Ideāls transformators ir ļoti efektīva, tāpēc tiem nav enerģijas zudumu, kas nozīmē, ka transformatora ieejas spailei piegādātajai jaudai jābūt līdzvērtīgai ar transformatora izejas spailei piegādātajai jaudai. Tātad ieejas jauda un izeja jauda ideālā transformatorā ir vienādi, ieskaitot nulles enerģijas zudumus. Bet praksē gan transformatora ieejas, gan izejas jauda nebūs vienāda elektrisko zudumu dēļ transformatorā. Tā ir statiska ierīce, jo tai nav kustīgu daļu, tāpēc mēs nevaram novērot mehāniskos zudumus, bet elektriskie zudumi radīsies kā varš un dzelzs. Šajā rakstā ir apskatīts dažādu transformatoru zudumu veidu pārskats.
Zaudējumu veidi transformatorā
Transformatorā var rasties dažādi zaudējumi, piemēram, dzelzs, varš, histerēze, virpuļviesulis, klaiņojošs un dielektrisks. Vara zudums galvenokārt rodas pretestība transformatora tinumā, savukārt histerēzes zudumi notiks magnetizācijas izmaiņu dēļ kodolā.
Zaudējumu veidi transformatorā
Dzelzs zudumi transformatorā
Dzelzs zudumi galvenokārt rodas, mainoties plūsmai transformatora kodolā. Kad šis zaudējums rodas kodolā, to sauc par kodola zudumu. Šāda veida zaudējumi galvenokārt ir atkarīgi no materiāla magnētisks īpašības transformatora kodolā. Transformatorā esošo serdi var izgatavot ar dzelzi, tāpēc tos sauc par dzelzs zudumiem. Šāda veida zaudējumus var iedalīt divos veidos, piemēram, histerēze, kā arī virpuļstrāva.
Histerēzes zudums
Šāda veida zaudējumi galvenokārt rodas, ja maiņstrāva tiek piemērots transformatora kodolam, tad magnētiskais lauks tiks mainīts. Šis zaudējums galvenokārt ir atkarīgs no transformatorā izmantotā kodola materiāla. Lai samazinātu šos zaudējumus, var izmantot augstas kvalitātes pamatmateriālu. CRGO - auksti velmētu graudu orientētu Si tēraudu var izmantot kā transformatora serdi, lai varētu samazināt histerēzes zudumus. Šo zaudējumu var attēlot, izmantojot šādu vienādojumu.
Ph = Khf Bx m
Kur
‘Kh’ ir konstante, kas ir atkarīga no transformatora pamatmateriāla kvalitātes un tilpuma
‘Bm’ ir augstākais plūsmas blīvums kodolā
‘F’ ir mainīgā plūsmas frekvence, citādi nodrošinot
‘X’ ir Steinmetz konstante, un šīs konstantes vērtība galvenokārt mainās no 1,5 līdz 2,5.
Virpuļstrāvas zudums
Kad plūsma ir savienota ar slēgtu ķēdi, ķēdē var izraisīt e.m.f un ir a piegādi ķēdē. Pašreizējās vērtības plūsma galvenokārt ir atkarīga no e.m.f un pretestības summas ķēdes reģionā.
Transformatora serdi var veidot ar vadošu materiālu. Strāvas plūsmu emf var piegādāt materiāla korpusā. Šī strāvas plūsma ir pazīstama kā virpuļstrāva. Šī strāva notiks, kad vadītājs piedzīvos mainīgu magnētisko lauku.
Ja šīs strāvas nav atbildīgas par kādu funkcionālu uzdevumu veikšanu, tas rada zaudējumus magnētiskajā materiālā. Tātad to sauc par virpuļstrāvas zudumu. Šos zaudējumus var samazināt, projektējot serdi, izmantojot nelielus laminējumus. Virpuļstrāvas vienādojumu var iegūt, izmantojot šādu vienādojumu.
