str. 1

Temat: Straty mocy i sprawność transformatora
Sprawnością nazywamy stosunek mocy czynnej wydawanej P do mocy czynnej pobieranej
Pin:
· 100 % Uwzględniając całkowite straty mocy, sprawność można wyrazić jako:
∑∆
lub
∑∆
gdzie:
∆
∆
∆
oznacza sumę strat przy obciążeniu (pominięto straty dielektryczne – w izolacji). Straty
w stali ∆
są w przybliżeniu równe mocy czynnej pobranej przez transformator w stanie
jałowym. Straty te zależą od indukcji magnetycznej, a zwykle przyjmuje się, że przy stałej
wartości napięcia pierwotnego indukcja również pozostaje stała, straty w stali zalicza się do
strat niezależnych od obciążenia transformatora i nazywa się je stratami stałymi.
są związane z przepływem prądu w uzwojeniach transformatora.
Straty w miedzi ∆
Zalicza się do nich nie tylko straty mocy występujące na rezystancji uzwojenia określonej
z prawa Ohma, lecz również straty dodatkowe w uzwojeniach i częściach metalowych
wywołane przez strumienie rozproszenia, proporcjonalne do prądu obciążenia. Straty mocy
są równe mocy pobranej przez zwarty transformator przy napięciu
w uzwojeniach ∆
pierwotnym równym napięciu zwarcia (prąd jest wówczas równy prądowi znamionowemu).
, przy czym
Ponieważ straty są wywołane prądem znamionowym, oznaczymy je przez ∆
∆
·
·
gdzie: m – liczba faz, Rz – rezystancja zwarciowa,
oraz ∆
Jak widać, straty mocy w miedzi (w uzwojeniach) zależą od prądu obciążenia i dlatego są
nazywane stratami zmiennymi lub stratami obciążeniowymi.
Straty mocy w uzwojeniach przy obciążeniu dowolnym prądem ∆
wzoru:
∆
str. 1 ∆
·
∆
·
oblicza się według
Jeżeli we wzorze na sprawność uwzględnimy powyższą zależność oraz
·
·
·
gdzie: U2 – napięcie fazowe strony wtórnej, I2 – prąd fazowy strony wtórnej
to otrzymamy
·
·
·
·
·
·
∆
·
∆
Dla transformatorów nie można określić sprawności znamionowej. Z powyższego wzoru
wynika, że sprawność zmienia się m.in. przy zmianie współczynnika mocy obciążenia.
Jeżeli transformator ma pracować z maksymalną sprawnością przy obciążeniu mocą
znamionową, to znamionowe straty w stanie zwarcia muszą być równe znamionowym
stratom jałowym.
Zagadnienie maksymalnej sprawności jest bardzo ważne. Transformatory pracują w różnych
warunkach, przy obciążeniu pełnym lub niedociążone. Chodzi o to, aby sprawność
maksymalna występowała przy takim obciążeniu, które trwa najdłużej. Na ogół
transformatory pracują przy obciążeniu mocą mniejszą od znamionowej, dlatego też
projektuje się je tak, aby straty jałowe były mniejsze od strat obciążeniowych i przeciętnie:
∆
∆
0,2
0,7
Sprawność małych transformatorów energetycznych o mocy kilku kilo woltoamperów wynosi
około 95%, a transformatorów dużych o mocach kilkudziesięciu megawoltoamperów
dochodzi do 99%.
str. 2