Επιλογή Αποδοτικών σε Ενέργεια Διανομής Μετασχηματιστών

Ορισμός Απωλειών Μετατροπέα

Οι απώλειες των μετατροπέων μπορούν να κατηγοριοποιηθούν κυρίως σε δύο τύπους: απώλειες χωρίς φορτίο και απώλειες υπό φορτίο. Αυτές οι απώλειες είναι παντού παρούσες σε όλους τους τύπους μετατροπέων, ανεξάρτητα από τις εφαρμογές ή την ισχύ τους.

Υπάρχουν όμως και δύο επιπλέον τύποι απωλειών: επιπλέον απώλειες που προκαλούνται από αρμονικές, και απώλειες που είναι ιδιαίτερα σημαντικές για μεγαλύτερους μετατροπείς – απώλειες ψύξης ή βοηθητικές απώλειες, που απορρέουν από τη χρήση εξοπλισμού ψύξης όπως ανεμιστέρες και πίστες.

Απώλειες Χωρίς Φορτίο

Αυτές οι απώλειες παρουσιάζονται στην πυρήνα του μετατροπέα όποτε αυτός είναι ενεργοποιημένος (ακόμη και όταν η δευτερεύουσα κύκλωμα είναι ανοιχτό). Γνωστές επίσης ως απώλειες σιδήρου ή απώλειες πυρήνα, παραμένουν σταθερές.
Οι απώλειες χωρίς φορτίο αποτελούνται από:

Απώλειες Ιστορητικού

Αυτές οι απώλειες προκαλούνται από την τριβή των μαγνητικών τομέων μέσα στις λεπτές πλάκες της πυρήνας καθώς εκείνες μαγνητοποιούνται και απομαγνητοποιούνται από το εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο. Εξαρτώνται από το είδος υλικού που χρησιμοποιείται για την πυρήνα.

Οι απώλειες ιστορητικού συνήθως αντιπροσωπεύουν περισσότερο από το μισό των συνολικών απωλειών χωρίς φορτίο (περίπου 50% έως 70%). Στο παρελθόν, αυτή η αναλογία ήταν μικρότερη (λόγω μεγαλύτερης συνεισφοράς από απώλειες περιστροφικών ρευμάτων, ιδιαίτερα σε σχετικά παχύτερες πλάκες που δεν είχαν υποστεί περιγραφή με λέιζερ).

Απώλειες Περιστροφικών Ρευμάτων

Αυτές οι απώλειες προκαλούνται από τα μεταβαλλόμενα μαγνητικά πεδία που παράγουν περιστροφικά ρεύματα στις λεπτές πλάκες της πυρήνας, παράγοντας θερμότητα.
Αυτές οι απώλειες μπορούν να μειωθούν κατασκευάζοντας την πυρήνα από λεπτές, λαμελαρισμένες πλάκες, εγκαταστάζοντας μεταξύ τους ένα λεπτό επίπεδο βερνίκι για να μειωθούν τα περιστροφικά ρεύματα. Σήμερα, οι απώλειες περιστροφικών ρευμάτων συνήθως αντιπροσωπεύουν 30% έως 50% των συνολικών απωλειών χωρίς φορτίο. Κατά την αξιολόγηση των προσπαθειών για την ενίσχυση της απόδοσης των διανομικών μετατροπέων, οι πιο σημαντικές πρόοδοι έχουν επιτευχθεί στη μείωση αυτών των απωλειών.
Υπάρχουν επίσης μικρές απώλειες από παρεμπιπτόντα ρεύματα και διηλεκτρικές απώλειες στην πυρήνα, που συνήθως αντιπροσωπεύουν μέχρι και 1% των συνολικών απωλειών χωρίς φορτίο.

Απώλειες Υπό Φορτίο

Αυτές οι απώλειες είναι γνωστές ως απώλειες χαλκού ή απώλειες σύνδεσης. Οι απώλειες υπό φορτίο μεταβάλλονται σύμφωνα με τις συνθήκες φορτίου του μετατροπέα.
Οι απώλειες υπό φορτίο αποτελούνται από:

Θερμικές Απώλειες Ωμικής

Επίσης γνωστές ως απώλειες χαλκού, καθώς είναι η κυρίαρχη αντιστατική συνιστώσα των απωλειών υπό φορτίο. Αυτές οι απώλειες παρουσιάζονται στις πλεξίδες του μετατροπέα και είναι λόγω της αντίστασης του διαχωριστή.
Η μέγεθος αυτών των απωλειών αυξάνεται ανάλογα με το τετράγωνο του ρεύματος φορτίου και είναι ανάλογη με την αντίσταση της πλεξίδας. Μπορεί να μειωθεί αυξάνοντας την επιφάνεια τομέα του διαχωριστή ή μειώνοντας το μήκος της πλεξίδας. Η χρήση χαλκού ως διαχωριστή βοηθά στην ισορροπία μεταξύ βάρους, μεγέθους, κόστους και αντίστασης· η αύξηση του διαμέτρου του διαχωριστή μέσα στα περιορισμούς άλλων σχεδιαστικών παραμέτρων μπορεί να μειώσει περαιτέρω τις απώλειες.

Απώλειες Περιστροφικών Ρευμάτων στον Διαχωριστή

Τα περιστροφικά ρεύματα, που προκαλούνται από τα μαγνητικά πεδία του εναλλασσόμενου ρεύματος, παρουσιάζονται επίσης στις πλεξίδες. Η μείωση της επιφάνειας τομέα του διαχωριστή μπορεί να μειώσει τα περιστροφικά ρεύματα, οπότε χρησιμοποιούνται στρωματοειδείς διαχωριστές για να επιτευχθεί η απαιτούμενη χαμηλή αντίσταση ενώ οι απώλειες περιστροφικών ρευμάτων ελέγχονται.

Αυτό μπορεί να αποφευχθεί χρησιμοποιώντας συνεχώς μετατραπέντα στρώματα (CTC). Σε ένα CTC, τα στρώματα μετατρέπονται συχνά για να ισορροπηθούν οι διαφορές φλούξ και να ισορροπηθεί το υπόλοιπο τάσης.