Odabir energetski učinkovitih distribucijskih transformatora

Definicija gubitaka transformatora

Gubitci transformatora se uglavnom mogu kategorizirati u dvije vrste: gubitke bez opterećenja i gubitke pod opterećenjem. Ovi gubitci su prisutni u svim vrstama transformatora, bez obzira na njihove primjene ili snage.

Međutim, postoje još dvije vrste gubitaka: dodatni gubitci izazvani harmonikama, te gubitci koji su posebno relevantni za veće transformatore – hlađeći ili pomoćni gubitci, koji nastaju zbog upotrebe opreme za hlađenje, poput ventilatora i pumpi.

Gubitci bez opterećenja

Ovi gubitci se javljaju u jezgru transformatora svaki put kada je transformator pod napajanjem (čak i kada je sekundarni krug prekidan). Također poznati kao gubitci željeza ili jezgra, oni ostaju konstantni.
Gubitci bez opterećenja sastoje se od:

Gubitci histereze

Ovi gubitci su uzrokovani trenjevim pokretom magnetskih domena unutar laminacija jezgra dok se one magnetiziraju i demagnetiziraju izmjeničnim magnetskim poljem. Oni ovisi o vrsti materijala korištenog za jezgro.

Gubitci histereze obično čine više od polovice ukupnih gubitaka bez opterećenja (oko 50% do 70%). U prošlosti, taj udio bio je manji (zbog većeg doprinosa gubitcima strujanja cirkularne struje, posebno u relativno debljim listovima koji nisu bili podvrgnuti laserskom tretiranju).

Gubitci strujanja cirkularne struje

Ovi gubitci su uzrokovani promjenjivim magnetskim poljima koji generiraju strujanje cirkularne struje u laminacijama jezgra, stvarajući toplinu.
Ovi gubitci mogu se smanjiti konstruiranjem jezgra od tankih, laminiranih listova izoliranih jedan od drugog tankim slojem lakiranja kako bi se smanjilo strujanje cirkularne struje. Trenutno, gubitci strujanja cirkularne struje obično čine 30% do 50% ukupnih gubitaka bez opterećenja. Kada se procjenjuju napore da se poveća učinkovitost distribucijskih transformatora, najveći napredak postignut je u smanjenju ovih gubitaka.
Također postoje i manji strani i dielektrični gubitci u jezgru transformatora, obično čine ne više od 1% ukupnih gubitaka bez opterećenja.

Gubitci pod opterećenjem

Ovi gubitci su poznati kao bakrene gubitke ili gubitke pri kratkom spoju. Gubitci pod opterećenjem variraju prema uvjetima opterećenja transformatora.
Gubitci pod opterećenjem sastoje se od:

Toplotni gubitci otpora

Ponekad nazvani bakreni gubitci, jer je to dominantni otporni dio gubitka pod opterećenjem. Ovi gubitci se javljaju u vitanjima transformatora i dovode se na račun otpora vodnika.
Veličina ovih gubitaka raste proporcionalno kvadratu struja opterećenja i proporcionalna je otporu vitanja. Smanjiti se mogu povećanjem presjeka vodnika ili skraćivanjem duljine vitanja. Korištenje bakra kao vodnika pomaže u balansiranju težine, veličine, troška i otpora; povećanjem dijametra vodnika unutar granica drugih ograničenja dizajna mogu se dalje smanjiti gubitci.

Gubitci strujanja cirkularne struje vodnika

Strujanje cirkularne struje, rezultat magnetskih polja izmjenične struje, također se javlja u vitanjima. Smanjivanjem presjeka vodnika mogu se smanjiti strujanja cirkularne struje, pa se koriste stručnjaci vodnici kako bi se dosegnuo potreban nizki otpor dok se kontroliraju gubitci strujanja cirkularne struje.

To se može izbjegnuti korištenjem kontinuirano transponiranog vodnika (CTC). U CTC-u, stranice se često transponiraju kako bi se prosjekirale razlike fluksa i izjednačile napetosti.