انتخاب ترانسفورماتورهای توزیع کارآمد از نظر مصرف انرژی

تعریف زیان‌های ترانسفورماتور

زیان‌های ترانسفورماتور می‌توانند به دو نوع اصلی تقسیم شوند: زیان‌های بدون بار و زیان‌های با بار. این زیان‌ها در تمام انواع ترانسفورماتورها وجود دارند، صرف نظر از سناریوهای کاربردی یا رتبه‌بندی قدرت آنها.

با این حال، دو نوع دیگر از زیان‌ها نیز وجود دارد: زیان‌های اضافی ناشی از هارمونیک‌ها و زیان‌هایی که به ویژه برای ترانسفورماتورهای بزرگتر مرتبط است - زیان‌های خنک‌سازی یا کمکی، که ناشی از استفاده از تجهیزات خنک‌سازی مانند فن‌ها و پمپ‌ها می‌باشند.

زیان‌های بدون بار

این زیان‌ها هر زمان که ترانسفورماتور تغذیه می‌شود (حتی وقتی که مدار ثانویه باز است) در هسته ترانسفورماتور رخ می‌دهند. این زیان‌ها که به عنوان زیان‌های آهن یا هسته نیز شناخته می‌شوند، ثابت می‌مانند.
زیان‌های بدون بار شامل:

زیان‌های هیستریسیس

این زیان‌ها ناشی از حرکت اصطکاکی دامنه‌های مغناطیسی در لایه‌های هسته هنگامی که توسط میدان مغناطیسی متناوب مغناطیسی یا دی‌مغناطیسی می‌شوند. این زیان‌ها به نوع مواد استفاده شده برای هسته بستگی دارند.

زیان‌های هیستریسیس معمولاً بیش از نیمی از کل زیان‌های بدون بار (تقریباً ۵۰٪ تا ۷۰٪) را تشکیل می‌دهند. در گذشته، این نسبت کمتر بود (به دلیل سهم بالاتر از زیان‌های چرخشی، به ویژه در نوارهای نسبتاً ضخیم که تحت عملیات لیزری قرار نگرفته بودند).

زیان‌های چرخشی

این زیان‌ها توسط میدان‌های مغناطیسی متغیر القاء می‌شوند که جریان‌های چرخشی در لایه‌های هسته ایجاد می‌کنند و در نتیجه گرما تولید می‌کنند.
این زیان‌ها می‌توانند با ساخت هسته از نوارهای لایه‌ای نازک که از یکدیگر با یک لایه نازک ورنی جدا شده‌اند تا جریان‌های چرخشی کاهش یابند، کاهش یابند. در حال حاضر، زیان‌های چرخشی معمولاً ۳۰٪ تا ۵۰٪ از کل زیان‌های بدون بار را تشکیل می‌دهند. هنگام ارزیابی تلاش‌هایی برای افزایش کارایی ترانسفورماتورهای توزیع، پیشرفت‌های مهم‌ترین در کاهش این زیان‌ها صورت گرفته است.
همچنین زیان‌های پرت و دی‌الکتریک کوچکی در هسته ترانسفورماتور وجود دارد که معمولاً بیش از ۱٪ از کل زیان‌های بدون بار را تشکیل نمی‌دهند.

زیان‌های با بار

این زیان‌ها به طور معمول به عنوان زیان‌های مس یا زیان‌های کوتاه شدن شناخته می‌شوند. زیان‌های با بار با توجه به شرایط بارگذاری ترانسفورماتور تغییر می‌کنند.
زیان‌های با بار شامل:

زیان حرارتی اهمی

گاهی اوقات به عنوان زیان مس شناخته می‌شود، زیرا اجزای مقاومتی غالب زیان با بار را تشکیل می‌دهد. این زیان در پیچش‌های ترانسفورماتور رخ می‌دهد و ناشی از مقاومت رسانا است.
حجم این زیان‌ها با مربع جریان بار و نیز متناسب با مقاومت پیچش افزایش می‌یابد. این زیان‌ها می‌توانند با افزایش مساحت مقطعی رسانا یا کوتاه کردن طول پیچش کاهش یابند. استفاده از مس به عنوان رسانا به تعادل وزن، اندازه، هزینه و مقاومت کمک می‌کند؛ افزایش قطر رسانا در حدود محدودیت‌های طراحی دیگر می‌تواند زیان‌ها را بیشتر کاهش دهد.

زیان‌های چرخشی رسانا

جریان‌های چرخشی، ناشی از میدان‌های مغناطیسی جریان متناوب، نیز در پیچش‌ها رخ می‌دهند. کاهش مساحت مقطعی رسانا می‌تواند جریان‌های چرخشی را کاهش دهد، بنابراین از رساناهای متمایز استفاده می‌شود تا مقاومت کم و کنترل زیان‌های چرخشی را به دست آورد.

این می‌تواند با استفاده از رسانای مداوم منتقل شده (CTC) اجتناب شود. در یک CTC، رشته‌ها به طور مداوم منتقل می‌شوند تا تفاوت‌های فلوکس را میانگین کرده و ولتاژ را مساوی کنند.