Kragverlies van transformateurs

Verliese in Transformatore

Aangesien die elektriese transformator 'n statiese toestel is, kom meganiese verliese in die transformator gewoonlik nie ter sprake nie. Ons oorweeg gewoonlik slegs elektriese verliese in die transformator.

Verlies in enige masjien word in wydvoer gedefinieer as die verskil tussen insetvermogen en uitsetvermogen. Wanneer insetvermogen aan die primêre van die transformator gegee word, word 'n deel van daardie vermogen gebruik om kernverliese in die transformator te kompenseer, d.w.s. Histereseisverlies in die transformator en Eddy-stroomverlies in die transformatorkern, en 'n deel van die insetvermogen word verloor as I2R-verlies en gedissipeer as warmte in die primêre en sekondêre windings, omdat hierdie windings 'n interne weerstand het.

Die eerste een staan bekend as kernverlies of ysverlies in die transformator, en die laasgenoemde word bekend as ohmse verlies of koperverlies in die transformator. 'n Ander verlies wat in die transformator voorkom, staan bekend as Verwaalde Verlies, weens verwaalde fluxes wat met die meganiese struktuur en windinggeleiders verbind is.

Koperverlies in Transformator

Koperverlies is I²I2R-verlies, met I12R1 aan die primêre kant en I22R2 aan die sekondêre kant. Hier is I1 en I2 die primêre en sekondêre strome, en R1 en R2 die weerstande van die windings. Aangesien hierdie strome afhanklik is van die belasting, varieër koperverlies in 'n transformator met die belasting.

Kernverliese in Transformator

Histereseisverlies en eddy-stroomverlies, beide hang af van die magtige eienskappe van die materiaal wat gebruik word om die kern van die transformator te vervaardig en sy ontwerp. So is hierdie verliese in die transformator vasgestel en hang nie af van die belastingsstroom nie. Kernverliese in die transformator, wat ook bekend staan as ysverlies in die transformator, kan as konstant beskou word vir alle belastingsbereik.

Histereseisverlies in die transformator word aangedui as,

Eddy-stroomverlies in die transformator word aangedui as,

Kh = Histereseis-konstante.

Ke = Eddy-stroomkonstante.

Kf = vormkonstante.

Koperverlies kan eenvoudig aangedui word as,

IL2R2′ + Verwaalde Verlies

Waar, IL = I2 = belasting van die transformator, en R2′ is die weerstand van die transformator wat na die sekondêre verwys word.

Ons gaan nou histereseisverlies en eddy-stroomverlies in 'n bietjie meer detail bespreek vir 'n beter begrip van die onderwerp van verliese in transformators.

Histereseisverlies in Transformator

Histereseisverlies in transformators kan op twee maniere verduidelik word: fisies en wiskundig.

Fisiese Verduideliking van Histereseisverlies

Die magtige kern van die transformator is gemaak van "Kougerolde Graan-Georiënteerde Silikon-Staal". Staal is 'n baie goeie ferromagtige materiaal. Dit so materiaal is baie sensitief om gemagnetiseer te word. Dit beteken, elke keer dat 'n magtige flux daardeur gaan, sal dit soos 'n magneet gedra. Ferromagtige stowwe het aantal domeine in hul struktuur.

Domeine is baie klein areas in die materiaalstruktuur, waar al die dipole parallel tot dieselfde rigting is. Met ander woorde, die domeine is soos klein permanente magneete wat ewekansig in die struktuur van die stof gesit is.

Hierdie domeine is binne die materiaalstruktuur op so 'n ewekansige manier gerangskik, dat die netto resulterende magtige veld van die genoemde materiaal nul is. Wanneer 'n eksterne magtige veld (mmf) toegepas word, ly die ewekansig gerigte domeine parallel aan die veld.

Na die veld is weggehaal, keer die meeste domeine terug na ewekansige posisies, maar sommige bly parallel. As gevolg hiervan word die stof min of meer permanent gemagnetiseer. Hierdie magnetisme staan bekend as "Spontane Magnetisme".

Om hierdie magnetisme te neutraliseer, is 'n teenstrebende mmf nodig. Die magnetomotiewe krag of mmf wat in die transformatorkern toegepas word, is alternerend. Vir elke siklus as gevolg van hierdie domeinomkering, sal daar extra werk gedoen word. Om hierdie rede, sal daar 'n verbruik van elektriese energie wees, wat bekend staan as histereseisverlies van die transformator.

Wiskundige Verduideliking van Histereseisverlies in Transformator

Bepaling van Histereseisverlies

Onderstel 'n ring van 'n ferromagtige monster van omtrek L meter, doorsnede oppervlak a m2 en N spoelwindings van geïsoleerde draad soos in die prent naast getoon,

Laat ons aanvaar, die stroom wat deur die spoel vloei is I amp,

Magnetiserende krag,

Laat, die fluxdigtheid op hierdie oomblik B wees,

Daarom, totale flux deur die ring, Φ = BXa Wb

Aangesien die stroom wat deur die solenoïed vloei, alternerend is, is die flux wat in die yskring geproduseer word ook van alternerende aard, dus sal die geïnduseerde emf (e′) uitgedruk word as,

Volgens Lenz se wet sal hierdie geïnduseerde emf die vloei van stroom teenwerk, daarom, om die stroom I in die spoel te handhaaf, moet die bronne 'n gelyk en teenoorstaande emf lewer. Dus, toegepaste emf,

Energie wat in 'n kort tyd dt verbruik word, tydens watter die fluxdigtheid verander het,

Dus, totale werk gedoen of energie verbruik tydens een volledige siklus van magnetisme is,

Nou is aL die volume van die ring en H.dB die area van die elementêre strook van die B – H-kromme soos in die figuur bo getoon,

Daarom, Energie verbruik per siklus = volume van die ring × area van histereseislus. In die geval van die transformator, kan hierdie ring beskou word as die magtige kern van die transformator. Dus, die werk wat gedoen word, is niets anders as die elektriese energieverlies in die transformatorkern, en dit staan bekend as histereseisverlies in die transformator.

Wat is Eddy-stroomverlies?

In die transformator, gee ons alternerende stroom in die primêre, hierdie alternerende stroom produseer 'n alternerende magtige flux in die kern en aangesien hierdie flux verbind is met die sekondêre winding, sal daar 'n geïnduseerde spanning in die sekondêre wees, wat lei tot stroomvloei deur die belasting wat daarmee verbonden is.

Sommige van die alternerende fluxe van die transformator; kan ook verbind wees met ander geleidende dele soos die staalkern of ys liggaam van die transformator, ens. Aangesien alternerende flux verbind is met hierdie dele van die transformator, sal daar 'n plaaslike geïnduseerde emf wees.

As gevolg hiervan, sal daar strome wees wat plaaslik in daardie dele van die transformator sirkuleer. Hierdie sirkulerende strome sal nie bydra tot die uitset van die transformator nie en word gedissipeer as warmte. Hierdie tipe energieverlies staan bekend as eddy-stroomverlies van die transformator.

Dit was 'n wyd en eenvoudige verduideliking van eddy-stroomverlies. Die detailverduideliking van hierdie verlies val buite die omvang van bespreking in daardie hoofstuk.