Orice tip de echipament electric va suferi pierderi în timpul funcționării pe termen lung, iar transformatoarele de energie nu fac excepție. În pierderile transformatoarelor de putere, acestea sunt împărțite în principal în două părți: pierderea de cupru și pierderea fierului.
Pierdere de cupru
Definiție și principiu
Cuprul joacă un rol important în transformatoare. Înfășurarea transformatoarelor folosesc de obicei fire de cupru, iar „pierderea de cupru” din transformator este pierderea generată de firele de cupru. „Pierderea de cupru” a unui transformator este cunoscută și sub numele de pierderea de sarcină. Așa-numita pierdere de sarcină este o pierdere variabilă și se schimbă. Când transformatorul funcționează sub sarcină, există rezistență atunci când curentul trece prin fire, ceea ce duce la pierderea rezistenței. Conform legii lui Joule, atunci când curentul trece prin această rezistență, va fi generată căldura Joule, iar cu cât este mai mare curentul, cu atât este mai mare pierderea de energie. Astfel, pierderea de rezistență este proporțională cu pătratul curentului și nu are nicio legătură cu tensiunea. Tocmai pentru că se schimbă odată cu mărimea curentului, pierderea de cupru (pierderea sarcinii) este o pierdere variabilă și este, de asemenea, principala pierdere în timpul funcționării transformatorului.
Factorii influențați
Mărimea curentului: După cum am menționat mai sus, pierderea de cupru este proporțională cu pătratul curentului, astfel încât mărimea curentului este un factor cheie care afectează pierderea de cupru.
Rezistența la înfășurare: Rezistența înfășurării afectează în mod direct pierderea de cupru. Cu cât rezistența este mai mare, cu atât pierderea de cupru este mai mare.
Numărul de straturi de bobină: Cu cât este mai mare numărul de straturi de bobină, cu atât este mai lungă calea pentru ca curentul să curgă în înfășurare, iar rezistența va crește, de asemenea, în consecință, rezultând o creștere a pierderii de cupru.
Frecvența de comutare: Influența frecvenței de comutare pe pierderea de cupru a transformatorului este direct legată de parametrii de distribuție ai transformatorului și de caracteristicile de încărcare. Când caracteristicile de încărcare și parametrii de distribuție prezintă împreună o caracteristică inductivă, pierderea de cupru scade pe măsură ce frecvența de comutare crește; Când ele prezintă împreună o caracteristică capacitivă, pierderea de cupru crește pe măsură ce frecvența de comutare crește.
Influența temperaturii: pierderea de sarcină este, de asemenea, afectată de temperatura transformatorului. În același timp, fluxul magnetic de scurgere cauzat de curentul de încărcare va genera pierderi de curent de eddy în înfășurarea și pierderea rătăcită în părțile metalice din afara înfășurării.
Metoda de calcul
Există două formule de calcul:
Formula bazată pe curent și rezistență nominală:
Pierdere de cupru (unitate: kw)=i² × rc × Δt
În cazul în care I este curentul nominal al transformatorului, RC este rezistența firului de cupru, iar ΔT este timpul de funcționare al transformatorului.
Formula bazată pe curentul nominal și rezistența totală a cuprului: pierderea de cupru=i² × r
Unde i reprezintă curentul nominal al transformatorului, iar R reprezintă rezistența totală la cupru a transformatorului. Rezistența totală de cupru R a transformatorului poate fi calculată prin următoarea formulă:
R = (R1 + R2) / 2
Unde R1 reprezintă rezistența primară de cupru a transformatorului, iar R2 reprezintă rezistența secundară a cuprului lateral a transformatorului.
Metode pentru a reduce pierderea de cupru
Creșteți zona transversală a înfășurării transformatorului: reduceți rezistența conductorului, reducând astfel eficient pierderea de cupru a transformatorului.
Utilizați materiale conductor de înaltă calitate: cum ar fi folie de cupru sau folie de aluminiu pentru a reduce rezistența la înfășurare.
Reduceți timpul de funcționare cu sarcină ușoară a transformatorului: limitarea proporției timpului de funcționare a sarcinii ușoare a transformatorului este benefică pentru reducerea pierderii de cupru a transformatorului.
