Kakšne so izgube transformatorja?

Izgube v transformatorju vključujejo predvsem izgube v bakru in železu. To je zato, ker vsaka električna oprema med dolgotrajnim delovanjem povzroča izgube, transformatorji pa niso izjema.

Kaj je poškodba železa?

Za razliko od izgub v bakru so izgube v železu v transformatorju neodvisne od dejavnikov, kot sta navitje in velikost toka. Že samo ime pove, da so poškodbe železa tesno povezane z železom, saj jih povzroča železno jedro. Izgube v železu v transformatorju so znane tudi kot "izgube v prostem teku", saj so izgube v železu v transformatorju vedno prisotne, ne glede na to, ali je obremenjen s polno ali ničelno obremenitvijo, in spadajo med fiksne izgube v transformatorju. Med obremenitvijo pa se izguba moči zmanjšuje z zmanjšanjem jakosti električnega polja.

Klasifikacija izgub v transformatorskem železu

Izgube železa v transformatorju so razdeljene na histerezne izgube in izgube zaradi vrtinčnih tokov.

Izguba histereze

Načelo delovanja transformatorja temelji na načelu elektromagnetne indukcije, ki omogoča naraščanje in padanje napetosti ter spremembe toka. Magnetni tok v transformatorju teče po železnem jedru. Železno jedro ima magnetni upor proti magnetnemu toku, tako kot ima prevodnik upor proti toku. Podobno se ustvarja tudi toplota, ta izguba pa se imenuje "histerezna izguba".

Izguba vrtinčnih tokov

Ko se na primarno navitje transformatorja dovede tok, magnetni tok, ki ga ustvarja tuljava, teče v železnem jedru. Ker je jedro samo prevodnik, se v ravnini, pravokotni na linijo magnetnega polja, inducira električni potencial. Ta potencial ustvari zaprto zanko v prerezu jedra, ki nato ustvari električni tok. Ta tok deluje kot vrtinčni vrtinec, od tod tudi ime "vrtinec". Izguba, ki jo povzročajo vrtinčni tokovi, se imenuje "izguba vrtinčnega toka". Ker jedro ustvarja vrtinčne tokove, je izdelano v tanko plast. Ker tanjše kot je jedro, večji je upor, manjši je tok.

Vplivni dejavniki izgube transformatorskega železa

• Delovna napetost in frekvenca: Izgube v železu so povezane z delovno napetostjo in frekvenco transformatorja, ker ti dejavniki vplivajo na jakost magnetnega polja in histerezo v jedru.
• Material jedra: Histerezne lastnosti materiala jedra vplivajo na velikost izgube železa. Če material jedra ni pravilno izbran, se bodo histerezne izgube povečale.
• Proizvodni proces: Tudi proizvodni proces transformatorja ima določen vpliv na izgube železa. Na primer, metoda laminiranja jedra, obdelava izolacije itd. vplivajo na velikost izgub železa.

Kako zmanjšati izgube v transformatorskem železu?

• Izberite visokokakovosten material železnega jedra: Izbira materiala železnega jedra z majhno histerezno izgubo lahko zmanjša izgubo železa v transformatorju.
• Optimizacija proizvodnega procesa: Zmanjšanje izgube železa z izboljšanjem metode laminiranja jedra, obdelave izolacije in drugih proizvodnih procesov.
• Razumna zasnova: V fazi načrtovanja transformatorja se izgube železa zmanjšajo z optimizacijo strukturne zasnove in izbire parametrov.

Izguba bakra

Baker igra pomembno vlogo v transformatorjih. Bakrene žice se običajno uporabljajo v navitjih transformatorjev. "Izguba bakra" v transformatorju je izguba, ki jo povzročajo bakrene žice. "Izguba bakra" v transformatorju se imenuje tudi izguba obremenitve. Tako imenovana izguba obremenitve je spremenljiva izguba, ki se spreminja.

Spreminja se s spremembo toka, izguba bakra (izguba obremenitve) je spremenljiva izguba in je tudi glavna izguba pri delovanju transformatorja.

Vplivni dejavniki izgube bakra v transformatorju

• Velikost toka: Kot je bilo že omenjeno, je izguba bakra sorazmerna s kvadratom toka, zato je velikost toka ključni dejavnik, ki vpliva na izgubo bakra.
• Upornost navitja: Upornost navitja neposredno vpliva na izgube bakra. Večja kot je upornost, večje so izgube bakra.
• Število plasti tuljave: Več kot je plasti tuljave, daljša je pot toka v navitju, upor pa se bo ustrezno povečal, kar bo povzročilo povečane izgube bakra.
• Preklopna frekvenca: Vpliv preklopne frekvence na izgube bakra v transformatorju je neposredno povezan s parametri porazdelitve in karakteristikami obremenitve transformatorja. Ko so karakteristike obremenitve in parametri porazdelitve induktivni, se izgube bakra zmanjšujejo z naraščanjem preklopne frekvence; ko so kapacitivni, se izgube bakra povečujejo z naraščanjem preklopne frekvence.
• Vpliv temperature: Na izgubo obremenitve vpliva tudi temperatura transformatorja. Hkrati bo uhajalni tok, ki ga povzroča obremenitveni tok, povzročil izgube zaradi vrtinčnih tokov v navitju in izgube zaradi razprševanja v kovinskih delih zunaj navitja.

Kako zmanjšati izgube bakra v transformatorju?

• Povečajte prečni prerez navitja transformatorja: zmanjšajte upor vodnika in s tem učinkovito zmanjšajte izgubo bakra v transformatorju.
• Za zmanjšanje upornosti navitja uporabite visokokakovostne prevodne materiale: na primer bakreno folijo ali aluminijasto folijo.
• Zmanjšajte čas delovanja transformatorja pri lahki obremenitvi: Omejitev deleža časa delovanja transformatorja pri lahki obremenitvi bo pomagala zmanjšati izgubo bakra v transformatorju.