Трансформаторлардың Энергия Жоюы

Трансформатордағы жоюлар

Электр трансформаторы статикалық прибор болғандықтан, трансформаторда механикалық жоюлар көбінесе ескерілмейді. Біз трансформатордағы тек электр жоюларын ғана ескереміз.

Құрылғыдағы жою - бұл енгізілген энергия мен шығыс энергиясының айырмасы ретінде жалпы түрде анықталады. Егер трансформатордың негізгі цепіне энергия берілсе, оның бір бөлігі трансформатордың магниттік жоюларын (магниттік гистерезис жоюсы және вихревой ток жоюсы) компенсейлеу үшін пайдаланылады, ал басқа бөлігі I2R жоюсы ретінде жоюылып, негізгі және жарыя цептеріндегі ішкі сопротивление үшін жылуға айналады.

Біріншісі - трансформатордың магниттік жоюсы немесе демір жоюсы деп аталады, ал соңғысы - трансформатордың омик жоюсы немесе медь жоюсы деп белгіленеді. Трансформаторда басқа жою да пайда болады, ол - қосымша магниттік потоктармен байланысты механикалық құрылым және проводтормен жоюсы.

Трансформатордағы медь жоюсы

Медь жоюсы - бұл I²I2R жоюсы, негізгі цепте I12R1, ал жарыя цепте I22R2. Мұнда I1 және I2 - негізгі және жарыя ағымдары, R1 және R2 - цептердің сопротивлениясы. Себебі бұл ағымдар жүктеге байланысты, трансформатордағы медь жоюсы жүкке байланысты өзгереді.

Трансформатордағы магниттік жоюлар

Гистерезис жоюсы және вихревой ток жоюсы, екеуі де трансформатордың магниттік қасиеттеріне және оның құрылымына байланысты. Сондықтан бұл трансформатордағы жоюлар тұрақты және жүк ағымына байланысты емес. Демек, трансформатордағы магниттік жоюлар, басқа атауымен демір жоюлар, барлық жүк диапазонында тұрақты деп есептеледі.

Трансформатордағы гистерезис жоюсы мынадай белгіленеді,

Трансформатордағы вихревой ток жоюсы мынадай белгіленеді,

Kh - гистерезис тұрақтысы.

Ke - вихревой ток тұрақтысы.

Kf - форматық тұрақты.

Медь жоюсы мынадай белгіленеді,

IL2R2′ + қосымша жою

Мұнда, IL = I2 = трансформатордың жүгі, ал R2′ - жарыяға салыстырылған трансформатордың сопротивлениясы.

Енді трансформатордағы гистерезис жоюсы және вихревой ток жоюсы туралы толығырақ талқылау керек, оларды жақсы түрде түсіну үшін.

Трансформатордағы гистерезис жоюсы

Трансформатордағы гистерезис жоюсы физикалық және математикалық екі жолмен түсіндірілетіні мүмкін.

Гистерезис жоюсының физикалық түсіндірмесі

Трансформатордың магниттік ядросы "Соңғы қыстыруға бағытталған кремний демірдің зертханалық ретінде қыстырылған" материалдан жасалған. Демір - өте жақсы ферромагнитті материал. Бұл материал өте жақсы магниттік қасиеттерге ие. Бұл дегеніміз, магниттік поток өту кезінде ол магнит сызығын қабылдайды. Ферромагнитті заттардың құрылымында бірнеше домены бар.

Домендер - бұл материалдың құрылымындағы өте кішкентай аймақтар, мұнда барлық дипольдер бір беттен бір бағытта қарайд. Басқа түрде айтқанда, домендер - бұл заттың құрылымындағы қарапайым магниттер сияқты қарапайым магниттер.

Домендер материалдың құрылымында қарапайым түрде орналасқан, сондықтан бұл материалдың жалпы магниттік мейлі нөлге тең. Сыртқы магниттік мейл (mmf) қолданылғанда, қарапайым бағытталған домендер мейлге параллель бағытталады.

