2. Режимы работы трансформатора. Коэффициент полезного действия трансформатора

Различают несколько режимов работы трансформатора:

1) номинальный режим, т.е. режим при номинальных (паспортных) значениях напряжения = и тока = первичной обмотки трансформатора;

2) рабочий режим, при котором напряжение первичной обмотки близко к номинальному значению или равно ему: , а ток ≤ при подключенной нагрузке;

3) режим холостого хода, при котором цепь вторичной обмотки разомкнута ( ) или подключена к вольтметру, имеющему очень большое сопротивление нагрузки;

4) режим короткого замыкания, при котором вторичная обмотка коротко замкнута

( ) или подключена к амперметру, имеющему очень малое сопротивление.

Коэффициент полезного действия трансформатора определяется отношением активной мощности на выходе трансформатора к активной мощности на его входе

η = / или η % = ( / ) ∙ 100% = (96-99)% . Поступившая от сети мощность может быть выражена через полезную мощность и мощность потерь в трансформаторе. Электрические потери в трансформаторе складываются из потерь в меди и потерь в стали . Потери в меди зависят от нагрева проводов обмоток. Потери в стали вызваны наличием гистирезиса и вихревых токов в сердечнике магнитопровода. Поэтому КПД трансформатора

η = , (4.7)

где потери в меди =R ∙I + R ∙I - зависят от нагрузки и называются переменными потерями; потери в стали - определяются значением магнитного потока и называются постоянными потерями.

Основными потерями трансформатора являются потери в стали. Для их измерения в заводских испытаниях используют опыт холостого хода (рис.4.3).

Рис.4.3. Схема для измерения потерь мощности в стали трансформатора

Автотрансформатор TV1 питается сетевым напряжением . К первичной обмотке трансформатора TV2 подводится номинальное напряжение = U ном. В режиме холостого хода вторичная обмотка трансформатора разомкнута или включена на вольтметр V . Напряжение холостого хода U = E . Ток в первичной обмотке трансформатора = I (3-5)% I ном. Ваттметр W измеряет потери мощности в стали . Коэффициент трансформации трансформатора . Активное, полное и реактивное сопротивления первичной обмотки трансформатора определяются по формулам: , , .

Для измерения потерь мощности в меди используют опыт короткого замыкания (рис.4.4).

Рис.4.4. Схема для измерения потерь мощности в меди трансформатора

Вторичная обмотка трансформатора TV2 закорочена через амперметр А2 . С автотрансформатора TV1 первичная обмотка трансформатора TV2 питается напряжением = U (3-5)% U ном, при этом амперметр А1 должен показывать ток =I ном. Ваттметр W измеряет потери мощности в меди . Коэффициент трансформации трансформатора . Активное, полное и реактивное сопротивления первичной обмотки трансформатора определяются по формулам: , , .