Tehaseümbri tõhusus
Transformeri tõhususe tutvustus
Transformerid moodustavad kõige olulisema sideme tarbimissüsteemide ja laadiga. Transformeri tõhusus mõjutab otse selle toimimist ja vananemist. Üldiselt on transformerite tõhusus vahemikus 95 – 99 %. Suurte võimsusega transformerite puhul, kus kaotised on väikesed, võib tõhusus olla kuni 99,7%. Transformeri sisend- ja väljundmõõtmisi ei teheta laetud tingimustes, sest vatimõõturite näitused kannatavad vältimatult 1 – 2% vea. Seega kasutatakse tõhususe arvutamiseks OC ja SC katseid, et arvutada transformeri nimetatud tuum- ja vitipuude. Tuumakaotused sõltuvad transformeri nimetatud pingest, ja kuparikaotused sõltuvad voolust transformeri esmane- ja sekundaarvitides. Seega on transformeri tõhusus oluline, et seda töötab püsiva pingega ja sagedusega. Temperatuuri tõus, mis tekkib soojusest, mida transformer genereerib, mõjutab transformatoriliivi omadusi ja määrab külmamismeetodi tüübi. Temperatuuri tõus piirab seadme määramist. Transformeri tõhusus antakse lihtsalt järgmiselt:
Väljundvoima saadakse korrutades nimetatud laadi osakaalu (voltaampere) ja laadi võimsuse tegur.
Kaotused on summa vitipuudest + raudkaotused + dielektrilised kaotused + lõkkepuude.
Raudkaotused hõlmavad transformeri hüsterese- ja eddi strömide kaotusi. Need kaotused sõltuvad fluxtiheusest tuuma sees. Matemaatiliselt,
Hüsterese kaotus :
Eddi strömide kaotus :
Kus kh ja ke on konstandid, Bmax on maksimaalne magnetväli tiheus, f on allikasagedus ja t on tuuma paksus. Hüsterese kaotuses kasutatav "n" on Steinmetzi konstant, mille väärtus võib olla umbes 2.
Dielektrilised kaotused toimuvad transformeri õlis. Madala pingega transformerite puhul neid võib jätta vahele.
Lekeflux ühendub metallkarbaga, tankiga jne, et luua eddi strömide ja see on kogu transformeris, seetõttu nimetatakse seda lõkkepuudeks, mis sõltub laadivoolust ja seega nimega 'lõkkepuud'. Seda saab esitada vastavateks reaktantsideks paralleelselt leketega.
Transformeri tõhususe arvutamine
Allpool on näidatud transformeri ekvivalentne võrk, mis viidatakse esmane pool. Siin Rc hõlmab tuumakaotusi. Lühikese sulguga (SC) katse abil saame leida ekvivalentse vastuse, mis hõlmab kuparikaotusi, järgmiselt
Oletame, et x% on täispordi või nimetatud laadi 'S' (VA) protsent ja Pcufl(vatte) on täispordi kuparikaotus ja cosθ on võimsuse tegur laadile. Samuti määrame Pi (vatte) kui tuumakaotus. Kuna kupar- ja raudkaotused on transformerites peamised kaotused, arvutatakse tõhusust ainult nende kahe kaotuste tüübi järgi. Siis transformeri tõhusus kirjeldatakse järgmiselt :
Kus, x2Pcufl = kuparikaotus(Pcu) mingis laadimisel x% täispordist.
Maksimaalne tõhusus (ηmax) tekib siis, kui muutuvad kaotused võrduvad konstantsete kaotustega. Kuna kuparikaotus sõltub laadist, on see muutuv suurus. Ja tuumakaotus pidetakse konstantina. Seega on maksimaalse tõhususe tingimus:
Nüüd saame kirjutada maksimaalse tõhususe järgmiselt:
See näitab, et saame maksimaalset tõhusust täispordis sobiva valiku konstantsete ja muutuvate kaotuste abil. Kuid maksimaalset tõhusust on raske saavutada, kuna kuparikaotused on palju suuremad kui fikseeritud tuumakaotused.
Tõhususe muutust laadimise kohta saab esitada järgmise joonise abil:
Jooniselt näeme, et maksimaalne tõhusus tekib ühikvõimsuse teguriga. Maksimaalne tõhusus tekib sama laadimisel, olenemata laadi võimsusestegurist.
Transformeri kogupäeva tõhusus
