Tranformatorların Enerji Kaybı

Tranformatorun zərərləri

Elektrik tranformatoru sabit bir cihaz olduğundan, tranformatorun mexaniki zərərləri normal olaraq məsələyə daxil olmur. Adətən tranformatorun yalnız elektrik zərərlərini nəzərə alırıq.

Hər hansı bir maşının zərəri, girdi gücü və çıxış gücü arasındakı fərq kimi geniş şəkildə təyin edilir. Girdi gücü tranformatorun birincil hissəsinə təmin edildikdə, bu gücün bir hissəsi tranformatorun yaddaş zərərlarını (histeresis zərəri və eddi akım zərəri) kompensasiya etmək üçün istifadə olunur, digər hissə isə I2R zərəri kimi itirilir və birincil və ikincil sarımlarda hər birindəki daxili direktsiyası səbəbindən istilik kimi dağılır.

Birincisi tranformatorun yaddaş zərəri və ya demir zərəri, sonuncusu isə ohm zərəri və ya bakır zərəri kimi tanınır. Tranformatorunda başqa bir zərər, mekanik struktura və sarımların əlaqəsində olan qalma flükslərə görə qalma zərəri adlanır.

Tranformatorun Bakır Zərəri

Bakır zərəri I²I2R zərəridir, birincil tərəfdə I12R1, ikincil tərəfdə I22R2. Burada, I1 və I2 birincil və ikincil cürəmlər, R1 və R2 isə sarımların direktsiyasıdır. Bu cürəmlər yükə bağlı olduğu üçün, tranformatorun bakır zərəri yük ilə dəyişir.

Tranformatorun Yaddaş Zərərləri

Histeresis zərəri və eddi akım zərəri, hər ikisi tranformatorun yaddaşının inşa edilməsində istifadə olunan materialların maqnitik xüsusiyyətlərinə və dizaynına bağlıdır. Buna görə, bu zərərlər tranformatorda sabitdir və yük cürəmini nəzərə almır. Beləliklə, tranformatorun yaddaş zərəri, alternativ olaraq tranformatorun demir zərəri kimi tanınan, bütün yük aralığında sabit sayılabilir.

Tranformatorun histeresis zərəri belə işarə olunur,

Tranformatorun eddi akım zərəri belə işarə olunur,

Kh = Histeresis sabiti.

Ke = Eddi akım sabiti.

Kf = forma sabiti.

Bakır zərəri sadəcə belə işarə oluna bilər,

IL2R2′ + Qalma zərəri

Burada, IL = I2 = tranformatorun yükü, və R2′ ikinciləyə nisbətən tranformatorun direktsiyasıdır.

İndi histeresis zərəri və eddi akım zərərini daha iyi anlamaq üçün bir az daha detallı müzakirə edəcəyik.

Tranformatorun Histeresis Zərəri

Tranformatorun histeresis zərəri fiziki və riyazi olaraq iki yolla izah edilə bilər.

Histeresis Zərərinin Fiziki Izahı

Tranformatorun maqnit yaddaşı "Soğuk Döyülmüş Tərəvəli Silis Demiri" ilə hazırlanır. Demir çox yaxşı ferromaqnitik materialdır. Bu növ materiallar maqnitlaşmaya çox hassasdır. Bu, maqnit flüks her dəfə keçdiyi zaman, onun magneza benzer davrandığı anlamına gəlir. Ferromaqnitik maddələr strukturlarında bir çox domenlərə malikdir.

Domenlər, maddə strukturu içərisində kiçik bölgülərdir, burada bütün dipollar eyni istiqamətdə paraleldir. Başka sözlə, domenlər, maddənin strukturu içinde rasgele yerləşmiş kiçik daimi magnetlər gibidir.

Bu domenlər, maddə strukturu içinde rasgele bir şəkildə yerləşir ki, bu maddənin ümumi maqnit sahası sıfırdır. Xarici maqnit sahası (mmf) tətbiq olunduqda, rasgele istiqamətli domenlər saha ilə paralel olaraq həyata keçirilir.

