Izbira energijsko učinkovitih distribucijskih transformatorjev

Definicija izgub transformatorja

Izgube transformatorja se lahko predvsem razdelijo na dva tipa: izgube brez opterežbe in izgube pri opterežbi. Te izgube so univerzalne v vseh vrstah transformatorjev, ne glede na njihove uporabne situacije ali močne meritve.

Obstajata pa še dva dodatna tipa izgub: dodatne izgube, ki jih povzročajo harmoniki, in izgube, ki so posebno pomembne za večje transformatorje – hladilne ali pomožne izgube, ki nastanejo zaradi uporabe hladilne opreme, kot so ventilatori in črpalke.

Izgube brez opterežbe

Te izgube nastanejo v jedru transformatorja, kadar je transformator pod napetostjo (tudi, kadar je sekundarni obvod odprt). Tako imenovane železne ali jedrske izgube ostajajo konstantne.
Izgube brez opterežbe se sestavljajo iz:

Izgube zaradi histereze

Te izgube so povzročene trenskim gibanjem magnetnih domen znotraj plasti jedra, ko so magnetizirane in demagnetizirane z alternirajočim magnetnim poljem. Odvisne so od vrste materiala, ki je uporabljen za jedro.

Izgube zaradi histereze običajno znašajo preko polovice skupnih izgub brez opterežbe (približno 50% do 70%). V preteklosti je ta delež bil manjši (zaradi večjega prispevka izgub zaradi viharjev, zlasti v relativno debelih listih, ki niso prejeli laserne obravnave).

Izgube zaradi viharjev

Te izgube so povzročene spremenljivimi magnetnimi polji, ki generirajo viharje v plasteh jedra, s tem proizvajajo toploto.
Te izgube je mogoče zmanjšati, če se jedro izgradi iz tankih, laminiranih listov, ki so med seboj izolirani z tanko slojico lak, da se zmanjšajo viharji. Trenutno izgube zaradi viharjev običajno znašajo 30% do 50% skupnih izgub brez opterežbe. Ko ocenjujemo prizadevanja za izboljšanje učinkovitosti distribucijskih transformatorjev, je največ napredka doseženo pri zmanjševanju teh izgub.
Obstajajo tudi manjše stranske in dielektrične izgube v jedru transformatorja, ki običajno znašajo ne več kot 1% skupnih izgub brez opterežbe.

Izgube pri opterežbi

Te izgube so znane tudi kot bakrene izgube ali izgube pri kratkem kolu. Izgube pri opterežbi se spreminjajo glede na stanje opterežbe transformatorja.
Izgube pri opterežbi se sestavljajo iz:

Toplotne izgube zaradi ohmskega upora

Nekateri to poimenovujejo bakrene izgube, saj je to dominirajoč uporn sestavni del izgub pri opterežbi. Te izgube nastanejo v ovitvi transformatorja in so posledica upora vodnika.
Velikost teh izgub narašča sorazmerno s kvadratom opterežečega toka in je sorazmerna s upornostjo ovitve. Lahko se zmanjšajo z povečanjem presečne površine vodnika ali z krajšanjem dolžine ovitve. Uporaba bakra kot vodnika pomaga uravnotežiti težo, velikost, strošek in upornost; povečanje premera vodnika znotraj omejitev drugih oblikovnih omejitev lahko še bolj zmanjša izgube.

Izgube zaradi viharjev v vodniku

Viharji, ki so posledica magnetnih polj izmeničnega toka, se pojavljajo tudi v ovitvi. Z zmanjšanjem presečne površine vodnika je mogoče zmanjšati viharje, zato se uporabljajo strani vodniki, da bi se dosegla potrebna nizka upornost in hkrati nadzorovali izgube zaradi viharjev.

To je mogoče izogniti z uporabo kontinuirno transponiranega vodnika (CTC). V CTC so strani pogosto transponirani, da se izenačijo razlike v toku in enakomerne napetosti.