Pe = KeBm2t2f2V vati
Kur,
‘Ke’ ir virpuļstrāvas koeficients. Šī vērtība galvenokārt ir atkarīga no magnētiskā materiāla rakstura, piemēram, kodola materiāla pretestības un tilpuma, kā arī laminējumu platuma
‘Bm’ ir augstākais plūsmas blīvuma ātrums wb / m2
‘T’ ir laminēšanas platums metros
‘F’ ir magnētiskā lauka reversās frekvences mērījums Hz
‘V’ ir magnētiskā materiāla daudzums m3
Vara zudums
Vara zudumi rodas omas pretestības dēļ transformatora tinumos. Ja transformatora primārie un sekundārie tinumi ir I1 un I2, tad šo tinumu pretestība ir R1 un R2. Tātad vara zaudējumi, kas radās tinumos, ir attiecīgi I12R1 un I22R2. Tātad visi vara zudumi būs
Pc = I12R1 + I22R2
Šos zaudējumus sauc arī par mainīgiem vai omiskiem zaudējumiem, jo šie zaudējumi mainīsies, pamatojoties uz slodzi.
Klaiņojošie zaudējumi
Šāda veida zaudējumi transformatorā var rasties noplūdes lauka dēļ. Salīdzinot ar vara un dzelzs zudumiem, klaiņojošo zaudējumu procentuālais daudzums ir mazāks, tāpēc šos zaudējumus var atstāt novārtā.
Dielektriskais zudums
Šie zaudējumi galvenokārt rodas transformatora eļļā. Šeit eļļa ir izolācijas materiāls. Kad eļļas kvalitāte pasliktinās citādi, ja eļļas kvalitāte pasliktinās, tiks ietekmēta transformatora efektivitāte.
Transformatora efektivitāte
Efektivitātes definīcija ir līdzīga elektriskajai mašīnai. Tā ir izejas jaudas un ieejas jaudas attiecība. Efektivitāti var aprēķināt pēc šādas formulas.
Efektivitāte = izejas jauda / ieejas jauda.
Transformators ir ļoti efektīva ierīce, un šo ierīču slodzes efektivitāte galvenokārt svārstās no 95% līdz 98,5%. Kad transformators ir ļoti efektīvs, tā ieejai un izejai ir gandrīz tāda pati vērtība, un tāpēc nav lietderīgi aprēķināt transformatora efektivitāti, izmantojot iepriekš minēto formulu. Bet, lai atrastu tā efektivitāti, labāk ir izmantot šādu formulu
Efektivitāte = (Ieeja - Zaudējumi) / Ievade => 1 - (Zaudējumi / Ievade).
Ļaujiet vara zudumam būt I2R1, bet dzelzs zudumam - Wi
Efektivitāte = 1 zaudējumi / ievade
= 1-I12R1 + Wi / V1I1CosΦ1
Ƞ = 1- (I1R1 / V1CosΦ1) Wi / V1I1CosΦ1
Diferencējiet iepriekš minēto vienādojumu attiecībā uz “I1”
d Ƞ / dI1 = 0- (R1 / V1CosΦ1) + Wi / V1I12 CosΦ1
‘Ƞ’ ir maksimālais pie d Ƞ / dI1 = 0
Tāpēc efektivitāte ‘Ƞ’ būs maksimālā
R1 / V1CosΦ1 = Wi / V1I12 CosΦ1
I12R1 / V1I12 CosΦ1 = Wi / V1I12 CosΦ1
I12R1 = Wi
Tāpēc transformatora efektivitāte var būt visaugstākā, ja dzelzs un vara zudumi ir vienādi.
Tātad, vara zudums = dzelzs zudums.
Tādējādi tas viss ir par pārskats par transformatora zaudējumu veidiem . Transformatorā enerģijas zudumi var notikt vairāku iemeslu dēļ. Tātad transformatora efektivitāte tiks samazināta. Galvenie iemesli dažāda veida transformatora zudumiem ir karstuma ietekme uz spoli, magnētiskās plūsmas noplūde, kodola magnētizācija un demagnetizācija. Šeit ir jautājums jums, kādi ir dažādu veidu transformatori, kas pieejami tirgū?
