מה הם האובדן שמתבצע בטרנספורמר אידיאלי וכיצד ניתן להפחית אותם?
טרנספורמר אידיאלי הוא מודל תאורטי שמשתמע ממנו שאין בו הפסדים. עם זאת, במציאות, טרנספורמרים תמיד חווים הפסדים מסוימים. ניתן לחלק את ההפסדים הללו בעיקר לשני סוגים: הפסדי נחושת (הפסדי 저ومة) והפסדי ברזל (הפסדי גוף). להלן הסבר מפורט על ההפסדים הללו וכיצד להפחית אותם:
1. הפסדי נחושת
הגדרה
הפסדי נחושת הם ההפסדים של אנרגיה עקב 저ומת הסיבובים של הטרנספורמר. כאשר זרם זורם דרך הסיבובים, ההתנגדות של החוט גורמת לחימום ג'ול (I²R).
שיטות הפחתה
שימוש בחומרים בעלי התנגדות נמוכה: בחירת חומרים具有良好导电性的材料，例如铜或银，以减少绕组的电阻。
增加导体截面积：增大导体的横截面积可以降低其电阻，从而降低铜损。
优化设计：合理设计绕组布局并尽量减小绕组长度也可以减少电阻。
提高冷却效率：高效的冷却系统可以帮助散热，减少因温度升高导致的电阻增加。
2. 铁损
定义
铁损是由于变压器铁芯中的磁滞损耗和涡流损耗引起的能量损失。
磁滞损耗
磁滞损耗是由铁芯材料中的磁滞效应引起的。每次磁化方向改变时，都会消耗一定量的能量。
涡流损耗
涡流损耗是由交变磁场在铁芯中感应出涡流引起的。这些涡流在铁芯内流动并产生热量。
减少方法
使用高磁导率材料：选择磁滞损耗低的材料，如硅钢，以减少磁滞损耗。
使用层压铁芯：将铁芯切成薄片可以减少涡流的路径，从而降低涡流损耗。
增加铁芯电阻：在铁芯中添加绝缘层或使用高电阻材料可以增加铁芯的电阻，减少涡流。
优化频率：对于高频应用，选择适合高频的材料和设计以减少铁芯损耗。
3. 其他损耗
绝缘损耗
绝缘材料也会产生损耗，尤其是在高电压条件下以及高温或高湿度环境中。
减少方法
使用高质量绝缘材料：选择耐高温和高电压的材料可以减少绝缘损耗。
优化绝缘设计：合理设计绝缘结构并尽量减小绝缘材料的厚度可以提高绝缘效率。
冷却损耗
冷却系统本身也会消耗能量，例如风扇和冷却液泵所需的电力。
减少方法
高效冷却系统：使用高效的冷却系统，如自然对流或液体冷却，可以减少冷却系统的能耗。
智能控制：实施智能控制系统，根据实际需要调整冷却系统的运行，可以避免不必要的能耗。
总结
为了最小化实际变压器中的损耗，可以采取以下方法：
材料选择：使用低电阻导电材料和高磁导率铁芯材料。
设计优化：合理设计绕组布局和铁芯结构，以减少电阻和涡流路径。
冷却系统：提高冷却效率，减少因温度升高导致的电阻增加。
绝缘和频率优化：选择高质量绝缘材料，并针对高频应用优化设计。
