Verlies in Transformatoren | Koper vs IJzer Verliezen & Tips om Verlies te Verminderen

Transformators ervaren verschillende soorten verliezen tijdens het gebruik, voornamelijk ingedeeld in twee hoofdcategorieën: koperverliezen en ijzerverliezen.

Koperverliezen

Koperverliezen, ook bekend als I²R-verliezen, worden veroorzaakt door de elektrische weerstand van de transformatorwindingen, die meestal gemaakt zijn van koper. Wanneer stroom door de windingen loopt, wordt energie afgevoerd in de vorm van warmte. Deze verliezen zijn evenredig met het kwadraat van de laadstroom (I²R), wat betekent dat ze aanzienlijk toenemen bij hogere stroomniveaus.

Om koperverliezen te minimaliseren:

• Gebruik dikkere geleiders of materialen met een hogere elektrische geleidbaarheid om de windingweerstand te verlagen.

• Laat de transformator werken op of nabij de optimale belasting om overmatige stroom te voorkomen.

• Verbeter de algehele operationele efficiëntie door onnodige belasting te minimaliseren en het systeemontwerp te optimaliseren.

IJzerverliezen

IJzerverliezen, ook bekend als kernverliezen, treden op in de magnetische kern van de transformator door de wisselende magnetische flux. Deze verliezen zijn onafhankelijk van de belasting en blijven relatief constant onder normale bedrijfsomstandigheden. IJzerverliezen bestaan uit twee componenten:

• Hystereseverlies: Dit is het gevolg van de herhaalde magneetisatie en demagneetisatie van het kernmateriaal onder wisselstroom. Energie gaat verloren als warmte door de interne wrijving van magnetische domeinen. Het gebruik van kernmaterialen met een smalle hystereselus, zoals korrelgerichte siliciumstaal, kan dit verlies aanzienlijk verminderen.

• Wervelstroomverlies: Wisselende magnetische velden induceren circulerende stromen (wervelstromen) binnen de kern, wat leidt tot resistieve verwarming. Deze verliezen worden geminimaliseerd door de kern te construeren uit dunne, geïsoleerde laminaties die parallel aan de magnetische flux gericht zijn, waardoor het pad van wervelstromen beperkt wordt. Geavanceerde kernontwerpen en materialen met hoge weerstand helpen ook bij het verminderen van wervelstroomverliezen.

Strategieën om Transformatorverliezen te Verminderen

Het verminderen van transformatorverliezen verhoogt de efficiëntie, verlaagt de exploitatiekosten en verlengt de levensduur van de apparatuur. Belangrijke maatregelen omvatten:

• Kies Hoogefficiënte Transformators: Moderne hoogefficiënte transformators maken gebruik van geavanceerde materialen en geoptimaliseerde ontwerpen om zowel koper- als ijzerverliezen te minimaliseren.

• Ontwerp Optimaliseren: Zorgvuldige selectie van kernmaterialen, windingconfiguraties en koelsystemen kan de totale verliezen aanzienlijk verminderen.

• Voer Regelmatig Onderhoud Uit: Routine-inspecties en -onderhoud, zoals het reinigen van windingen, het controleren van koelsystemen en het handhaven van de oliekwaliteit in olievrije transformators, zorgen voor continu efficiënte werking.

• Overbelasting Voorkomen: Overmatige belasting verhoogt koperverliezen en thermische spanning, waardoor isolatieverslechtering versnelt en de betrouwbaarheid afneemt.

• Pas Capaciteit Aan Aan de Belasting: De juiste afmeting van de transformator aan de daadwerkelijke belastingsvraag voorkomt inefficiëntie bij lichte belasting en vermindert nulbelastingsverliezen.

Samengevat is het minimaliseren van transformatorverliezen essentieel voor energiebesparing en betrouwbare werking van het elektriciteitsnet. Daarom moet het verminderen van verliezen een belangrijk overweging zijn bij de selectie, ontwerping en continue operatie van transformators.