Ефикасност на трансформаторот
Воведување на ефикасноста на трансформаторот
Трансформаторите формираат најважната врска помеѓу системите за достава и оптоварување. Ефикасноста на трансформаторот директно влијае на неговата работа и стареење. Обично, ефикасноста на трансформаторот се наоѓа во опсег од 95 – 99 %. За големите трансформатори со многу ниски губитоци, ефикасноста може да биде до 99,7%. Мерките за вход и излез на трансформаторот не се прават под оптоварени услови, бидејќи читањата на ватметрите неизбежно патуваат грешки од 1 – 2%. Затоа, за целта на пресметките на ефикасноста, се користат тестови при отворен цев и кратко поврзување за пресметување на номиналните губитоци во језглото и обмотките на трансформаторот. Губитоците во језглото зависат од номиналната напонска вредност на трансформаторот, а медните губитоци зависат од стројевите преку основните и вторичните обмотки. Значи, ефикасноста на трансформаторот е од важна значење за работата при константни услови на напон и фреквенција. Повисоката температура на трансформаторот поради генерираната топлина влијае на карактеристиките на трансформаторското масло и одлучува за типот на применет метод на хладење. Повишението на температурата ограничува класификацијата на опремата. Ефикасноста на трансформаторот е просто дадена како:
Излезната моќ е производ од дел од номиналното оптоварување (volt-ampere) и факторот на моќ на оптоварувањето.
Губитоците се збир од медните губитоци во обмотките + желивни губитоци + диелектрични губитоци + губитоци од странски оптоварување.
Желивните губитоци вклучуваат губитоците од хистереза и индуктивните губитоци во трансформаторот. Овие губитоци зависат од густината на магнетниот поток во језглото. Математички,
Губитоци од хистереза :
Индуктивни губитоци :
Каде што kh и ke се константи, Bmax е врвната густина на магнетното поле, f е изворната фреквенција, а t е дефинитивната длабочина на језглото. Моќта 'n' во губитоците од хистереза е позната како константа на Steinmetz чија вредност може да биде околу 2.
Диелектричните губитоци се случуваат внатре во трансформаторското масло. За трансформатори со ниски напони, овие губитоци можат да се занемарат.
Паралелниот поток линкува со металната рама, резервоар, итн. за да произведе индуктивни стројеви и присутни се по целиот трансформатор, затоа се нарекуваат странски губитоци, и зависат од оптоварниот строј, затоа се нарекуваат 'странски губитоци од оптоварување.' Може да се претстават со отпор во серија со паралелна реактивност.
Пресметка на ефикасноста на трансформаторот
Еквивалентниот колан на трансформаторот референтен за основната страна е прикажан подолу. Тука Rc претставува желивни губитоци. Користејќи го тестот при кратко поврзување (SC), можеме да најдеме еквивалентен отпор кој претставува медни губитоци како
Нека дефинираме x% како процент од пун или номинален оптоварувач 'S' (VA) и нека Pcufl(вати) биде пун оптоварувач на медни губитоци и cosθ биде фактор на моќ на оптоварувањето. исто така, дефиниравме Pi (вати) како желивни губитоци. Бидејќи медните и желивните губитоци се главни губитоци во трансформаторот, само овие два типа губитоци се земаат предвид при пресметката на ефикасноста. Тогаш ефикасноста на трансформаторот може да се запише како :
Каде што, x2Pcufl = медни губитоци (Pcu) при било којо оптоварување x% од пун оптоварувач.
Максималната ефикасност (ηmax) се случува кога променливите губитоци се еднакви на константните губитоци. Бидејќи медните губитоци зависат од оптоварувањето, тоа е променлива количина на губитоци. И желивните губитоци се сметаат за константна количина. Значи, условот за максимална ефикасност е :
Сега можеме да запишеме максималната ефикасност како :
Ова покажува дека можеме да добиеме максимална ефикасност при пун оптоварувач со правилна избор на константни и променливи губитоци. Меѓутоа, едвај е можно да се добие максимална ефикасност бидејќи медните губитоци се многу поголеми од фиксните желивни губитоци.
