Изгуба на енергија во трансформаторите

Губитиви во трансформаторот

Бидејќи електричниот трансформатор е статичко уред, механичкиот губиток обично не се зема предвид. Обично се разгледуваат само електричните губитоци во трансформаторот.

Губитокот во било кој апарат општо се дефинира како разлика помеѓу влезната и излезната моќ. Кога влезната моќ се доставува на првичниот дел на трансформаторот, дел од тој моќ се користи за компенсирање на јадерните губитоци во трансформаторот, т.е. губиток од хистерезис и губиток од стрмени во јадрото на трансформаторот, а дел од влезната моќ се губи како I2R губиток и се дисипира како топлина во првичните и вторичните намотки, бидејќи овие намотки имаат некоја внатрешна отпорност.

Првиот се нарекува јадерен или железен губиток во трансформаторот, а почетниот е познат како охмов или меден губиток во трансформаторот. Друг губиток што се случува во трансформаторот, познат како Стреј Губиток, поради Стреј флуиди поврзани со механичката структура и проводниците на намотките.

Меден губиток во трансформаторот

Медниот губиток е I²I2R губиток, со I12R1 на првичниот дел и I22R2 на вторичниот дел. Тука, I1 и I2 се првичниот и вторичниот струја, а R1 и R2 се отпорности на намотките. Бидејќи овие струи зависат од оптеретувањето, медниот губиток во трансформаторот варира со оптеретувањето.

Јадерни губитоци во трансформаторот

Губитокот од хистерезис и губитокот од стрмени, оба зависат од магнетните својства на материјалите користени за изградба на јадрото на трансформаторот и неговиот дизајн. Значи, овие губитоци во трансформаторот се фиксирани и не зависат од оптеретувачката струја. Така, јадерните губитоци во трансформаторот, кои се познати и како железни губитоци, може да се сметаат за константни за сите опсеги на оптеретување.

Губитокот од хистерезис во трансформаторот се означува како,

Губитокот од стрмени во трансформаторот се означува како,

Kh = константа на хистерезис.

Ke = константа на стрмени.

Kf = формулска константа.

Медниот губиток може едноставно да се означи како,

IL2R2′ + Стреј губиток

Каде, IL = I2 = оптеретување на трансформаторот, а R2′ е отпорноста на трансформаторот референтна на вторичниот дел.

Сега ќе ги објасниме губитокот од хистерезис и губитокот од стрмени малку подетално за подобро разбирање на темата за губитоци во трансформаторите.

Губиток од хистерезис во трансформаторот

Губитокот од хистерезис во трансформаторите може да се објасни на два начини: физички и математички.

Физичко објаснување на губитокот од хистерезис

Јадрото на трансформаторот е направено од 'Хладно валцана ориентирана кремниево-железна стилја'. Железото е многу добар феромагнетен материјал. Овој вид материјали е многу осетлив на магнетизација. Тоа значи, секогаш кога магнетниот флуид ќе мине низ него, тоа ќе се однесува како магнет. Феромагнетните вещества имаат бројни домени во нивната структура.

Домените се многу мали региони во структурата на материјалот, каде што сите диполи се паралелни во иста насока. Со други зборови, домените се како мали постојани магнети распоредени случајно во структурата на вещеста.

Овие домени се распоредени во структурата на материјалот така случајно, што нетниот резултантен магнетно поле на материјалот е нула. Кога се применува екстерно магнетно поле (mmf), случајно насочените домени се поравнуваат паралелно со полето.

После што полето се махне, повеќето домени се враќаат на случајни позиции, но некои остануваат поравнени. Заблагодарени на овие непроменети домени, вещеста станува лесно постојано магнетизирана. Оваа магнетизација се нарекува 'Спојна Магнетизација'.

За да се нейтрализира оваа магнетизација, потребно е да се применат некои противни mmf. Магнетомоторната сила или mmf применета во јадрото на трансформаторот е алтернативна. За секој циклус поради овој преврат на домени, ќе има дополнителен работа. Заблагодарени на тоа, ќе има потрошувачка енергија позната како губиток од хистерезис на трансформаторот.

Математичко објаснување на губитокот од хистерезис во трансформаторот

Одредување на губитокот од хистерезис

Размислете за прстен од феромагнетен примерец со обиколка L метар, пресечна плоштина a m2 и N намотки од изолиран жица како што е прикажано на сликата до неа,

Нека претпоставиме дека струјата која текува низ катушката е I ампер,

Магнетизираща сила,

Нека, густината на флуидот во овој момент е B,

Значи, целокупниот флуид низ прстенот, Φ = BXa Wb

Бидејќи струјата која текува низ соленоидот е алтернативна, флуидот произведен во железниот прстен е исто така алтернативен по природа, затоа индуцираната emf (e′) ќе се изрази како,

Според Ленцов закон, оваа индуцирана emf ќе се спротивстави на текот на струјата, затоа, за да се одржи струјата I во катушката, изворот мора да достави еднаква и спротивна emf. Значи, применета emf,

Енергијата консумирана во краток временски интервал dt, кога густината на флуидот се менува,

Така, целокупниот извршен работа или консумирана енергија за еден целосен циклус на магнетизација е,

Сега, aL е волуменот на прстенот, а H.dB е областа на елементарниот појас од B – H кривата прикажана на сликата горе,

Значи, консумираната енергија по циклус = волуменот на прстенот × областа на хистерезисната петља.Во случај на трансформатор, овој прстен може да се смета за магнетното јадро на трансформаторот. Значи, извршената работа е ништо друго туку електрична енергија губена во јадрото на трансформаторот, а ова се нарекува губиток од хистерезис во трансформаторот.

Што е губиток од стрмени?

Во трансформаторот, доставуваме алтернативна струја на првичниот дел, оваа алтернативна струја произведува алтернативен магнетизиращ флуид во јадрото, и како овој флуид се поврзува со вторичната намотка, ќе има индуциран напон во вторичниот дел, што ќе резултира со тек на струја низ оптеретувањето поврзано со тоа.

Некои од алтернативните флуиди на трансформаторот; може да се поврзат и со други проводни делови како железно јадро или железен корпус на трансформаторот итн. Како што алтернативниот флуид се поврзува со овие делови на трансформаторот, ќе има локално индуцирана emf.

Заблагодарени на овие emf, ќе има струи кои ќе циркулираат локално во тои делови на трансформаторот. Овие циркулирачки струи не ќе допринесат во излезот на трансформаторот и ќе се дисипираат како топлина. Овој тип енергија губена се нарекува губиток од стрмени на трансформаторот.

Ова беше широк и едноставен објаснување на губитокот од стрмени. Подробното објаснување на овој губиток не е во рамки на дискусијата во оваа глава.