Izbor energetski učinkovitih distribucijskih transformatora

Definicija gubitaka transformatora

Gubitci transformatora mogu se uglavnom kategorizovati u dva tipa: gubitci bez opterećenja i gubitci pod opterećenjem. Ovi gubitci su prisutni kod svih vrsta transformatora, nezavisno od njihovih primena ili snaga.

Međutim, postoje još dva dodatna tipa gubitaka: dodatni gubitci uzrokovani harmonikama, i gubitci koji su posebno relevantni za veće transformatore – gubitci hlađenja ili pomoćni gubitci, koji nastaju zbog upotrebe opreme za hlađenje, kao što su ventilatori i čempresori.

Gubitci bez opterećenja

Ovi gubitci se javljaju u jezgru transformatora kad god je transformator pod napajanjem (čak i kada je sekundarni krug otvoren). Takođe poznati kao željezni gubitci ili gubitci jezgra, oni ostaju konstantni.
Gubitci bez opterećenja sastoje se od:

Gubitci histereze

Ovi gubitci su uzrokovani trenirnim pokretom magnetnih domena unutar lamela jezgra dok se magnetizuju i demagnetizuju naizmeničnim magnetnim poljem. Zavise od tipa materijala korišćenog za jezgro.

Gubitci histereze obično predstavljaju preko polovinu ukupnih gubitaka bez opterećenja (otprilike 50% do 70%). U prošlosti, ovaj procenat bio je manji (zbog većeg doprinosa gubitaka strujanja struja, posebno u relativno debljim listovima koji nisu podližni laserskom tretmanu).

Gubitci strujanja struja

Ovi gubitci su uzrokovani promenljivim magnetnim poljima koji generišu strujanje struja u lamela jezgra, stvarajući toplotu.
Ovi gubitci se mogu smanjiti konstruisanjem jezgra od tankih, laminiranih listova izolovanih jedan od drugog tankim slojem lakiranja kako bi se smanjili strujanci struja. Trenutno, gubitci strujanja struja obično čine 30% do 50% ukupnih gubitaka bez opterećenja. Kada se procenjuju napore da se poveća efikasnost distribucijskih transformatora, najveći napredak je postignut u smanjenju ovih gubitaka.
Takođe postoje i manji strujni i dielektrični gubitci u jezgru transformatora, koji obično čine najviše 1% ukupnih gubitaka bez opterećenja.

Gubitci pod opterećenjem

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

Toplotni gubitci ohmičkog otpora

Ponekad nazvani bakreni gubitak, jer je dominantni rezistivni komponent gubitka pod opterećenjem. Ovaj gubitak se javlja u vretenima transformatora i dovodi se u vezu sa otporom vodnika.
Intenzitet ovih gubitaka raste proporcionalno kvadratu struje opterećenja i takođe je proporcionalan otporu vretena. Može se smanjiti povećanjem poprečnog preseka vodnika ili skraćivanjem dužine vretena. Korišćenje bakra kao vodnika pomaže u balansiranju težine, veličine, cene i otpora; povećanje prečnika vodnika unutar okvira drugih ograničenja dizajna može dalje smanjiti gubitke.

Gubitci strujanja struja u vodniku

Strujanje struja, koje nastaje iz magnetnih polja naizmenične struje, takođe se javlja u vretenima. Smanjenjem poprečnog preseka vodnika mogu se smanjiti strujanci struja, pa se koriste strujni vodnici kako bi se postigao potreban nizki otpor dok se kontroliraju gubitci strujanja struja.

Ovo se može izbegnuti korišćenjem kontinualno transponovanog vodnika (CTC). U CTC-ju, pruge se često transponuju kako bi se prosredile razlike fluksa i izjednačili naponi.