Які втрати трансформатора?

Втрати в силовому трансформаторі включають переважно втрати в міді та втрати в залізі. Це пояснюється тим, що будь-яке електрообладнання створює втрати протягом тривалого періоду експлуатації, і силові трансформатори не є винятком.

Що таке пошкодження заліза?

На відміну від втрат у міді, втрати в залізі трансформатора не залежать від таких факторів, як обмотка та величина струму. З точки зору назви, пошкодження заліза тісно пов'язане із залізом, воно виникає в залізному осерді. Втрати в залізі трансформатора також відомі як "втрати холостого ходу", це тому, що втрати в залізі завжди існують у трансформаторі, незалежно від того, чи це повне навантаження, чи нульове, і належать до фіксованих втрат трансформатора. Однак під час процесу навантаження втрати потужності зменшуються зі зменшенням напруженості електричного поля.

Класифікація втрат у трансформаторному залізі

Втрати в сталі трансформатора поділяються на втрати на гістерезис та втрати на вихрові струми.

Втрати на гістерезис

Принцип роботи трансформатора базується на принципі електромагнітної індукції для досягнення зростання та спаду напруги, а також зміни струму. Магнітний потік у трансформаторі протікає по залізному осердю. Залізне осердя має магнітний опір магнітному потоку, так само як провідник має опір струму. Аналогічно, також генерується тепло, і ці втрати називаються "гістерезисні втрати".

Втрати на вихрові струми

Коли до первинної обмотки трансформатора подається струм, магнітний потік, що генерується котушкою, протікає в залізному осерді. Оскільки сам осердя є провідником, у площині, перпендикулярній до лінії магнітного поля, індукується електричний потенціал. Цей потенціал створює замкнуту петлю в поперечному перерізі осердя, яке, у свою чергу, генерує електричний струм. Цей струм діє як обертовий вихор, звідси й назва «вихор». Втрати, спричинені вихровими струмами, називаються «втратами на вихрові струми». Саме тому, що осердя створює вихрові струми, воно виготовляється з тонкого листа. Оскільки чим тонше осердя, тим вищий опір, тим менший струм.

Фактори, що впливають на втрати в трансформаторному залізі

• Робоча напруга та частота: Втрати в сталі пов'язані з робочою напругою та частотою трансформатора, оскільки ці фактори впливають на напруженість магнітного поля та гістерезис в осерді.
• Матеріал осердя: Гістерезисні властивості матеріалу осердя впливатимуть на величину втрат у залізі. Якщо матеріал осердя вибрано неправильно, гістерезисні втрати зростатимуть.
• Виробничий процес: Виробничий процес трансформатора також має певний вплив на втрати в залізі. Наприклад, метод ламінування осердя, обробка ізоляції тощо впливатимуть на розмір втрат у залізі.

Як зменшити втрати в трансформаторному залізі?

• Виберіть високоякісний матеріал залізного осердя: Вибір матеріалу залізного осердя з малими гістерезисними втратами може зменшити втрати в сталі трансформатора.
• Оптимізація виробничого процесу: зменшення втрат заліза шляхом удосконалення методу ламінування сердечника, обробки ізоляції та інших виробничих процесів.
• Розумне проектування: На етапі проектування трансформатора втрати в залізі зменшуються шляхом оптимізації структурного дизайну та вибору параметрів.

Втрати міді

Мідь відіграє важливу роль у трансформаторах. Мідні дроти зазвичай використовуються в обмотках трансформаторів. «Втрати міді» в трансформаторі – це втрати, спричинені мідними дротами. «Втрати міді» в трансформаторі також називаються втратами навантаження. Так звані втрати навантаження – це змінні втрати, які можуть змінюватися.

Він змінюється зі зміною струму, втрати в міді (втрати навантаження) є змінними втратами, і це також основні втрати в роботі трансформатора.

Фактори, що впливають на втрати в трансформаторній міді

• Величина струму: Як згадувалося вище, втрати в міді пропорційні квадрату сили струму, тому величина струму є ключовим фактором, що впливає на втрати в міді.
• Опір обмотки: Опір обмотки безпосередньо впливає на втрати в міді. Чим більший опір, тим вищі втрати в міді.
• Кількість шарів котушки: Чим більше шарів котушки, тим довший шлях протікання струму в обмотці, і опір відповідно збільшуватиметься, що призведе до збільшення втрат міді.
• Частота комутації: Вплив частоти комутації на втрати в міді трансформатора безпосередньо пов'язаний з параметрами розподілу та характеристиками навантаження трансформатора. Коли характеристики навантаження та параметри розподілу є індуктивними, втрати в міді зменшуються зі збільшенням частоти комутації; коли вони є ємнісними, втрати в міді зростають зі збільшенням частоти комутації.
• Вплив температури: Втрати навантаження також залежать від температури трансформатора. Водночас, потік витоку, спричинений струмом навантаження, призведе до втрат на вихрові струми в обмотці та блукаючих втрат у металевих деталях поза обмоткою.

Як зменшити втрати в міді трансформатора?

• Збільшення площі поперечного перерізу обмотки трансформатора: зменшення опору провідника, тим самим ефективно зменшення втрат міді в трансформаторі.
• Використовуйте високоякісні провідні матеріали: такі як мідна фольга або алюмінієва фольга, щоб зменшити опір обмотки.
• Зменшення часу роботи трансформатора при малому навантаженні: Обмеження частки часу роботи трансформатора при малому навантаженні допоможе зменшити втрати міді в трансформаторі.