Какви са загубите на трансформатора?

Загубите в силовия трансформатор включват главно загуби в мед и желязо. Това е така, защото всяко електрическо оборудване генерира загуби по време на дълъг период на работа и силовите трансформатори не са изключение.

Какво е увреждане на желязото?

За разлика от загубите в медта, загубите в желязото на трансформатора са независими от фактори като намотка и размер на тока. От гледна точка на наименованието, повредата в желязото е тясно свързана с желязото, то се причинява от желязната сърцевина. Загубите в желязо в трансформатора са известни още като „загуби на празен ход“, защото загубите в желязо винаги съществуват в трансформатора, независимо дали е с пълно или нулево натоварване, и се отнасят до фиксирани загуби на трансформатора. По време на процеса на натоварване обаче загубата на мощност ще намалее с намаляването на силата на електрическото поле.

Класификация на загубите в трансформаторното желязо

Загубите в желязото на трансформатора се разделят на загуби от хистерезис и загуби от вихрови токове.

Загуба на хистерезис

Принципът на работа на трансформатора се основава на принципа на електромагнитната индукция, която позволява повишаване и спадане на напрежението и промени в тока. Магнитният поток в трансформатора протича върху желязната сърцевина. Желязната сърцевина има магнитно съпротивление на магнитния поток, точно както проводникът има съпротивление на тока. По подобен начин се генерира и топлина, а тази загуба се нарича „хистерезисна загуба“.

Загуба от вихрови токове

Когато към първичната намотка на трансформатора се приложи ток, магнитният поток, генериран от бобината, протича в желязната сърцевина. Тъй като самата сърцевина е проводник, в равнина, перпендикулярна на линията на магнитното поле, се индуцира електрически потенциал. Този потенциал създава затворен контур в напречното сечение на сърцевината, който от своя страна генерира електрически ток. Този ток действа като въртящ се вихър, откъдето идва и името „вихър“. Загубата, причинена от вихрови токове, се нарича „загуба от вихрови токове“. Именно защото сърцевината създава вихрови токове, тя е направена в тънък лист. Тъй като колкото по-тънка е сърцевината, толкова по-високо е съпротивлението, толкова по-нисък е токът.

Фактори, влияещи върху загубите в трансформаторното желязо

• Работно напрежение и честота: Загубите в желязото са свързани с работното напрежение и честотата на трансформатора, тъй като тези фактори влияят върху силата на магнитното поле и хистерезиса в ядрото.
• Материал на сърцевината: Хистерезисните свойства на материала на сърцевината ще повлияят на величината на загубите на желязо. Ако материалът на сърцевината не е избран правилно, загубите от хистерезис ще се увеличат.
• Производствен процес: Производственият процес на трансформатора също оказва известно влияние върху загубите в желязо. Например, методът на ламиниране на сърцевината, обработката на изолацията и др. ще повлияят на размера на загубите в желязо.

Как да се намалят загубите в трансформаторното желязо?

• Изберете висококачествен материал за желязна сърцевина: Изборът на материал за желязна сърцевина с малка хистерезисна загуба може да намали загубите на желязо в трансформатора.
• Оптимизиране на производствения процес: Намалете загубите на желязо чрез подобряване на метода на ламиниране на сърцевината, обработката на изолацията и други производствени процеси.
• Разумен дизайн: На ​​етапа на проектиране на трансформатора, загубите на желязо се намаляват чрез оптимизиране на структурния дизайн и избора на параметри.

Загуба на мед

Медта играе важна роля в трансформаторите. Медните проводници обикновено се използват в намотките на трансформаторите. „Загубата на мед“ в трансформатора е загубата, причинена от медните проводници. „Загубата на мед“ на трансформатора се нарича още загуба на товар. Така наречената загуба на товар е променлива загуба и се променя.

Променя се с промяната на тока, загубата на мед (загуба на товар) е променлива загуба и е и основната загуба при работа на трансформатора.

Фактори, влияещи върху загубите на трансформаторна мед

• Размер на тока: Както бе споменато по-горе, загубата на мед е пропорционална на квадрата на тока, така че размерът на тока е ключовият фактор, влияещ върху загубата на мед.
• Съпротивление на намотката: Съпротивлението на намотката пряко влияе върху загубите на мед. Колкото по-голямо е съпротивлението, толкова по-високи са загубите на мед.
• Брой слоеве на намотката: Колкото повече слоеве на намотката има, толкова по-дълъг е пътят за протичане на тока в намотката и съпротивлението съответно ще се увеличи, което ще доведе до увеличени загуби на мед.
• Честота на превключване: Влиянието на честотата на превключване върху загубите в медта на трансформатора е пряко свързано с параметрите на разпределение и характеристиките на натоварване на трансформатора. Когато характеристиките на натоварване и параметрите на разпределение са индуктивни, загубите в медта намаляват с увеличаване на честотата на превключване; когато са капацитивни, загубите в медта се увеличават с увеличаване на честотата на превключване.
• Влияние на температурата: Загубата на товар също се влияе от температурата на трансформатора. В същото време, потокът на утечка, причинен от тока на натоварване, ще доведе до загуби от вихрови токове в намотката и загуби от блуждаене в металните части извън намотката.

Как да се намалят загубите на мед в трансформатора?

• Увеличете площта на напречното сечение на намотката на трансформатора: намалете съпротивлението на проводника, като по този начин ефективно намалите загубата на мед в трансформатора.
• Използвайте висококачествени проводящи материали: като медно фолио или алуминиево фолио, за да намалите съпротивлението на намотките.
• Намалете времето за работа на трансформатора при леко натоварване: Ограничаването на дела на времето за работа на трансформатора при леко натоварване ще помогне за намаляване на загубите на мед в него.