Jaudas zudumi transformatorā

Transformatora galvenie raksturlielumi galvenokārt ir tinuma spriegums un transformatora pārraidītā jauda. Jaudas pārnešana no viena tinuma uz otru tiek veikta elektromagnētiski, savukārt daļa no strāvas, kas tiek piegādāta transformatoram no elektrotīkla, tiek zaudēta transformatorā. Pazaudēto spēka daļu sauc par zaudējumiem.

Kad strāva tiek pārsūtīta caur transformatoru, spriegums pāri sekundārajiem tinumiem mainās līdz ar slodzes izmaiņām transformatora sprieguma krituma dēļ, ko nosaka īssavienojuma pretestība. Jaudas zudumi transformatorā un īssavienojuma spriegums arī ir svarīgi raksturlielumi. Tie nosaka transformatora efektivitāti un elektrotīkla darbības režīmu.

Jaudas zudumi transformatorā ir viens no galvenajiem transformatora konstrukcijas ekonomiskuma raksturlielumiem. Kopējos normalizētos zaudējumus veido tukšgaitas zudumi (XX) un īssavienojuma zaudējumi (SC).Bez slodzes (nav pievienota slodze), kad strāva plūst tikai caur spoli, kas pievienota strāvas avotam, un nav strāvas pārējās spoles, tīkla patērētā jauda tiek tērēta, lai radītu magnētisko plūsmu tukšgaitā. slodze, t.i. magnētiskās ķēdes, kas sastāv no transformatora tērauda loksnēm, magnetizēšanai. Tādā mērā maiņstrāva maina virzienu, tad mainās arī magnētiskās plūsmas virziens. Tas nozīmē, ka tērauds pārmaiņus tiek magnetizēts un demagnetizēts. Kad strāva mainās no maksimālās uz nulli, tērauds tiek demagnetizēts, magnētiskā indukcija samazinās, bet ar zināmu kavēšanos, t.i. demagnetizācija palēninās (strāvai sasniedzot nulli, induktivitāte nav nulles punkts n). Magnetizācijas maiņas aizkavēšanās ir tērauda pretestības sekas elementāro magnētu pārorientācijai.

Magnetizācijas līkne, mainot strāvas virzienu, veido t.s histerēzes ķēde, kas katrai tērauda kategorijai ir atšķirīgs un ir atkarīgs no maksimālās magnētiskās indukcijas Wmax. Platība, ko aptver cilpa, atbilst jaudai, kas iztērēta magnetizācijai. Tēraudam uzkarstot magnetizācijas maiņas laikā, transformatoram piegādātā elektriskā enerģija tiek pārvērsta siltumā un izkliedēta apkārtējā telpā, t.i. ir neatgriezeniski zaudēts. Tas ir fiziski jaudas zudums, lai mainītu magnetizāciju.

Papildus histerēzes zudumiem, kad magnētiskā plūsma plūst caur magnētisko ķēdi, virpuļstrāvas zudumi… Kā zināms, magnētiskā plūsma inducē elektromotora spēku (EMF), kas rada strāvu ne tikai spolē, kas atrodas uz magnētiskās ķēdes serdes, bet arī pašā metālā. Virpuļstrāvas plūst slēgtā kontūrā (virpuļkustībā) tērauda vietā virzienā, kas ir perpendikulārs magnētiskās plūsmas virzienam. Lai samazinātu virpuļstrāvas, magnētiskā ķēde tiek montēta no atsevišķām izolētām tērauda loksnēm. Šajā gadījumā, jo plānāka ir loksne, jo mazāks ir elementārais EMF, jo mazāka ir tā radītā virpuļstrāva, t.i. mazāks jaudas zudums no virpuļstrāvām. Šie zudumi arī sasilda magnētisko ķēdi. Lai samazinātu virpuļstrāvas, zudumus un sildīšanu, palieliniet elektriskā pretestība tēraudu, ieviešot metālā piedevas.

Katram transformatoram materiālu patēriņam jābūt optimālam.Dotai indukcijai magnētiskajā ķēdē tās izmērs nosaka transformatora jaudu. Tāpēc viņi cenšas, lai magnētiskās ķēdes serdes daļā būtu pēc iespējas vairāk tērauda, ​​ti. ar izvēlēto ārējo izmēru aizpildījuma koeficientam kz jābūt lielākajam. To panāk, starp tērauda loksnēm uzklājot plānāko izolācijas slāni. Šobrīd tērauds tiek izmantots ar plānu karstumizturīgu pārklājumu, kas tiek uzklāts tērauda ražošanas procesā un ļauj iegūt kz = 0,950,96.

Transformatora ražošanā dažādu tehnoloģisko darbību dēļ ar tēraudu tā kvalitāte gatavajā konstrukcijā zināmā mērā pasliktinās, un zudumi konstrukcijā tiek iegūti par aptuveni 2550% lielāki nekā oriģinālajā tēraudā pirms tā apstrādes (kad izmantojot satītu tēraudu un nospiežot magnētisko ķēdi bez tapām).