Idealny transformator są bardzo wydajne, więc nie powodują strat energii, co oznacza, że moc dostarczana do zacisku wejściowego transformatora musi być równoważna mocy dostarczanej do zacisku wyjściowego transformatora. A więc moc wejściowa i wyjściowa moc w idealnym transformatorze są równe, łącznie z zerowymi stratami energii. Jednak w praktyce zarówno moc wejściowa, jak i wyjściowa transformatora nie będą równe z powodu strat elektrycznych w transformatorze. Jest to urządzenie statyczne, ponieważ nie ma żadnych ruchomych części, więc nie możemy zaobserwować strat mechanicznych, ale wystąpią straty elektryczne, takie jak miedź i żelazo. W tym artykule omówiono przegląd różnych typów strat w transformatorze.
Rodzaje strat w transformatorze
Istnieją różne rodzaje strat, które wystąpią w transformatorze, takie jak żelazo, miedź, histereza, wir, błądzenie i dielektryk. Utrata miedzi występuje głównie z powodu opór w uzwojeniu transformatora, podczas gdy straty histerezy będą występować w wyniku zmiany namagnesowania w rdzeniu.
Rodzaje strat w transformatorze
Straty żelaza w transformatorze
Straty żelaza występują głównie w wyniku zmiennego strumienia w rdzeniu transformatora. Gdy ta strata pojawi się w rdzeniu, nazywa się ją utratą rdzenia. Ten rodzaj strat zależy głównie od materiału magnetyczny właściwości w rdzeniu transformatora. Rdzeń transformatora może być wykonany z żelaza, dlatego nazywa się to ubytkami żelaza. Ten rodzaj strat można podzielić na dwa typy, takie jak histereza i prąd wirowy.
Utrata histerezy
Ten rodzaj straty występuje głównie wtedy, gdy prąd przemienny jest przyłożona do rdzenia transformatora, wówczas pole magnetyczne zostanie odwrócone. Strata ta zależy głównie od materiału rdzenia zastosowanego w transformatorze. Aby zmniejszyć tę stratę, można użyć wysokiej jakości materiału rdzenia. CRGO - Walcowana na zimno stal Si o zorientowanym ziarnie może być powszechnie stosowana jako rdzeń transformatora, dzięki czemu można zmniejszyć straty histerezy. Stratę tę można przedstawić za pomocą następującego równania.
Ph = Khf Bx m
Gdzie
„Kh” jest stałą zależną od jakości i objętości materiału rdzenia transformatora
„Bm” to najwyższa gęstość strumienia w rdzeniu
„F” jest zmienną częstotliwością strumienia, w przeciwnym razie zasilana
„X” jest stałą Steinmetza, a wartość tej stałej zmienia się głównie od 1,5 do 2,5.
Strata prądów wirowych
Gdy strumień zostanie podłączony do obwodu zamkniętego, wówczas w obwodzie można indukować e.m.f i występuje Dostawa w obwodzie. Przepływ wartości prądu zależy głównie od sumy e.m.f i rezystancji w rejonie obwodu.
Rdzeń transformatora może być wykonany z materiału przewodzącego. Przepływ prądu w emf może być dostarczany w korpusie materiału. Ten przepływ prądu nazywany jest prądem wirowym. Prąd ten pojawi się, gdy przewodnik napotka zmieniające się pole magnetyczne.
Kiedy te prądy nie są odpowiedzialne za wykonywanie jakichkolwiek czynności funkcjonalnych, generują straty w materiale magnetycznym. Nazywa się to więc utratą prądu wirowego. Stratę tę można zmniejszyć, projektując rdzeń za pomocą lekkich laminatów. Równanie prądów wirowych można wyprowadzić za pomocą następującego równania.
Pe = KeBm2t2f2V watów
Gdzie,
„Ke” jest współczynnikiem prądów wirowych. Wartość ta zależy głównie od rodzaju materiału magnetycznego, takiego jak rezystywność i objętość materiału rdzenia oraz szerokość laminatów
„Bm” to najwyższy wskaźnik gęstości strumienia w wb / m2
„T” oznacza szerokość laminowania w metrach
„F” jest częstotliwością wstecznego pola magnetycznego mierzoną w Hz
„V” to ilość materiału magnetycznego wm3
Strata miedzi
Straty miedzi występują z powodu rezystancji omowej w uzwojeniach transformatora. Jeśli pierwotne i wtórne uzwojenia transformatora to I1 i I2, to rezystancja tych uzwojeń wynosi R1 i R2. Zatem straty miedzi, które wystąpiły w uzwojeniach, wynoszą odpowiednio I12R1 i I22R2. Zatem cała strata miedzi będzie
Pc = I12R1 + I22R2
Straty te nazywane są również stratami zmiennymi lub omowymi, ponieważ straty te będą się zmieniać w zależności od obciążenia.
Zgubiona strata
Tego typu straty w transformatorze mogą wystąpić z powodu wystąpienia pola upływu. W porównaniu ze stratami miedzi i żelaza procent strat błądzących jest mniejszy, więc straty te można pominąć.
Strata dielektryczna
Strata ta występuje głównie w oleju transformatora. Tutaj olej jest materiałem izolacyjnym. Gdy olej w transformatorze ulegnie pogorszeniu, w przeciwnym razie, gdy pogorszy się jakość oleju, wpłynie to na wydajność transformatora.
Sprawność transformatora
Definicja wydajności jest podobna do maszyny elektrycznej. Jest to stosunek mocy wyjściowej do mocy wejściowej. Wydajność można obliczyć za pomocą następującego wzoru.
Sprawność = moc wyjściowa / moc wejściowa.
Transformator jest bardzo wydajnym urządzeniem, a sprawność obciążeniowa tych urządzeń waha się w granicach 95% - 98,5%. Gdy transformator jest bardzo wydajny, to jego wejście i wyjście mają prawie taką samą wartość, dlatego obliczenie sprawności transformatora za pomocą powyższego wzoru nie jest praktyczne. Ale aby znaleźć jego skuteczność, lepiej jest użyć następującej formuły
Sprawność = (wejście - straty) / wejście => 1 - (straty / wejście).
Niech strata miedzi to I2R1, podczas gdy strata żelaza to Wi
Sprawność = 1-straty / wejście
= 1-I12R1 + Wi / V1I1CosΦ1
Ƞ = 1- (I1R1 / V1CosΦ1) Wi / V1I1CosΦ1
Zróżnicuj powyższe równanie w odniesieniu do „I1”
d Ƞ / dI1 = 0- (R1 / V1CosΦ1) + Wi / V1I12 CosΦ1
„Ƞ” jest maksimum przy d Ƞ / dI1 = 0
Dlatego wydajność „Ƞ” będzie maksymalna przy
R1 / V1CosΦ1 = Wi / V1I12 CosΦ1
I12R1 / V1I12 CosΦ1 = Wi / V1I12 CosΦ1
I12R1 = Wi
Dlatego wydajność transformatora może być najwyższa, gdy straty żelaza i miedzi są równe.
Zatem utrata miedzi = utrata żelaza.
Tak więc chodzi o plik przegląd rodzajów strat w transformatorze . W transformatorze utrata energii może wystąpić z kilku powodów. Więc wydajność transformatora zostanie zmniejszona. Głównymi przyczynami różnego rodzaju strat w transformatorze jest wpływ ciepła w cewce, upływ strumienia magnetycznego, namagnesowanie i rozmagnesowanie rdzenia. Oto pytanie do Ciebie, jakie typy transformatorów są dostępne na rynku?