Saha silindikdən sonra, çoxsaylı domen rasgele pozisiyalara qayıtılır, amma bəzi domenlər eyni istiqamətdə qalır. Bu dəyişməməyən domenlər səbəbindən, maddə qalıcı olaraq bir az maqnitlaşır. Bu maqnitlik "Spontan Maqnitlik" adlanır.

Bu maqnitliyi neutrallaşdırmak üçün bəzi qarşı mmf tətbiq olunmalıdır. Tranformatorun maqnit yaddaşında tətbiq olunan maqnitmotiv kuvvet (mmf) alternativdir. Hər bir dövr əslində bu domenlərin tərsinə çevrilmasından dolayı, əlavə iş edilir. Bu səbəbdən, elektrik enerjisinin istifadəsi olacaq, bu da tranformatorun histeresis zərəri kimi tanınır.

Tranformatorun Histeresis Zərərinin Riyazi Izahı

Histeresis Zərərinin Müəyyənləşdirilməsi

Yan tərəfində göstərilən şəkilə görə, L metr çevrəli, a m2 kəsəm sahəsi və N nöqtəli izolyasiya edilmiş telin olan bir ferromaqnitik nümunəni nəzərə alaq,

Gəlin, telin içindən keçən cürəmi I amper qəbul edək,

Maqnitlaşdırma kuvveti,

Gəlin, bu andakı flüks yoğunluğu B olsun,

Beləliklə, halqanın üzərindən keçən ümumi flüks, Φ = BXa Wb

Çünki solenoidin içindən keçən cürəm alternativdir, demək olar ki, demir halqasında yaradılan flüks də alternativdir, buna görə, induksiya (e′) aşağıdakı kimi ifadə olunacaq,

Lenz qanunu əsasında, bu induksiya cürəmin axını qarşılayacaq, buna görə, telin içində I cürəmini saxlamaq üçün, kaynak eyni və qarşı emf təmin etməlidir. Buna görə, tətbiq olunan emf,

Qısa dt zamanı ərzində, flüks yoğunluğunun dəyişdiyi zaman istifadə olunan enerji,

Beləliklə, maqnitləşmənin bir tam dövrü ərzində edilən ümumi iş və ya istifadə olunan enerji,

İndi aL halqanın həcmidir və H.dB, yuxarıdakı şəkillərdə göstərilən B – H egrisinin elementar lentinin sahasıdır,

Beləliklə, bir dövr ərzində istifadə olunan enerji = halqanın həcmi × histeresis döngüsünün sahası.Tranformatorun halqası, tranformatorun maqnit yaddaşı kimi nəzərə alınabilir. Bu səbəbdən, edilən iş, heç bir şey deyil, tranformatorun maqnit yaddaşında olan elektrik enerjisi itirilən enerjidir və bu, tranformatorun histeresis zərəri kimi tanınır.

Eddi Akım Zərəri Nədir?

Tranformatora, birincil tərəfdən alternativ cürəm təmin edilir, bu alternativ cürəm, maqnit yaddaşında alternativ maqnitləşdirici flüks yaratır və bu flüks ikincil sarımla əlaqə qurduqda, ikincil tərəfdə induksiya voltu yaradılır, bu da onunla bağlı olan yük vasitəsilə cürəm axınına səbəb olur.

Tranformatorun bəzi alternativ flüksləri, demir yaddaş və ya tranformatorun demir korpusu kimi başqa iletken hissələrlə əlaqə qura bilər. Alternativ flüks bu hissələrlə əlaqə qurduduqda, yerləşən bir induksiya voltu yaradılır.

Bu emflər səbəbindən, tranformatorun bu hissələrində yerləşən və orada dövrələyən cürəmlər yarana bilər. Bu dövrələyən cürəmlər, tranformatorun çıxışına kömək etmir və istilik kimi dağılırlar. Bu növ enerji itirilən enerji, tranformatorun eddi akım zərəri kimi tanınır.

Bu, eddi akım zərərinin geniş və sadə izahı idi. Bu zərərin detallı izahı bu bölmənin müzakirə siyahısında deyil.