Wirkungsgrad des Transformators

Der Wirkungsgrad des Transformators wird durch das Verhältnis der vom Transformator an die Last gelieferten Leistung P2 zur vom Netz verbrauchten Leistung P1 bestimmt:

η = P2 / P1

Der Wirkungsgrad charakterisiert den Wirkungsgrad der Spannungswandlung in einem Transformator.

In praktischen Berechnungen wird der Wirkungsgrad des Transformators nach der Formel berechnet

η = 1 — (∑P — (P2 + ∑P),

wobei ∑P = Pmail + Pmg – Gesamtverluste im Transformator.

Diese Formel ist weniger empfindlich gegenüber Fehlern bei der Bestimmung von P1 und P2 und ermöglicht daher die Ermittlung eines genaueren Effizienzwerts.

Die vom Transformator an das Netz abgegebene Nettoleistung wird nach der Formel berechnet

P2 = m NS U2n NS I2n NS kng NS Cosφ2 = kng NS Сn NS Cosφ2,

wobei kng = I2 / I2n – Lastfaktor des Transformators.

Die elektrischen Verluste in den Wicklungen werden durch die Kurzschlusserfahrung des Transformators bestimmt.

Pmail = kng2 NS PYJa,

wobei Pk = rk x I21n – Kurzschlussverluste bei Nennstrom.

Verluste im Stahl Rmg werden durch den Leerlauftest rmg = Ro ermittelt

Sie werden für alle Betriebsarten des Transformators als konstant angenommen, da sich bei u1 = const EMF E1 in den Betriebsarten unwesentlich ändert.

Basierend auf dem oben Gesagten kann der Wirkungsgrad des Transformators durch die folgende Formel bestimmt werden:

η = (Po + kng2 NS PSe) / (kng NS Сn NS Cosφ2 + Po + kng2 NS PSe),

Die Analyse dieses Ausdrucks zeigt, dass der Wirkungsgrad des Transformators unter Last einen maximalen Wert hat, wenn die Verluste in den Wicklungen denen im Stahl entsprechen.

Reis. 1. Bestimmung des optimalen Wertes des Lastfaktors des Transformators

Daraus erhalten wir den optimalen Wert des Belastungsfaktors des Transformators:

kngopt = √Po / PTo sein

Bei modernen Leistungstransformatoren beträgt der Verlustkoeffizient Po/ P1 = (0,25 – 0,4); daher tritt das Maximum von η bei kng = 0,5 – 0,6 auf (Abb. 1).

Aus der η (kng)-Kurve ist ersichtlich, dass der Transformator über einen weiten Lastschwankungsbereich von 0,5 bis 1,0 einen nahezu konstanten Wirkungsgrad aufweist. Bei geringer Belastung fällt der η des Transformators stark ab.

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