Видове загуби в трансформатор и тяхната ефективност

Видове загуби в трансформатор и тяхната ефективност

Идеал трансформатор е много ефективен, така че те нямат енергийни загуби, което означава, че мощността, подавана към входния терминал на трансформатора, трябва да бъде еквивалентна на мощността, подавана към изходния терминал на трансформатора. Така че входната мощност и изходната мощност мощност в идеален трансформатор са равни, включително нулеви загуби на енергия. Но на практика входната и изходната мощност на трансформатора няма да бъдат равни поради електрически загуби в трансформатора. Това е статично устройство, тъй като няма подвижни части, така че не можем да наблюдаваме механични загуби, но ще възникнат електрически загуби като мед и желязо. Тази статия разглежда преглед на различните видове загуби в трансформатор.



Видове загуби в трансформатор

Има различни видове загуби, които ще възникнат в трансформатора като желязо, мед, хистерезис, вихри, разсеяни и диелектрици. Загубата на мед се дължи главно на съпротивата в намотката на трансформатора, докато загубите от хистерезис ще възникнат поради промяната на намагнитването в сърцевината.


Видове загуби в трансформатор

Видове загуби в трансформатор





Загуби на желязо в трансформатор

Загубите на желязо се получават главно чрез променлив поток в сърцевината на трансформатора. След като тази загуба настъпи в ядрото, тя се нарича загуба на ядро. Този вид загуба зависи главно от материала магнитни свойства в сърцевината на трансформатора. Сърцевината в трансформатора може да бъде направена с желязо, така че те се наричат ​​загуби на желязо. Този тип загуби могат да бъдат категоризирани в два типа като хистерезис, както и вихрови токове.

Загуба на хистерезис

Този вид загуба настъпва главно, когато променлив ток се прилага към сърцевината на трансформатора, тогава магнитното поле ще бъде обърнато. Тази загуба зависи главно от основния материал, използван в трансформатора. За да се намали тази загуба, може да се използва висококачествен материал за сърцевината. CRGO - студено валцована зърно ориентирана Si стомана може да се използва често като сърцевината на трансформатора, така че загубата на хистерезис може да бъде намалена. Тази загуба може да бъде представена чрез използване на следното уравнение.



Ph = Khf Bx m

Където


„Kh“ е константата, която зависи от качеството и обема на основния материал в трансформатора

‘Bm’ е най-високата плътност на потока в сърцевината

„F“ е променливата честота на потока, иначе захранвана

‘X’ е константата на Steinmetz и стойността на тази константа се променя главно от 1,5 до 2,5.

Загуба на вихрови токове

След като потокът е свързан към затворена верига, тогава e.m.f може да се индуцира във веригата и има a доставка във веригата. Потокът на текущата стойност зависи главно от сумата на e.m.f и съпротивлението в областта на веригата.
Сърцевината на трансформатора може да бъде проектирана с проводящ материал. Потокът на ток в ЕДС може да се подава в тялото на материала. Този поток на ток е известен като вихров ток. Този ток ще възникне, след като проводникът изпита променящо се магнитно поле.

Когато тези токове не са отговорни за извършване на някаква функционална задача, това генерира загуба в магнитния материал. Така че се нарича вихрови загуби. Тази загуба може да бъде намалена чрез проектиране на сърцевината с помощта на леки ламинирания. Уравнението на вихровия ток може да бъде получено чрез използване на следното уравнение.

Pe = KeBm2t2f2V вата

Където,

‘Ke’ е съ-ефективният ефект на вихровия ток. Тази стойност зависи главно от естеството на магнитния материал, като съпротивление и обем на основния материал и ширината на ламиниране

„Bm“ е най-високата скорост на плътност на потока в wb / m2

„T“ е широчината на ламиниране в метри

„F“ е честотата на обратното на магнитното поле, измерена в Hz

‘V’ е количеството магнитен материал в m3

Загуба на мед

Загубите на мед възникват поради омичното съпротивление в намотките на трансформатора. Ако първичните и вторичните намотки на трансформатора са I1 и I2, тогава съпротивлението на тези намотки е R1 & R2. Така че загубите на мед, настъпили в намотките, са съответно I12R1 и I22R2. И така, цялата загуба на мед ще бъде

Pc = I12R1 + I22R2

Тези загуби също се наричат ​​променливи или омични загуби, тъй като тези загуби ще се променят в зависимост от товара.

Бездомна загуба

Тези видове загуби в трансформатора могат да възникнат поради появата на полето на изтичане. В сравнение със загубите на мед и желязо, процентът на бездомните загуби е по-малък, така че тези загуби могат да бъдат пренебрегнати.

Диелектрична загуба

Тази загуба възниква главно в маслото на трансформатора. Тук маслото е изолационен материал. След като маслото в трансформатора се влоши, в противен случай, когато качеството на маслото намалее, ефективността на трансформатора ще бъде засегната.

Ефективност на трансформатора

Определението за ефективност е подобно на електрическа машина. Това е съотношението на изходна мощност и входна мощност. Ефективността може да се изчисли по следната формула.

Ефективност = изходна мощност / входна мощност.

Трансформаторът е високоефективно устройство и ефективността на натоварването на тези устройства варира главно между 95% - 98,5%. Когато трансформаторът е с висока ефективност, тогава неговият вход и изход имат почти една и съща стойност и следователно не е практично да се изчислява ефективността на трансформатора, като се използва горната формула. Но за да се намери ефективността му, по-добре е да се използва следната формула

Ефективност = (Вход - Загуби) / Вход => 1 - (Загуби / Вход).

Нека загубата на мед е I2R1, докато загубата на желязо е Wi

Ефективност = 1-загуби / вход

= 1-I12R1 + Wi / V1I1CosΦ1

Ƞ = 1- (I1R1 / V1CosΦ1) Wi / V1I1CosΦ1

Разграничете горното уравнение по отношение на „I1“

d Ƞ / dI1 = 0- (R1 / V1CosΦ1) + Wi / V1I12 CosΦ1

‘Ƞ’ е максимално при d Ƞ / dI1 = 0

Следователно ефективността ‘Ƞ’ ще бъде максимална при

R1 / V1CosΦ1 = Wi / V1I12 CosΦ1

I12R1 / V1I12 CosΦ1 = Wi / V1I12 CosΦ1

I12R1 = Wi

Следователно ефективността на трансформатора може да бъде най-висока, когато загубите на желязо и мед са равни.

И така, загуба на мед = загуба на желязо.

По този начин всичко е свързано с преглед на видовете загуби в трансформатор . В трансформатора може да възникне загуба на енергия поради няколко причини. Така ефективността на трансформатора ще бъде намалена. Основните причини за различните видове загуби в трансформатора се дължат на ефекта от топлината в намотката, изтичане на магнитен поток, намагнитване и размагнитване на сърцевината. Ето един въпрос към вас, кои са различните видове трансформатори, предлагани на пазара?