Výběr energeticky efektivních distribučních transformátorů

Definice ztrát transformátoru

Ztráty transformátoru lze hlavně rozdělit do dvou kategorií: bezprostřední ztráty a zatížení ztrát. Tyto ztráty jsou univerzální pro všechny typy transformátorů, bez ohledu na jejich použití nebo výkon.

Existují však i další dva typy ztrát: dodatečné ztráty vyvolané harmonickými složkami a ztráty, které jsou obzvláště relevantní pro větší transformátory – chladicí nebo pomocné ztráty, které vznikají používáním chladicího zařízení, jako jsou ventilátory a čerpadla.

Bezprostřední ztráty

Tyto ztráty se vyskytují v jádru transformátoru, kdykoli je transformátor napájen (i když je sekundární obvod otevřen). Taky známé jako železné ztráty nebo jádrové ztráty, zůstávají konstantní.
Bezprostřední ztráty se skládají z:

Hysterezní ztráty

Tyto ztráty jsou způsobeny třecím pohybem magnetických domén uvnitř laminací jádra, když jsou magnetizovány a demagnetizovány střídavým magnetickým polem. Závisí na typu materiálu použitého pro jádro.

Hysterezní ztráty obvykle představují více než polovinu celkových bezprostředních ztrát (asi 50% až 70%). V minulosti byl tento podíl menší (díky většímu příspěvku od eddy current losses, zejména v relativně silných listech, které neprošly laserovým zpracováním).

Eddy current losses

Tyto ztráty jsou vyvolány měnícími se magnetickými poli, které generují eddy proudy v laminacích jádra, což vede k vytvoření tepla.
Tyto ztráty lze snížit tím, že se jádro sestaví z tenkých, laminovaných listů izolovaných jeden od druhého tenkou vrstvou laků, aby se snížily eddy proudy. V současnosti eddy current losses obecně představují 30% až 50% celkových bezprostředních ztrát. Při hodnocení úsilí o zvýšení efektivity distribučních transformátorů byl největší pokrok dosažen v snižování těchto ztrát.
Existují také malé vedlejší a dielektrické ztráty v jádru transformátoru, které obvykle představují nevíce než 1% celkových bezprostředních ztrát.

Zatížení ztrát

Tyto ztráty jsou běžně známé jako měděné ztráty nebo krátkozaměřovací ztráty. Zatížení ztrát se mění podle zatížení transformátoru.
Zatížení ztrát se skládá z:

Ohmickej tepelný ztráty

Někdy označované jako měděné ztráty, protože je to dominantní rezistivní složka zatížení ztrát. Tato ztráta vzniká v vinutích transformátoru a je způsobena odporu vodiče.
Velikost těchto ztrát roste úměrně s druhou mocninou zatížení proudu a je také úměrná odporu vinutí. Lze ji snížit zvětšením plochy průřezu vodiče nebo zkrácením délky vinutí. Použití mědi jako vodiče pomáhá vyrovnat hmotnost, velikost, náklady a odpor; zvětšení průměru vodiče v rámci jiných návrhových omezení může dále snížit ztráty.

Eddy current losses v vodiči

Eddy proudy, vyvolané magnetickými poli střídavého proudu, se také vyskytují v vinutích. Snížení průřezu vodiče může snížit eddy proudy, takže se používají provazcové vodiče, aby byl dosažen požadovaný nízký odpor a kontrolovány eddy current losses.

To lze zabránit použitím kontinuálně transponovaného vodiče (CTC). U CTC se části často transponují, aby se vyrovnaly rozdíly toku a vyrovnaly napětí.