Мейл жоюлғаннан кейін, көптеген домендер қарапайым орналасқан, бірақ бірнешеуі параллель бағытта қалады. Осы өзгеріспеуші домендер үшін, зат қарапайым магниттік болып қалады. Бұл магнетизм "Жекелік магнетизм" деп аталады.

Бұл магнетизмді жою үшін, бірқатар mmf қолданылуы қажет. Трансформатордың магниттік ядросына қолданылатын магниттік мейл (mmf) алмастырылған. Аралық сайын, домендердің қайта қарапайым орналасуына қатысты, қосымша жұмыс іске қосылады. Сондықтан, электр энергиясы қолданылады, ол трансформатордағы гистерезис жоюсы деп аталады.

Трансформатордағы гистерезис жоюсының математикалық түсіндірмесі

Гистерезис жоюсын анықтау

L метр периметрі, а m2 көлемі және N жұмысқа қосылған изолирленген проводтары бар ферромагнитті образецтің айналасын қарастырайық, суретте көрсетілгендей,

Проводтағы ағым I ампер деп қарастырайық,

Магниттік мейл,

Осы уақыттағы магниттік индукция B деп қарастырайық,

Сондықтан, айналу арқылы өтуі мүмкін барлық магниттік поток, Φ = BXa Вб

Себебі соленоид арқылы өтуі мүмкін ағым алмастырылған, демек, демір айналу арқылы өтуі мүмкін магниттік поток да алмастырылған, сондықтан, жіберілген ЭДС (e′) мынадай болады,

Ленц заңына қарай, жіберілген ЭДС ағымдың өтуіне қарсы болады, сондықтан, проводта I ағымын сақтау үшін, бастапқы ЭДС-ке тең және қарама-қарсы ЭДС қажет. Сондықтан, қолданылатын ЭДС,

Кішкентай уақыт dt ішінде, магниттік индукция өзгерген кезде жұмыс істелген энергия,

Сондықтан, магнетизмдің бір толық цикл ішінде істелген жалпы жұмыс немесе энергия,

Айналу арқылы өтуі мүмкін көлемі aL, ал H.dB - B – H кестесіндегі элементарлық жолдың ауданы, суретте көрсетілгендей,

Сондықтан, бір цикл ішінде жұбылған энергия = айналу арқылы өтуі мүмкін көлем × гистерезис циклінің ауданы.Трансформаторда, бұл айналу арқылы өтуі мүмкін трансформатордың магниттік ядросы ретінде қарастырылады. Сондықтан, істелген жұмыс - бұл трансформатордың магниттік ядросындағы электр энергиясының жоюы, бұл трансформатордағы гистерезис жоюсы деп аталады.

Вихревой ток жоюсы не?

Трансформаторда, негізгі цепке алмастырылған ағым қолданылады, бұл алмастырылған ағым трансформатордың магниттік ядросында алмастырылған магниттік потокты пайда етеді, ал бұл поток жарыя цеппен байланысты, онда ЭДС жіберіледі, сондықтан, оған қосылған жүк арқылы ағым өтеді.

Трансформатордың бірнеше алмастырылған магниттік потоктары, трансформатордың басқа құрылым құрамдарымен, мисалы, демір ядро немесе трансформатордың демір корпусымен байланысты болуы мүмкін. Алмастырылған потоктар бұл құрылым құрамдарымен байланысты болған кезде, оларда локаль жіберілген ЭДС пайда болады.

Бұл ЭДС-тер үшін, олар трансформатордың осы бөліктерінде локаль ағымдарды жаратады. Бұл ағымдар трансформатордың шығысына қоспай, жылуға айналады. Бұл түрдегі энергия жоюсы - трансформатордағы вихревой ток жоюсы деп аталады.

Бұл вихревой ток жоюсының жалпы және жақсы түсіндірмесі. Бұл жою туралы толығырақ талқылау бұл главада қарастырылмады.