Energiahatékony elosztási transzformátorok kiválasztása

Tranzformátorveszteségek definíciója

A tranzformátorveszteségeket főleg két típusba sorolhatjuk: üresfutási veszteségek és terhelési veszteségek. Ezek a veszteségek minden típusú tranzformátornál előfordulnak, függetlenül alkalmazási helyzetüktől vagy teljesítményük meghatározásától.

Azonban vannak további két típusú veszteség: a harmonikusok által okozott extra veszteségek, valamint a nagyobb tranzformátorok esetén különösen releváns hűtési vagy segédveszteségek, amelyek a ventilátorok és csapok használatából erednek.

Üresfutási veszteségek

Ezek a veszteségek akkor jelennek meg a tranzformátor magjában, amikor a tranzformátort energizálják (még akkor is, ha a másodlagos áramkör nyitva van). Ezt gyakran vasveszteségeknek vagy magveszteségeknek is nevezik, mivel állandóak.
Az üresfutási veszteségek a következőkből állnak:

Histerézisveszteségek

Ezek a veszteségek a mag lappangásain belüli mágneses tartományok súrlódási mozgásának hatására jönnek létre, amikor az alternáló mágneses mező által meg- és demágnezik. A veszteségek függnek a maghoz használt anyagtól.

A histerézisveszteségek általában több mint fele az összes üresfutási veszteség (kb. 50% - 70%). Korábban ez a hányados kisebb volt (a tekercsveszteségek, különösen a relativisan vastag lapoknál, ami nem járt lezerkezelésen).

Tekercsveszteségek

Ezek a veszteségek a változó mágneses mezők hatására keletkeznek, amelyek tekercseket generálnak a mag lappangásai között, így meleget termelnek.
Ezek a veszteségek csökkenthetők, ha a magot vékony, lappangó rétegekből építik fel, amelyek egymástól egy vékony vernizréteggel vannak elszigetelve, hogy csökkentsék a tekercseket. Jelenleg a tekercsveszteségek általában 30% - 50%-a az összes üresfutási veszteségnek. A szétosztótranzformátorok hatékonyságának javítása érdekében a legnagyobb előrehaladást ezen veszteségek csökkentésében érik el.
Vannak még apró oldalirányú és dielektrikus veszteségek a tranzformátor magjában, amelyek általában nem haladják meg az üresfutási veszteségek 1%-át.

Terhelési veszteségek

Ezek a veszteségek gyakran rézveszteségeknek vagy rövidzárlati veszteségeknek is nevezik. A terhelési veszteségek a tranzformátor terhelési feltételeinek megfelelően változnak.
A terhelési veszteségek a következőkből állnak:

Ohmi hőveszteség

Néha rézveszteségnek is nevezik, mert ez a terhelési veszteség domináns ellenállási komponense. Ez a veszteség a tranzformátor tekercsekben jelentkezik, és a vezető ellenállásának köszönhető.
Ezek a veszteségek arányosan növekednek a terhelési áram négyzetével, valamint a tekercs ellenállásával. A veszteségek csökkenthetők a vezető kerületi területének növelésével vagy a tekercs hosszának rövidítésével. A réz használata segít egyensúlyt teremteni a súly, méret, költség és ellenállás között; a vezető átmérőjének növelése a tervezési korlátokon belül tovább csökkenti a veszteségeket.

Vezető tekercsveszteségek

A tekercsekben is előfordulnak tekercsek, amelyek az alternáló áram mágneses mezőjéből erednek. A vezető kerületi területének csökkentése csökkenti a tekercseket, ezért szálalt vezetőket használnak, hogy elérjék a szükséges alacsony ellenállást, miközben ellenőrzik a tekercsveszteségeket.

Ez elkerülhető egy folyamatosan transzponált vezető (CTC) használatával. A CTC-ben a szálak gyakran transzponálódnak, hogy kiegyenlítsék a fluxust különbségeket és egyenlítsék a feszültséget.