Ефективност на трансформатора
Въведение в ефективността на трансформатора
Трансформаторите са най-важното връзко между системите за доставка и натоварване. Ефективността на трансформатора直接影响变压器的性能和老化。通常，变压器的效率在95%到99%之间。对于损耗非常低的大功率变压器，效率可以高达99.7%。变压器的输入和输出测量不是在负载条件下进行的，因为瓦特表读数不可避免地会有1-2%的误差。因此，为了计算效率，使用开路（OC）和短路（SC）测试来计算变压器的额定铁芯损耗和绕组损耗。铁芯损耗取决于变压器的额定电压，而铜损耗取决于通过变压器初级和次级绕组的电流。因此，在恒定电压和频率条件下运行变压器非常重要。由于产生的热量导致变压器温度升高，会影响变压器油的性质，并决定采用何种冷却方法。温升限制了设备的额定值。变压器的效率简单表示为：
输出功率是额定负载（伏安）的一部分与负载功率因数的乘积
损耗是绕组中的铜损耗加上铁损耗、介质损耗和杂散负载损耗的总和。
铁损耗包括变压器内的磁滞损耗和涡流损耗。这些损耗取决于铁芯内部的磁通密度。数学上，
磁滞损耗 :
涡流损耗 :
其中 kh 和 ke 是常数，Bmax 是峰值磁场密度，f 是电源频率，t 是铁芯厚度。磁滞损耗中的幂“n”称为Steinmetz常数，其值约为2。
介质损耗发生在变压器油中。对于低压变压器，可以忽略不计。
泄漏磁通与金属框架、油箱等连接，产生涡流，并且存在于变压器周围，因此称为杂散损耗，它取决于负载电流，因此称为“杂散负载损耗”。它可以由与泄漏电抗串联的电阻表示。
Трансформаторна ефективност (изчисление)
Приложената към первичната страна еквивалентна схема на трансформатора е показана по-долу. Тук Rc отговаря за губителите в желязната ядро. Използвайки теста при кратко свързване (SC), можем да намерим еквивалентното съпротивление, което отговаря за медните губители като
Нека дефинираме x% като процент от пълната или номиналната нагрузка ‘S’ (VA) и нека Pcufl(ватове) бъде медния губител при пълна нагрузка и cosθ бъде показател на мощността на нагрузката. Също така, дефинирахме Pi (ватове) като губител в желязната ядро. Тъй като медните и железни губители са основните губители в трансформатора, само тези два типа губители се вземат предвид при изчисляване на ефективността. Тогава трансформаторна ефективност може да бъде записана като :
Където, x2Pcufl = меден губител (Pcu) при всяка нагласа x% от пълната нагласа.
Максималната ефективност (ηmax) се случва, когато променливите губители са равни на постоянните губители. Тъй като медните губители зависят от нагласата, те са променливи величини. А железните губители се приемат за постоянни величини. Така че условието за максимална ефективност е :
Сега можем да запишем максималната ефективност като :
Това показва, че можем да получим максимална ефективност при пълна нагласа чрез правилно избор на постоянни и променливи губители. Въпреки това, е трудно да се получи максимална ефективност, тъй като медните губители са много по-високи от фиксирани железни губители.
Промяната на ефективността с нагласата може да бъде представена със следната фигура :
От фигурата можем да видим, че максималната ефективност се случва при единичен показател на мощност. И максималната ефективност се случва при еднаква нагласа, независимо от показателя на мощност на нагласата.
Ефективност на трансформатора за цял ден
Това е енергийна ефективност, изчислена за разпределителни трансформатори. В противоположност на силовите трансформатори, които се
