การสูญเสียของหม้อแปลงไฟฟ้า | การสูญเสียจากทองแดงกับเหล็กและคำแนะนำในการลด

ทรานสฟอร์มเมอร์จะประสบกับการสูญเสียหลายประเภทระหว่างการทำงาน ซึ่งแบ่งออกเป็นสองประเภทหลักคือ การสูญเสียจากทองแดงและการสูญเสียจากเหล็ก

การสูญเสียจากทองแดง

การสูญเสียจากทองแดง หรือที่เรียกว่า I²R losses เกิดจากความต้านทานไฟฟ้าของขดลวดของทรานสฟอร์มเมอร์ ซึ่งโดยทั่วไปทำมาจากทองแดง เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวด พลังงานจะถูกเปลี่ยนเป็นความร้อน การสูญเสียเหล่านี้มีความสัมพันธ์กับกำลังสองของกระแสโหลด (I²R) หมายความว่าการสูญเสียจะเพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อมีระดับกระแสมากขึ้น

เพื่อลดการสูญเสียจากทองแดง:

• ใช้สายนำที่หนาขึ้นหรือวัสดุที่มีความนำไฟฟ้าสูงขึ้นเพื่อลดความต้านทานของขดลวด

• ทำงานทรานสฟอร์มเมอร์ที่หรือใกล้เคียงกับโหลดที่เหมาะสมเพื่อป้องกันกระแสมากเกินไป

• ปรับปรุงประสิทธิภาพในการทำงานโดยรวมโดยลดการโหลดที่ไม่จำเป็นและปรับแต่งการออกแบบระบบ

การสูญเสียจากเหล็ก

การสูญเสียจากเหล็ก หรือ core losses เกิดในแกนแม่เหล็กของทรานสฟอร์มเมอร์เนื่องจากฟลักซ์แม่เหล็กสลับขั้ว การสูญเสียเหล่านี้ไม่ขึ้นอยู่กับโหลดและคงที่อยู่ในสภาพการทำงานปกติ การสูญเสียจากเหล็กประกอบด้วยสองส่วน:

• Hysteresis Loss: เกิดจากการแม่เหล็กและดีแม่เหล็กของวัสดุแกนอย่างต่อเนื่องภายใต้กระแสสลับ พลังงานจะสูญเสียเป็นความร้อนเนื่องจากแรงเสียดทานภายในโดเมนแม่เหล็ก การใช้วัสดุแกนที่มีวงจร hysteresis แคบ เช่น สเตนเลสซิลิกอนแบบมีแนวผลึก สามารถลดการสูญเสียนี้ได้อย่างมาก

• Eddy Current Loss: สนามแม่เหล็กสลับทำให้เกิดกระแสวน (eddy currents) ภายในแกน นำไปสู่ความร้อนจากการต้านทาน สามารถลดการสูญเสียนี้ได้โดยสร้างแกนจากแผ่นบางๆ ที่ฉนวนและวางขนานกับฟลักซ์แม่เหล็ก ซึ่งจำกัดทางเดินของกระแสวน การออกแบบแกนขั้นสูงและวัสดุที่มีความต้านทานสูงยังช่วยลดการสูญเสียจากกระแสวน

กลยุทธ์ในการลดการสูญเสียของทรานสฟอร์มเมอร์

การลดการสูญเสียของทรานสฟอร์มเมอร์ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ ลดค่าใช้จ่ายในการดำเนินงาน และยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์ วิธีการสำคัญรวมถึง:

• เลือกทรานสฟอร์มเมอร์ประสิทธิภาพสูง: ทรานสฟอร์มเมอร์ประสิทธิภาพสูงในปัจจุบันใช้วัสดุขั้นสูงและการออกแบบที่เหมาะสมเพื่อลดการสูญเสียจากทองแดงและเหล็ก

• ปรับปรุงการออกแบบ: การเลือกวัสดุแกน การจัดเรียงขดลวด และระบบทำความเย็นอย่างรอบคอบสามารถลดการสูญเสียรวมได้

• ทำการบำรุงรักษาอย่างสม่ำเสมอ: การตรวจสอบและบำรุงรักษาอย่างประจำ เช่น การทำความสะอาดขดลวด การตรวจสอบระบบทำความเย็น และการดูแลคุณภาพน้ำมันในทรานสฟอร์มเมอร์ที่ใช้น้ำมัน ช่วยให้การดำเนินงานมีประสิทธิภาพต่อเนื่อง

• หลีกเลี่ยงการโหลดเกิน: การโหลดเกินทำให้การสูญเสียจากทองแดงและความเครียดความร้อนเพิ่มขึ้น ทำให้การเสื่อมสภาพของฉนวนเร็วขึ้นและลดความเชื่อถือได้

• จับคู่ความจุกับโหลด: การกำหนดขนาดของทรานสฟอร์มเมอร์ให้เหมาะสมกับความต้องการโหลดจริงช่วยป้องกันความไม่มีประสิทธิภาพในการโหลดเบาและลดการสูญเสียเมื่อไม่มีโหลด

สรุป การลดการสูญเสียของทรานสฟอร์มเมอร์เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการประหยัดพลังงานและการดำเนินงานของระบบไฟฟ้าที่เชื่อถือได้ ดังนั้น การลดการสูญเสียควรเป็นสิ่งที่ต้องพิจารณาอย่างจริงจังในการเลือก ออกแบบ และการดำเนินงานต่อเนื่องของทรานสฟอร์มเมอร์