Постоянные и переменные потери. Уравнение баланса мощности в цепи с трансформатором
,
где 
– активная мощность, поступающая из сети питания (от источника); 
— активная мощность потребителей; 
– суммарная мощность потерь в трансформаторе; 
— мощность потерь в стали; 
— мощность потерь в проводах обмоток.
Мощность потерь в стали магнитопровода из-за гистерезиса и вихревых токов зависит от амплитуды магнитного потока 
, а так как 
, то мощность потерь в стали не изменяется, т. е. не зависит от нагрузки при постоянном значении напряжения питания 
. Эти потери составляют 1—2 % номинальной мощности. Мощность потерь в проводах обмоток зависит от нагрузки, так как 
Зависимость потерь в стали и меди от коэффициента нагрузки 
показана на рис. 2.16.
Коэффициент полезного действия трансформатора. КПД трансформатора можно рассчитать по формуле
Так как коэффициент нагрузки 
и в опытах холостого хода и короткого замыкания было получено, что 
, а 
, то КПД
. (2.21)
Годовой КПД трансформатора. Если в течение года часть времени трансформатор работает в режиме холостого хода, то эксплуатационный или годовой КПД
, (2.22)
где 
— число часов в году; 
— число часов работы трансформатора при постоянной нагрузке.
Если нагрузка трансформатора изменяется в течение суток так, что в течение времени 
коэффициент нагрузки составляет 
, в течение времени 
и т.д., то среднесуточный КПД
, где 
(
– активная мощность потребителей в течение времени 
);
— потери, в трансформаторе за сутки, т.е.
,
где
.
Зависимость КПД трансформатора от нагрузки. Из (2.21) можно найти значение нагрузки , при котором КПД максимален. Приравняв нулю производную 
, получим:
.
Это значит, что КПД 
максимален при равенстве мощностей потерь в проводах обмоток и в стали. Следовательно, оптимальный коэффициент нагрузки
.
Обычно для трансформатора 
и, значит, 
. Таким образом, наибольшее значение КПД трансформатора будет при нагрузке 70—50 % от номинальной.
Зависимость КПД от нагрузки, построенная согласно (2.21), показана на рис. 2.16. Общая номинальная мощность установленных силовых трансформаторов в 4-6 раз превышает мощность генераторов, поэтому КПД трансформаторов имеет важное значение для рационального использования энергетических ресурсов. Максимальный КПД силовых трансформаторов доходит до 99,5 %. .
