Трансформаторы
Електричні втрати є змінними, так як їх величина пропорційна квадрату струмів в обмотках. Електричні втрати при будь-якому струмі навантаження І2 трансформатора, Вт,
Ре = Ре. ном b2, (2. 1. 25)
де Ре. ном – електричні втрати при номінальному струмі навантаження; b = І2/І2ном – коефіцієнт навантаження, характеризує ступінь навантаження трансформатора.
Коефіцієнт корисної дії (ККД) трансформатора являє собою відношення активних потужностей на його виході Р2 і вході Р1:
h = P2/P1 = P2/(P2+Pм+Ре). (2. 1. 26)
Активна потужність на виході трансформатора, Вт,
Р2 = Sном b cos j2, (2. 1. 27)
де Sном – номінальна потужність трансформатора, В×А; cos j2 – коефіцієнт потужності навантаження.
Враховуючи (2. 1. 25), (2. 1. 26) і (2. 1. 27), отримаємо формулу ККД трансформатора, зручну для практичних розрахунків:
h = (Sном b сos j2)/(Sном b сos j2+Pм+Ре. ном b2). (2. 1. 28)
Рис. 2. 1. 4
Таким чином, ККД трансформаторів залежить від величини навантаження b і від її характеру соs j2. Графічно ця залежність показана на рис. 2. 1. 4. Максимальне значення ККД hmax відповідає навантаженню b¢, при якому електричні втрати дорівнюють магнітним (Ре. ном b¢2 = Рм).
Номінальне значення ККД hном тим вище, чим більша номінальна потужність трансформатора Sном.
Наприклад,
hном = 0,70 ¸ 0,85 при Sном £ 100 В×А
та
hном = 0,90 ¸ 0,95 при Sном £ 10 k В×А.
У більш потужних трансформаторів ККД може досягати hном = 0,98 ¸ 0. 99.
Зовнішня характеристика трансформатора
Найважливішою характеристикою трансформатора є його зовнішня характеристика (риc. 4), що є залежністю вторинної напруги від струму навантаження при незмінних значеннях первинної напруги (U1=U1H=const), частоти (f=const) і незмінному характері навантаження ( =const).
Рисунок4-Зовнішня характеристика трансформатора
Згідно з рівнянням (2), вторинна напруга знижується із збільшенням навантаження із-за збільшення активного і індуктивного падінь напруги у вторинній обмотці трансфор-матора.
Нелінійність зовнішньої характеристики пояснюється деяким зниженням результуючого магнітного потоку із збільшенням навантаження. Криві 1 і 2 (рис. 4) відповідають різним значенням коефіцієнта потужності навантаження. Якщо кривій 1 відповідає =1, то кривій 2 відповідає <1( ). При ємнісному характері навантаження ( ) напруга U2 може зростати із збільшенням навантаження (крива 3).
3. Коротке замикання трансформатора
Як відомо, в режимі навантаження вторинна обмотка трансформатора включається на опір приймачів. У вторинному ланцюзі встановлюється струм, пропорційний навантаженню трансформатора. При живленні великого числа приймачів нерідкі випадки, коли порушується ізоляція сполучних дротів. Якщо в місцях ушкодження ізоляції станеться зіткнення дротів, що живлять приймачі, то виникне режим, званий коротким замиканням (к. з. ) ділянки ланцюга. Якщо сполучні дроти, що йдуть від обмотки, замкнуться десь в точках а і б, розташованих до приймача енергії (малюнок 1), то виникне коротке замикання вторинної обмотки трансформатора. У цьому режимі вторинна обмотка виявиться замкнутою накоротко. При цьому