Każdy rodzaj urządzeń elektrycznych doświadczy strat podczas długoterminowego działania, a transformatory mocy nie są wyjątkiem. W stratach transformatorów mocy są one głównie podzielone na dwie części: utrata miedzi i utrata żelaza.
Utrata miedzi
Definicja i zasada
Miedź odgrywa ważną rolę w transformatorach. Uzwojenia transformatorów zwykle używają miedzianych przewodów, a „utrata miedzi” w transformatorze jest stratą generowaną przez przewody miedziane. „Utrata miedzi” transformatora jest również znana jako utrata obciążenia. Tak zwana utrata obciążenia jest stratą zmienną i zmienia się. Gdy transformator działa pod obciążeniem, istnieje rezystancja, gdy prąd przechodzi przez przewody, co powoduje utratę rezystancji. Zgodnie z prawem Joule'a, gdy prąd przechodzi przez ten opór, wygenerowane zostanie ciepło dżouła, a im większy prąd, tym większa utrata mocy. Zatem utrata oporu jest proporcjonalna do kwadratu prądu i nie ma nic wspólnego z napięciem. Dokładnie dlatego, że zmienia się wraz z wielkością prądu, utrata miedzi (utrata obciążenia) jest stratą zmienną, a także jest główną stratą podczas działania transformatora.
Czynniki wpływające
Wielkość prądu: jak wspomniano powyżej, utrata miedzi jest proporcjonalna do kwadratu prądu, więc wielkość prądu jest kluczowym czynnikiem wpływającym na utratę miedzi.
Opór uzwojenia: odporność uzwojenia bezpośrednio wpływa na utratę miedzi. Im większy opór, tym wyższa utrata miedzi.
Liczba warstw cewki: im więcej warstw cewek, tym dłuższa ścieżka prądu przepływu w uzwojeniu, a opór również wzrośnie, co powoduje wzrost utraty miedzi.
Częstotliwość przełączania: Wpływ częstotliwości przełączania na utratę miedzi transformatora jest bezpośrednio związany z parametrami rozkładu transformatora i charakterystyk obciążenia. Gdy charakterystyka obciążenia i parametry rozkładu razem wykazują charakterystykę indukcyjną, utrata miedzi zmniejsza się wraz ze wzrostem częstotliwości przełączania; Kiedy razem wykazują charakterystykę pojemnościową, utrata miedzi rośnie wraz ze wzrostem częstotliwości przełączania.
Wpływ temperatury: na utratę obciążenia wpływa również temperatura transformatora. Jednocześnie strumień magnetyczny upływu spowodowany prądem obciążenia wygeneruje stratę prądu wirowego w uzwojeniu i zbłąkana strata w metalowych częściach poza uzwojeniem.
Metoda obliczeniowa
Istnieją dwa wzory obliczeniowe:
Wzór oparty na prądu znamionowym i oporze:
Strata miedzi (jednostka: kw)=i² × rc × δt
Gdzie i jest znamionowym prądem transformatora, RC jest rezystancją drutu miedzianego, a ΔT jest czasem eksploatacji transformatora.
Formuła oparta na prądu znamionowym i całkowitym oporze miedzi: utrata miedzi=i² × R
Gdzie I reprezentuje znamionowy prąd transformatora, a R reprezentuje całkowity opór miedzi transformatora. Całkowity opór miedzi R transformatora można obliczyć na następującym wzorze:
R = (R1 + R2) / 2
Gdzie R1 reprezentuje podstawową oporność miedzi bocznej transformatora, a R2 reprezentuje wtórną oporność miedzi bocznej transformatora.
Metody zmniejszenia utraty miedzi
Zwiększ obszar przekroju transformatora: zmniejsz odporność przewodnika, tym samym skutecznie zmniejszając utratę miedzi transformatora.
Użyj wysokiej jakości materiałów przewodników: takie jak folia miedzi lub folia aluminiowa, aby zmniejszyć opór uzwojenia.
Zmniejsz czas pracy obciążenia światłem transformatora: Ograniczenie proporcji czasu pracy obciążenia światłem transformatora jest korzystne dla zmniejszenia utraty miedzi transformatora.
