Втрати трансформатора | Втрати міді проти втрат заліза та поради щодо їх зменшення

Трансформери під час роботи зазнають різних типів втрат, які переважно поділяються на два основні типи: втрати в мідному проводнику та втрати в залізні.

Втрати в мідному проводнику

Втрати в мідному проводнику, також відомі як I²R втрати, викликаються електричним опором обмоток трансформатора, які зазвичай виготовлені з міді. Коли струм проходить через обмотки, енергія розсіюється у вигляді тепла. Ці втрати пропорційні квадрату струму завантаження (I²R), що означає, що вони значно зростають при більших рівнях струму.

Для зменшення втрат в мідному проводнику:

• Використовуйте товстіші провідники або матеріали з більшою електропровідністю для зменшення опору обмоток.

• Експлуатуйте трансформатор при його оптимальному завантаженні, щоб уникнути надмірного струму.

• Покращте загальну ефективність роботи, зменшуючи непотрібне завантаження та оптимізуючи конструкцію системи.

Втрати в залізні

Втрати в залізні, або втрати в серцевині, виникають в магнітній серцевині трансформатора через чергування магнітного потоку. Ці втрати не залежать від завантаження та залишаються відносно постійними при нормальній експлуатації. Втрати в залізні складаються з двох компонентів:

• Втрати на гістерезис: Вони виникають через повторне намагнічування та демагнітування матеріалу серцевини при чергуванні струму. Енергія розсіюється у вигляді тепла через внутрішні тертя магнітних доменів. Використання матеріалів серцевини з вузьким циклом гістерезису, таких як зернова силиконова сталь, може значно знизити ці втрати.

• Втрати на вихрові струми: Чергування магнітних полів викликає циркулюючі струми (вихрові струми) всередині серцевини, що призводить до резистивного нагріву. Ці втрати зменшуються шляхом побудови серцевини з тонких, ізольованих ламінацій, орієнтованих паралельно магнітному потоку, що обмежує шлях вихрових струмів. Сучасні конструкції серцевин та матеріали з високою резистивністю також допомагають знизити втрати на вихрові струми.

Стратегії зменшення втрат трансформатора

Зменшення втрат трансформатора підвищує ефективність, знижує витрати на експлуатацію та продовжує строк служби обладнання. Основні заходи включають:

• Вибір високоефективних трансформаторів: Сучасні високоефективні трансформатори використовують передові матеріали та оптимізовані конструкції для зменшення втрат в мідному проводнику та втрат в залізні.

• Оптимізація конструкції: Обережний вибір матеріалів серцевини, конфігурацій обмоток та систем охолодження може значно знизити загальні втрати.

• Проведення регулярного обслуговування: Регулярні перевірки та обслуговування, такі як очистка обмоток, перевірка систем охолодження та підтримка якості масла в маслонаповнених трансформаторах, забезпечують постійну ефективну роботу.

• Уникнення перегрузки: Надмірне завантаження збільшує втрати в мідному проводнику та тепловий стрес, що прискорює деградацію ізоляції та зменшує надійність.

• Співвідповідність між потужністю та завантаженням: Правильне розмірування трансформатора відповідно до фактичного попиту завантаження запобігає невдалостям при легкому завантаженні та зменшує втрати при нульовому завантаженні.

На заключення, зменшення втрат трансформатора є важливим для збереження енергії та надійної роботи системи живлення. Тому зменшення втрат повинно бути ключовою увагою при виборі, проектуванні та постійній експлуатації трансформаторів.