Идеальный трансформатор очень эффективны, поэтому они не имеют потерь энергии, что означает, что мощность, подаваемая на входную клемму трансформатора, должна быть эквивалентна мощности, подаваемой на выходную клемму трансформатора. Итак, входная мощность и выход мощность в идеальном трансформаторе равны, включая нулевые потери энергии. Но на практике входная и выходная мощности трансформатора не будут равны из-за электрических потерь внутри трансформатора. Это статическое устройство, поскольку у него нет подвижных частей, поэтому мы не можем наблюдать механические потери, но электрические потери будут происходить, как в меди и железе. В этой статье рассматривается обзор различных типов потерь в трансформаторе.
Типы потерь в трансформаторе
В трансформаторе могут возникать различные виды потерь, такие как железо, медь, гистерезис, вихревые, паразитные и диэлектрические. Потери меди в основном происходят из-за сопротивление в обмотке трансформатора, тогда как гистерезисные потери будут возникать из-за изменения намагниченности внутри сердечника.
Типы потерь в трансформаторе
Железные потери в трансформаторе
Потери в стали в основном возникают из-за переменного магнитного потока в сердечнике трансформатора. Когда эта потеря происходит внутри сердечника, это называется потерей сердечника. Этот вид потерь в основном зависит от материала магнитный свойства в сердечнике трансформатора. Сердечник трансформатора может быть сделан из железа, поэтому это называется потерями в стали. Этот тип потерь можно разделить на два типа, например, гистерезисные и вихретоковые.
Потеря гистерезиса
Этот вид потерь в основном возникает, когда переменный ток прикладывается к сердечнику трансформатора, тогда магнитное поле будет обратным. Эти потери в основном зависят от материала сердечника трансформатора. Чтобы уменьшить эти потери, можно использовать высококачественный материал сердечника. CRGO - холоднокатаная Si-сталь с ориентированным зерном обычно может использоваться в качестве сердечника трансформатора, что позволяет снизить гистерезисные потери. Эти потери можно представить с помощью следующего уравнения.
Ph = Khf Bx m
Где
«Kh» - это постоянная, которая зависит от качества и объема материала сердечника в трансформаторе.
«Bm» - самая высокая плотность потока в сердечнике.
‘F’ - частота переменного магнитного потока, в противном случае
«X» - это постоянная Штейнмеца, и значение этой константы в основном изменяется от 1,5 до 2,5.
Вихретоковые потери
Как только магнитный поток подключен к замкнутой цепи, в цепи может быть наведена ЭДС, и возникает поставлять в цепи. Текущее значение в основном зависит от суммы ЭДС и сопротивления в области цепи.
Сердечник трансформатора может быть выполнен из токопроводящего материала. Ток в ЭДС может подаваться в теле материала. Этот поток тока известен как вихревой ток. Этот ток возникнет, когда на проводник будет воздействовать изменяющееся магнитное поле.
Когда эти токи не отвечают за выполнение какой-либо функциональной задачи, это вызывает потери в магнитном материале. Это называется потерей на вихревые токи. Эти потери можно уменьшить, сконструировав сердечник с небольшими слоями. Уравнение вихревых токов может быть получено с помощью следующего уравнения.
Pe = KeBm2t2f2V Вт
Где,
«Ке» - это коэффициент вихревого тока. Это значение в основном зависит от природы магнитного материала, такой как удельное сопротивление и объем материала сердечника, а также от ширины слоев.
«Bm» - это наивысший показатель плотности потока в Вт / м2.
«Т» - ширина ламинации в метрах.
«F» - частота обратного магнитного поля, измеренная в Гц.
«V» - количество магнитного материала в м3.
Потеря меди
Потери в меди возникают из-за омического сопротивления обмоток трансформатора. Если первичная и вторичная обмотки трансформатора - это I1 и I2, то сопротивление этих обмоток равно R1 и R2. Таким образом, потери в меди в обмотках равны I12R1 и I22R2 соответственно. Итак, все потери меди будут
Pc = I12R1 + I22R2
Эти потери также называют переменными или омическими потерями, потому что эти потери будут меняться в зависимости от нагрузки.
Паразитная потеря
Эти типы потерь в трансформаторе могут возникать из-за возникновения поля утечки. По сравнению с потерями в меди и чугуне процент паразитных потерь меньше, поэтому этими потерями можно пренебречь.
Диэлектрические потери
Эти потери в основном происходят в масле трансформатора. Здесь масло - изоляционный материал. Когда масло в трансформаторе ухудшается, иначе, когда качество масла ухудшается, эффективность трансформатора будет снижена.
КПД трансформатора
Определение КПД похоже на электрическую машину. Это соотношение выходной мощности и входной мощности. КПД можно рассчитать по следующей формуле.
Эффективность = выходная мощность / входная мощность.
Трансформатор является высокоэффективным устройством, а коэффициент полезного действия нагрузки этих устройств в основном находится в диапазоне от 95% до 98,5%. Когда трансформатор имеет высокий КПД, его вход и выход имеют почти одинаковое значение, и поэтому нецелесообразно рассчитывать КПД трансформатора по приведенной выше формуле. Но для определения его эффективности лучше использовать следующую формулу
Эффективность = (Вход - Потери) / Вход => 1 - (Потери / Вход).
Пусть потери в меди равны I2R1, а в стали - Wi
Эффективность = 1-потери / вход
= 1-I12R1 + Wi / V1I1CosΦ1
Ƞ = 1- (I1R1 / V1CosΦ1) Wi / V1I1CosΦ1
Продифференцируйте приведенное выше уравнение относительно «I1».
d Ƞ / dI1 = 0- (R1 / V1CosΦ1) + Wi / V1I12 CosΦ1
‘’ Максимально при d Ƞ / dI1 = 0
Следовательно, КПД ‘Ƞ’ будет максимальным при
R1 / V1CosΦ1 = Wi / V1I12 CosΦ1
I12R1 / V1I12 CosΦ1 = Wi / V1I12 CosΦ1
I12R1 = Wi
Следовательно, КПД трансформатора может быть максимальным, когда потери в железе и меди равны.
Итак, потеря меди = потеря железа.
Таким образом, это все о обзор типов потерь в трансформаторе . В трансформаторе потеря энергии может произойти по нескольким причинам. Таким образом, эффективность трансформатора будет снижена. Основные причины различных типов потерь в трансформаторе связаны с влиянием тепла в катушке, утечкой магнитного потока, намагничиванием и размагничиванием сердечника. Вот вам вопрос, какие типы трансформаторов доступны на рынке?
