ტრანსფორმატორების ენერგიის დაკარგვა

ტრანსფორმატორში წადის

რადგან ელექტროტექნიკური ტრანსფორმატორი არის სტატიკური მოწყობილობა, ტრანსფორმატორში მექანიკური წადის ჩვეულებრივ არ არის რელევანტური. ჩვენ ზოგადად განვიხილავთ მხოლოდ ელექტრო წადის ტრანსფორმატორში.

ნებისმიერ მანქანაში წადის საერთოდ განიხილება როგორც შეყვანის ძალისა და გამოყვანის ძალის განსხვავება. როდესაც შეყვანის ძალა უზრუნველყოფილია ტრანსფორმატორის პრიმარულ მართვაზე, ამ ძალის ნაწილი იყენება ტრანსფორმატორის ბუნებრივი წადის კომპენსაციაზე, ანუ ტრანსფორმატორის ჰისტერეზის წადისა და ტრანსფორმატორის ბუნებრივი წადის ედიული მიმართულების და ასევე შეყვანის ძალის ნაწილი წადის როგორც I2R წადის და დაკარგულია სითბოდ პრიმარულ და სეკუნდარულ დარტყმებში, რადგან ეს დარტყმები აქვთ შინაგანი წირდაწირება.

პირველი ერთი ეწოდება ტრანსფორმატორის ბუნებრივი წადის ან ტრანსფორმატორის რკინის წადის, ხოლო მეორე ცნობილია როგორც ელექტრო წადის ან ტრანსფორმატორის თითონის წადის. კიდევ ერთი წადის წარმოიქმნება ტრანსფორმატორში, რომელიც ცნობილია როგორც გარეშე წადის, რადგან გარეშე მაგნიტური ფლუქსები დაკავშირებულია მექანიკურ სტრუქტურებთან და დარტყმის კონდუქტორებთან.

ტრანსფორმატორის თითონის წადის

თითონის წადის არის I²I2R წადის, სადაც I12R1 პრიმარული მხარეზე და I22R2 სეკუნდარული მხარეზე. აქ, I1 და I2 არის პრიმარული და სეკუნდარული დენები, ხოლო R1 და R2 არის დარტყმების წირდაწირება. რადგან ეს დენები დამოკიდებულია ტვირთზე, ტრანსფორმატორის თითონის წადის იცვლება ტვირთთან ერთად.

ტრანსფორმატორის ბუნებრივი წადის

ჰისტერეზის წადის და ედიული მიმართულების წადის, დამოკიდებულია მასივის მაგნიტური თვისებების ტრანსფორმატორის ბუნებრივი და მისი დიზაინის მიხედვით. ამიტომ ეს წადის ტრანსფორმატორში დამუშავებულია და არ დამოკიდებულია ტვირთის დენის ზე. ამიტომ ტრანსფორმატორის ბუნებრივი წადის, რომელიც ალტერნატიულად ცნობილია როგორც ტრანსფორმატორის რკინის წადის, შეიძლება იყოს მუდმივი ყველა ტვირთის შესაძლო დიაპაზონში.

ტრანსფორმატორის ჰისტერეზის წადის აღინიშნება როგორც,

ტრანსფორმატორის ედიული მიმართულების წადის აღინიშნება როგორც,

Kh = ჰისტერეზის მუდმივი.

Ke = ედიული მიმართულების მუდმივი.

Kf = ფორმის მუდმივი.

თითონის წადის შეიძლება უბრალოდ აღინიშნოს როგორც,

IL2R2′ + გარეშე წადის

სადაც, IL = I2 = ტრანსფორმატორის ტვირთი, ხოლო R2′ არის ტრანსფორმატორის წირდაწირება სეკუნდარულ მხარეზე უცხოდ.

ახლა განვიხილავთ ჰისტერეზის წადის და ედიული მიმართულების წადის ცოტა დეტალურად საუბრის სათითაოდ გასაგები ტრანსფორმატორების წადის თემის სათითაოდ.

ტრანსფორმატორის ჰისტერეზის წადის

ტრანსფორმატორების ჰისტერეზის წადის შეიძლება განიხილოს ორი გზით: ფიზიკურად და მათემატიკურად.

ჰისტერეზის წადის ფიზიკური ახსნა

ტრანსფორმატორის მაგნიტური ბუნებრივი არის დამზადებული "Cold Rolled Grain Oriented Silicon Steel"-ის მიხედვით. რკინა არის ძალიან კარგი ფერომაგნიტური მასალა. ეს ტიპის მასალები ძალიან მგრძნობიარეა მაგნიტიზაციის მიხედვით. ეს ნიშნავს, რომ როდესაც მაგნიტური ფლუქსი გადაიტაცება, ის იქცევა როგორც მაგნიტი. ფერომაგნიტური ნივთები აქვთ რამდენიმე დომენი მათ სტრუქტურაში.

