CCI20111111136

ł pokrywa spadek napięcia w uzwojeniu wtórnym. Napięcie pierwotne, czyli w tym przypadku napięcie zwarcia TJ_lzw, jest znacznie mniejsze od napięcia pierwotnego, pokrywa małą s.em. E_lzw i spadki napięcia w uzwojeniu pierwotnym.

Napięcie zwarcia U_lzw transformatora podaje się zwykle w procentach napięcia znamionowego U_lzn uzwojenia pierwotnego, wynosi ono w transformatorach mniejszych mocy od 3 do 5%, a w transformatorach większych mocy i najwyższych napięć do 12%. Napięcie zwarcia pozwala zorientować się o wartości prądu zwarciowego przy znamionowym napięciu, jak również o przydatności transformatora do pracy równoległej. Wartość napięcia zwarcia w procentach podaje się na tabliczce znamionowej transformatora.

10.3. Moc i sprawność transformatorów

Moc transformatorów podaje się w jednostkach mocy pozornej S, tzn. w kVA, ponieważ wymiary i sposób budowy transformatora określają jego dwie zasadnicze wielkości — prąd znamionowy Izm i napięcie znamionowe U_znl. Prąd znamionowy określa przekroje przewodów uzwojeń transformatora ze względu na ich dopuszczalne nagrzewanie się. Od napięcia natomiast zależy wartość s.em. transformatora, a od niej liczba zwojów z₁ i z₂ i wartość strumienia magnetycznego <E>, która decyduje o wymiarach rdzenia transformatora ze względu na dopuszczalne wartości indukcji magnetycznej (B). Wysokość napięcia wpływa również na sposób izolowania uzwojeń. Moc pozorna transformatora wyraża się w kVA

-kVA

UznAń

1000

Moc pozorna S_zn transformatora podawana jest na tabliczce znamionowej obok wartości napięć.

Moc czynna transformatora zależy od cos <p₂, a więc od charakteru obciążenia i wynosi

P₂ = U₂I₂ cos <p₂ Pi = U A cos cp!

Różnica mocy czynnych pierwotnej i wtórnej daje wartość strat mocy w transformatorze (oznaczenie P_st)

Pst Pl P2

Sprawność transformatora określa stosunek

P₂

P₂+P_st

(10-4)

Straty mocy w transformatorze są dwojakie: straty w miedzi uzwojeń i straty w rdzeniu.

Straty w miedzi powstają na skutek wytwarzania się ciepła w oporze uzwojeń zgodnie z prawem Joule’a-Lenza. Straty w miedzi (oznaczenie P_Cu) można wyznaczyć ze wzoru

Pcu = RJl+PJl

skąd wynika, że wielkość tych strat zależy od wartości obciążenia, więc przy biegu jałowym będą one bardzo małe (tylko w uzwojeniu pierwotnym), ponieważ I₂ = 0, I_x = I₀. Straty w miedzi zależne od obciążenia transformatora nazywamy także stratami zmiennymi.

Straty w rdzeniu stalowym (oznaczenie P_Fe) powstają na skutek zjawisk histerezy i prądów wirowych, są one proporcjonalne do kwadratu indukcji magnetycznej w rdzeniu transformatora i prawie do kwadratu częstotliwości. Ponieważ przy zmianach obciążenia częstotliwości sieci i strumień magnetyczny transformatora są stałe, straty w rdzeniu są niezależne od obciążenia i nazywamy je stratami stałymi

P Fe ⁼ Ph~R P w

gdzie: P_h ■— straty z histerezy,

P_w — straty z prądów wirowych.

Aby zmniejszyć straty mocy z prądów wirowych, wykonuje się rdzenie transformatorów z blach ze specjalnej stali o grubości 0,35 do 0,5 mm, które odizolowuje się za pomocą cienkiego papieru albo lakieru, przez co utrudnia się powstawanie prądów wirowych.

Sprawność transformatorów jest na ogół duża, transformatory większych mocy mają przy obciążeniu znamionowym sprawność około 0,98 do 0,99.

273

18 Elektrotechnika