Pierdere de fier
Definiție și principiu
Diferentă de pierderea de cupru, pierderea de fier a transformatorului nu are nicio legătură cu factori precum înfășurarea și amploarea curentului. După cum sugerează și numele, pierderea de fier este legată de fier și este generată de miezul de fier. Pierderea de fier a transformatorului este, de asemenea, cunoscută sub numele de „pierderea fără sarcină”, deoarece există atât în stările cu sarcină completă, cât și în cele zero ale transformatorului și este o pierdere fixă a transformatorului. Cu toate acestea, în sarcină, pierderea de energie va scădea pe măsură ce rezistența câmpului electric scade.
Clasificare
Pierderea de fier a transformatorului este împărțită în pierderea de histereză și pierderea curentă.
● Pierderea de histereză Principiul de lucru al transformatorului se bazează pe principiul inducției electromagnetice pentru a obține transformarea tensiunii și schimbarea curentului. Fluxul magnetic din transformator curge pe miezul de fier. Nucleul de fier are rezistență magnetică la fluxul magnetic, la fel cum un conductor are rezistență la curent, iar căldura va fi, de asemenea, generată. O astfel de pierdere se numește „pierderea de histereză”.
● Pierderea curentului de eddy După ce înfășurarea primară a transformatorului este alimentate, fluxul magnetic generat de bobină curge în miezul de fier. Deoarece miezul de fier în sine este, de asemenea, un conductor, o forță electromotivă indusă va fi generată pe plan perpendicular pe liniile de câmp magnetic. Această forță electromotivă formează o buclă închisă pe secțiunea transversală a nucleului de fier și generează un curent, care este ca un vortex, deci se numește „curent eddy”. Pierderea generată de acest curent eddy se numește „Pierderea curentului Eddy”. Tocmai pentru că miezul de fier va genera curenți de eddy, este transformat în foi subțiri, deoarece cu cât este mai subțire, cu atât rezistența este mai mare și cu atât este mai mic.
Factorii influențați
Tensiunea de funcționare și frecvența: pierderea de fier este legată de tensiunea de funcționare și frecvența transformatorului, deoarece acești factori vor afecta rezistența câmpului magnetic și fenomenul de histereză din miezul de fier.
Materialul miezului de fier: Proprietățile de histereză ale materialului miezului de fier vor afecta amploarea pierderii de fier. Dacă materialul de miez de fier selectat nu este bun, pierderea de histereză va crește.
Procesul de fabricație: Procesul de fabricație al transformatorului are, de asemenea, o anumită influență asupra pierderii de fier. De exemplu, metoda de laminare a miezului de fier, a tratamentului de izolare, etc. va afecta magnitudinea pierderii de fier.
Metoda de calcul
Formula bazată pe curent cu curent și histereză și pierderi de rezistență:
Pierdere de fier (unitate: KVA)=i² × (RM + RA)
În cazul în care I este curentul nominal al transformatorului, RM este pierderea de histereză a miezului de fier, iar RA este pierderea de rezistență a miezului de fier.
Formula bazată pe o densitate constantă, a fluxului magnetic și frecvență de funcționare:
P _ fier=kf × (bm)^2 × f
În cazul în care p _ fierul este pierderea de fier, KF este o constantă, BM este densitatea fluxului magnetic, iar F este frecvența de funcționare a transformatorului.
Metode de reducere a pierderii de fier
Selectați materiale de miez de fier de înaltă calitate: selectați materiale de miez de fier cu mici pierderi de histereză, ceea ce poate reduce pierderea de fier a transformatorului.
Optimizați procesul de fabricație: reduceți pierderea de fier prin îmbunătățirea metodei de laminare a miezului de fier, a tratamentului de izolare și a altor procese de fabricație.
Proiectare rezonabilă: în timpul etapei de proiectare a transformatorului, reduceți pierderea de fier prin optimizarea proiectării structurale și a selecției parametrilor.
Secțiunea CTA (îmbunătățirea ratei de conversie):
📞 Obțineți soluțiile exclusive pentru piețele sud -americane și africane acum
Email:jsm687254@gmail.com
Consultați inginerii prin WhatsApp: +86 15706806907 (atașat cu manual de produs PDF)