Utrata żelaza
Definicja i zasada
Różni się od utraty miedzi, utrata żelaza transformatora nie ma nic wspólnego z takimi czynnikami, jak uzwojenie i wielkość prądu. Jak sama nazwa wskazuje, utrata żelaza jest powiązana z żelazem i jest generowana przez żelazny rdzeń. Utrata żelaza transformatora jest również znana jako „utrata bez obciążenia”, ponieważ istnieje zarówno w stanach pełnego obciążenia, jak i zerowego obciążenia transformatora i jest ustaloną utratą transformatora. Jednak w obciążeniu utrata mocy spadnie wraz ze spadkiem wytrzymałości pola elektrycznego.
Klasyfikacja
Utrata żelaza transformatora jest podzielona na utratę histerezy i utratę prądu wirowego.
● Utrata histerezy Zasada pracy transformatora opiera się na zasadzie indukcji elektromagnetycznej w celu osiągnięcia transformacji napięcia i zmiany prądu. Strumień magnetyczny w transformatorze przepływa na żelaznym rdzeniu. Żelazny rdzeń ma oporność magnetyczną na strumień magnetyczny, podobnie jak przewodnik ma odporność na prąd, a także zostanie wygenerowane ciepło. Taka strata nazywana jest „utratą histerezy”.
● Utrata prądu wirowego po uzwojeniu pierwotnego transformatora jest energetyzowana, strumień magnetyczny generowany przez cewkę przepływa w żelaznym rdzeniu. Ponieważ sam żelazny rdzeń jest również przewodnikiem, indukowana siła elektromotoryczna zostanie wygenerowana na płaszczyźnie prostopadłym do linii pola magnetycznego. Ta siła elektromotoryczna tworzy zamkniętą pętlę na przekroju żelaznego rdzenia i generuje prąd, który jest jak wir, więc nazywa się to „prądem wirowym”. Strata wygenerowana przez ten prąd wirowy nazywa się „stratą prądu wirowego”. Jest tak właśnie dlatego, że żelazny rdzeń wygeneruje prądy wiru, które jest wytwarzane w cienkie arkusze, ponieważ im cieńsza jest, tym większy opór i mniejszy prąd.
Czynniki wpływające
Napięcie robocze i częstotliwość: Utrata żelaza jest związana z napięciem roboczym i częstotliwością transformatora, ponieważ czynniki te wpłyną na zjawisko pola magnetycznego i zjawisko histerezy w żelaznym rdzeniu.
Materiał rdzenia żelaza: Właściwości histerezy żelaznego materiału rdzenia wpłyną na wielkość utraty żelaza. Jeśli wybrany materiał rdzenia żelaznego nie jest dobry, utrata histerezy wzrośnie.
Proces produkcyjny: Proces produkcyjny transformatora ma również pewien wpływ na utratę żelaza. Na przykład metoda laminowania żelaznego rdzenia, obróbki izolacyjnej itp. Wpłynie na wielkość utraty żelaza.
Metoda obliczeniowa
Wzór oparty na znamionowej prądu i histerezy oraz stratach oporowych:
Żelazna strata (jednostka: kva)=i² × (rm + ra)
Tam, gdzie jest znamionowym prądem transformatora, RM jest utratą histerezy żelaznego rdzenia, a RA jest utratą odporności żelaznego rdzenia.
Wzór oparty na stałej gęstości strumienia magnetycznego i częstotliwości roboczej:
P _ żelazo=kf × (bm)^2 × f
Gdzie p _ żelazo jest utratą żelaza, KF jest stałą, BM jest gęstością strumienia magnetycznego, a F jest częstotliwością roboczą transformatora.
Metody zmniejszenia utraty żelaza
Wybierz wysokiej jakości żelazne materiały rdzeniowe: Wybierz żelazne materiały rdzenia o niewielkiej utraty histerezy, które mogą zmniejszyć utratę żelaza transformatora.
Zoptymalizuj proces produkcyjny: zmniejsz utratę żelaza, poprawiając metodę laminowania żelaznego rdzenia, obróbki izolacyjnej i innych procesów produkcyjnych.
Rozsądny projekt: na etapie projektowania transformatora zmniejsz utratę żelaza, optymalizując projekt konstrukcyjny i wybór parametrów.
Sekcja CTA (poprawa współczynnika konwersji):
📞 Uzyskaj teraz ekskluzywne rozwiązania dla rynków południowoamerykańskich i afrykańskich
Email:jsm687254@gmail.com
Konsultuj inżynierów za pośrednictwem WhatsApp: +86 15706806907 (załączony z instrukcją produktu PDF)