Gubici i efikasnost transformatora

 

Definicija gubitka

• Gubitak transformatora odnosi se na postupak pretvaranja električne energije u druge oblike energije (uglavnom topline) tijekom rada transformatora.

• Gubitak je važan pokazatelj evaluacije performansi transformatora, što direktno utječe na efikasnost i ekonomičnost transformatora.

 

Sastav gubitka

 

 

Definicija gubitka bez opterećenja

Gubitak bez opterećenja odnosi se na gubitak energije transformatora kada se primarna strana kombinira s nazivnim naponom pod uvjetom da nije otvoren sekundarna strana. Gubitak bez opterećenja uglavnom uključuje gubitak željeza i malu količinu drugih gubitaka, poput dielektričnog gubitka i uzbuđenja. Odražava gubitak energije transformatora pod uvjetima bez opterećenja.

 

Sastav gubitka bez opterećenja

 

Gubitak bez opterećenja sastoji se od 1- gubitka jezgra

Gubitak željeza, poznat i kao osnovni gubitak ili gubitak od jezgre, gubitak energije uzrokovano je alternativnim magnetnim poljem u osnovnom materijalu tokom rada transformatora. Gubitak željeza uglavnom uključuje dva dijela: histereze za gubitak i gubitak struje Eddy.

Gubitak histereze:

Gubitak histereze je gubitak energije u procesu magnetizacije i demagnetizacije jezgrenog materijala ispod naizmjeničnog magnetnog polja. Kad se smjer magnetskog polja mijenja, magnetne domene u osnovnom materijalu treba preurediti, a u ovom procesu će biti gubitak energije. Gubitak histereze povezan je sa površinom petlje jezgrenog materijala, operativne frekvencije i gustoće magnetske tokove

GUBITAK EDDDY:

Gubitak Eddyja je gubitak topline proizveden kada se struja (Eddy Truck) izazvala željeznog jezgrenog materijala teče unutar željezne jezgre ispod naizmjeničnog magnetnog polja. Naizmjenično magnetsko polje izaziva Eddyja struju u željeznom jezgru, koja čini petlju u željeznom jezgri materijalu i stvara toplinu, što rezultira gubitkom energije. Gubitak struje Eddy vezan je za otpornost željeznog jezgrenog materijala, debljine laminata i radne frekvencije.

 

Gubitak bez opterećenja sastoji se od 2- dielektričnog gubitka

Dielektrični gubici su gubitak energije uzrokovani izolacijskim materijalom u transformatoru pod djelovanjem naizmjeničnog električnog polja. Izolacijski materijali u transformatorima često se koriste za izoliranje provodljivih dijelova kako bi se spriječili kratki krugovi i drugi električni kvarovi. Dielektrični gubitak uglavnom se javlja unutar izolacijskog materijala zbog dielektričnih svojstava materijala i naizmjeničnog električnog polja.

Gubitak izolacije:

Ovo je glavni dio dielektričnog gubitka. Izolacijski materijali koriste se u transformatorima da izoliraju namote, željezne jezgre i druge provodljive dijelove. Naizmjenično električno polje unutar izolacijskog materijala uzrokovat će polarizaciju dielektrične i trenutne curenje, a ti procesi će dovesti do gubitka energije. Uobičajeni izolacijski materijali uključuju transformatorsko ulje, papir i smolu.

GUBITAK EFECTANCE:

Struktura namotaja i izolacije transformatora mogu formirati parazitskim kapacitetom. Pod naizmjeničnim električnim poljem, postupak punjenja i pražnjenja ovih kondenzatora također će uzrokovati gubitak energije.

Djelomični pražnjenje na visokog napona

Pod visokim uvjetima napona može se pojaviti djelomično pražnjenje unutar ili na površini izolacijskog materijala, što je lokalni fenomen električnog sloma koji dovodi do gubitka energije i postepeno pogoršanje izolacijskog materijala.

Dielektrični gubici su obično mali, ali mogu se pojaviti relativno značajni u visokonaponskim transformatorima. Gubitak se odnosi na dielektričnu konstancu izolacijskog materijala, tangenta ugao gubitka (tanogΔ) i radnog napona i frekvencije transformatora.

Dielektrični gubitak u gubitku bez opterećenja transformatora relativno je mali, obično između 0. 5% i 2%, ali u visokonaponskom transformatoru zahtijeva posebnu pažnju i kontrolu.

 

Gubitak bez opterećenja sastoji se od 3- uzbuđenja

Pobuđenje tekućim gubitkom nastaje zbog gubitka i² u primarnom namotu uzrokovan pobudinom strujom potrebnom za uspostavljanje magnetnog polja u jezgri. Čak i ako nema opterećenja, primarna strana i dalje treba određenu struju za održavanje magnetizacije jezgre, a ovaj dio struje proizvodi gubitak topline na otpornosti na namotavanje.

 

Gubitak bez opterećenja sastoji se od 4- gubitka lutalice

Gubici zalutali su gubici u transformatoru uzrokovali prolazni tok. Propuštanje fluksa odnosi se na one koji ne curi kroz transformatorsku jezgru, već kroz druge staze (poput konstrukcijskih komponenti transformatora, kopče, zidovi spremnika itd.). Budući da se ovi prolazni fluks izazivaju vrtložne struje u provodničkom materijalu, nastaje gubitak energije, a ovaj dio gubitka naziva se gubitak lutalice.

