Зависимость U2(I2) при различном характере нагрузки (активной, реактивной, емкостной) называется внешней характеристикой трансформатора.

Внешняя характеристика трансформатора U₂(I₂) и зависимость η(I₂) могут быть получены опытным путем или рассчитаны по эквивалентной схеме замещения. В последнем случае уравнение электрического состояния, полученное из Г-образной схемы замещения (см. рис. 135,б), имеет вид

Вид зависимости U₂(I₂) определяется характером нагрузки. Так при емкостном характере нагрузки (cosφ<0) с ростом тока I₂напряжение U₂ возрастает, а при индуктивном характере (cosφ>0) падает (рис. 137).

Коэффициент полезного действия трансформатора η равен отношению полезной активной мощности P₂ ко всей активной мощности, поступающей из сети:

η=P₂/P₁=P₂/(Р₂+ΔР_c +ΔP_м), где ΔР_c — потери мощности в стали магнитопровода; ΔP_м, — потери мощности в обмотках.

Полезная мощность трансформатора при любом характере нагрузки

где S_н — полная мощность трансформатора, В∙А; β=I₂/I_2н— коэффициент нагрузки.

Потери в стали ΔР_c не зависят от нагрузки и равны потерям холостого хода. Потери в обмотках ΔP_м пропорциональны квадрату тока

После подстановки выражение для η будет иметь вид

Зависимости ΔР_м, ΔР_с и η от коэффициента нагрузки β представлены на рис. 138. Зависимость η(β) имеет максимум. Посредством подбора параметров обмоток и магнитопровода для силовых трансформаторов выбирают η_max при β=0,5÷0,7, так как они обычно работают большее время с недогрузкой.