Γιατί οι απώλειες του χαλκού είναι συνήθως μικρότερες από τις απώλειες του σιδήρου σε έναν ιδεώδη μετατροπέα;

Η απώλεια χαλκού και η απώλεια σιδήρου σε έναν τέλειο μετατροπέα

Στο θεωρητικό μοντέλο ενός τελείου μετατροπέα, υποθέτουμε ότι δεν υπάρχουν απώλειες, που σημαίνει ότι και η απώλεια χαλκού και η απώλεια σιδήρου είναι μηδενικές. Ωστόσο, αν εξετάσουμε έναν τελείο μετατροπέα από πιο ρεαλιστική άποψη, μπορούμε να υποστηρίξουμε ότι η απώλεια χαλκού και η απώλεια σιδήρου θα πρέπει θεωρητικά να είναι πολύ χαμηλές. Συγκεκριμένα, η απώλεια χαλκού ενός τελείου μετατροπέα θεωρείται συνήθως χαμηλότερη από την απώλεια σιδήρου, κυρίως λόγω πολλών λόγων:

• Ορισμός της απώλειας χαλκού: Η απώλεια χαλκού είναι η απώλεια ενέργειας που προκαλείται λόγω της αντίστασης των συλλιγάδων του μετατροπέα (συνήθως οδηγοί χαλκού) όταν διαρρέει τους συλλιγάδες. Σύμφωνα με τον νόμο του Joule, παράγεται θερμότητα, και αυτό το μέρος της απώλειας ενέργειας ονομάζεται απώλεια χαλκού.

• Ορισμός της απώλειας σιδήρου: Η απώλεια σιδήρου αποτελείται από την απώλεια των περιφερειακών ρευμάτων και την απώλεια από την επαναληπτική μαγνητοποίηση και απομαγνητοποίηση του σιδηρού πυρήνα του μετατροπέα σε εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο. Ακόμη και υπό ιδανικές συνθήκες, αυτές οι απώλειες υπάρχουν λόγω των γενικών χαρακτηριστικών του υλικού του πυρήνα.

• Τελεία Επίδοση: Σε έναν τελείο μετατροπέα, η αντίσταση των συλλιγάδων μπορεί να θεωρηθεί εξαιρετικά μικρή, κάνοντας την απώλεια χαλκού αμελητέα. Ωστόσο, η απώλεια σιδήρου υπάρχει, καθώς είναι συνδεδεμένη με τα χαρακτηριστικά του υλικού του πυρήνα και τη δράση του εναλλασσόμενου μαγνητικού πεδίου, την οποία δεν μπορεί να εξαλειφθεί εντελώς, ακόμη και σε ιδανική περίπτωση.

Απώλειες χαλκού και σιδήρου σε πρακτικούς μετατροπείς

Σε πρακτικούς μετατροπείς, η κατάσταση είναι διαφορετική. Παρ' όλα αυτά, μπορούμε να ελαχιστοποιήσουμε τις απώλειες χρησιμοποιώντας υψηλής ποιότητας υλικά και προηγμένες σχεδιαστικές λύσεις, αλλά οι απώλειες χαλκού και σιδήρου είναι αναπόφευκτες. Εδώ είναι μερικά χαρακτηριστικά των απωλειών χαλκού και σιδήρου σε πρακτικούς μετατροπείς:

• Πραγματική Επίδραση της Απώλειας Χαλκού: Σε πρακτικούς μετατροπείς, η απώλεια χαλκού προκαλείται από την αντίσταση των συλλιγάδων και είναι ανάλογη με το τετράγωνο του ρεύματος. Αυτό σημαίνει ότι όσο αυξάνεται η φορτία και το ρεύμα, η απώλεια χαλκού αυξάνεται επίσης σημαντικά.

• Πραγματική Επίδραση των Απωλειών Σιδήρου: Οι πραγματικές απώλειες σιδήρου στους μετατροπείς περιλαμβάνουν τις απώλειες από τα περιφερειακά ρεύματα και τις απώλειες από την επαναληπτική μαγνητοποίηση. Οι απώλειες από τα περιφερειακά ρεύματα προκαλούνται από την παραγωγή περιφερειακών ρευμάτων στον σιδηρούς πυρήνα λόγω του εναλλασσόμενου μαγνητικού πεδίου, ενώ οι απώλειες από την επαναληπτική μαγνητοποίηση προκαλούνται από την απώλεια ενέργειας στο υλικό του σιδηρού πυρήνα κατά την επαναληπτική μαγνητοποίηση και απομαγνητοποίηση.

• Σύγκριση Απώλειας Χαλκού και Σιδήρου: Σε πρακτικούς μετατροπείς, οι συγκεκριμένες τιμές της απώλειας χαλκού και σιδήρου εξαρτώνται από διάφορους παράγοντες, συμπεριλαμβανομένου του σχεδιασμού του μετατροπέα, των συνθηκών φόρτισης, της λειτουργικής συχνότητας κλπ. Σε κάποιες περιπτώσεις, η απώλεια χαλκού μπορεί να υπερβεί την απώλεια σιδήρου, ενώ σε άλλες περιπτώσεις, η απώλεια σιδήρου μπορεί να είναι μεγαλύτερη. Τυπικά, για μετατροπείς υπό ελαφρή φόρτιση ή χωρίς φόρτιση, η απώλεια σιδήρου μπορεί να είναι πιο σημαντική, ενώ για μετατροπείς υπό βαριά φόρτιση, η απώλεια χαλκού μπορεί να είναι πιο σημαντική.

Συμπέρασμα

Επομένως, η απώλεια χαλκού σε έναν τελείο μετατροπέα είναι συνήθως χαμηλότερη από την απώλεια σιδήρου, καθώς η απώλεια χαλκού μπορεί θεωρητικά να πλησιάσει το μηδέν, ενώ η απώλεια σιδήρου δεν μπορεί να εξαλειφθεί εντελώς λόγω των χαρακτηριστικών του υλικού του σιδηρού πυρήνα. Σε πρακτικούς μετατροπείς, υπάρχουν και οι δύο απώλειες, και οι συγκεκριμένες τιμές τους εξαρτώνται από διάφορους παράγοντες. Η σημασία των απωλειών χαλκού και σιδήρου μπορεί να διαφέρει σε διαφορετικές συνθήκες λειτουργίας.