• Articles
• admin

muuntajan jännitemuunnosprosessissa menetetään jonkin verran virtaa. Virta virtaa muuntajan käämityksessä ja ytimen vaihteleva magneettikenttä aiheuttaa suurimman osan muuntajan häviöistä. Opetellaan yksityiskohtaisesti, eri muuntaja tappiot.

Muuntajahäviöt

• kuormittamattomat häviöt
  • Ydinhäviöt tai rautahäviöt
    • Hystereesihäviö
    • Pyörrevirtahäviö
  • Stray losss
  • dielektriset häviöt
  • Kuormittamattomista häviöistä johtuva Kuparihäviö
• Kuormitushäviö tai Kuparihäviö

kuormittamattomat häviöt

kaikki ne muuntajien häviöt, jotka ovat aina vakio, kuorman vaihteluista riippumatta, tunnetaan kuormittamattomina häviöinä. Ne eivät vaihtele muuntajan kuormituksen mukaan. Pienikin kuormittamattomien häviöiden väheneminen voi johtaa merkittäviin energiansäästöihin suurissa muuntajissa.

ytimen häviöt tai rautahäviöt

ytimen häviöt tapahtuvat muuntajan terässydämessä johtuen ytimen energisointiin tarvittavasta magnetointivirrasta. Magnetointivirta pysyy samana kuormittamattomuuden ja täyden kuormituksen aikana. Ydinhäviöitä kutsutaan myös rautahäviöiksi muuntajissa. Ydinhäviöt muodostuvat kahdesta osasta: Hystereesihäviöistä ja pyörrevirtahäviöistä.

Hystereesihäviöt

Hystereesihäviöt ovat suurin syy ydinhäviöihin. Muuntajan ydin koostuu ferromagneettisista materiaaleista kuten piiteräksestä. Kun ne sijoitetaan magneettikenttään, niissä olevat molekyylit suuntautuvat yhteen suuntaan riippuen kentän napaisuudesta. Mutta vaihtovirran tuottama magneettikenttä vaihtelee taajuudella 50Hz tai 60Hz. Siksi molekyylit vastustavat niin nopeaa muutosta magnetoitumisessa. Tämä magnetoinnin muutosvastarinta johtaa energiahäviöön ytimen lämmönnousuina. Hystereesistä johtuvaa menetettyä energiaa kutsutaan hystereesihäviöksi. Hystereesihäviö määritetään ytimen teräslaminaatioiden laadulla.

Pyörrevirtahäviö

vaihteleva magneettikenttä indusoi kiertovirtoja ytimen jokaisessa teräslaminaatiossa. Nämä virrat eivät edistä energian siirtoa primääri-ja sekundäärikäämien välillä, vaan haihtuvat lämmönä ytimeen. Indusoituja virtoja kutsutaan pyörrevirtauksiksi ja niiden aiheuttamaa tehohäviötä kutsutaan pyörrevirtahäviöksi.

Pyörrevirtahäviö muuntajassa on suoraan verrannollinen laminointien paksuuteen, syöttötaajuuden neliöön ja vuontiheyden neliöön.

harhainen pyörrevirtahäviö

termi harhainen pyörrevirtahäviö viittaa muuntajien ylimääräisiin häviöihin, jotka aiheutuvat muuntajan metalliosissa, lukuun ottamatta muuntajan ydintä. Tämä sisältää pyörrevirtahäviöt ydinpuristimissa, pulteissa, muuntajan säiliössä ja jopa muuntajan käämeissä itsessään.

dielektriset häviöt

eristeisiin, erityisesti muuntajaöljyyn, menee jonkin verran tehoa.

Hystereesihäviöt ja pyörrevirtahäviöt muodostavat yhdessä 90% kuormittamattomista häviöistä, kun taas kuormittamattomista häviöistä johtuvat harhaiset pyörrevirtahäviöt, dielektriset häviöt ja kuparihäviöt muodostavat loput 10%.

kuormittamattoman virran aiheuttama kuparihäviö on pieni ja siksi usein laiminlyöty. Kuormittamattomat häviöt riippuvat ensisijaisesti jännitteestä ja taajuudesta, joten käyttöolosuhteissa ne vaihtelevat vain hieman järjestelmän variaatioilla. Muuntajan kuormittamatonta häviötä voidaan vähentää rakentamalla ydin korkealuokkaisilla magneettisilla teräsydinmateriaaleilla ja optimoimalla ytimen mitat.

Kuormitushäviö tai Kuparihäviö (I2R-häviö)

Kuormitushäviö tai kuparihäviö tapahtuu muuntajien ensiö-ja toisiokeloissa, on käämivastuksen seurausta. Se on kuormituksesta riippuvainen. Se on verrannollinen kelojen virran ja vastuksen neliöön. Se tunnetaan myös nimellä I2R loss.

olkoot Ip ja RP vastaavasti primäärivirran ja kelan vastus ja on ja Rs vastaavasti primäärivirran ja kelan vastus. Tällöin kokonaissumma saadaan arvolla

kuparin kokonaishäviö = Ip2Rp + Is2Rs

koska kuparihäviöt riippuvat Kelan resistanssista on tarpeen mitoittaa Kelan johtimet oikein Kelan vastuksen rajoittamiseksi.

muuntajan häviöitä voidaan vähentää sen komponenttien huolellisella suunnittelulla ja oikealla mitoituksella. Tehohäviö muuntajassa on väistämätön. Jopa jännitteinen muuntaja, jota ei ole kytketty kuormaan, tuhlaa jonkin verran energiaa kuormittamattomina häviöinä. Tehon kokonaishäviö muuntajassa saadaan seuraavalla kaavalla.

muuntajan kokonaishäviöt = Ydinhäviöt + Kuparihäviöt

ytimen häviöt ja kuparihäviöt voidaan määrittää suorittamalla avoimen piirin ja oikosulkutestejä muuntajassa.

Lue lisää: avoimen piirin testi & Oikosulkutesti muuntajissa