Druhy strát v transformátore a ich účinnosť

Druhy strát v transformátore a ich účinnosť

Ideál transformátor je veľmi efektívny, takže nemajú energetické straty, čo znamená, že energia dodávaná do vstupnej svorky transformátora musí byť ekvivalentná s energiou dodávanou do výstupnej svorky transformátora. Takže vstupný výkon a výstup moc v ideálnom transformátore sú rovnaké vrátane nulových strát energie. V praxi sa ale vstupný aj výstupný výkon transformátora nebudú rovnať v dôsledku elektrických strát v transformátore. Je to statické zariadenie, pretože nemá žiadne pohyblivé časti, takže nemôžeme pozorovať mechanické straty, ale dôjde k elektrickým stratám ako meď a železo. Tento článok pojednáva o prehľade rôznych typov strát v transformátore.



Druhy strát v transformátore

Existujú rôzne druhy strát, ktoré sa vyskytnú v transformátore, ako sú železo, meď, hysterézia, víry, bludy a dielektrikum. Strata medi nastáva hlavne v dôsledku odpor vo vinutí transformátora, zatiaľ čo dôjde k stratám hysterézie v dôsledku zmeny magnetizácie v jadre.


Druhy strát v transformátore

Druhy strát v transformátore





Straty železa v transformátore

Straty železa sa vyskytujú hlavne striedavým tokom v jadre transformátora. Akonáhle k tejto strate dôjde v jadre, potom sa nazýva strata jadra. Tento druh straty závisí hlavne od materiálu magnetické vlastnosti v jadre transformátora. Jadro v transformátore môže byť vyrobené zo železa, preto sa tomu hovorí straty železa. Tento typ straty možno rozdeliť do dvoch typov, ako je hysterézia a vírivý prúd.

Hysterézna strata

Tento druh straty nastáva hlavne vtedy, keď striedavý prúd sa aplikuje na jadro transformátora, potom sa magnetické pole obráti. Táto strata závisí hlavne od materiálu jadra použitého v transformátore. Na zníženie týchto strát je možné použiť vysoko kvalitný materiál jadra. CRGO - za studena valcovaná zliatinová oceľ s orientovaným zrnom sa môže bežne používať ako jadro transformátora, aby sa mohli znížiť straty hysteréziou. Túto stratu je možné vyjadriť pomocou nasledujúcej rovnice.



Ph = Khf Bx m

Kde


„Kh“ je konštanta, ktorá závisí od kvality a objemu materiálu jadra v transformátore

„Bm“ je najvyššia hustota toku v jadre

„F“ je frekvencia striedavého toku, ktorá sa inak dodáva

„X“ je konštanta Steinmetza a hodnota tejto konštanty sa mení hlavne z 1,5 na 2,5.

Strata vírivých prúdov

Akonáhle je tok pripojený k uzavretému okruhu, potom môže byť v okruhu indukovaný e.m.f a existuje a zásobovanie v obvode. Tok aktuálnej hodnoty závisí hlavne od súčtu e.m.f a odporu v oblasti obvodu.
Jadro transformátora môže byť vyhotovené z vodivého materiálu. Tok prúdu v emf môže byť dodávaný do tela materiálu. Tento tok prúdu je známy ako vírivý prúd. Tento prúd sa vyskytne, akonáhle vodič dôjde k zmene magnetického poľa.

Ak tieto prúdy nie sú zodpovedné za vykonanie akejkoľvek funkčnej úlohy, potom v magnetickom materiáli dôjde k strate. Nazýva sa to ako strata vírivých prúdov. Túto stratu je možné znížiť navrhnutím jadra pomocou miernych laminácií. Rovnicu vírivých prúdov možno odvodiť pomocou nasledujúcej rovnice.

Pe = KeBm2t2f2V wattov

Kde,

„Ke“ je koeficient vírivého prúdu. Táto hodnota závisí hlavne od povahy magnetického materiálu, ako je odpor a objem materiálu jadra a šírka laminácií

„Bm“ je najvyššia miera hustoty toku vo wb / m2

„T“ je šírka laminácie v metroch

„F“ je frekvencia spätného chodu magnetického poľa meraná v Hz

„V“ je množstvo magnetického materiálu vm3

Strata medi

Straty medi sa vyskytujú v dôsledku ohmického odporu vo vinutí transformátora. Ak sú primárne a sekundárne vinutia transformátora I1 a I2, potom je odpor týchto vinutí R1 a R2. Takže straty medi, ktoré sa vyskytli vo vinutích, sú I12R1 a I22R2. Celá strata medi teda bude

Pc = I12R1 + I22R2

Tieto straty sa tiež nazývajú variabilné alebo ohmické straty, pretože tieto straty sa budú meniť v závislosti od zaťaženia.

Túlavá strata

Tieto typy strát v transformátore sa môžu vyskytnúť z dôvodu výskytu netesného poľa. V porovnaní so stratami medi a železa je percento rozptýlených strát menšie, takže tieto straty možno zanedbať.

Dielektrická strata

Táto strata sa vyskytuje hlavne v oleji transformátora. Tu je olej izolačným materiálom. Akonáhle sa olej v transformátore zhorší, inak sa zníži kvalita oleja, potom bude ovplyvnená účinnosť transformátora.

Účinnosť transformátora

Definícia účinnosti je podobná ako u elektrického stroja. Je to pomer výstupného výkonu a príkonu. Účinnosť je možné vypočítať podľa nasledujúceho vzorca.

Účinnosť = výstupný výkon / vstupný výkon.

Transformátor je vysoko efektívne zariadenie a zaťažiteľnosť týchto zariadení sa pohybuje hlavne medzi 95% - 98,5%. Ak je transformátor vysoko efektívny, potom jeho vstup a výstup majú takmer rovnakú hodnotu, a preto nie je praktické vypočítať účinnosť transformátora pomocou vyššie uvedeného vzorca. Aby sme však zistili jeho efektívnosť, je lepšie použiť nasledujúci vzorec

Účinnosť = (vstup - straty) / vstup => 1 - (straty / vstup).

Nech strata medi je I2R1, zatiaľ čo strata železa je Wi

Účinnosť = 1-straty / vstup

= 1-I12R1 + Wi / V1I1CosΦ1

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

Diferencovajte vyššie uvedenú rovnicu vzhľadom na „I1“

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

„Ƞ“ je maximum pri d Ƞ / dI1 = 0

Preto bude účinnosť „Ƞ“ maximálna pri

R1 / V1CosΦ1 = Wi / V1I12 CosΦ1

I12R1 / V1I12 CosΦ1 = Wi / V1I12 CosΦ1

I12R1 = Wi

Preto môže byť účinnosť transformátora najvyššia, keď sú straty železa a medi rovnaké.

Strata medi = strata železa.

Toto je teda všetko o prehľad typov strát v transformátore . V transformátore môže dôjsť k strate energie z niekoľkých dôvodov. Účinnosť transformátora sa teda zníži. Hlavné dôvody rôznych druhov strát v transformátore sú spôsobené účinkom tepla v cievke, únikom magnetického toku, magnetizáciou a demagnetizáciou jadra. Tu je otázka, aké sú rôzne typy transformátorov dostupné na trhu?