Gubici za stezanje: Eddy Trenutni gubici izazvani propuštanjem fluksa u isječcima transformatora (poput core isječaka, potpornih struktura).

Gubici cisterne: Eddy trenutne gubitke izazvane prolaskom fluksa u zidu rezervoara transformatora. Budući da su rezervoari za gorivo obično izrađene od metala, gubini za struju EDDDY mogu biti značajni u tim metalnim konstrukcijama.

Gubici olova i završnog okvira: EDDDY TRENUTNI GUBITI IZVRŠENI TEKU PLUSA U TRANSFORMATORU, ZAVRŠILI Okviri i druge metalne konstrukcije.

Gubici zaluta uglavnom su mali dio ukupnog gubitka transformatora, ali može postati značajan u transformatorima velikog kapaciteta. Stoga je u dizajnu transformatora važno smanjiti utjecaj fluksa za curenje i optimizirati dizajn jezgre i strukturne komponente kako bi se smanjio gubitak lutalice.

 

 

Definicija gubitka tereta

• Gubitak opterećenja odnosi se na električni gubitak energije uzrokovan strujom opterećenja koji prolazi kroz transformator namotajući pod uvjetom opterećenja.

 

Sastav gubitka tereta

 

Gubitak opterećenja sastoji se od 1- bakrenog gubitka

Gubitak bakra transformatora je gubitak otpornosti u namotavanju transformatora (bakra ili aluminij) zbog struje koja prolazi kroz dirigent. To je glavna komponenta gubitka opterećenja i značajno se povećava jer se struja opterećenja povećava.

 

Gubitak otpornosti na dc

Gubitak uzrokovan DC otporom namotaja. Formula je 

Gdje sam ja tekući opterećenje, a R je otpornost na namotavanje.

 

Gubitak opterećenja sastoji se od 1- dodatnog gubitka

• Magnetni gubici curenja

Eddy Trenutni gubitak u strukturnim komponentama (poput isječaka, čeličnih ploča, kutijanskih zidova itd.) Zbog prolaska toka transformatora.

• Dodatni gubici bakra

Dodatni gubitak zbog neujednačene trenutne distribucije zbog efekata kože i efekata blizine. Ovi efekti su izraženiji na visokim opterećenjima ili frekvencijama.

• Mehanički gubici

Gubitak zbog mehaničke vibracije i buke unutar transformatora. Ovaj dio gubitka u ukupnom gubitku činio je malom udjelu.

• Gubici za hlađenje opreme

U uronjenim transformatorima, navijači i pumpe za ulje korištene za hlađenje konzumiraju električnu energiju, a ovi uređaji stvaraju gubitke tokom rada.

 

 

Efekat temperature na gubitak

• Nema gubitka opterećenja

Učinak temperature na gubitak bez opterećenja je mali, uglavnom utječe na otpornost jezgrenog materijala, ali promjena je mala. Glavni gubitak željeza za glavu (gubitak histereze i gubitak struje EDDDY) nije osjetljiv na promjenu temperature.

• Gubitak opterećenja

Temperatura ima veliki utjecaj na gubitak opterećenja, uglavnom, jer se otpornost dirigenta u gubitku opterećenja značajno povećava promjenom temperature. Kao rezultat toga, otpornost namotavanje povećava se s povećanjem temperature, tako da se gube bakra generiran strujom kroz navijanje značajno povećava se. Budući da je gubitak bakra glavna komponenta gubitka tereta, utjecaj povećanja temperature na gubitak opterećenja je očigledniji.

 

Gde,

I=opterećuju struju

Otpor r =

ρ {0}} Otpornost

L=dužina žice

S=presjek žice

 

Referentna temperatura

Standardna referentna temperatura gubitka bez opterećenja transformatora i gubitka opterećenja je osigurati dosljednost procjene testiranja i performansi. Međunarodni i nacionalni standardi obično navode referentne temperature za ove testove.

 

Referentna temperatura	IEC	IEEE	CSA
Nema gubitka tereta	Nije potrebno kalibraciju	20 stepeni	85 stepeni
O gubitku opterećenja	75 stepeni	85 stepeni	85 stepeni

 

Ispravljanje gubitka

Glavni razlog za ispravljanje gubitka transformatora na standardnu ​​referentnu temperaturu je osigurati uporedivost i dosljednost rezultata ispitivanja u različitim uvjetima.

Efekat temperature

Gubici transformatora, posebno gubici opterećenja, značajno utječu na temperaturu. Otpor namotaja povećava se s povećanjem temperature, što rezultira povećanim gubitkom opterećenja. Ispravljanjem vrijednosti gubitka na standardnu ​​referentnu temperaturu, učinak promjena temperature može se ukloniti, čime se rezultati usporedivim u različitim uvjetima ispitivanja

standardizacija

Koristeći jedinstvenu referentnu temperaturu, poput 75 ili 85 stupnjeva, osigurava dosljednost i standardizacija rezultata ispitivanja transformatora na proizvođačima, modelima i vremenskim vremenima

 

 

Definicija

• Učinkovitost transformatora odnosi se na omjer između ulazne snage i izlazne snage, obično izražene kao postotak, a pojednostavljenu formulu razumijevanja je sljedeća