Idealno transformator je zelo učinkovit, zato nimajo izgub energije, kar pomeni, da mora biti moč, ki se dovaja na vhodni terminal transformatorja, enakovredna moči, ki se dovaja na izhodni terminal transformatorja. Torej vhodna in izhodna moč moč v idealnem transformatorju enaki, vključno z ničelnimi izgubami energije. Toda v praksi tako vhodne kot izhodne moči transformatorja ne bodo enake zaradi električnih izgub v transformatorju. Je statična naprava, ker nima premičnih delov, zato ne moremo opazovati mehanskih izgub, vendar se bodo pojavile električne izgube, kot sta baker in železo. Ta članek obravnava pregled različnih vrst izgub v transformatorju.
Vrste izgub v transformatorju
V transformatorju se lahko pojavijo različne vrste izgub, kot so železo, baker, histereza, vrtinci, blodnjači in dielektriki. Izguba bakra nastane predvsem zaradi odpornost v navitju transformatorja, medtem ko bodo zaradi spremembe magnetizacije znotraj jedra nastale izgube zaradi histereze.
Vrste izgub v transformatorju
Izgube železa v transformatorju
Izgube železa nastanejo večinoma z izmeničnim tokom znotraj jedra transformatorja. Ko se ta izguba pojavi v jedru, se imenuje izguba jedra. Tovrstne izgube so odvisne predvsem od materiala magnetno lastnosti znotraj jedra transformatorja. Jedro v transformatorju je mogoče izdelati z železom, zato se temu rečejo izgube železa. To vrsto izgube lahko razvrstimo v dve vrsti, kot sta histereza in vrtinčni tok.
Izguba histereze
Ta vrsta izgube se v glavnem pojavi, ko izmenični tok se nanese na jedro transformatorja, potem bo magnetno polje obrnjeno. Ta izguba je v glavnem odvisna od materiala jedra, ki se uporablja v transformatorju. Da bi zmanjšali to izgubo, lahko uporabimo visokokakovostni jedrni material. Silikonsko jeklo, usmerjeno v hladno valjano zrno, se lahko uporablja pogosto kot jedro transformatorja, tako da se lahko zmanjša izguba zaradi histereze. To izgubo lahko predstavimo z uporabo naslednje enačbe.
Ph = Khf Bx m
Kje
„Kh“ je konstanta, ki je odvisna od kakovosti in prostornine jedra v transformatorju
„Bm“ je največja gostota pretoka znotraj jedra
„F“ je izmenična frekvenca pretoka, ki je sicer dovodna
'X' je stalnica Steinmetza in vrednost te konstante se v glavnem spreminja od 1,5 do 2,5.
Eddy Current Izguba
Ko je tok povezan z zaprtim krogom, lahko znotraj vezja induciramo ef. In obstaja a ponudbe v vezju. Pretok trenutne vrednosti je v glavnem odvisen od vsote e.m.f in upora na območju vezja.
Jedro transformatorja je mogoče oblikovati s prevodnim materialom. Pretok toka v emf se lahko dovaja znotraj telesa materiala. Ta tok toka je znan kot vrtinčni tok. Ta tok se bo pojavil, ko bo prevodnik spremenil magnetno polje.
Kadar ti tokovi niso odgovorni za kakršno koli funkcionalno nalogo, potem magnetni material povzroči izgubo. Tako se imenuje Eddy Current Loss. To izgubo lahko zmanjšamo z načrtovanjem jedra z uporabo rahlih slojev. Enačbo vrtinčnega toka lahko dobimo z uporabo naslednje enačbe.
Pe = KeBm2t2f2V vatov
Kje,
‘Ke’ je so-učinkovita vrtinčna struja. Ta vrednost je odvisna predvsem od narave magnetnega materiala, kot sta upornost in prostornina materiala jedra ter širina laminiranja
„Bm“ je najvišja stopnja gostote pretoka v wb / m2
„T“ je širina laminiranja v metrih
„F“ je frekvenca reverza magnetnega polja, izmerjena v Hz
„V“ je količina magnetnega materiala v m3
Izguba bakra
Izgube bakra nastanejo zaradi ohmičnega upora v navitjih transformatorja. Če sta primarna in sekundarna navitja transformatorja I1 in I2, potem je upor teh navitij R1 in R2. Izgube bakra, ki so se zgodile v navitjih, so torej I12R1 oziroma I22R2. Torej, celotna izguba bakra bo
Pc = I12R1 + I22R2
Te izgube imenujemo tudi spremenljive ali omične izgube, ker se bodo te izgube spreminjale glede na obremenitev.
Stray Loss
Te vrste izgub v transformatorju lahko nastanejo zaradi pojava polja uhajanja. V primerjavi z izgubami bakra in železa je odstotek izgubljenih izgub manjši, zato jih lahko zanemarimo.
Dielektrična izguba
Ta izguba nastane predvsem v olju transformatorja. Tu je olje izolacijski material. Ko se olje v transformatorju sicer poslabša, ko se kakovost olja zmanjša, bo to vplivalo na učinkovitost transformatorja.
Učinkovitost transformatorja
Definicija učinkovitosti je podobna električnemu stroju. To je razmerje med izhodno in vhodno močjo. Učinkovitost lahko izračunamo po naslednji formuli.
Učinkovitost = izhodna moč / vhodna moč.
Transformator je zelo učinkovita naprava in izkoristek obremenitve teh naprav se v glavnem giblje med 95% - 98,5%. Če je transformator zelo učinkovit, imata njegov vhod in izhod skoraj enako vrednost, zato ni praktično izračunati učinkovitost transformatorja z uporabo zgornje formule. Toda, da bi ugotovili njegovo učinkovitost, je bolje uporabiti naslednjo formulo
Učinkovitost = (Vhod - Izgube) / Vhod => 1 - (Izgube / Vhod).
Naj izguba bakra znaša I2R1, izguba železa pa Wi
Učinkovitost = 1-izgube / vhod
= 1-I12R1 + Wi / V1I1CosΦ1
Ƞ = 1- (I1R1 / V1CosΦ1) Wi / V1I1CosΦ1
Diferencirajte zgornjo enačbo glede na 'I1'
d Ƞ / dI1 = 0- (R1 / V1CosΦ1) + Wi / V1I12 CosΦ1
„Ƞ“ je največ pri d Ƞ / dI1 = 0
Zato bo izkoristek „Ƞ“ največji pri
R1 / V1CosΦ1 = Wi / V1I12 CosΦ1
I12R1 / V1I12 CosΦ1 = Wi / V1I12 CosΦ1
I12R1 = Wi
Zato je lahko izkoristek transformatorja največji, če sta izgubi železa in bakra enaki.
Torej, izguba bakra = izguba železa.
Tu gre torej za pregled vrst izgub v transformatorju . V transformatorju lahko pride do izgube energije iz več razlogov. Tako se bo izkoristek transformatorja zmanjšal. Glavni razlogi za različne vrste izgub v transformatorju so posledica učinka toplote v tuljavi, uhajanja magnetnega toka, magnetizacije in razmagnetenja jedra. Tukaj je vprašanje za vas, katere različne vrste transformatorjev so na voljo na trgu?
