Het selecteren van energie-efficiënte distributietransformatoren

Definitie van Transformatieverliezen

Transformatieverliezen kunnen voornamelijk worden ingedeeld in twee typen: leegloopverliezen en belastingsverliezen. Deze verliezen komen voor bij alle soorten transformatoren, ongeacht hun toepassingsgebied of vermogenswaarden.

Er zijn echter nog twee extra typen verliezen: extra verliezen veroorzaakt door harmonischen, en verliezen die vooral relevant zijn voor grotere transformatoren - koel- of hulpverliezen, die ontstaan door het gebruik van koelapparatuur zoals ventilatoren en pompen.

Leegloopverliezen

Deze verliezen treden op in de kern van de transformator wanneer deze geënergiseerd is (zelfs als het secundaire circuit open staat). Ook bekend als ijzerverliezen of kernverliezen, blijven ze constant.
Leegloopverliezen bestaan uit:

Hystereseverliezen

Deze verliezen worden veroorzaakt door de wrijvingsbeweging van magnetische domeinen binnen de kernlamellen terwijl ze worden gemagnetiseerd en gedemagnetiseerd door het wisselende magnetisch veld. Ze hangen af van het materiaal dat voor de kern wordt gebruikt.

Hystereseverliezen maken meestal meer dan de helft van de totale leegloopverliezen uit (ongeveer 50% tot 70%). In het verleden was dit percentage kleiner (vanwege een grotere bijdrage van stroomverliezen, vooral in relatief dikke platen die geen lasbehandeling hadden ondergaan).

Stroomverliezen

Deze verliezen worden veroorzaakt door variërende magnetische velden die stroomverliezen in de kernlamellen genereren, waardoor warmte wordt geproduceerd.
Deze verliezen kunnen worden verminderd door de kern te construeren van dunne, gelamineerde platen die van elkaar zijn geïsoleerd door een dunne vernislaag om stroomverliezen te verminderen. Momenteel maken stroomverliezen over het algemeen 30% tot 50% van de totale leegloopverliezen uit. Bij het evalueren van pogingen om de efficiëntie van distributietransformatoren te verbeteren, is de meeste vooruitgang geboekt bij het verminderen van deze verliezen.
Er zijn ook kleine verdwaalde en dielectrische verliezen in de transformatorkern, die meestal niet meer dan 1% van de totale leegloopverliezen uitmaken.

Belastingsverliezen

Deze verliezen staan ook bekend als koperverliezen of kortsluitingsverliezen. Belastingsverliezen fluctueren afhankelijk van de belastingstoestand van de transformator.
Belastingsverliezen bestaan uit:

Ohmische Warmteverliezen

Soms ook wel koperverliezen genoemd, omdat het de dominante weerstandcomponent van belastingsverlies is. Deze verliezen treden op in de transformatorwindingen en zijn te wijten aan de weerstand van de geleider.
De grootte van deze verliezen neemt evenredig toe met het kwadraat van de belastingsstroom en is ook evenredig met de weerstand van de winding. Het kan worden verminderd door de doorsnede van de geleider te vergroten of de lengte van de winding te verkorten. Het gebruik van koper als geleider helpt bij het balanceren van gewicht, afmeting, kosten en weerstand; het vergroten van de diameter van de geleider binnen de grenzen van andere ontwerpeisen kan de verliezen verder verminderen.

Geleider Stroomverliezen

Stroomverliezen, die ontstaan door de magnetische velden van wisselstroom, komen ook voor in de windingen. Het verminderen van de doorsnede van de geleider kan stroomverliezen verminderen, dus gestrande geleiders worden gebruikt om de vereiste lage weerstand te bereiken terwijl stroomverliezen worden gecontroleerd.

Dit kan worden voorkomen door een continu getransponeerde geleider (CTC) te gebruiken. In een CTC worden de draden vaak getransponeerd om fluxverschillen te compenseren en de spanning te egaliseren.