• Articles
• admin

během procesu transformace napětí v transformátoru dochází ke ztrátě určitého množství energie. Proud proudí ve vinutí transformátoru a střídavé magnetické pole v jádru přispívá k většině ztrát transformátoru. Podívejme se podrobně na různé ztráty transformátoru.

typy ztrát transformátoru

• ztráty naprázdno
  • ztráty jádra nebo ztráty železa
    • ztráta Hystereze
    • ztráta vířivého proudu
  • zbloudilé ztráty
  • dielektrické ztráty
  • ztráta mědi v důsledku ztrát naprázdno
• ztráta zatížení nebo ztráta mědi

ztráty naprázdno

všechny ztráty transformátoru, které jsou vždy konstantní, bez ohledu na změny zatížení, jsou známé jako ztráty naprázdno. Neliší se podle zatížení transformátoru. I malé snížení ztrát bez zatížení může vést k významným úsporám energie u velkých transformátorů.

ztráty jádra nebo ztráty železa

ztráty jádra se vyskytují v ocelovém jádru transformátoru v důsledku magnetizačního proudu potřebného k napájení jádra. Magnetizační proud zůstává stejný při naprázdno a při plném zatížení. Ztráty jádra jsou také známé jako ztráty železa v transformátorech. Ztráty jádra tvoří dvě složky: ztráty Hystereze a ztráty vířivých proudů.

ztráty Hystereze

ztráta Hystereze je nejvyšším přispěvatelem ke ztrátám jádra. Jádro transformátoru je tvořeno feromagnetickými materiály, jako je křemíková ocel. Při umístění v magnetickém poli se molekuly v nich orientují na jeden směr v závislosti na polaritě pole. Magnetické pole produkované střídavým proudem se však mění na frekvenci 50 Hz nebo 60 Hz. Proto molekuly odolávají takové rychlé změně magnetizace. Tato odolnost vůči změně magnetizace má za následek ztrátu energie ve formě Tepel v jádru. Energie ztracená v důsledku Hystereze je známá jako ztráta Hystereze. Ztráta Hystereze je určena stupněm ocelových laminací použitých pro jádro.

ztráta vířivého proudu

střídavé magnetické pole indukuje cirkulující proudy v každé ocelové laminaci jádra. Tyto proudy nepřispívají k přenosu energie mezi primárním a sekundárním vinutím, ale jsou rozptýleny jako teplo v jádru. Indukované proudy jsou známé jako vířivé proudy a ztráta energie, kterou způsobují, se nazývá ztráta vířivého proudu.

ztráta vířivého proudu v transformátoru je přímo úměrná tloušťce laminací, čtverci napájecí frekvence a čtverci hustoty toku.

ztráta bludného vířivého proudu

termín ztráty bludného vířivého proudu se vztahuje k dodatečným ztrátám, ke kterým dochází v transformátorech v důsledku vířivých proudů indukovaných v kovových částech transformátoru s výjimkou jádra transformátoru. To zahrnuje ztráty vířivých proudů v svorkách jádra, šrouby, transformátorová nádrž a dokonce i samotné vinutí transformátoru.

dielektrické ztráty

určité množství energie se ztrácí v izolačních materiálech, zejména v transformátorovém oleji.

ztráta Hystereze a ztráta vířivých proudů dohromady představují 90% ztrát naprázdno, zatímco zbloudilé ztráty vířivých proudů, dielektrické ztráty a ztráty mědi způsobené ztrátami naprázdno představují zbývajících 10%.

ztráta mědi v důsledku proudu naprázdno je malá a následně často zanedbávána. Ztráty naprázdno závisí především na napětí a frekvenci, takže za provozních podmínek se liší jen nepatrně se změnami systému. Ztráty bez zatížení transformátoru lze snížit vytvořením jádra pomocí vysoce kvalitních materiálů z jádra z magnetické oceli a optimalizací rozměrů jádra.

ztráta zatížení nebo ztráta mědi (ztráta I2R)

ztráta zatížení nebo ztráta mědi se vyskytuje v primárních a sekundárních cívkách transformátorů, je výsledkem odporu cívky. Je závislý na zatížení. Je úměrná čtverci proudu a odporu cívek. To je také známé jako ztráta I2R.

Nechť Ip a Rp jsou primárním proudem a odporem cívky a Is a Rs jsou primárním proudem a odporem cívky. Pak je součet dán

celková ztráta mědi = Ip2Rp + Is2Rs

protože ztráty mědi závisí na odporu cívky, je nutné správně dimenzovat vodiče cívky, aby se omezil odpor cívky.

ztráty transformátoru lze snížit pečlivým návrhem a správným dimenzováním jeho součástí. Ztráta energie v transformátoru je nevyhnutelná. Dokonce i napájený transformátor, který není připojen k zátěži, plýtvá určitou energií ve formě ztrát bez zatížení. Celková ztráta výkonu v transformátoru je dána následujícím vzorcem.

celkové ztráty transformátoru = ztráty jádra + ztráty mědi

ztráty jádra a ztráty mědi lze určit provedením zkoušek otevřeného obvodu a zkratu v transformátoru.

další informace: test otevřeného obvodu & test zkratu v transformátorech