დომენები არიან ძალიან პატარა რეგიონები მასალის სტრუქტურაში, სადაც ყველა დიპოლი პარალელურია იმავე მიმართულებაში. სხვა სიტყვებით, დომენები არიან როგორც პატარა მუდმივი მაგნიტები შემთხვევით დამატებული ნივთის სტრუქტურაში.

ეს დომენები არიან შესაბამისად დალაგებული მასალის სტრუქტურაში ისე, რომ ნივთის ნებისმიერი ნებისმიერი მაგნიტური ველი არის ნული. როდესაც გარე მაგნიტური ველი (mmf) გადაიტაცება, შემთხვევით მიმართული დომენები ალიგნებულია პარალელურად ველის მიმართ.

ველის წაშლის შემდეგ, უმეტესობა დომენები დაბრუნდება შემთხვევით პოზიციებში, მაგრამ ზოგი დომენი დარჩება ალიგნებული. ამ არაშეცვლილი დომენების გამო, ნივთი ხდება მცირედ მუდმივად მაგნიტიზირებული. ეს მაგნიტიზაცია ცნობილია როგორც "Spontaneous Magnetism".

ამ მაგნიტიზაციის ნეutralize შესაძლებლობისთვის, საჭიროა ზოგიერთი საწინააღმდეგო mmf-ის გადატაცება. მაგნიტური ძალა ან mmf, რომელიც გადაიტაცება ტრანსფორმატორის ბუნებრივში არის ალტერნატიული. თითოეული ციკლისთვის ამ დომენების შემობრუნების გამო, იქნება დამატებითი მუშაობა. ამიტომ იქნება ელექტრო ენერგიის ხარჯი, რომელიც ცნობილია როგორც ტრანსფორმატორის ჰისტერეზის წადის.

ტრანსფორმატორის ჰისტერეზის წადის მათემატიკური ახსნა

ჰისტერეზის წადის დადგენა

განვიხილოთ ფერომაგნიტური ნიმუშის რგოლი L მეტრის გარშემოწერით, a m2 მოჭრილი ფართობით და N მოხურავი სატარებლის მოხურავი რგოლი როგორც ნაჩვენებია სურათზე მარჯვნივ,

განვიხილოთ, რომ მიმართული დენი კოილში არის I ამპერი,

მაგნიტური ძალა,

განვიხილოთ, რომ ამ მომენტში ფლუქსის სიმკვრივეა B,

ამიტომ, რგოლის მთლიანი ფლუქსი, Φ = BXa Wb

რადგან სოლენოიდში მიმართული დენი ალტერნატიულია, რკინის რგოლში წარმოებული ფლუქსი ასევე ალტერნატიულია, ამიტომ ინდუცირებული emf (e′) გამოიხატება როგორც,

Lenz-ის კანონის მიხედვით ეს ინდუცირებული emf შეეწინააღმდეგება დენის გადატაცებას, ამიტომ, რათა შეინახოთ დენი I კოილში, წყარო უნდა უზრუნველყოს ტოლი და საწინააღმდეგო emf. ამიტომ გამოყენებული emf,

ენერგია რომელიც ხარჯდება მცირე დრო dt-ში, რომელიც ფლუქსის სიმკვრივე იცვლება,

ამიტომ, მთლიანი შრომა ან ენერგია რომელიც ხარჯდება ერთი სრული ციკლის განმავლობაში მაგნიტიზაციის შესახებ არის,

ახლა aL არის რგოლის მოცულობა და H.dB არის B – H მრუდის ელემენტური სტრიპის ფართობი როგორც ნაჩვენებია ზემოთ ნახსენები სურათზე,

ამიტომ, ენერგია რომელიც ხარჯდება ერთი ციკლის განმავლობაში = რგოლის მოცულობა × ჰისტერეზის ლუპის ფართობი. ტრანსფორმატორის შემთხვევაში, ეს რგოლი შეიძლება განიხილოს როგორც ტრანსფორმატორის მაგნიტური ბუნებრივი. ამიტომ, შრომა არის არაფრით სხვა როგორც ელექტრო ენერგიის წადის ტრანსფორმატორის ბუნებრივში და ეს ცნობილია როგორც ტრანსფორმატორის ჰისტერეზის წადის.

რა არის ედიული მიმართულების წადის?

ტრანსფორმატორში, ჩვენ ვაწყობთ ალტერნატიულ დენს პრიმარულზე, ეს ალტერნატიული დენი წარმოქმნის ალტერნატიულ მაგნიტურ ფლუქსს ბუნებრივში და რადგან ე