Зависимо от величины сопротивления нагрузки трансформатор может работать в 3-х режимах:

1. Холостой ход при сопротивлении нагрузки zн = ∞.

2. Куцее замыкание при zн = 0.

3. Нагрузочный режим при 0 < zн < ∞.

Имея характеристики схемы замещения, можно рассматривать хоть какой режим работы трансформатора. Сами характеристики определяют на базе опытов холостого хода и недлинного замыкания. При холостом ходе вторичная обмотка трансформатора является разомкнутой.

Опыт холостого хода трансформатора проводят для определения коэффициента трансформации, мощности утрат в стали и характеристик намагничивающей ветки схемы замещения, проводят его обычно при номинальном напряжении первичной обмотки.

Для однофазового трансформатора на базе данных опыта холостого хода можно высчитать:

– коэффициент трансформации

– процентное значение тока холостого хода

– активное сопротивление ветки намагничивания r0, определяемое из условия

– полное сопротивление ветки намагничивания

– индуктивное сопротивление ветки намагничивания

Нередко определяют также коэффициент мощности холостого хода:

В неких случаях опыт холостого хода проводят для нескольких значений напряжения первичной обмотки: от U1 ≈ 0,3U1н до U1 ≈ 1,1U1н. По приобретенным данным строят свойства холостого хода, которые представляют собой зависимость P0, z0, r0 и cosφ в функции от напряжения U1. Пользуясь чертами холостого хода, можно установить значения определяемых величин при любом значении напряжения U1.

Для определения напряжения недлинного замыкания, утрат в обмотках и сопротивлений rк и xк проводят опыт недлинного замыкания. При всем этом к первичной обмотке подводят такое пониженное напряжение, чтоб токи обмоток короткозамкнутого трансформатора были равны своим номинальным величинам, т. е. I1к = I1н, I2к = I2н. Напряжение на первичной обмотке, при котором отмеченные условия производятся, именуется номинальным напряжением недлинного замыкания Uкн.

Беря во внимание, что Uкн обычно составляет всего 5–10 % от U1н, поток взаимоиндукции сердечника трансформатора при опыте недлинного замыкания в 10-ки раз меньше, чем в номинальном режиме, и сталь трансформатора ненасыщенна. Потому потерями в стали третируют и считают, что вся подводимая к первичной обмотке мощность Pкн расходуется на нагрев обмоток и определяет величину активного сопротивления недлинного замыкания rк.

Во время проведения опыта определяют напряжение Uкн, ток I1к = I1н и мощность Pкн первичной обмотки. По этим данным можно найти:

– процентное напряжение недлинного замыкания

– активное сопротивление недлинного замыкания

– активные сопротивления первичной и приведенной вторичной обмоток, примерно равные половине сопротивления недлинного замыкания

– полное сопротивление недлинного замыкания

– индуктивное сопротивление недлинного замыкания

– индуктивное сопротивление первичной и приведенной вторичной обмоток, примерно равны половине индуктивного сопротивления недлинного замыкания

– сопротивления вторичной обмотки реального трансформатора:

– индуктивное, активное и полное процентные напряжения недлинного замыкания:

В нагрузочном режиме очень принципиально знать, как оказывают влияние характеристики нагрузки на КПД и изменение напряжения на зажимах вторичной обмотки.

Коэффициентом полезного деяния трансформатора именуется отношение активной мощности, передаваемой нагрузке, к активной мощности, подводимой к трансформатору.

КПД трансформатора имеет высочайшее значение. У силовых трансформаторов маленький мощности он составляет приблизительно 0,95, а у трансформаторов мощностью в несколько 10-ов тыщ киловольт-ампер доходит до 0,995.

Определение КПД по формуле с внедрением конкретно измеренных мощностей P1 и P2 даёт огромную погрешность. Удобнее эту формулу представить в другом виде:

где – сумма утрат в трансформаторе.

В трансформаторе имеются два вида утрат: магнитные утраты, вызванные прохождением магнитного потока по магнитопроводу, и электронные утраты, возникающие при протекании тока по обмоткам.

Потому что магнитный поток трансформатора при U1 = const и изменении вторичного тока от нуля до номинального фактически остаётся неизменным, то и магнитные потерив этом спектре нагрузок также можно принять неизменными и равными потерям холостого хода.

Электронные утраты в меди обмоток ∆Pм пропорциональны квадрату тока. Их комфортно выразить через утраты недлинного замыкания Pкн, приобретенные при номинальном токе,

где β – коэффициент нагрузки,

Расчетная формул для определения КПД трансформатора:

где Sн – номинальная полная мощность трансформатора; φ2 – угол сдвига фаз меж напряжением и током в нагрузке.

Максимум КПД можно отыскать, приравняв первую производную к нулю. При всем этом получим, что КПД имеет наибольшие значения при таковой нагрузке, когда неизменные (не зависящие от тока) утраты P0 равны переменным (зависящим от тока), откуда

У современных силовых масляных трансформаторов βопт = 0,5 — 0,7. С таковой нагрузкой трансформатор более нередко работает в процессе использования.

График зависимости η = f(β) изображен на рисунке 1.

Набросок 1. Кривая конфигурации КПД трансформатора зависимо от коэффициента нагрузки

Для определения процентного конфигурации напряжения на вторичной обмотке однофазового трансформатора употребляют уравнение

где uКА и uКР – активная и реактивная составляющие напряжения недлинного замыкания, выраженные в процентах.

Изменение напряжения трансформатора находится в зависимости от коэффициента нагрузки (β), её нрава (угла φ2) и составляющих напряжения недлинного замыкания (uКА и uКР).

Наружной чертой трансформатора является зависимость при U1 = const и cosφ2 = const (набросок 2).

Набросок 2. Наружные свойства трансформаторов средней и большой мощностей при разных нравах нагрузки

Школа для электрика